Escalamiento de la síntesis química de nanopartículas de plata a escala piloto

• Autor: Arias Arana, Andrés
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2023
• Institución: Universidad de Ingeniería y tecnología
• Repositorio: UTEC-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.utec.edu.pe:20.500.12815/324
• Enlace del recurso: https://hdl.handle.net/20.500.12815/324
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Nanofabricación; Nanotecnología; Fabricación de nanopartículas; Nanopartículas de plata; Aumentar la escala; Procesamiento por lotes; Nanomanufacturing; Nanotechnology; Nanoparticles manufacturing; Silver nanoparticles; Scaling up; Batch processing; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.04.01

La popularidad y rango de aplicaciones creciente de los nanomateriales hacen que llame la atención la ausencia de estudios de escalamiento apropiados para su síntesis en escalas comercialmente viables. Esta tesis tiene como objeto el diseño de un proceso de síntesis por lotes de nanopartículas de plata a escala piloto, obteniendo como producto terminado las nanopartículas de plata impregnadas en carbón activado (CA). Se ejecutaron ensayos de síntesis variando la velocidad de agitación (180 y 360 RPM) y el tiempo de adición de reactivos (1 y 10 s). Estos protocolos fueron adaptados para su uso en escala piloto. Las muestras de nanopartículas fueron caracterizadas por espectroscopía UV-Vis, lo cual permitió seleccionar parámetros de operación que permitan el mejor rendimiento para el proceso de síntesis. Los parámetros óptimos incluyen una velocidad de agitación de 180 RPM y un tiempo de adición de reactivos de 1 segundo en escala piloto. Se determinó experimentalmente un tiempo de 3 horas para alcanzar el equilibrio en un sistema de adsorción de CA en suspensión de AgNPs. A partir de esta información se diseñó un proceso de obtención de nanopartículas de plata y su subsecuente impregnación sobre carbón activado. El scheduling de los procesos permitió organizar la producción de hasta 150 lotes semanales (125 g c/u), dividiendo los días en tres turnos laborales para hacer uso continuo de un local de manufactura. Luego, se proyectó un flujo de caja que indica un precio de venta mínimo de $130,35, el cual es poco competitivo con otros productos en el mercado debido a ineficiencias y costos elevados en el proceso de adsorción y ventajas que tiene la síntesis insitu en comparación con el enfoque de síntesis ex-situ del trabajo presente. El bajo rendimiento del proceso de adsorción se presenta como cuello de botella en cuanto a la rentabilidad del proceso, por lo que se recomienda optar por rutas de manufactura alternativas para el carbón activado impregnado. Se recomienda también explorar más el escalamiento de la síntesis de AgNPs, y su aplicación como material versátil en la producción de una variedad de nanomateriales.