Responsable: MARQUIDIA JOSSELINE PACHECO PACHECO

Objetivos:

Utilizar las nanoestructuras de carbono para aumentar los porcentajes de remoción de gases y vapores tóxicos

Antecedentes:

De acuerdo al Censo Económico 2004 realizado por el INEGI, existen más de 328 mil industrias manufactureras a nivel nacional y el 16% se encuentra ubicado en la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM), principalmente en grandes parques industriales. El sector transporte es responsable de la mayor parte de las emisiones de monóxido de carbono (98%), de óxidos de nitrógeno (68%) y de los hidrocarburos (54%), siendo los vehículos particulares la principal fuente en la mayoría de las zonas metropolitanas. La flota vehicular de uso particular continua en franco aumento (2 millones de vehículos en 1990 contra lo doble en 2006).

La falta de un transporte público metropolitano eficiente, combinado con una sociedad consumista y sin la suficiente cultura ambiental, ha ocasionado que continúe creciendo la flota vehicular de uso particular; el ingreso de autos “chocolate” dista mucho de mejorar la situación.

Para el año 2010, esto tendrá como consecuencia un aumento en las cantidades de óxidos de azufre y de nitrógeno, con aumentos de hasta el 48% y 37% respectivamente, comparados con el año de 1998.

En el Laboratorio de Aplicaciones de Plasmas (LAP) del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ) se desarrolló un prototipo que permite la degradación de gases tóxicos tales como los óxidos de nitrógeno (NO_X) y dióxido de azufre (SO₂). Dicho prototipo permite remociones del orden de 97.5%. El objetivo general del proyecto fue el de optimizar el proceso de remoción de dichos gases  agregando nanoestructuras de carbono como adsorbentes.

Se ha demostrado que las nanoestructuras de carbono (NEC) pueden ser utilizadas para la adsorción de gases. Por ejemplo, las NEC pueden adsorber muchas más altas concentraciones de dioxinas que el carbón activado, utilizado actualmente para limpiar los gases de los incineradores. Una de las principales ventajas que ofrecen estas moléculas de carbono es que tienen superficies de contacto lisas muy superiores a las sustancias microporosas utilizadas actualmente en la separación de los gases.

Beneficios:

Los gases tóxicos, como los NO_x, SO₂, COV, tienen una influencia directa en la salud, provocando enfermedades bronco-respiratorias principalmente. Al reducir las emisiones tóxicas de industrias y automóviles, al implementarse el dispositivo a fuentes móviles y/o fijas, las emisiones tóxicas de industrias y automóviles disminuirían mejorando la calidad de vida del mexiquense.

Logros Obtenidos:

El trabajo desarrollado, es una propuesta de tecnología mexicana de punta.  La publicación de los resultados obtenidos del estudio de las propiedades del plasma, logró un impacto científico en el estudio de la física de plasmas a nivel internacional. Además de la formar recursos humanos, se efectuó  intercambio científico con instituciones extranjeras de prestigio.

Diseño y construcción de prototipos tecnológicos, para el control de emisiones de fuentes fijas, móviles y/o de área, empleando tecnología de plasma y nanotecnología debidamente sustentados, desde el punto de vista técnico, económico, social y ambiental. 

Patente en trámite.

Se difundieron los resultados en congresos nacionales e internacionales

Manitra Razafinimanana; V. Ramarozatovo; P. Roge; M. Monthioux; M. Rakotomalala; H. Lange; A. Huczko; M. Pacheco-Pacheco, Double Walled Carbon Nanotubes (DWCNTs) synthesis via electric arc process CARBON' 09: The Annual World Conference on Carbon 14-19 june (2009)

N. Estrada, M. Pacheco, J. Pacheco, R. Valdivia, “Double and single dielectric barrier discharge for toxic gas removal”, International Conference on Phenomena in Ionized Gases, July  (2009).

M. Pacheco, J. Pacheco, R. Valdivia, S. Velazquez, N. Estrada, “Carbon nanofibers synthesis by high frequency glow-arc discharge”, International Conference on Phenomena in Ionized Gases, July  (2009).

R. Valdivia-Barrientos, M. Pacheco-Pacheco, J. Pacheco-Sotelo, N. Estrada-Martínez, F. Ramos-Flores, J. García-García, Pierre Freton, “A high efficiency bipolar pulsed power source for DBD discharges”, International Conference on Phenomena in Ionized Gases, July  (2009).

J.J. Gonzalez, P. Freton, M. Masquère, R. Valdivia, M. Pacheco, “Necessity to well validating plasma and material characteristics in a simple configuration before investigation in complex geometries” International Conference on Phenomena in Ionized Gases, July  (2009).

A. Mercado, B. Jaramillo, S.R. Barocio, R. Valencia, M. Pacheco, R. Peña, R. Lopez, A. Muñoz, A. De la Piedad, Environmental odour control by atmospheric dielectric barrier discharge, 19th International Symposium on Plasma Chemistry, Bochum, Germany, 29-31 July (2009).

S. Velazquez, M. Pacheco, B. Gaitán, “Synthesis of carbon nanostructures and their use as adsorbents in a plasma reactor for NO_X removal”, Expociences Internationale ESI 2009, 23-29 Julio Túnez, Túnez, (2009).

N. Estrada, M. Pacheco, J.Pacheco, R.Valdivia, “Propuesta para la disminución de gases tóxicos en zonas urbanas”, 1er congreso Nacional Juvenil sobre cambio climático, Nayarit, México, 19-21 Febrero 2009

N. Vásquez, M. Pacheco, J.Pacheco, R.Valdivia, “Tratamiento de Compuestos Orgánicos Volátiles”, 1er congreso Nacional Juvenil sobre cambio climático, Nayarit, México, 19-21 Febrero 2009

M. Pacheco, J.Pacheco, R.Valdivia, N.Estrada, M.Durán, F.Ramos, M. Hidalgo, C.Torres, M. Garduño, J.Portillo, M. García, “Carbon nanostructures synthesis and their use as adsorbents in toxic gases removal”, Semana de la Ciencia y la Innovación 2009, realizado en el Palacio de Minería en el Centro Histórico del DF, 21-25 de septiembre de 2009.

Tesis de licenciatura, “Estudio de la degradación de compuestos orgánicos volátiles por arco deslizante”, Nidia Carmina Vásquez Nieto, ININ-Tecnológico de Toluca, México.

A partir de agosto 2009: Directora tesis de doctorado, “Interacción arco eléctrico, electrodos y entorno para aplicaciones de tipo ambiental y de síntesis de nuevos materiales” Moisés García Ramírez , ININ-Instituto Tecnológico de Toluca, México.

A partir de octubre de 2009: Directora tesis de licenciatura, “Síntesis de nanoestructuras de carbono y estudio de sus propiedades de adsorción de gases tóxicos”, Reyna García Estrada, ININ-Tecnológico de Toluca, México.

A partir de octubre de 2009 Directora tesis de licenciatura, “Estudio de la cinética de adsorción de gases tóxicos en nanoparticulas de carbono”, Paloma Icnelilia Hernandez Parra, ININ-Tecnológico de Toluca, México.

Aplicaciones:

La tecnología desarrollada tendría aplicaciones para tratar gases tóxicos de chimeneas industriales y gases provenientes de los tubos de escape de los automóviles.

Generación de material científico en el ámbito del cuidado y protección del medio ambiente,

Durante el desarrollo del proyecto se formaron recursos humanos a nivel licenciatura y posgrado con tesis referentes al tema.

Generacion de tecnología de punta mexicana para el cuidado del ambiente

Vinculación:

Laboratoire d’Applications Plasma LAPLACE, Toulouse Francia.