Modificación química de aerogeles de nanofibras de celulosa para captura de CO2.
| dc.contributor.advisor | Pereira Soto, Miguel A. | es |
| dc.contributor.author | Vergara Inzunza, Nicolás Ignacio | es |
| dc.date.accessioned | 2026-01-26T19:23:43Z | |
| dc.date.available | 2026-01-26T19:23:43Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Químico/a. | es |
| dc.description.abstract | Los niveles de emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero, en particular de CO2, se ha transformado en un tema de interés durante ya varias décadas, sobre todo por la búsqueda de alternativas ecológicas para la captura de estos gases. En esta investigación se planteó la utilización de aerogeles de nanofibras de celulosa obtenidos por dos métodos; tratamiento mecánico-enzimático y por oxidación con TEMPO; modificados con DAMO, para su uso en adsorción de CO2. En concreto, para evaluar el efecto de la concentración del modificador se probaron tres niveles de carga de modicador DAMO (1,2 y 3 mL) en ambos tipos de fibras. Para el efecto del tamaño de las nanofibras de los aerogeles se usaron cuatro niveles de homogenización de las fibras, 0,5 y 15 pasadas, además de la TEMPO. La caracterizacion de las nanofibras entregó que la concentración del DAMO incidió de manera sustancial en los aerogeles tanto térmica como morfológicamente. La estabilidad térmica fue afectada en la mayoría de los casos acotándose los rangos de temperatura donde los aerogeles se mantuvieron íntegros y la morfología de los aerogeles se vio afectada hacia una tendencia a la contracción y reducción de la porosidad del sólido. Asimismo, el aumento de la relación de aspecto también desfavorece la estabilidad termal pero no afecta notoriamente otras propiedades analizadas. La caracterizacion química mostró todas las señales que permitieron aseverar una adición del DAMO satisfactoria, ya sea por la aparición de bandas de absorción más relevantes (como la que denota la interacción DAMO-celulosa), la detección de Nitrógeno y Silicio en el análisis EDS y más importante aún, los niveles cuantificados de Silicio (mgSi/g). Las muestras con mayor sustitución del DAMO fueron la 15p-1 y 15p-2 para el caso de las enzimáticas y para el caso de las TEMPO, TMP-1. Las capacidades de adsorción de CO2 a 298K fueron analizadas bajo tres modelos de isotermas, Langmuir, Freundlich y Dubinin-Radushkevich, siendo este último el que logró mejor ajuste de los datos. Freundlich aseveró que la interacción entre adsorbato y adsorbente está favorecida hacia la quimisorcion. Las isotermas de Dubinin entregaron las capacidades de adsorción de los aerogeles. Las muestras enzimáticas mostraron niveles similares de captación de CO2 siendo la muestra 15p-2mL la más relevante con 0,285 mmol CO2/g. Sin embargo, las muestras que presentaron mayor cantidad de adsorción del gas y por tanto las más prometedoras para futuros análisis fueron 5p-2 con 0,562 mmol CO2/g y 15p-1 con 0,570 mmol CO2/g. | es |
| dc.description.abstract | The levels of anthropogenic greenhouse gas emissions, particularly CO2, have been a topic of interest for several decades, especially in the search for ecological alternatives to capture these gases. This research proposed the use of cellulose nanofiber aerogels obtained through two methods: mechanical-enzymatic treatment and TEMPO oxidation, modified with DAMO, for CO2 adsorption. Specifically, to evaluate the effect of the modifier concentration, three levels of DAMO loading (1, 2, and 3 mL) were tested in both types of fibers. Regarding the effect of the nanofiber size of the aerogels, four levels of fiber homogenization were used: 0, 5, and 15 passes, as well as TEMPO treatment. The characterization of the nanofibers revealed that the DAMO concentration substantially influenced the aerogels both thermally and morphologically. Thermal stability was affected in most cases, narrowing the temperature ranges where the aerogels remained intact. Additionally, the morphology of the aerogels exhibited a trend toward contraction and reduced solid porosity. Likewise, increasing the aspect ratio further decreased thermal stability but did not significantly affect other analyzed properties. Chemical characterization demonstrated clear evidence of successful DAMO incorporation, indicated by the appearance of significant absorption bands (such as those denoting DAMO-cellulose interaction), the detection of nitrogen and silicon in the EDS analysis, and, most importantly, the quantified silicon levels (mgSi/g). The samples with the highest DAMO substitution were 15p-1 and 15p-2 for the enzymatic fibers, and TMP-1 for the TEMPO-treated fibers. The CO2 adsorption capacities at 298K were analyzed using three isotherm models: Langmuir, Freundlich, and Dubinin-Radushkevich, with the latter providing the best fit to the data. Freundlich confirmed that the interaction between adsorbate and adsorbent favored chemisorption. The Dubinin isotherms provided the aerogels’ adsorption capacities. The enzymatic samples displayed similar CO2 uptake levels, with the 15p-2mL sample being the most noteworthy at 0.285 mmol CO2/g. However, the samples that showed the highest gas adsorption levels—and thus the most promising for future analyses—were 5p-2 with 0.562 mmol CO2/g and 15p-1 with 0.570 mmol CO2/g. | en |
| dc.description.campus | Concepción | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Ingeniería Química | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ingeniería | es |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/13661 | |
| dc.language.iso | es | es |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Nanoquímica | es |
| dc.subject | Aerogeles | es |
| dc.subject | Celulosa | es |
| dc.subject.ods | INDUSTRIA, innovación, infraestructura | es |
| dc.subject.ods | Acción CLIMÁTICA | es |
| dc.title | Modificación química de aerogeles de nanofibras de celulosa para captura de CO2. | es |
| dc.type | Thesis | en |