El estudio, liderado por el Dr. Rodrigo Demarco , explora el uso de procesos de combustión para convertir partículas de hollín en materiales clave para aplicaciones en energía, electrónica y medioambiente.
La transformación de subproductos de la combustión en materiales de alto valor es el foco del proyecto que desarrolla la Universidad Técnica Federico Santa María, liderado por el Dr. Rodrigo Demarco, académico del Departamento de Industrias, quien investiga nuevas rutas para la síntesis controlada de nanopartículas metálicas a partir de procesos de combustión.
En ámbitos como la energía, la electrónica y el medioambiente, las nanopartículas metálicas se han convertido en componentes esenciales debido a sus propiedades únicas, determinadas por su tamaño, forma y estructura. Estas características son fundamentales en aplicaciones como la catálisis en celdas de combustible, el tratamiento de aguas y la fabricación de materiales electrónicos avanzados. A partir de su experiencia en el estudio del hollín —nanopartículas de carbono generadas naturalmente durante la combustión de hidrocarburos—, el equipo de la universidad busca aprovechar este conocimiento para desarrollar nuevos procesos de síntesis de nanopartículas de óxidos metálicos.
Como explicó el Dr. Demarco, el proyecto se enmarca en un Fondecyt Regular que apunta a “sintetizar las partículas o aprender a hacerlo a través del proceso de combustión”. En este método, una solución precursora es inyectada en la zona de la llama, donde se vaporiza y luego se condensa, dando origen a las nanopartículas deseadas. “Al analizar las condiciones locales a las que están sometidas estas partículas en el interior de la llama, se busca poder modelar y predecir su tamaño, así como su nivel de agregación”, indicó el académico.
Del hollín a nuevos nanomateriales
Uno de los aspectos distintivos de esta investigación es la integración de metodologías experimentales y modelos numéricos avanzados. En una primera etapa, el equipo desarrolla simulaciones para comprender y predecir la formación de las partículas, aplicando conocimientos adquiridos previamente en el estudio del hollín. “La idea es aplicar los conocimientos sobre la producción de partículas de carbono generadas durante la combustión a estas nuevas partículas metálicas, ampliando las capacidades de los códigos numéricos desarrollados anteriormente”, señaló el investigador. Estos modelos serán posteriormente validados mediante experimentación en el Laboratorio de Combustión de la USM, que está siendo acondicionado para estos fines.
En su fase inicial, el proyecto trabaja con nanopartículas de óxidos de titanio, debido a su mayor desarrollo a nivel internacional. Sin embargo, la investigación proyecta avanzar hacia la síntesis de nanopartículas de cobre, elemento de alta relevancia estratégica para Chile. Según explicó el Dr. Demarco, “si el país comienza a generar este tipo de elementos, se ingresa a un mercado interesante, considerando que son materiales escasos y altamente demandados”.
El proyecto “Impacto de las condiciones de combustión local en la estructura detallada de nanomateriales sintetizados en llamas: desde hollín hasta nanopartículas de óxidos metálicos” cuenta con el apoyo del Energy Conversion and Combustion Group (EC2G USM), equipo con más de 15 años de trayectoria en el estudio de procesos de combustión y generación de nanopartículas de carbono. Esta experiencia permite sentar las bases de una nueva línea de investigación orientada a la ciencia de materiales del futuro.
Como destacó el académico, la generación de nanomateriales es hoy una prioridad a nivel mundial. “Muchos investigadores están buscando su generación a través de diferentes caminos, y en la medida que podamos encontrar nuevos procesos para obtenerlos, se amplían las posibilidades de producción”, afirmó.
Este trabajo es presentado en el sexto capítulo de Más ciencia + innovación, “Combustión: del hollín a nanopartículas metálicas”, disponible para su visualización aquí.
