Modelado, simulación y optimización experimental de un proceso batch integrado con ultrasonido para manufactura reproducible de magnetita nanoparticulada

InvestigaciónImportancia – Las nanopartículas de magnetita (Fe3O4) con un tamaño de entre 6 y 20 nanómetros son fundamentales en aplicaciones como nanomedicina (e.g., carriers de drogas oncológicas, como agente de contraste, etc.), y remediación ambiental como adsorbentes o catalizadores. Existen también múltiples aplicaciones en la producción de componentes electrónicos y como potenciador de procesos de biodegradación (e.g., producción de biogás).

Problemática – La reproducibilidad del producto final (tamaño, forma, magnetismo, súper-paramagnetismo) al evolucionar desde la escala laboratorio a escala industrial es un obstáculo mayúsculo para la mayoría de los procesos de síntesis química. Al presente no existen modelos fundamentales del proceso de cristalización por reacción química de magnetita nanoparticulada que permitan identificar las variables de diseño y las condiciones operativas óptima que garanticen una alta probabilidad de que el producto satisfaga las propiedades de uso final derivadas del súper-paramagnetismo o una elevada actividad superficial.

Objetivos – Desarrollo detallado de un modelo fundamental de un proceso de cristalización de magnetita intensificado con ultrasonido indicado en la Figura. La simulación dinámica del modelo desarrollado permitirá identificar las fuentes de variabilidad intrínsecas del proceso y el rol que el ultrasonido tiene en el estricto control de la nucleación y crecimiento de las nanopartículas de magnetita. Sobre la base del modelo simulado se procederá al diseño y realización de una secuencia de experimentos en la planta piloto existente en INGAR para determinar una región reducida de operación donde el proceso tiene la máxima probabilidad de satisfacer las propiedades de uso final del producto final obtenido.

Contacto: Dr. Ernesto C. Martínez (ra.vo1573673879g.tec1573673879inoc-1573673879efatn1573673879as@ra1573673879gnIsa1573673879ceb1573673879)