Microrreactores continuos: Una alternativa para la síntesis de nanopartículas con aplicaciones para la remediación y el control ambiental

Abstract

This thesis work presents the comparison of conventional discontinuous nanoparticles synthesis methods with continuous microreactor methods with different geometries taking protocols reported in bibliography as reference, prioritizing the “green” chemistry and adjusting the processes parameters in order to optimize the yields and the material physicochemical characteristics. Silver (AgNp) and copper (CuNp) nanoparticles were synthesized due to their bactericidal properties that confer great potential for environmental remediation and control applications. Both nanoparticles preparation, AgNp and CuNp, were obtained by continuous synthesis and environmentally benign protocols. Although the CuNp synthesis represented a great challenge due to the instability of the Cu, it was possible to reach the desired product through a systematic study of the preparation variables. The microreactors proved to be a versatile tool, designed and adapted according to the synthesis conditions necessary to obtain the desired product. The same conditions were established in both systems. However, there are additional factors to consider for continuous nanomaterial synthesis. Finally, the synthesized nanoparticles showed to have bactericidal activity against Escherichia coli cultures, showing the same toxicity as their respective precursor salts.

Este trabajo de tesis presenta diferentes métodos de síntesis en microrreactores continuos de distintas geometrías y se compararon con el método discontinuo convencional tomando como referencia los protocolos reportados en bibliografía, priorizando la química “verde”, y ajustando los parámetros involucrados en los procesos con el fin de optimizar los rendimientos y las características fisicoquímicas del material. Se sintetizaron nanopartículas de plata (AgNp) y cobre (CuNp) debido a sus propiedades bactericidas que le confieren gran potencial para aplicaciones en remediación y control ambiental. En ambos casos se obtuvieron AgNp y CuNp mediante síntesis en continuo y con protocolos ambientalmente benignos. Por su parte, la síntesis de CuNp significó un gran desafío debido a la inestabilidad propia del Cu. Sin embargo, se logró llegar al producto deseado a través de un estudio sistemático de las variables que afectan su preparación. Los microrreactores mostraron ser una herramienta versátil, que se diseñan y adaptan de acuerdo a las condiciones de síntesis necesarias para obtener el producto deseado. A pesar de que en ambos sistemas se establecieron las mismas condiciones, mediante el continuo hay factores adicionales a tener en cuenta a la hora de sintetizar nanomateriales. Finalmente, las nanopartículas sintetizadas mostraron tener actividad bactericida contra cultivos de Escherichia coli, presentando la misma actividad que sus respectivas sales precursoras.