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IMPULSA 1

Proyecto Universitario de Nanotecnología Ambiental (PUNTA)

Contra las emisiones de contaminantes

El deterioro medioambiental es el gran reto a enfrentar en este siglo. Resolverlo y alcanzar un desarrollo global sustentable representan un problema complejo, de solución multifactorial, con implicaciones sociopolíticas primordiales. Así, resulta evidente la importancia de desarrollar nuevas alternativas tecnológicas que permitan reducir en grado significativo las emisiones de contaminantes y remover los que ya se encuentran en el ambiente.

Misión y objetivos

La misión del PUNTA es generar conocimiento básico acerca de los procesos fisicoquímicos de superficies que operan en la catálisis heterogénea medioambiental y crear nuevos sistemas de alto rendimiento y dispositivos catalíticos para aplicaciones específicas. El objetivo general consiste en estudiar, preparar y desarrollar sistemas catalíticos nanoestructurados con ventajas competitivas sobre los existentes. PUNTA se propone contribuir a la reducción del deterioro del medio ambiente, sobre todo en zonas urbanas, formar recursos humanos especializados en el área y vincularse con los sectores público y privado del país, transfiriendo las tecnologías que se desarrollen. Entre otros objetivos, busca la preparación de catalizadores ambientales para abatir la contaminación mediante la conversión de monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y compuestos orgánicos volátiles; la activación de sistemas fotocatalíticos para el abatimiento de contaminantes; la conversión o atrapamiento de dióxido de carbono, como principal inductor del calentamiento global; el desarrollo de dispositivos para la limpieza de contaminantes en ambientes cerrados; y la conformación de los grupos multidisciplinarios de trabajo necesarios para alcanzar estos objetivos.

Participantes

El proyecto ha integrado un grupo de 30 investigadores de ocho diferentes institutos, centros y facultades de la UNAM que trabajan de forma coordinada e interdisciplinaria. También intervienen en él alrededor de 50 estudiantes de grado y posgrado que realizan sus trabajos de tesis.

Líneas de investigación

En el área de los estudios computacionales se desarrollan las líneas de: Propiedades ópticas, electrónicas y vibracionales de cúmulos neutros y iónicos de oro y paladio; Interacción de cúmulos con moléculas de monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y compuestos orgánicos volátiles; Dinámica de la formación de cúmulos sobre diferentes tipos de soportes; y Procesos de transferencia de carga soporte-cúmulo.
Dentro del área de los estudios experimentales, se desarrollan, entre otras, las líneas de: Optimización de metodologías para la preparación de nanopartículas de metales nobles (oro, plata y paladio) con forma y tamaño controlados, y depósito de éstas en sustratos de naturaleza y texturas diferentes; Estudio del efecto del soporte (naturaleza química, reducibilidad, cristalinidad, tamaño de partícula, textura, etc.) sobre la actividad catalítica de las nanopartículas de oro y paladio; Propiedades fotocatalíticas del dióxido de titanio decorado con nanopartículas de metales nobles: efecto del tamaño y textura del soporte y del tamaño y carga de las nanopartículas; Atrapamiento de dióxido de carbono en matrices cerámicas nanoestructuradas; Propiedades fotocatalíticas de soportes de dióxido de titanio sensibilizados con carbono nanométrico; e Hidrogenación electroquímica del dióxido de carbono.

Principales logros

Entre los principales logros del proyecto se pueden contar el desarrollo y acuerdo de transferencia de nuevos convertidores catalíticos de alta eficiencia con base en paladio, lo que permite adicionalmente reducir el costo de estos dispositivos para los automóviles; la aplicación de nuevos métodos de síntesis de sistemas catalíticos para incrementar el tiempo de vida de nuevos catalizadores basados en oro, que operan a temperaturas más bajas que los utilizados en la industria; la demostración experimental, en el nivel de producción piloto, de fotocatalizadores para la purificación de los residuos acuosos de la industria textil; y la implementación de nuevos métodos computacionales para el estudio de las propiedades catalíticas básicas de nanoestructuras y para el diseño de nuevos materiales con propiedades superiores a las actuales.

Próximos pasos

Se iniciará el estudio de los procesos de adsorción de las especies contaminantes, con especial atención en la identificación de los sitios activos de los diferentes sistemas catalíticos.
En el mediano plazo se desarrollarán equipos para crecimiento controlado de nanoestruturas, instrumentados con técnicas de barrido de sonda y espectroscópicas en los que se prepararán sistemas catalíticos modelo, para estudiar los principios fisicoquímicos básicos asociados con los procesos catalíticos.
Ello será un enorme salto cualitativo para los estudios de físico-química de superficies en la UNAM y en México, no sólo en el campo de catálisis, sino en los de energía, sensores químicos y biomédicos, y microelectrónica y nanoelectrónica.
Para ese fin se programarán estancias de colaboración en laboratorios internacionales con sistemas de crecimiento controlado de nanoestructuras, para adquirir la experiencia necesaria que permita posteriormente la construcción, instrumentación y operación de tales equipos en la UNAM.
Los conocimientos básicos que se vayan generando a lo largo del proyecto permitirán el desarrollo de metodologías y dispositivos, adicionales a los ya propuestos, con aplicaciones específicas en el mejoramiento ambiental en los niveles local y global.

Entidades participantes
• Instituto de Física
• Instituto de Investigaciones en Materiales
• Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico
• Centro de Ciencias de la Materia Condensada
• Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada
• Centro de Investigación en Energía
• Facultad de Ciencias
• Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

 

 

 

 

Coordinador académico
Dr. José Manuel Saniger Blesa (CCADT)
jose.saniger@ccadet.unam.mx

http://inter.fciencias.unam.mx/punta/

Inicio del proyecto • octubre, 2005