• Author / Uploaded
• Bennett Valverde Cristian Jairo

Citation preview

UNIVERSIDAD DE CUENCA Facultad de Ciencias Químicas Ingeniería Química INTRODUCCION A LA INGENIERIA QUÍMICA DOCENTE: ING. ANDREA IÑIGUEZ TEMA:

AVANCES DE LA INGENIERÍA QUÍMICA OLEO ESPONJA INTEGRANTES: Verónica Bravo Christian Bennett Luis Felipe Cobo Diego Curay Edisson Duma Elizabeth Gómez FECHA DE ENTREGA: LUNES 11 DE DICIEMBRE 2017

NIVEL 4

PERIODO: SEPTIEMBRE 2017- FEBRERO 2018

1. Introducción La esponja que absorbe petróleo, desarrollada por el Laboratorio Nacional Argonne (ANL) se asemeja a una manta acolchada o a un cojín de asiento al aire libre de color marrón y aspecto rudo  y, según sus creadores, podría revolucionar la limpieza de los derrames de crudo en el agua y las acumulaciones de diésel y aceites en las zonas portuarias. Esta innovación podría solucionar problemas como la huella de petróleo que se formó tras la explosión y el hundimiento de la plataforma petrolífera Deepwater Horizon en 2010, causando el peor derrame de petróleo desde el fondo marino en la historia de los EU, y la cual comenzó a derivar bajo su superficie, según el ANL, del Departamento de Energía estadounidense (DOE). La contaminación del agua por petróleo y otros productos derivados del petróleo conlleva grandes impactos ambientales, económicos y para la salud. La invención de Argonne, conocida como Oleo Sponge, ofrece mejorar drásticamente la capacidad para combatir este problema, ya sea un derrame de petróleo catastrófico que devasta la costa del Golfo de los Estados Unidos y México, o problemas crónicos de contaminación en puertos de todo el mundo. 2. Objetivos   

Conocer la aplicación de la Ingeniería Química en cuanto a procesos para obtener un producto conocido como la oleo esponja. Mencionar las aplicaciones de la oleo esponja, así como describir los beneficios ambientales e ingenieriles que tiene esta esponja. Analizar el impacto ambiental que provoca este producto.

3. Marco teórico 3.1. ¿Qué es la oleo esponja?

“Oleo sponge” (oleo esponja en español), un material capaz de retener petróleo y otro tipo de sustancias aceitosas en su tejido, limpiando incluso debajo del agua. La esponja capaz de absorber petróleo, desarrollada por el Laboratorio Nacional de Argonne (ANL) se asemeja a una manta acolchonada o a un cojín de asiento al aire libre de color marro y aspecto rudo. La esponja es capaz de ser reutilizada, se puede exprimir para recuperar el crudo absorbido. Este innovador desarrollado por científicos de este laboratorio se realizó con un material a partir de espuma de poliuretano común, un polímero que se utiliza en infinidad de productos, desde cojines hasta aislamientos para las viviendas y que tiene múltiples rincones y grietas, que puede proporcionar una amplia superficie para atrapar el aceite. Los investigadores usaron una técnica de nanotecnología llamada síntesis de infiltración secuencial o SIS, para infundir una capa extremadamente fina de átomos de óxido metálico

con nano estructuras complejas (un material inorgánico) en los rincones de los recovecos del polímero, cerca de las superficies interiores de la espuma (Lerner, 2017). Aunque ya existen varios productos capaces de absorber crudo, estos no permiten aprovechar el material absorbido, ya que una vez utilizados, deben ser desechados o incinerados, lo cual es una ventaja de la oleo esponja. Para el diseño de la oleo esponja los investigadores ya contaban con una serie de moléculas capaces de atrapar petróleo, pero carecían de una estructura útil a la cual estas moléculas pudieran adherirse de forma permanente, así que probaron varios materiales, comenzando con el hule espuma de poliuretano que se utiliza, como ya se mencionó, en innumerables aplicaciones. Se creó una superficie química para cubrir el hule espuma para que las moléculas que atrapan el petróleo pudieran adherirse con firmeza a este y se puedan quedar en el material. Después de varias pruebas y errores, lograron desarrollar una delgada capa de óxido metálico para cubrir la superficie de espuma, la cual actúa como pegamento para adherir las moléculas que después sol depositadas en una segunda capa [ CITATION BBC17 \l 1033 ].

Ilustración 1: Resumen de la implementación de la oleo esponja. Recuperado de: http://www.anl.gov/sites/anl.gov/files/OLEO-sponge-infographic.pdf.

3.2.

Motivos de la creación de la oleo esponja

Según sus creadores, esta esponja fue diseñada con la finalidad de revolucionar la limpieza de los derrames de crudo en el agua y las acumulaciones de diésel y aceiten en las zonas portuarias. Esta esponja podría resolver derrames submarinos, ya que el material con el que está fabricada no solo absorbe con facilidad el petróleo del agua, sino que también puede extraer aquel que se ha dispersado en toda la columna de agua, y no únicamente en la superficie, además de ser reutilizable, según el ANL.

Ilustración 2 derrame petrolífero en el golfo de México https://www.taringa.net/posts/ecologia/5711656/Derrame-de-petroleo-en-golfo-de-Mexico.html

Aunque en las pruebas de la esponja logro limpiar exitosamente el petróleo, no se sabe si el material se comportara de la misma forma con la presión de las profundidades del mar. Por ahora lo que está demostrado es que puede ser útil para la limpieza de derrames en las costas. 3.3.

Ingeniería del proceso

La oleo esponja creada por lo científicos de la Universidad de Chicago ha unido las moléculas que atrapan el petróleo que ya se conocían con una espuma de poliuretano, de lo cual esta constituida la esponja; una capa fina de óxido metálico que envuelve a la esponja sirvió de pegamento perfecto, en las zonas superficiales de la esponja, para un recubrimiento de moléculas que son afines a la estructura del petróleo u “olefilas”, es decir que atrapan y retienen el aceite.

Ilustración 3: La oleo esponja que puede absorber fuel y aceite del agua. Recuperado de http://www.bbc.com/mundo/noticias-39255635

Como resultado de estos estudios se ha obtenido un bloque de espuma que absorbe fácilmente el aceite del agua y que puede ser escurrido para ser reutilizado, permitiendo la posterior recuperación del aceite atrapado en este material, según el ANL. En una serie de pruebas en un tanque gigante de agua marina situado en New Jersey llamado Ohmsett, la esponja recolecto con éxito el diésel y petróleo crudo, tanto debajo del agua como en su superficie, según este centro de investigación. Además de recuperar diferentes tipos de aceite de la superficie o debajo del agua, lo líquidos recuperados pueden ser purificados para su futuro uso y la esponja tiene una gran capacidad de absorción, capaz de absorber hasta 90 veces su propio peso.

Ilustración 4: Una de las pruebas que los científicos hicieron a la oleo esponja para comprobar su funcionamiento Recuperado de http://www.lavanguardia.com/natural/20170315/42897561093/esponja-absorbe-petroleo.html

3.4. 3.5.

Problemas de uso Reutilización

Según sus creadores, este material puede volver a reutilizarse repetidamente, simplemente después de retorcerlo para extraer el petróleo recuperado que contiene y depositarlo en un tanque de retención, lo cual reduce en gran medida los residuos resultantes del proceso de limpieza de vertidos y permite mitigar derrames enormes con una pequeña cantidad de material absorbente. Las tecnologías actuales tienen un solo uso y los materiales saturados con aceite deben ser eliminados, mientras que la oleo esponja puede absorber hasta 90 vece su peso en aceite y cuando está llena, puede ser estrujada cientos de veces, sin que el material muestre signos de ruptura. 3.6.

Impacto ambiental

Para el caso de este tipo de material, no causaría ningún tipo de impacto ambiental ya que esta esponja es totalmente recuperable cuando se pone en contacto con el agua, no se

desintegra ni reacciona con el agua o con los componentes que se ponga en contacto. La esponja, al ser de un polímero sintético, fue diseñada para tener una vida útil bastante prolongada, pudiendo asi absorber el aceite y exprimirse innumerables veces, sin que esta se deteriore o pierda sus propiedades de absorción. Es por esto que la esponja no representa una amenaza contra el medio ambiente o el ecosistema en el que se lo use, ya que es 100 % reutilizable. 4. Conclusiones Los biomateriales actualmente son el auge de estudio de las diferentes ingenieras, ya que con ellos se puede aportar a la sociedad sin interferir con la naturaleza; estos están desarrollados de tal manera, que sean eficientes tanto a nivel de producción (costo de producción) como a nivel ambiental, sin dañar o afectar el medio ambiente. La Ingeniería Química ha avanzado de manera tal en los últimos anos, que ha buscado optimizar los procesos de producción y crear nuevas tecnologías con materiales y componentes nuevos, innovando en el desarrollo industrial y ambiental. En el desarrollo de la oleo esponja estuvieron involucrados para su producción procesos tanto físicos como químicos, en donde esta ingeniería aporta significativamente en la creación de nuevos polímeros y materiales biodegradables y bio amigables, capaces de resolver un problema, como es en este caso el derrame de petróleo en el mar, un problema que afecta directamente a la flora y la fauna marina y que además tiene un enorme impacto ambiental. El estudio de este nuevo material es de gran importancia, ya que, con él a futuro se podrá reaccionar a con mayor rapidez a posibles derrames de petróleo, sin que este esté tanto tiempo en contacto con el ecosistema y sin que cause tantos daños. Además, después de un derrame, se podría recuperar casi en su totalidad el petróleo derramado, el cual se podría utilizar en su proceso inicial de refinamiento o producción de derivados. 5. Referencias Lerner, L. (2017). Argonne National Laboratory Introduces Oleo Sponge. Retrieved December 4, 2017, from http://link.galegroup.com.v.ucuenca.edu.ec/apps/doc/A485036059/GPS? sid=googlescholar

BBC. (2017, Marzo 13). BBC. Retrieved from http://www.bbc.com/mundo/noticias39255635

ECOLOGIA. (s.f.). Obtenido de http://www.lr21.com.uy/ecologia/1325005-oleo-esponjaatrapa-petroleo-derrames