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Proyectos de Investigación

Nuevos agentes de contraste multimodales para el diagnóstico médico por imagen




Investigador Principal: Ana Isabel Becerro Nieto
Periodo: 05-10-2021 / 31-12-2022
Organismo Financiador: Junta de Andalucía
Código: P20_00182 - PAIDI 2020
Componentes: Manuel Ocaña Jurado, Nuria O. Nuñez Alvarez, María Luisa García Martín
Materiales Coloidales

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El proyecto persigue el diseño de agentes de contraste (CAs) multimodales para el registro de imágenes para diagnóstico médico. Estos CAs estarán constituidos por nanopartículas inorgánicas basadas en lantánidos con propiedades adecuadas para el registro de imágenes mediante técnicas complementarias, con objeto de obtener información esencial para un diagnóstico médico más riguroso sin necesidad de inyectar al paciente CAs específicos para cada técnica. Una ventaja adicional de las sondas propuestas respecto a los CAs comerciales es que permiten controlar el tiempo de residencia en el organismo y su biodistribución y, por tanto, disminuir las dosis necesarias, resultando en un claro beneficio para el paciente. En concreto, se desarrollarán agentes de contraste para resonancia magnética (MRI) dual con funcionalidad adicional como agentes de contraste para para tomografía computarizada de rayos X (CT) e imagen luminiscente en la región del infrarrojo cercano (NIR) conocida como ventana biológica (650-1800 nm), en la que las radiaciones no son dañinas para los tejidos y tienen alto poder de penetración en los mismos. Se ensayarán varias composiciones: fosfatos, vanadatos, molibdatos y volframatos de elementos lantánidos tales como el Gd, Dy y Ho, que aportarán la funcionalidad magnética y cuyo alto número atómico es óptimo para CT. El dopado de todas ellas con Nd3+ permitirá la obtención de imágenes luminiscentes en el NIR. La exploración de la aplicabilidad de dichas sondas al campo del diagnóstico médico por imagen se llevará a cabo mediante la obtención de imagen “in vivo” en ratones.


Demostración en entorno relevante del uso de reacciones de calcinación-solar/carbonatación para almacenamiento de energía térmica




Investigador Principal: Luis A. Pérez Maqueda y Pedro Enrique Sánchez Jiménez
Periodo: 01-12-2021 / 30-11-2023
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: PDC2021-121552-C21 - Proyectos I+D+i "Prueba de Concepto"
Componentes:
Reactividad de Sólidos

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España es uno de los países europeos con mayor irradiación solar media y lider mundial en implantación de Energía Solar Concentrada (CSP). Una ventaja de la tecnología CSP es su capacidad de almacenar energía térmica y usarla cuando no hay irradiación. La plantas CSP de última generación incluyen sistemas de almacenamiento en sales fundidas (calor sensible) que pesentan limitaciones: temperatura máxima limitada por degradación térmica, almacenaje a alta temperatura para evitar solidificación, corrosión y coste. En nuestro proyecto CTQ2017 se investigó el almacenamiento termoquímico mediante reacciones de calcinación/carbonatación, proceso calcium-lopping (CaL), usando caliza natural, que es abundante, barata, no corrosiva y permite operar a alta temperatura aumentando la eficiencia de conversión termoeléctrica. Su densidad energética (~1 MWhr/m3) es superior al de las sales (0.25-0.40 MWhr/m3). Un problema del CaL para almacenamiento termoquímico es la desactivación del CaO con el número de ciclos. En nuestro proyecto CTQ2017 se propusieron diversas estrategias de mejora con las que se consiguieron rendimientos muy altos incluso después de muchos ciclos: (i) cambio de condiciones de calcinación-carbonatación (reducción de la temperatura de calcinación e incrementar la de carbonatación para mejorar el rendimiento tanto del proceso como de la planta) y (ii) propuesta de otros carbonatos diferentes de la caliza, uso de aditivos, uso de residuos (escorias) y materiales sintéticos de bajo coste. Estos resultados de laboratorio son de extraordinario interés para su aplicación a plantas de CSP, pero para su transferencia se requiere de validación en entorno relevante. En este proyecto se propone escalar los resultados de laboratorio mediante ensayos en planta piloto, el desarrollo y ensayo de un nuevo calcinador solar, así como la evaluación de la viabilidad técnico-económica de la tecnología a escala industrial. En este proyecto se desarrollará una prueba de concepto de un novedoso reactor/intercambiador de calor de tipo ciclón basado en energía solar. La radiación solar concentrada alcanzará el calcinador solar tipo ciclón mediante un sistema beam-down (concentrador solar secundario) desde el campo solar, formado por 14 heliostatos con una superficie total de 30 m2 de la planta piloto construida en el marco del proyecto H2020 SOCRATCES, en el que han participado la mayor parte de los miembros del equipo de investigación del proyecto coordinado. El estudio y desarrollo de esta prueba de concepto permitirá establecer la viabilidad del diseño y demostrar su interés a empresas del sector energético y del cemento de cara a una futura integración de energía solar, en busca de una reducción de costes y emisiones de CO2. Se parte de estudios a nivel de concepto desarrollados en el proyecto CTQ2017 con nivel de madurez tecnológica TRL 4, y se estima que se avanzará hasta niveles TRL 5-6. Se realizará un análisis de la viabilidad económica de la implantación de los nuevos conceptos propuestos en el marco del proyecto CTQ2017 y se elaborará un plan de transferencia. Este plan recogerá las acciones a llevar a cabo para favorecer una transferencia efectiva al sector industrial. Además, dado el potencial de patentabilidad de la tecnología objeto del proyecto, una vez probada en escala relevante (prueba de concepto), se desarrollará un plan de explotación y protección de derechos intelectuales.


Dispositivo optofluidico NIR para análisis de líquidos




Investigador Principal: Francisco Yubero Valencia
Periodo: 01-12-2021 / 30-11-2023
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: PDC2021-121379-I00 - Proyectos I+D+i "Prueba de Concepto"
Componentes: Juan Pedro Espinós Manzorro, Ramón González García, Victor J. Rico Gavira, Agustín R. González-Elipe
Materiales Nanoestructurados y Microestructura

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NIRFLOW es un proyecto I+D+i para la realización de una Prueba de Concepto en el que se plantea desarrollar un prototipo precomercial para análisis óptico en el infrarojo cercano de fluidos en condiciones de flujo en entornos industriales relevantes. El proyecto se basa en varias innovaciones no contempladas en equipos comerciales basados en análisis NIR hoy en el mercado. De un lado, sustituir la óptica de análisis NIR convencional operada por espectrómetros NIR basados en redes de difracción o óptica de Fourier por una selección de la longitud de onda de análisis basada en combinaciones de filtros ópticos de paso alto y paso bajo variables de forma continua con respuesta sintonizada (centro y anchura de banda) a voluntad en el NIR. De otro lado, la celda optofluidica a desarrollar, operada en modo transflectancia, se caracteriza por tener camino óptico de análisis variable y sintonizable a los sobretonos de las absorciones características de las moléculas presentes en el fluido problema. De esta manera, los análisis estadísticos característicos de la espectroscopía NIR se van a ver apoyados por variables independiente (medidas correspondientes no sólo a variaciones de longitud de onda, sino también a distintos caminos ópticos de análisis), lo cual va a propiciar análisis estadísticos más robustos que los convencionales. Finalmente, el equipo se va a desarrollar con una concepción microfluídica de análisis automática, para su operación en remoto mediante tecnología wireless. Estas tres innovaciones hacen de NIRFLOW un proyecto I+D+i en el que parte de los conocimientos y uno de los desarrollos realizado en un proyecto de investigación previo del Plan Estatal (MAT2016-79866-R), parcialmente protegido con una patente, se pretende transferir a la sociedad a través del desarrollo de un equipo precomercial que demuestre sus capacidades de análisis en entornos operacionales significativos, en particular para el seguimiento de procesos de fermentación ligados a la producción de vinos.


Acido fórmico como vector de energía: de la biomasa al hidrógeno verde




Investigador Principal: Miguel Angel Centeno Gallego y Svetlana Ivanova
Periodo: 01-09-2021 / 31-08-2024
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: PID2020-113809RB-C32 - Proyectos I+D+i "Retos Investigación"
Componentes: Leidy Marcela Martínez Tejada, María Isabel Domínguez Leal
Química de Superficies y Catálisis

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El presente proyecto forma parte del proyecto coordinado ENERCATH2 que pretende integrar una estrategia que involucra múltiples reacciones para la producción y uso de hidrogeno verde a partir de la biomasa. El objetivo último es contribuir al desarrollo de tecnologías energéticas sostenibles que sustituyan a las actuales, derivadas de las fuentes fósiles. Específicamente, el proyecto del ICMS se centra en el uso del ácido fórmico como vector energético de hidrógeno, dado que es un compuesto químico líquido con una alta densidad gravimétrica de energía, que puede ser almacenado, transportado y manipulado de manera segura usando la infraestructura existente de distribución de hidrocarburos.

El objetivo principal del proyecto es la generación de ácido fórmico a partir de biomasa lignocelulósica y la posterior obtención de corrientes de hidrógeno a partir de éste. Para este fin, se pretende desarrollar catalizadores novedosos, preferiblemente basados en carbones derivados de la biomasa y/o en metales de transición, no nobles, (V, Ni, Cu, Co, etc.), activos, selectivos y estables, para: i) la oxidación directa y selectiva de la biomasa lignocelulósica, e.g. glucosa, bien hacia la producción masiva de ácido fórmico, bien hacia la producción de una mezcla de ácido fórmico con otros co-productos, tales como el ácido levulínico, que pueden servir como punto de partida para la generación de productos plataforma de interés industrial, intermedios en la producción de combustibles y ii) la deshidrogenación de ácido fórmico, tanto en fase líquida como gaseosa, para la producción de corrientes de hidrógeno libres de CO.

Los catalizadores preparados serán caracterizados estructural y químicamente por una gran variedad de técnicas (DRX, XPS, SEM, HRTEM, Raman, DRIFTS, TPR/TPD, UV-Vis, Análisis textural), tanto pre- como post-reacción, para evaluar las posibles modificaciones ocurridas en el transcurso de la misma. Igualmente, se realizarán estudios en condiciones de reacción (in-situ y operando) por espectroscopias DRIFTS y ATR, lo que, junto con los resultados de actividad y de caracterización, permitirá analizar el mecanismo de las reacciones y así poder establecer la relación estructura-actividad en cada caso. El conocimiento de esta relación permitirá optimizar el catalizador diseñado y, en última instancia, cada proceso catalítico de producción de vectores sostenibles de energía propuesto en el proyecto


Avanzando hacia la economía circular: Biocombustibles para el transporte pesado, a partir del reciclado de residuos (NICER BIOFUELS)




Investigador Principal: José Antonio Odriozola Gordón y Tomás Ramírez Reina
Periodo: 01-09-2021 / 31-08-2024
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: PLEC2021-008086
Componentes: María Isabel Domínguez Leal, Laura Pastor Pérez
Química de Superficies y Catálisis

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Financiado por el programa RETOS-COLABORACION PUBLICO-PRIVADA del Ministerio de Ciencia e Innovacion con fondos EU bajo el marco Next Generation Europe, NICER BIOFUELS es fruto de la colaboracion entre las Universidades de Zaragoza y Sevilla y la multinacional URBASER. En el contexto de la economia circular y el desarollo de combustibles sostenibles que permitan descarbonizar el transporte y avanzar hacia una sociedad libre de emisiones, NICER-BIOFUELS representa un paso adelante para combatir el cambio climitaco combinando ciencia fundamental e ingenieria aplicada.


Diseño óptico optimizado de dispositivos optoelectrónicos basados en puntos cuánticos de perovskita sin ligandos




Investigador Principal: Hernán R. Míguez García y Mauricio E. Calvo Roggiani
Periodo: 01-09-2021 / 31-08-2024
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: PID2020-116593RB-I00 PN2020 - "Retos Investigación"
Componentes: Gabriel S. Lozano Barbero, Juan F. Galisteo López
Materiales Ópticos Multifuncionales

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La motivación del proyecto FreeDot es triple. Primero, proponer soluciones a los inconvenientes específicos que obstaculizan un mayor desarrollo de la tecnología optoelectrónica de perovskita (inestabilidad, durabilidad, sensibilidad ambiental, etc.). La aproximación propuesta se basa en el desarrollo de células solares nanoestructuradas y LED basados en nuevas matrices porosas que permiten la síntesis de ensamblados de nanocristales sin ligandos con buenas propiedades de transporte de carga y, simultáneamente, minimizan su exposición a entornos degradantes. En segundo lugar, demostrar que es posible, también en el caso de dispositivos basados en puntos cuánticos, mejorar la eficiencia de conversión de energía en células solares y de extracción de luz en LEDs mediante la optimización del diseño óptico. Por último, la posibilidad de obtener nanocristales libres de ligandos abre la posibilidad de estudiar las propiedades fotofísicas fundamentales de los puntos cuánticos, lo que normalmente es obstaculizado por la presencia de capas orgánicas en el caso de puntos cuánticos coloidales.


Nanorecubrimientos dieléctricos para dispositivos electrónicos Flexibles por tecnología de plasma (FLEXDIELEC)




Investigador Principal: Francisco Javier Aparicio Rebollo
Periodo: 01-09-2021 / 30-08-2025
Organismo Financiador: Junta de Andalucía "Programa Emergia"
Código: EMERGIA20_00346
Componentes:
Nanotecnología en Superficies y Plasma

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Dadas sus características físicas y mecánicas de la tecnología de dispositivos electrónicos flexibles emergente combina estructuras multicapas de láminas delgadas flexibles, nanomateriales 2D, o nanoconductores 1D, como son los nanotubos de carbono y los nanohilos. Sin embargo, estos presentan diferentes limitaciones relacionadas con su degradación frente a agentes ambientales e incompatibilidad con las técnicas de fabricación convencionales más presentes a nivel industrial. El proyecto FlexDielec persigue el desarrollo de una nueva generación de materiales dieléctricos para el desarrollo de dispositivos electrónicos flexibles avanzados, superando estas limitaciones. Con este fin, se empleará una técnica pionera de plasma remotos, desarrollada por el IP, que regula en un amplio rango la composición y propiedades de nanocomposites orgánicos funcionales. Esta es una metodología de vía seca (ausencia de disolventes) y a temperatura ambiente, lo que asegura su completa compatibilidad con el uso de sustratos sensibles, como muchos de los que tienen mayores perspectivas de implementación en campo de la electrónica flexible (materiales poliméricos, tejidos, papel, nanomateriales 2D, nanofibras orgánicas…).


Plasmas atmosféricos de arco deslizante para procesos sostenibles




Investigador Principal: Ana María Gómez Ramírez
Periodo: 01-09-2021 / 31-08-2024
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: PID2020-114270RA-I00 - Proyectos I+D+i "Retos Investigación"
Componentes: José Javier Brey Sánchez (US), José Cotrino Bautista, Paula de Navascués Garvín, Manuel Oliva Ramírez, Antonio Rodero Serrano (US)
Nanotecnología en Superficies y Plasma

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La necesidad de propiciar una transición efectiva desde una economía basada en el uso intensivo de combustibles fósiles a otra donde los criterios de desarrollo se basen en procesos sostenibles que no impliquen la generación de CO2 hace necesaria la puesta a punto de nuevos procesos, donde la fuente de energía primaria sea la electricidad generada a partir de fuentes renovables. El proyecto “Plasmas Atmosféricos de Arco Deslizante para Procesos Sostenibles”, FIREBOW en adelante, pretende el desarrollo de tecnologías de plasma atmosférico que usan la electricidad como vector energético directo para llevar a cabo procesos químicos convencionalmente abordados mediante técnicas catalíticas (a altas presiones y temperaturas, con bajos rendimientos y obtención de subproductos no deseados). En concreto se persigue la puesta a punto de un reactor de Plasma Atmosférico de Arco Deslizante (PAAD) para inducir tres procesos de gran impacto industrial y medioambiental, como son la síntesis de amoniaco (NH3), la producción de hidrógeno (H2) y la descontaminación de agua. El amoniaco es la sustancia base de los fertilizantes usados en agricultura, y su demanda aumenta conforme las necesidades de alimentación mundiales. En cuanto al hidrógeno, es conocido que el camino hacia una economía basada en dicho combustible es uno de los retos del siglo XXI. Por otro lado, el desarrollo de técnicas novedosas para la depuración de aguas es cada vez más necesaria, debido al aumento de contaminante emergentes, sustancias tales como pesticidas, compuestos derivados de la industria farmacéutica y química, microorganismos e incluso productos de higiene personal que los métodos convencionales no son capaces de eliminar en su totalidad. FIREBOW propone, en una primera etapa, desarrollar la tecnología PAAD mediante el diseño, construcción, modelización y puesta a punto de un reactor de arco deslizante. Se explorarán posibles modificaciones sobre los modelos de reactores PAAD actuales, contemplándose el efecto de la incorporación de materiales piezoeléctricos para inducir fenómenos de emisión secundaria de electrones, la modificación de las características superficiales de los electrodos o la geometría del sistema a fin de propiciar en el futuro una mejora en el rendimiento de los procesos estudiados. La complejidad de los procesos básicos involucrados en este tipo de reactores implicará un estudio fundamental de su respuesta eléctrica y de los fenómenos de transporte de masa y carga, así como una caracterización exhaustiva y diagnosis del plasma en función de parámetros como flujo de gases, interacción entre especies excitadas, tiempo de residencia y otros parámetros básicos de operación. Tanto la caracterización experimental como la simulación teórica del reactor, esta última llevada a cabo mediante métodos computacionales, serán fundamentales para su correcto funcionamiento y optimización de los procesos propuestos. En una segunda etapa se abordará el estudio de las reacciones de obtención de H2 y NH3, con el objetivo de maximizar el rendimiento energético de dichos procesos, así como de la purificación de agua. El desarrollo científico-tecnológico propuesto en FIREBOW es de gran interés para diferentes actores socio-económicos, planteándose actividades de transferencia a las empresas y entidades que ya han mostrado su interés en el desarrollo de mismo.


Procesos de Nucleación y Crecimiento en Superficies Piezoeléctricas Excitadas Acústicamente en Atmósferas de Plasma/Vacío




Investigador Principal: Alberto Palmero Acebedo
Periodo: 01-09-2021 / 31-08-2024
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: PID2020-112620GB-I00 - Proyectos I+D+i "Generación de Conocimiento"
Componentes: Rafael Alvarez Molina, Victor J. Rico Gavira, Agustín R. González-Elipe
Nanotecnología en Superficies y Plasma

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Este proyecto aborda el estudio de los fenómenos de nucleación atómica y crecimiento de películas delgadas sobre materiales piezoeléctricos sometidos a excitación acústica en atmósferas de plasma y vacío. Los materiales piezoeléctricos se caracterizan por la aparición de una polarización eléctrica no nula al someterlos a una deformación mecánica, y por el efecto contrario, la aparición de una deformación mecánica al someterlos a una excitación eléctrica y, en la actualidad, se emplean en multitud de aplicaciones y dispositivos, tales como sensores de lluvia, pantallas táctiles o manipulación de líquidos en la microescala, entre otros. En un trabajo seminal publicado por el grupo investigador se demostró que, al crecer una película delgada mediante técnicas de plasma sobre este tipo de superficies excitadas, ésta se estructuraba de acuerdo al patrón definido por las ondas. Este resultado inicial demostraba que la interacción entre la onda/película delgada en crecimiento podría utilizarse como nueva metodología de nanoestructuración de superficies. En este proyecto se aborda esta problemática de tipo fundamental, estudiando específicamente dos mecanismos principales de interacción: i) la transferencia directa de energía/momento de la onda acústica a las especies depositadas, y ii) la interacción entre la onda de polarización eléctrica que se propaga por el material piezoeléctrico y las líneas de campo eléctrico en el plasma, con incidencia directa en el transporte de especies cargadas y al bombardeo superficial selectivo del piezoeléctrico durante el crecimiento de la película. De esta manera, este proyecto se centra en la descripción, desarrollo y compresión de una nueva fenomenología, y en el desarrollo de todo el marco teórico y conceptual que permita entender dicha interacción. Se espera que la activación acústica de piezoeléctricos y su efecto en atmósferas de plasma se convierta en un nuevo procedimiento para inducir la formación de centros de nucleación para la micro- y nano-estructuración de películas delgadas, permitiendo nuevos desarrollos en el campo de la física de superficies. Asimismo, en el campo de la física del plasma, la posibilidad de modular la interacción entre el plasma y una superficie de acuerdo a un patrón definido por ondas electro-acústicas podría abrir procedimientos alternativos para operar dispositivos de microplasmas o pantallas de plasma.


Valorización de CO2 mediante procesos catalíticos y termofotocatalíticos: reducción de emisiones y obtención de metano y otros hidrocarburos ligeros




Investigador Principal: Alfonso Caballero Martínez y Gerardo Colón Ibáñez
Periodo: 01-09-2021 / 31-08-2024
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: PID2020-119946RB-I00
Componentes: Juan Pedro Holgado Vázquez y Rosa María Pereñiguez Rodríguez
Materiales y Procesos Catalíticos de Interés Ambiental y Energético

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En este proyecto se llevarán a cabo diversos estudios y desarrollos relacionados con la reacción de hidrogenación de CO2 para la producción de Gas Natural Sintético (GNS) e hidrocarburos ligeros. Así, la metanación y las denominadas reacciones modificadas de Fischer-Tropsch a olefinas (FTO) se están convirtiendo en procesos muy interesantes desde el punto de vista económico, energético y medioambiental. Por otra parte, el uso de hidrógeno verde como agente reductor, obtenido a su vez a partir de fuentes renovables, representa, además de la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, una forma de almacenar la energía procedente de fuentes renovables, muchas de las cuales son intermitentes y, por tanto, difíciles de ajustar a las necesidades de consumo.
Con todo ello, este proyecto persigue un enfoque multicatalítico que comprende la termocatálisis y la fotocatálisis térmica con el fin de conseguir altos rendimientos, alta sostenibilidad y con los menores costes de producción, orientados en todo caso a una aplicación industrial final. Por otro lado, el desarrollo y optimización de los materiales catalíticos, considerando nuevos sistemas catalíticos heterogéneos basados en Ni, Fe, Co, Ru, Au, Pd entre otros metales, que han mostrado un gran potencial para estas reacciones de hidrogenación en los últimos años. En cuanto a los materiales catalíticos, se seleccionarán soportes micro y mesoporosos de composición variable (zeolitas, SBA-15, etc.), así como otros basados en óxidos y perovskitas ABO3. Para ello se utilizarán una serie de técnicas de preparación recientemente descritas (cristalización por microondas, proceso de autocombustión, mesoestructuración por nanocasting y porosidad jerárquica) que permiten obtener sistemas de alta superficie específica y nanoestructura controlada. La combinación de diferentes elementos en las posiciones A y B de la estructura de la perovskita, que actúan tanto como promotores de sistemas catalíticos como precursores de aleaciones metálicas en sistemas catalíticos reducidos, permitirá obtener materiales con propiedades catalíticas sintonizables, muy variadas y versátiles.


PERovskite SEmiconductors for PHOtoNics




Investigador Principal: Hernán R. Míguez García
Periodo: 01-03-2021 / 28-02-2025
Organismo Financiador: Unión Europea
Código: H2020-MSCA-ITN-ETN/0748 Comisión Europea MSCA-ITN
Componentes:
Materiales Ópticos Multifuncionales

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Funded by the Marie Skłodowska-Curie programme, PERSEPHONe is a coordinated training network that aims to equip young researchers with new skills and knowledge regarding the development of a novel photonics technological platform based on metal-halide perovskite semiconductors. These materials present unrivalled optoelectronic properties and can be engineered to achieve a large set of desirable functionalities which may change the roadmap of currently established photonic technologies. They also show great promise for their integration with silicon photonics and silicon-oxynitride-based photonics. The programme will expose 14 early-stage researchers to a wide spectrum of research activities including material synthesis, photonic (and optoelectronic) device and integrated circuit fabrication, characterisation, modelling, upscaling and manufacturing. PERSEPHONe will lay the foundation for a novel photonic technology, strengthening Europe’s position in the field.


Cerámicas en un Flash: La La nueva ruta para un procesado energética y medioambientalmente eficiente




Investigador Principal: Luis A. Pérez Maqueda
Periodo: 01-01-2021 / 31-12-2022
Organismo Financiador: Junta de Andalucia
Código: P18-FR-1087 "Frontera"
Componentes: M. Jesús Diánez Millán, Pedro Enrique Sánchez Jiménez
Reactividad de Sólidos

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El proyecto CeramFLASH propone la utilización de las novedosas técnicas de Sinterizado Flash (FS) y Sinterizado Flash Reactivo (SFR) para la síntesis y preparación de cerámicas con interés tecnológico tales como electrolitos sólidos, piezoeléctricos o cerámicas duras electromecanizables. Estas técnicas permiten preparar materiales cerámicos en segundos a temperaturas significativamente más bajas que las requeridas por las técnicas de sinterizado convencional simplemente haciendo circular por la pieza una muy pequeña intensidad de corriente eléctrica (de unos pocos miliamperios). Esta ventaja permite reducir de forma significativa el elevado consumo energético necesario en el procesado de materiales cerámicos.
Adicionalmente, se posibilita la preparación en forma densa y nanoestructurada de cerámicas muy difíciles de preparar mediante métodos convencionales, tales como compuestos de baja estabilidad térmica o compuestos que requieren temperaturas de sinterizado muy elevadas.
Finalmente, CeramFLASH pretende utilizar campos alternos con frecuencia de oscilación variable y métodos de control inteligente basados en la respuesta de la muestra al campo para conseguir un mejor control de las características microestructurales en las cerámicas resultantes. A pesar de que la técnica de FS se propuso por vez primera hace solo 8 años, y la SFR fue introducida en 2018 por nuestro grupo, el interés por este proceso está creciendo de forma importante por su gran potencial científico y tecnológico. CeramFLASH cuenta con la implicación de personal con experiencia en la técnica y la colaboración activa del investigador pionero en su propuesta, por lo que su financiación permitirá establecer una línea de investigación a largo plazo que permita consolidar en Andalucía un grupo de referencia a nivel internacional en este ámbito.


Funcionalización superficial y modelos de difusión de factores de germinación en semillas tratadas con plasmas | PLASMASEED




Investigador Principal: María del Carmen López Santos y Antonio Prados Montaño (US)
Periodo: 01-01-2021 / 31-12-2022
Organismo Financiador: Junta de Andalucía
Código: US-1381045
Componentes: Agustín Rodríguez González-Elipe, Francisco Yubero Valencia
Nanotecnología en Superficies y Plasma

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PLASMASEED aborda la inclusión de la tecnología de vacío y plasma para la funcionalización superficial de semillas como una estrategia eficaz y limpia para que los cultivos sean menos dependientes de los cambios del entorno. Se pretenden analizar los factores y mecanismos básicos que inciden en la mejora de la germinación tratando las semillas desde una aproximación multidisciplinar que combina conceptos básicos de biofísica, caracterización avanzada y procesado por vacío y plasma. El efecto de campos eléctricos asociados a los plasmas y las características físico-químicas de estos, la influencia de la difusión de otros factores de germinación además del agua (oxígeno, luz, etc.), la difusión de nutrientes como especies nitratos u otras de interés para la germinación, etc., son factores experimentales que se modelizan usando procedimientos de Monte Carlo y mecánica estadística para proponer modelos holísticos de difusión de factores de germinación a través de las membranas de semillas y de la influencia de los tratamientos superficiales con técnicas de plasma para modificar y / o controlar tales procesos.


Plasmas atmosféricos de arco deslizante para la producción sostenible de amoniaco e hidrógeno (ARCPLAS)




Investigador Principal: Ana María Gómez Ramírez y José Cotrino Bautista
Periodo: 01-01-2021 / 31-12-2022
Organismo Financiador: Junta de Andalucía
Código: US-1380977
Componentes: Rafael Alvarez Molina, José Javier Brey Sánchez (US), Jesús Cuevas Maraver (US), Alberto Palmero Acebedo, Juan F. Rodríguez Archilla (US)
Nanotecnología en Superficies y Plasma

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El proyecto “Plasmas atmosféricos de arco deslizante para la producción sostenible de amoniaco e hidrógeno”, ARCPLAS en adelante, pretende el desarrollo de procesos de transformación química de gases mediante tecnologías de plasma atmosférico que usan la electricidad como vector energético directo. En concreto se persigue la puesta a punto de un reactor de Plasmas Atmosféricos de Arco Deslizante (PAAD) para inducir dos procesos de gran impacto industrial y medioambiental, como son la síntesis de amoniaco (NH3) y la producción de hidrógeno (H2). El amoniaco es la sustancia base de los fertilizantes usados en agricultura, y su demanda aumenta conforme las necesidades de alimentación mundiales. En cuanto al hidrógeno, de sobra es conocido que el camino hacia una economía basada en dicho combustible es uno de los retos del siglo XXI. ARCPLAS propone, en una primera etapa, desarrollar la tecnología PAAD mediante el diseño, construcción, modelización y puesta a punto de un reactor de arco deslizante. La complejidad de los procesos básicos implicados en este tipo de reactores implicará un estudio fundamental de su respuesta eléctrica y de los fenómenos de transporte de masa y carga, así como una caracterización exhaustiva y diagnosis del plasma en función de parámetros como flujo de gases, interacción entre especies excitadas, tiempo de residencia, características químicas de los gases implicados y otros parámetros básicos de operación. Tanto la caracterización experimental como teórica del reactor, esta última llevada a cabo mediante métodos computacionales, serán fundamentales para su correcto funcionamiento y optimización de los procesos propuestos. En una segunda etapa se abordará el estudio de las reacciones de obtención de H2 y NH3, con el objetivo de maximizar su rendimiento químico, así como el rendimiento energético del reactor. Finalmente, en una última etapa del proyecto, se explorarán posibles modificaciones sobre el modelo de reactor PAAD desarrollado, contemplándose el efecto de la incorporación de materiales piezoeléctricos para inducir fenómenos de emisión secundaria de electrones, la modificación de las características superficiales de los electrodos o la geometría del sistema a fin de propiciar en el futuro una mejora en el rendimiento de los procesos estudiados.


Conversión Avanzada de Biogas a Ácido Acético: Soluciones Catalíticas para una Sociedad con Bajas Emisiones de Carbono




Investigador Principal: Laura Pastor Pérez
Periodo: 01-10-2020 / 30-09-2023
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: PID2019-108502RJ-I00
Componentes:
Química de Superficies y Catálisis

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En ADVENTURE se presenta un nuevo concepto para convertir biogás, procedente de desechos orgánicos, en productos químicos de alto valor industrial, como es el ácido acético (AA), de una manera tanto amigable con el medio ambiente como viable económicamente. El AA se emplea como precursor de muchos productos procedentes de la química fina, con numerosas aplicaciones, como son la fabricación de pinturas y recubrimientos, la producción de plásticos y adhesivos basados en agua, entre muchos otros, siendo una molécula plataforma muy versátil para la industria química. Tradicionalmente el AA se produce a escala comercial a través de una ruta indirecta produciendo una considerable huella global de CO2. Por ello, el objetivo principal de ADVENTURE es re-diseñar el proceso de producción de AA introduciendo biogás como principal materia prima - un enfoque completamente nuevo que provoca una sinergia entre la utilización de CO2 y la síntesis de química fina.

En este contexto AVENTURE abordará tres desafíos principales: (i) un desafío global: las preocupaciones ambientales asociadas con la emisión de gases de efecto invernadero; (ii) una oportunidad industrial: abordará el problema de la sostenibilidad económica de la industria del biogás ofreciendo alternativas viables para la conversión de materia prima de bajo valor en bio-químicos de alto valor añadido a escala industrial; y (iii) un desafío a escala científica fundamental: se presentan dos propuestas, la intensificación de una ruta indirecta usando reactores de microcanales y una ruta directa llevada a cabo con catálisis por plasma. Para lograr estos ambiciosos objetivos, se diseñará una nueva generación de catalizadores avanzados multifuncionales capaces de proporcionar los productos específicos deseados con alta actividad, selectividad y durabilidad a largo plazo para garantizar el éxito de AVENTURE.


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