Área Científica y Tecnológica

1. Cinética de reacciones químicas heterogéneas sólido-gas no catalíticas

Las reacciones químicas sólido-gas no-catalíticas constituyen un campo de investigación de gran interés por el escaso conocimiento disponible en la literatura sobre sus mecanismos de reacción y por la importancia tecnológica asociada al estudio de las mismas. Se estudia la velocidad de reacción entre gases y sólidos en función de distintas variables experimentales con el fin de determinar la ecuación que rige la velocidad del proceso investigado. Luego de un cuidadoso y detallado análisis de la relación particular entre la velocidad de un proceso y la evolución estructural y microestructural de los sólidos reaccionantes se busca dilucidar el mecanismo de reacción.

2. Reactividad de sólidos con gases a alta temperatura. Fenómenos de corrosión de materiales

Esta temática involucra el estudio de la reactividad de sólidos a alta temperatura y la relación entre sus propiedades mecanoquímicas y la atmósfera gaseosa. Se estudia el rol del transporte de masa a través de la fase gaseosa y su efecto sobre el crecimiento de grano, transformaciones de fase de primer orden y modificaciones microestructurales en general.

3. Fenómenos de deposición de sólidos por reacción química. Síntesis de óxidos de metales a partir de precursores gaseosos

La deposición por reacción química a partir del vapor (Chemical Vapor Deposition) está estrechamente asociada a la formación y reactividad de compuestos clorados, los cuales actúan como precursores de depósitos de películas delgadas y de polvos finos. En este contexto se estudia el mecanismo y la estabilidad termodinámica de las reacciones que dan lugar a la formación de óxidos a partir de la oxidación de cloruros metálicos gaseosos.

4. Pirometalurgia: Caracterización de minerales y desarrollo de procesos

Se investiga la reactividad de minerales polimetálicos con gases y sólidos y se caracteriza la microestructura de las partículas minerales y la composición microscópica y global. Se utilizan técnicas de análisis a partir de las cuales se alcanzan importantes avances en la comprensión de la microestructura de minerales regionales.

5. Procesos de acondicionamiento y recuperación de metales a partir de elementos de combustibles gastados de reactores de investigación

En el año 1997 se inició la investigación de la cloración de aleaciones U-Al de interés nuclear. El objetivo fue analizar la separación del aluminio, dejando como residuos al uranio y otros elementos presentes en la aleación. En la primera fase de este estudio se realizaron análisis teóricos de la cloración de diversos combustibles nucleares gastados de reactores de investigación. A continuación se evaluó termodinámicamente la factibilidad de la cloración y separación de los elementos radiactivos. Se realizaron también estudios experimentales preliminares de cloración del aluminio utilizado en la fabricación de la aleación mencionada. En 1999 se inició el desarrollo del PROYECTO HALOX, una parte del cual fue presentada por CNEA ante la ANSTO (Australian Nuclear Science and Technology Organization) en el marco de la oferta argentina para la venta de un reactor de investigación.
Actualmente se trabaja en la investigación y desarrollo de diversas etapas del proyecto HALOX en colaboración con distintos sectores de la CNEA con el objetivo de desarrollar la tecnología que permita el acondicionamiento de los combustibles nucleares gastados de reactores de investigación, separando componentes de interés radiológico.

6. Mecanismo de síntesis y caracterización de cloruros y fluoruros metálicos

Se estudia la síntesis de cloruros metálicos de elementos de transición en diversos estados de oxidación con vista a entender los mecanismos de reacción involucrados en sistemas Mº– MxCly , donde Mº indica un metal de transición en estado metálico y MxCly un cloruro del mismo metal en un estado de oxidación superior.

7. Estudios analíticos para la determinación de la calidad de agua y aire

 Análisis de agua

Sobre muestras ambientales extraídas de los humedales naturales, aguas superficiales y subterráneas, se analizan los parámetros fisicoquímicos, compuestos inorgánicos, orgánicos, aniones y cationes. Se aplican técnicas gravimétricas, titulométricas, potenciométricas, cromatografía iónica, análisis cinético de fosforescencia, espectrometría de absorción atómica y espectrofotometría UV, visible e infrarroja.

Análisis de aire

Se cuenta con el diseño y la capacidad de construcción de monitores de aire de acuerdo con la norma ASTM D3268, que permiten determinar la presencia, en el aire, de fluoruros solubles e insolubles. 

8. Análisis fisicoquímicos aplicados al control de la calidad industrial

Se estudia el contenido de uranio en muestras líquidas de proceso por técnicas espectrofotométricas (arsenazo III y DBM) en el rango de los mg/l el título de uranio por Davies y Gray. Se realizan determinaciones de contenido de agua mediante la técnica de Karl-Fisher volumétrica, determinaciones de contenido de fluoruros por el método de electrodo ion selectivo en muestras líquidas y sólidas, determinación de acidez total, y mediciones de pH y contenido de hidróxido, carbonatos y bicarbonatos en muestras líquidas de procesos por volumetría ácido-base.
Se realizan determinaciones multielementales cuali y cuantitativas de muestras sólidas por encima de 1000 ppm por fluorescencia de rayos X; determinación de fases cristalinas en muestras sólidas por difracción de rayos X; determinación de uranio a nivel de µg/l en agua y otras matrices por análisis cinético de fosforescencia; determinación de cationes por absorción atómica a nivel de µg/l; determinaciones espectrofotométricas UV-visible; determinación de aniones por cromatografía iónica a nivel de µg/ml; determinación de sustancias gaseosas orgánicas e inorgánicas por cromatografía gaseosa; análisis e identificación de muestras líquidas, sólidas y gaseosas por infrarrojo; determinaciones termogravimétricas; tratamientos térmicos en atmósferas inertes y en otras. Se cuenta con un espectrofluorómetro en etapa de desarrollo de la técnica de fluorimetría de uranio.

9. Carboquímica

Esta temática es un área muy amplia y diversa de la química que comprende aquellas reacciones donde está involucrado el elemento carbono. Generalmente ocurren reacciones heterogéneas donde se producen monóxido y/o dióxido de carbono como productos importantes o se utiliza algún compuesto con carbono como reactivo. En nuestros laboratorios se pueden destacar dos grandes sub-áreas dentro de la Carboquímica que se han desarrollado ampliamente:

Carbocloraciones

La carbocloración es un importante método aplicado en metalurgia extractiva para la recuperación de metales valiosos en forma de cloruros. Varios óxidos metálicos pueden ser reducidos en metales a través de procesos, los cuales generalmente consisten en tres etapas. La primera de ellas consiste en la carbocloración para producir cloruros metálicos. Seguidamente, el metal es obtenido de la reducción de dichos cloruros y, finalmente, los metales son purificados por destilación a presión reducida y alta temperatura.

Gasificación del carbón

Los carbones y otros materiales naturales que contienen carbono eran, en otro tiempo, empleados esencialmente en la producción de calor y fuerza por combustión directa, de modo que la energía almacenada en estos recursos naturales resultaba aprovechada muy ineficientemente. Desde hace algunas décadas se tiende cada vez más a “afinar” nuestros combustibles brutos en productos tales que permitan un aprovechamiento más económico, bajo la forma de combustibles líquidos o de sustancias químicas de gran valor.
La tecnología de gasificación ofrece una potencial fuente de energía eficiente y limpia. Esta tecnología permite la producción de gas de síntesis a partir de materias primas carbonosas. Este gas puede utilizarse en reemplazo del gas natural para la generación de energía o como material de partida en la producción de combustibles líquidos. El proceso de gasificación de carbón involucra la utilización de calor y un agente gasificante como CO₂ o vapor de agua para producir un gas compuesto principalmente por monóxido de carbono e hidrógeno.
En nuestro laboratorio, se desea analizar profundamente el proceso de gasificación para una aplicación futura a escala industrial. Para ello, es imprescindible el estudio cinético de dicho proceso para hallar el paso limitante de las reacciones involucradas y poder trabajar en función de su eficiencia. Con este objetivo, se trabaja a escala laboratorio estudiando separadamente las etapas intervinientes. También, es necesario el diseño y construcción de los reactores aplicando conocimientos de fluido-dinámica, transferencia de energía y masa, y el conocimiento de las características químicas y físicas de cada reacción.