Dynamic and Control of a Distillation Column in 9 steps Hysys Tutorial

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Hysys Dynamic Modelling. The following tutorial presents the development approach of dynamic simulation using Hysys which based on implementing three conventional PID control loops (Level, Pressure and Temperature) on a distillation column unit for a binary mixture.

Fuente: EnergieAlgerie

Biodegradación del Petróleo Procesos Naturales en los Reservorios

El petróleo, formado a partir del craqueamiento térmico del querógeno, es una mezcla compleja de hidrocarburos alifáticos, aromáticos y nafténicos, además de otros compuestos conteniendo azufre, oxígeno, nitrógeno y constituyentes organometálicos complejados con níquel y vanadio.⁽¹⁾ De entre estos compuestos se destacan los biomarcadores ó fósiles geoquímicos originados de organismos vivos, ^(2-4) que son clasificados como alcanos lineales, alcanos ramificados, isoprenoides, cicloalcanos, terpenos, esteranos y aromáticos. Los terpenos pueden ser bi-, tri-, tetra- y pentacíclicos (hopanos y no hopanoides). El estudio de estos compuestos es de gran relevancia para la industria del petróleo porque proveen informaciones sobre el origen, ^{(2, 5, 6)} ambiente deposicional, ^{(3, 7, 8)} evolución térmica ^(8-10) e índice de biodegradación.⁽²⁾

Durante el proceso de migración, el petróleo puede sufrir alteraciones en su composición debido a la geocromatografía, a la solubilización en el agua (water washing), a cambios de la fase, a la extracción de materia orgánica presente en las rocas por donde pasa y/o a la biodegradación.⁽¹¹⁾ La biodegradación es un proceso de alteración del óleo crudo por diferentes microorganismos.^{(12, 13)} La ocurrencia de petróleo biodegradado está vinculada a determinadas condiciones geológicas y geoquímicas que permiten mejorar la vida microbiana, tales como las existentes en la interface óleo-agua en un reservorio de petróleo.⁽¹⁴⁾ De acuerdo con Huang et al.,⁽¹⁵⁾ la difusión de los hidrocarburos de la columna de óleo para la zona de contacto óleo-agua puede controlar y limitar los procesos de biodegradación. Al inicio del proceso, los hidrocarburos son utilizados por los microorganismos como fuente de energía (donadores de electrones), mientras que los nutrientes (oxígeno molecular, nitratos, sulfatos ó ión férrico) son necesarios como receptores de electrones para la actividad microbiana. Al final del proceso de biodegradación los hidrocarburos son transformados en metabolitos, tales como ácidos orgánicos y/o CO₂,⁽¹⁶⁾ llevando a una disminución del tenor de hidrocarburos saturados y del grado API (American Petroleum Institute) y a un progresivo aumento del contenido de asfaltenos, de algunos metales, de la densidad, del tenor de azufre, de la acidez (formación de ácidos carboxílicos y fenoles) y de la viscosidad. Esa alteración en las características del petróleo afecta a la producción y eficiencia del refino,⁽¹⁷⁾ aumentando los costos del proceso. La Figura 1 presenta un mecanismo esquemático de biodegradación dentro de un reservorio de petróleo y a los cambios en el grado API a lo largo del proceso.

Miiller et al.⁽¹⁸⁾ encontraron algunas alteraciones en las propiedades de petróleos de Oklahoma con el aumento de los niveles de biodegradación, como muestra la Tabla 1. Las propiedades físico-químicas del petróleo cambian, porque las diferentes clases de compuestos que lo constituyen tienen susceptibilidades diferentes a la biodegradación. Larter et al.⁽¹⁹⁾ estiman que los óleos altamente biodegradados pierden en el orden del 50% de su masa inicial.

Condiciones necesarias para que pueda ocurrir la biodegradación
La mayor parte del petróleo del mundo es total ó parcialmente biodegradado en reservorios y este proceso puede llevar millones de años para suceda.⁽²⁰⁾ Para tener una mejor idea de los mecanismos de biodegradación del óleo es necesario utilizar condiciones ideales para que el proceso suceda en intervalos cortos de tiempo, si se compara con el tiempo geológico.^{(12, 13, 21)} En general, para que ocurra la biodegradación del petróleo es necesario:⁽²²⁾

• la presencia de aceptores de electrones (por ejemplo: oxígeno molecular, nitratos, sulfatos, iones férricos) y nutrientes inorgánicos (por ejemplo: fósforo, trazas de metales), necesarios en el inicio del proceso y para el mantenimiento de los microorganismos, respectivamente;
• la roca generadora debe tener la porosidad y la permeabilidad suficiente como para permitir la difusión de los nutrientes y la movilidad de los microorganismos. Las rocas con baja porosidad y permeabilidad, con granos pequeños y sin fracturas, dificultan la difusión de los nutrientes y la movilidad microbiana, y como consecuencia, poseen óleos menos biodegradados;
• la temperatura del reservorio no debe sobrepasar los ~80ºC. Considerando el gradiente geotérmico típico (25-30 °C/km), esa temperatura es alcanzada aproximadamente a los 2-3 km de profundidad;⁽¹⁶⁾
• la salinidad del agua de formación debe estar en el rango de 100-150 ‰.⁽²⁰⁾ Los óleos en los reservorios de petróleo con mayor salinidad son típicamente no biodegradables;
• la presencia de microorganismos capaces de degradar los componentes del petróleo;
• la ausencia de "venenos naturales", esto es, de microorganismos no biodegradantes de hidrocarburos, que son tolerantes a las condiciones de los reservorios y que inhiben y/o limitan el crecimiento y actividad enzimática de los microorganismos degradadores del petróleo.⁽²³⁾

Si todas estas condiciones están presentes, el petróleo es alterado por los microorganismos llevando a una disminución de su calidad.

Aceptores de electrones y nutrientes inorgánicos
Uno de los factores primordiales para que suceda la biodegradación es la presencia de aceptores de electrones y nutrientes adecuados para mantener activos los microorganismos de las diferentes especies. Los microorganismos aerobios necesitan de la presencia del oxígeno molecular (condiciones óxicas) para su crecimiento y para convertir los hidrocarburos en CO₂, H₂O y biomasa. Los microorganismos facultativos pueden crecer en la presencia (aerobiosis) ó ausencia (anaerobiosis, fermentación) de oxígeno^{(22, 24, 25)} (condiciones anóxicas). Los anaerobios estrictos utilizan diferentes aceptores, como nitratos (NO₃^-), sulfatos (SO₄^2-) e iones férricos (Fe³⁺) para metabolizar los hidrocarburos. Otros anaerobios (aerotolerantes) crecen en presencia de concentraciones-trazas de oxígeno disuelto, pero no utilizan este gas metabólicamente.^{(25, 26)} Además de eso, existen aquellos microorganismos que requieren aceptores de electrones específicos, como los fermentadores ó acetogénicos que utilizan acetatos (CH₃COO^-) para convertir a los hidrocarburos en CH₄ y CO₂.⁽²⁵⁾ La Tabla 2 muestra algunos microorganismos, sus aceptores de electrones y los principales productos generados a partir de la biodegradación de los componentes del petróleo.⁽²⁷⁾

En la ausencia de aceptores de electrones, tales como sulfato y nitrato, los hidrocarburos son transformados en productos finales (CH₄ y CO₂) a través de la interacción de varios grupos de microorganismos como, por ejemplo, bacterias fermentativas, acetogénicas productoras de hidrógeno, metanogénicas hidrogenotróficas y acetoclásticas (Figura 4).^{(28, 29)}

Los nutrientes inorgánicos, tales como el nitrógeno (N) y fósforo (P), son esenciales en la biosíntesis de las proteínas, ácidos nucléicos y fosfolípidos, y trazas de metales, como molibdeno (Mo), cobalto (Co) y cobre (Cu), son importantes en las reacciones enzimáticas. Algunos de esos nutrientes son incorporados en la matriz de la roca generadora de petróleo durante la diagénesis (degradación bioquímica ó térmica de la materia orgánica para generar petróleo) ó a través de la alteración secundaria (water washing ó biodegradación) y migran para la roca reservorio volviéndose uno de sus componentes.^{(30, 31)} Tanto los nutrientes inorgánicos, como algunos metales pueden limitar el proceso de biodegradación del petróleo.⁽²¹⁾

Influencia de la temperatura y la presión en la biodegradación del petróleo
La temperatura óptima para que suceda la biodegradación del petróleo, en el reservorio, es aproximadamente 60-80ºC,^{(22, 32)} Sin embargo, las simulaciones en laboratorio indican que la biodegradación de los hidrocarburos sucede por la acción de los microorganismos que crecen a diferentes temperaturas, tales como, psicrofílicos (0-25ºC), mesofílicos (30-40ºC) y termofílicos (50-60ºC).⁽²⁵⁾ Walker y Colwell(33) demostraron la biodegradación de alcanos por microorganismos obtenidos a partir del agua de formación y sedimentos, en el rango de temperatura entre 0-10ºC, mientras que Rueter et al.⁽³⁴⁾ aislaron una BRS termofílica que biodegrada al alcano a temperaturas superiores a los 60ºC. La influencia de la temperatura en la biodegradación de hidrocarburos depende, por lo tanto, del tipo de microorganismo y de las condiciones utilizadas en el proceso.

Vale destacar que no todas las acumulaciones de óleo, a temperaturas inferiores a 80ºC, son biodegradadas. Wilhelms et al.^{(35, 36)} sugirió que si un reservorio de óleo fuese calentado a más de 80ºC en cualquier momento desde su deposición, sucedería la "paleo-pasteurización" ó "esterilización" del óleo, provocando la mortalidad de los microorganismos biodegradantes, y como consecuencia, aunque la temperatura sea nuevamente inferior a los 80ºC, el petróleo no sería biodegradado. Por lo tanto, los reservorios de óleo que sufrieron una elevación significativa de la temperatura pueden contener petróleo no biodegradado, aún poseyendo bajas profundidades y temperatura, pues la "recolonización" por las bacterias del óleo "esterilizado" en el reservorio, usualmente no sucede.

Al contrario de la temperatura, la presión del reservorio no es un factor limitante para el crecimiento microbiano.⁽²²⁾ Moldowan et al.⁽³⁷⁾ analizaron los óleos biodegradados en los reservorios a 2500 m en la Cuenca Adriática Central (Italia y Yugoslavia), mientras que Walters(38) estudió óleos altamente biodegradados en reservorios de aguas profundas a 4000 m en el Sur de la Cuenca del Mar Cáspio (Azerbayán). En ambos casos, la biodegradación sucedió con geopresiones diferentes y temperaturas inferiores a 80ºC.

Microorganismos involucrados en el proceso de biodegradación del petróleo
Desde el inicio de la producción comercial del petróleo, los geoquímicos se han encontrado con problemas relacionados con la presencia de microorganismos en los reservorios.⁽³⁹⁾ Los microorganismos, además de consumir los hidrocarburos, son también citados como los grandes responsables por la corrosión de los equipamientos y tanques de stock, debido a los subproductos originados de la biodegradación.⁽⁴⁰⁾

Los microorganismos involucrados en el proceso de biodegradación aún son objetos de discusiones contradictorias, debido a que se atribuye la degradación tanto a los aerobios,^(39-41) como a los anaerobios.^(42-44) Aquellos que defienden la acción de los microorganismos aerobios (condiciones óxicas) asumen que la temperatura, durante el proceso está entre 60-80ºC e involucra la incursión de aguas meteóricas que contienen el oxígeno y los nutrientes necesarios para la mantenimiento de estos microorganismos dentro del reservorio,⁽³²⁾ mientras que aquellos favorables a la degradación anaerobia (condiciones anóxicas) indican que la demanda de oxígeno en el reservorio es insuficiente para mantener los aerobios activos y, por lo tanto, los microorganismos que degradan el petróleo son estrictamente anaerobios, degradando los componentes del petróleo más lentamente.^{(36, 44, 45)}

Sin embargo, existen evidencias científicas que indican que estos dos grupos de microorganismos biodegradan el petróleo a través de la acción sinérgica en tiempos geológicos diferentes, donde uno complementa el otro sin superposición.^{(23, 24, 46)} Los componentes del petróleo y otros metabolitos que son recalcitrantes para los aerobios presentes en el reservorio, son fácilmente biodegradados por los anaerobios y, por otro lado, aquellos que son de difícil degradación por los anaerobios, pueden ser completamente biodegradados por los aerobios.^{(23, 24)}

Cambios en la composición química del petróleo (n- alcanos y compuestos aromáticos)
De la literatura se conoce que la biodegradación microbiana afecta significativamente a la composición molecular y a las propiedades físicas del petróleo bruto, llevando a una disminución de los compuestos de bajo peso molecular, presentes en las fracciones saturada y aromática, y a un aumento de la fracción polar (fracción asfalténica)^{(18, 21, 22, 46-49)} (Figura 1 y Tabla 1). Esos cambios suceden debido a la remoción casi secuencial y sistemática de los compuestos presentes en el petróleo, comenzando por los hidrocarburos más ligeros (C₆ a C₁₅) hasta aquellos más resistentes al ataque microbiano (ex.: diasteranos, dia-hopanos).⁽²⁴⁾

Los hidrocarburos son preferencialmente removidos durante la biodegradación inicial, pero compuestos conteniendo azufre (tioles, disulfuros, tioalcanos), nitrógeno (carbazoles) y oxígeno (furanos) también pueden ser biodegradados, generando nuevos compuestos como ácidos saturados, aromáticos, cíclicos y acíclicos y fenoles.⁽²⁰⁾

La microbióta presente en los reservorios de petróleo posee capacidad enzimática y preferencias metabólicas diferenciadas para degradar esos componentes. Unos degradan preferencialmente alcanos normales, ramificados ó cíclicos, otros prefieren mono ó poliaromáticos y existen aún aquellos que degradan tanto a los alcanos como aromáticos.⁽¹⁴⁾

La principal vía metabólica de biodegradación de hidrocarburos por microorganismos aerobios ya está bien establecida en la literatura y puede suceder en la porción terminal y/o subterminal de la cadena carbónica.^{(25, 50, 51)} Los n-alcanos de cadenas largas (C₁₀-C₂₄) son más rápidamente degradados a partir de la porción terminal, mientras que los n-alcanos de cadenas menores que C10 son tóxicos para la mayoría de los microorganismos y su oxidación es iniciada por la porción subterminal de la cadena.

La etapa inicial del proceso de biodegradación es la oxidación del substrato por oxigenasas, con la utilización del oxígeno molecular como aceptor de electrones. La oxidación terminal se inicia con la formación de un alcohol primario. Luego de la etapa inicial, el alcohol es oxidado, por acción de las enzimas alcohol y aldehído deshidrogenasas, a los correspondientes aldehído y ácido carboxílico, respectivamente. El ácido carboxílico, por su parte, es utilizado como substrato para acil-CoA sintetasa y es posteriormente biodegradado por el proceso de β-oxidación. Los n-alcanos de cadenas menores son oxidados subterminalmente (1º carbono secundario de la cadena del n-alcano), formando alcohol secundario, cetona, éster y ácidos carboxílicos, que son posteriormente biodegradados por el proceso de β-oxidación (Figura 2).

La biodegradación de compuestos aromáticos por microorganismos aerobios también es iniciada por la acción de oxigenasas (mono- ó dioxigenasas) que promueven la oxidación del substrato formando dioles, seguida de clivaje del anillo y la formación de catecol que, posteriormente, es degradado formando diferentes intermediarios, como acetaldehído, piruvato y succinato^(52-54) (Figura 3).

El conocimiento de las rutas de biodegradación para anaerobios, sin embargo, es limitado. Bajo condiciones anóxicas, los compuestos orgánicos son sucesivamente oxidados, ó sea, los productos de cada etapa de oxidación actúan como substratos en las etapas siguientes, hasta que la materia orgánica sea completamente degradada a biogás.⁽⁵⁵⁾

Existen varios relatos sobre la oxidación de hidrocarburos con culturas puras de bacterias reductoras de sulfato (BRS) en condiciones estrictamente anaerobias,^{(34, 56-58)} denitrificantes⁽⁵⁹⁾ y metanogénicas.⁽⁶⁰⁾ Las BRS y denitrificantes utilizan sulfatos y nitratos, respectivamente, como aceptores de electrones para biodegradar hidrocarburos, análogo al oxígeno molecular en la biodegradación aerobia.⁽⁵¹⁾ Ya las bacterias metanogénicas que metabolizan hidrocarburos ó en la ausencia de aceptores de electrones, convirtiéndolos a metano y CO₂, ó en la presencia de CO₂, convirtiendo los hidrocarburos para CH₄.⁽⁶¹⁾ Existen también las bacterias anaerobias acetogénicas que consumen los hidrocarburos generando acetato y H₂⁽⁶²⁾ (Figura 4).

Los mecanismos de biodegradación anaerobia de hidrocarburos utilizando consorcios de microorganismos y bacterias aisladas son bastante estudiados, pero poco entendidos. En general, dos mecanismos de activación, tanto para los alcanos como para los aromáticos, han sido propuestos: el primero involucra la activación del carbono subterminal del hidrocarburo y adición de fumarato, mientras que el segundo involucra la carboxilación del hidrocarburo en la posición C-3.^{(22, 45, 51, 57, 62, 63)} Ambos caminos pueden suceder simultáneamente en consorcios de BRS (Figura 5).

Cuando la biodegradación sucede a través del primer mecanismo de activación, el hidrocarburo es adicionado al doble enlace del fumarato vía átomo de carbono subterminal, generando ácidos grasos lineales y ramificados y succinatos substituidos.^{(64, 65)} Los ácidos grasos lineales generados con números pares de carbono provienen de n-alcanos también con números pares de carbono y los ácidos grasos con números de carbono impares son generados a partir de n-alcanos con números impares de carbono. En el segundo mecanismo sucede una formación apenas de ácidos grasos lineales, pero los n-alcanos pares generan los ácidos grasos impares y viceversa (Figura 5).

La Tabla 3 presenta algunas bacterias con metabolismo aerobio y anaerobio, que son capaces de utilizar hidrocarburos como fuente de carbono.

Compuestos biomarcadores
Los biomarcadores mas comúnmente analizados en el petróleo pertenecen a las clases de los terpenos tricíclicos, pentacíclicos (hopanos) y de los esteranos.

En los reservorios, los terpenos tricíclicos (TT) C₁₉-C₄₅ son altamente resistentes a la biodegradación, removidos luego de los hopanos⁽⁶⁶⁾ y al mismo tiempo en que los diasteranos,⁽⁶⁷⁾ pero algunas excepciones fueron observadas utilizando experimentos en el laboratorio con culturas aerobias.^{(23, 24)} Estudios recientes reportaron la remoción de TT antes de los hopanos, con la degradación preferencial de ambos epímeros R y S para TT C₂₈ en relación al TT C₂₉.^{(24, 68, 69)}

El mecanismo de degradación de los hopanos, 25-nor-hopanos y esteranos, tanto en los reservorios como en escala de laboratorio, involucra muchas discusiones. Algunos estudios con óleos severamente biodegradados en el reservorio muestran que los hopanos son removidos antes de los esteranos, con formación de 25-nor-hopanos.⁽⁷⁰⁾ Por otro lado, existen algunos relatos, también con óleos severamente biodegradados en el reservorio, indicando que los hopanos son removidos luego de la casi total degradación de los esteranos, sin formación de los 25-nor-hopanos.⁽³⁾ Como ejemplos, óleos del oeste de la Siberia, severamente biodegradados, mostraron la degradación de 17α(H)-hopanos con enriquecimiento de 25-nor-hopanos y sin la degradación de esteranos.⁽⁷¹⁾ Existen, también, ejemplos de petróleo donde la degradación de los hopanos y esteranos sucedió simultáneamente, como es el caso de las muestras de asfaltos de Malagasy que presentaron 17α(H)-hopanos, 25-nor-hopanos y esteranos parcialmente degradados.⁽⁷²⁾ En escala de laboratorio, la susceptibilidad de biodegradación de estos biomarcadores depende de las condiciones del experimento y, también, de la población microbiana utilizada.^{(23, 24, 44)} Por ejemplo, bajo condiciones aerobias, Bost et al.⁽⁶⁹⁾ mostró que los hopanos son degradados sin la producción de 25-nor-hopanos ó degradación de esteranos.

Existe una gran cantidad de microorganismos descriptos en la literatura que poseen capacidad enzimática para biodegradar biomarcadores del petróleo.^{(24, 76)} Entre estos, se citan como ejemplos, los aerobios pertenecientes a los géneros Achromobacter, Bacillus, Brevibacterium, Mezorhizobium y Bordetella, descriptos en la literatura como degradadores de hidrocarburos y/o asociados a ambientes contaminados con óleo^(73-75) y algunos anaeróbios facultativos pertenecientes a los géneros Bacillus y Acinetobacter, entre otros, conocidos por la capacidad de utilizar hidrocarburos como fuente de carbono directamente⁽⁷⁶⁾ ó por utilizar los metabolitos producidos por otras bacterias, cuando están en consorcios.⁽⁷⁷⁾

Uno de los principales productos generados a partir de la biodegradación de los terpenos tricíclicos, hopanos y esteranos son sus correspondientes ácidos terpanoicos tricíclicos, hopanoicos y esteranoicos.^{(78, 79)} Esos ácidos son comúnmente derivatizados a los correspondientes ésteres metílicos y reducidos a hidrocarburos, para ser analizados por cromatografía gaseosa acoplada a la espectrometría de masas. La Figura 6 presenta algunos de esos ácidos ya detectados en muestras de petróleo.

Los estudios de los componentes ácidos correlacionados con los de la fracción neutra en muestras de óleos y sedimentos, constituyen un campo vasto no totalmente explorado y puede ser utilizado para un mejor entendimiento de los procesos que envuelven la generación, migración y biodegradación de esas muestras.⁽⁸⁰⁾ Los óleos crudos inmaduros, óleos biodegradados, fracciones y óleos pesados, así como las aguas generadas en la extracción del óleo crudo y betún, provenientes de varias partes del mundo, frecuentemente presentan ácidos orgánicos de ocurrencia natural en su constitución.^{(81, 82)}

En Brasil, la apareción de petróleo ácido está relacionado con la producción de Cherne y Pampo, en la Cuenca de Campos.⁽⁸³⁾ Este surgimiento mantiene una estrecha relación con la evolución de las descubiertas y producción de óleo en el país.

Evaluación cualitativa de la biodegradación – Escalas de biodegradación
A través del análisis por cromatografía gaseosa es posible hacer corresponder los cambios composicionales que ocurren con las diferentes fracciones del petróleo. Para eso, se realiza una barredura de todos los iones presentes en la muestra (Total Ion Chromatogram - TIC) y se monitorean selectivamente algunos iones característicos de las principales clases de biomarcadores (Reconstructed Ion Chromatogram - RIC y Single Ion Monitoring - SIM).⁽²²⁾

El perfil cromatográfico de una muestra de petróleo constituye su impresión digital y es una de las primeras indicaciones cualitativas de la ocurrencia de biodegradación, siendo que los compuestos lineales son los más abundantes en los óleos no biodegradados y, por eso, los primeros a ser consumidos por los microorganismos. De esta forma, cuando el perfil de la muestra revela disminución de la concentración de estos compuestos, se dice que el petróleo sufrió biodegradación volviéndose gradualmente más pesado y más ácido.

La extensión del nivel de biodegradación en una muestra de petróleo es medida utilizándose parámetros basados en la abundancia relativa de varias clases de compuestos (n-alcanos, hidrocarburos aromáticos, biomarcadores), a través de la utilización de escalas de biodegradación. Estas escalas muestran el efecto de la remoción selectiva de los compuestos y clasifican al petróleo en niveles que varían de 0 (óleo no biodegradado) a 10 (óleo severamente biodegradado).^{(3, 84-89)} La Figura 7 presenta una escala de biodegradación basada en la remoción de grupos moleculares seleccionados con el progreso de la biodegradación.^{(20, 86, 87)} Los compuestos encontrados en el petróleo son removidos preferencialmente en la secuencia: n-alcanos, alquilcicloexanos, isoprenoides acíclicos, alcanos bicíclicos, esteranos y hopanos, con la producción de nuevos compuestos como productos de biodegradación, tales como 17α, 25-nor-hopanos a partir de la desmetilación de hopanos en niveles severos de degradación.^{(20, 38)}

Conclusión
En condiciones adecuadas de temperatura (hasta cerca de 80 °C), los nutrientes inorgánicos y aceptores de electrones, el petróleo en reservorios es muchas veces degradado biológicamente, en escalas de tiempo geológico, por microorganismos que destruyen los hidrocarburos y a otros componentes, produciendo nuevos compuestos que modifican a las propiedades físicas del óleo transformándolo en "óleo pesado", disminuyendo su valor económico. Como la mayor parte del petróleo del mundo es biodegradado, las alternativas para la recuperación de esos "óleos pesados" están siendo continuamente evaluadas.

Autores
Georgiana Feitosa da Cruz Laboratório de Engenharia e Exploração de Petróleo, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Estadual do Norte Fluminense, Rodovia Amaral Peixoto, km 163, 27925-535 Macaé – RJ, Brasil
Anita Jocelyne Marsaioli Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, CP 6154, 13083-862 Campinas – SP, Brasil.

Contacto
e-mail: geofec@gmail.com

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Fuente: Química Nova, Volumen 35, Número 8, 1628-1634, 2012

Geekye Capítulo 43 CN23TV

TED es una organización sin fines de lucro dedicada a las “ideas que vale la pena difundir”. Comenzando como una conferencia de cuatro días en California hace 26 años, TED ha crecido para apoyar a aquellas ideas que intentan cambiar el mundo por medio de distintas iniciativas. La conferencia anual TED invita a los pensadores y hacedores más importantes del mundo a dar la charla de su vida en 18 minutos. Luego, estas charlas pueden encontrarse de manera gratuita en TED.com. Por TED han pasado algunos oradores como: Bill Gates, Al Gore, Jane Goodall, Elizabeth Gilbert, Sir Richard Branson, Nandan Nilekani, Benoit Mandelbrot, Philippe Starck, Ngozi Okonjo-Iweala, Isabel Allende y el primer ministro británico, Gordon Brown. La conferencia anual TED se lleva a cabo en Long Beach, California, junto a una conferencia paralela con transmisión simúltánea en Palm Springs, TEDActive. Y TEDGlobal se celebra cada año en Edinburgo (antes Oxford), Reino Unido.
Las iniciativas de medios de comunicación incluyen TED.com, donde nuevas charlas TED son subidas diariamente; el nuevo programa TEDConversations, que permite amplias conversaciones entre fanáticos de TED; el O.T.P., Proyecto de Traducción Abierta que provee subtítulos y transcripciones interactivas, como también la posibilidad de que cada TEDTalk pueda ser traducida por voluntarios en todo el mundo.
TED ha establecido el TEDPrize, un premio anual por el que a individuos excepcionales con un deseo de cambiar el mundo se les da la oportunidad de empujar sus deseos a la acción. TEDx ofrece la posibilidad de que personas o grupos organicen un evento independiente en cualquier lugar del mundo. Y el programa TEDFellows ayuda a las personas innovadoras de todo el planeta, quienes ayudan a cambiar el mundo, a ser parte de la comunidad TED y así amplificar el impacto de sus destacados proyectos y actividades.

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Programa de tecnología, conducido por Irina Sternik, emitido el 27 de abril de 2013.

Temas tratados:

• Eventos TED. Gerry Garbulsky, organizador
• El origen del reloj pulsera
• Radioaficionados: Antes y después de la tecnología. Javier Villafañe. Presentado por Marcelo Violini

Fuente: Sergio Wk

Tecnologías y Trabajos de Investigación Pre y Probióticos - Tecnologías para la Industria Alimentaria Téc. Magalí Parzanese

Actualmente muchos de los organismos de investigación nacionales se plantean como desafío la investigación en temas cómo: selección de cepas probióticas o de compuestos prebióticos para el desarrollo de productos alimenticios, obtención de procesos tecnológicos que faciliten la introducción de probióticos y prebióticos en diferentes matrices alimenticias, desarrollo de tecnologías de producción de cultivos probióticos y de prebióticos comerciales, ensayos que den el aval científico a los efectos benéficos adjudicados a los diversos productos, entre otras. Esto concuerda con las demandas del sector industrial respecto a nuevos procesos o tecnologías desarrolladas en el país, que permitan facilitar o disminuir los costos en la elaboración de alimentos prebióticos y probióticos.

Al respecto se pueden mencionar dos trabajos de investigación realizados por investigadores pertenecientes al Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET):

Microencapsulación de lactobacilos probióticos por secado spray

Autores: Paez, R.; Lavari, L.; Vinderola, C.G.; Audero G; Cuatrin, A; Zaristky, N.; Reinheimer, J. A.

Si bien la tecnología de secado en spray aún no se utiliza a nivel comercial para la producción de cultivos probióticos de uso en alimentos, en el país se cuenta con la capacidad instalada para hacerlo lo que significa una oportunidad para el desarrollo de probióticos nacionales. El objetivo de esta investigación fue estudiar el efecto sobre la viabilidad y funcionalidad in Vitro e in vivo de cepas de lactobacilos probióticos. Se emplearon tres cepas de lactobacilos comerciales probióticos (L. casei Nad, L. paracasei A13 y L. acidophilus A9). Se realizó un control de viabilidad antes y después del secado y se obtuvieron fotografías de los polvos obtenidos (no rehidratados) mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y trasmisión (TEM). Se determinó la resistencia gástrica in vitro de cultivos frescos (CF) y secados spray (CSS). Se determinó el Nº de células IgA+ (inmunohistoquímica) en el intestino delgado de ratones alimentados durante 5 y 10 días con las tres cepas (como cultivos frescos y secados spray, 107 UFC/día/ratón).

Al finalizar la investigación se observó que el proceso de secado spray mejoró significativamente la tolerancia a la acidez y a bilis in vitro para las cepas L.p. A13 y L.c. Nad y no modificó la capacidad de inducir proliferación de células IgA+ en las cepas probióticas evaluadas. Las cepas microencapsuladas por secado spray en leche descremada demostraron un buen potencial para su uso en alimentos funcionales.⁽¹⁾

Nuevos usos de subproductos de la industria láctea. Suero de queso y de manteca como medios de cultivo y crioprotectores para lactobacilos probióticos

Autores: Burns, P.; Vinderola, C.; Molinari F.; Reinheimer, J.

El auge a nivel mundial de la utilización de bacterias probióticas para formular alimentos funcionales plantea la necesidad industrial de producir grandes volúmenes de fermentos de estos microorganismos. Para ello las industrias que los fabrican deben propagar dichas bacterias en medios de cultivos líquidos de bajo costo, pero a su vez completos en cuanto a satisfacer sus complejos requerimientos nutricionales. Además ciertas industrias lácteas que elaboran productos con probióticos requieren una propagación “in situ” de los mismos como parte del proceso de elaboración del producto. El diseño de medios de cultivos de bajo costo y a partir de subproductos de la industria láctea, es un desafío para cubrir las necesidades de ambos tipos de industrias. El objetivo de este trabajo fue evaluar la capacidad de suero de quesería y mantequería de permitir el desarrollo de lactobacilos probióticos y determinar su efecto crioprotector durante el almacenamiento congelado de los cultivos logrados. Se utilizaron 6 cepas de lactobacilos comerciales probióticos (Lactobacillus acidophilus A9, 5 y 08, Lactobacillus casei LB y DAN y L. paracasei A13). Cultivos frescos de cada cepa se inocularon (2%) en suero de queso y manteca (reconstituidos al 5,0% y 7,8%, respectivamente, y adicionados o no de 0,3% de extracto de levadura) y en un medio de cultivo de referencia de laboratorio (MRS) y otro comercial (TL) utilizado en la industria láctea para propagar cultivos in situ. Se realizaron determinaciones del número de células viables durante 10hs de desarrollo a 37ºC en aerobiosis. Se observó que las cepas de lactobacilos probióticas ensayadas fueron capaces de alcanzar un número de células viables similar (en tiempo y concentración) a los que se logran en medios de cultivo de referencia comerciales y de laboratorio. Los cultivos congelados de lactobacilos probióticos mantuvieron un alto número de células viables a lo largo del período de almacenamiento. Se concluye que el empleo de suero de quesería y mantequería como base para la formulación de medios de cultivo para la propagación industrial de lactobacilos probióticos y como crioprotectores plantea un uso novedoso de estos subproductos de la industria láctea y una alternativa económica para reemplazar a medios de cultivos comerciales importados de alto costo.⁽²⁾

⁽¹⁾Congresos y Reuniones Científicas 1
⁽²⁾Congresos y Reuniones Científicas 2

Ver también: Parte I | Parte II | Parte III

Turn Lead into Gold! MinuteLaboratory

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For hundreds of years finding the philosophers stone and turn lead into gold was one of the big goals of Alchemists. Modern Scientists accomplished this transformation by use of particle accelerators and nuclear reactors.

Fuente: MinuteLaboratory

Industria Azucarera de Caña Algunos Términos empleados Fidel F. Piedra

Caña	Es la materia prima que ingresa al ingenio. Normalmente en la definición del término se incluye la caña limpia más las materias extrañas y el agua que la acompañan.
Fibra en caña	Es la materia fibrosa seca que acompaña a la caña y que posteriormente puede tener varios empleos, como por ejemplo: combustible, producción de pulpa y papel, maderas artificales, solventes para la industria química, etc.
Materia extraña	Todo lo que acompaña a la caña, cogollo, hojas secas y verdes, raices, tierra, etc., ingresados al ingenio junto con la caña limpia. Se estima que como norma las materias extrañas deben tener una composición del 3 al 5 % en peso de la caña.
Peso normal	Es el peso de una muestra igual a aquel peso de azúcar puro que, disuelto en agua a un volumen total de 100 ml. a 20 ºC, resulta una solución que, al ser examinada en un sacarímetro, arroja una lectura de 100º de desviación, con un tubo de polarizar de 200 mm. a 20 ºC. El fijar el punto en los 100 º de los sacarimétricos se dejará a discreción de la comisión Internacional para Métodos Uniformes de Análisis de Azúcar.
Sólidos por gravedad	Es el peso de sólidos calculados por la determinación de Brix. El refractómetro puede ser usado no solamente para la determinación del % de sólidos, tanto en el laboratorio como en los tachos, sino también el % de grano fino en las mieles. La conversión de índices de refracción a % de sólidos deberá hacerse por la Escala Internacional (EI) de la Comisión Internacional para Métodos Uniformes de Análisis de Azúcar (CIMUAA). Si se emplea un rafractómetro para azúcar, este deberá estar calibrado según la EI.
Materia seca	Se define así al residuo que queda después de secar el material examinado a peso constante .
Sólidos en suspensión en el jugo mezclado	Son aquellos sólidos en el jugo mezclado que pueden ser removidos por un proceso de decantación. Se consideró prudente añadir la frase en el jugo mezclado a esta expresión , porque en otros productos, tales como mieles, también hay sólidos en suspensión, pero de una naturaleza distinta. También se decidió no usar las palabras en solución o insoluble en la definición porque éstas no dan una idea exacta del estado de dispersión de las partículas.
Pol	El valor obtenido por la polarización simple y directa en un sacarímetro de una solución de peso normal. Este término se usa en los cálculos como si fuera una sustancia real.
Sacarosa	Disacarido conocido en química como sacarosa o azúcar de caña y cuya fórmula es la siguiente : C12H22O11. El método de la determinación se ha dejado a propósito fuera de la definición , primero , porque la sacarosa no tiene que ser necesariamente determinada por doble polarización , ya que posiblemente se adopten métodos basados en la destrucción de azúcares reductores y segundo porque la sacarosa en el bagazo y en la cachaza se determinan corrientemente por polarización directa , ya que la diferencia entre pol y sacarosa no tiene importancia.
Brix	Es una forma de expresar la concentración de una solución; es definida en este caso como el porciento de materias sólidas indicado por un hidrómetro (Brixómetro) u otro dispositivo densimétrico.
Brix Refractométrico	Es una forma de expresar la concentración de una solución, definida en este caso como el porciento por peso de sólidos en solución indicado por un refractómetro de azúcar, o derivado del índice de refracción con referencia a tablas equivalentes de % de sacarosa vs. índices de refracción.
Pureza Real	Es la proporción % de sacarosa en la materia seca.
Pureza por Gravedad	La proporción % de sacarosa en el brix o sólidos por gravedad
Pureza Aparente	La proporción % de pol en el brix o sólidos por gravedad.
Azúcares Reductores	Las substancias reductoras en caña y sus porductos. Los componentes del azúcar inverido se denominan dextrosa y levulosa. El empleo de los vocablos glucosa o dextrosa para designar a los reductores deberá evitarse para no caer en errores técnicos de la definición.
Cenizas	Se define así al residuo que queda después de icinerar toda la materia orgánica.
No Azúcar	Se define así a la diferencia siguiente Nazúcar= Brix - Pol
No Sacarosa	Se define así a la diferencia siguiente Nsacarosa= Brix - Sacarosa .
Coeficiente de Azúcares Reductores-Pol	La relación expresada en % entre los azúcares reductores y la pol.
Coeficiente de Azúcares Reductores-Sacarosa	La relación expresada en % entre los azúcares reductores y la sacarosa.
Coeficiente Salino	La proporción entre la pol y la ceniza.
Coeficiente sacarosa - ceniza	La porporción entre la sacarosa y la ceniza.
Coeficiente Azúcares Reductores - Cenizas	La porporción expresada en % entre los azúcares reductores y la ceniza.
Jugo absoluto	Se considera como todo el jugo presente en la caña , es decir el peso de la caña menos el de la fibra.
Jugo sin Diluir	El jugo extraído por los molinos o retenido en el bagazo , corregido para el agua de dilución . Para fines de cáclculo se considera el mismo brix que el jugo primario.
Agua no deterninada	Se define como sigue: Caña - (fibra + Jugo sin diluir).
Primer Jugo Extraído	Se define así al jugo extraído por las dos primeras unidades de molida.
Jugo Primario	Se define así a todo el jugo extraído antes de realizar niguna dilución.
Jugo secundario	Es el jugo diluido que al unirse al jugo primario forma el jugo mezclado.
Jugo del Último Molino	Es el jugo extraído por el último molino.
Jugo Mezclado	Es la mezcla del jugo secundario con el primario, que sale de los molinos y se envía a la etapa de clarificación.
Jugo Turbio	Es el jugo que se obtiene en la extracción a bajo vacío en los filtros de cachaza.
Jugo Claro	Es el jugo que se obtiene en la extracción de alto vacío en los filtros de cachza.
Jugo de los Filtros	Es la mezcla de los jugos claro y turbio de las dos zonas de presión de los filtros de cachaza, que se recircula hacia el tanque de jugo mezclado.
Lodos del Clarificador	Es la mezcla de cachaza y jugo que decanta hacia el plato espesador y que se extrae para la mezcla con el bagacillo y su ulterior procesamiento en los filtros de cachaza.
Cachaza	La torta agotada con una humedad del orden del 74 %, que contiene la totalidad de las impurezas presentes en el jugo y que fueron decantadas en el clarificador.
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Los Conservantes Los números E

Los colorantes, conservantes y edulcorantes que aparecen en las etiquetas de las comidas como números "E" tienen mala prensa. Los riesgos para la salud que entrañan algunos aditivos artificiales ha derivado en la percepción pública de que cualquier número E es potencialmente dañino. Pero, ¿merecen los aditivos "E" su horrible reputación? ¿o pueden, incluso, ser beneficiosos para la salud? El aventurero culinario Stefan Gates se embarca ahora en un viaje para descubrir si verdaderamente los números E son tan negros (E151) como los pintan. Gracias al uso de tecnología de punta, visitará diferentes países y conocerá a esos genios de los químicos culinarios que consiguen que el bacon sea rosa y que las galletas se desmigajen. Además, ¿cómo serían los alimentos sin los números E? Gates descubrirá cómo de mal sabría nuestra comida, la horrible apariencia que tendría o lo potencialmente mortal que sería en algunos casos. No se pierdan esta curiosa serie documental que desvelará, al mismo tiempo, cómo algunos números E son imposibles de evitar (incluso el aire que respiramos está lleno de números E) o cómo algunos otros deberían ser celebrados (como la penicilina que salva millones de vidas)

Los colorantes, conservantes y edulcorantes que aparecen en las etiquetas de las comidas como números "E" tienen mala prensa. Los riesgos para la salud que entrañan algunos aditivos artificiales ha derivado en la percepción pública de que cualquier número E es potencialmente dañino. Pero, ¿merecen los adivitos "E" su horrible reputación? ¿o pueden, incluso, ser beneficiosos para la salud? El aventurero culinario Stefan Gates se embarca ahora en un viaje para descubrir si verdaderamente los números E son tan negros (E151) como los pintan. Gracias al uso de tecnología punta, visitará diferentes países y conocerá a esos genios de los químicos culinarios que consiguen que el bacon sea rosa y que las galletas se desmigajen. Además, ¿cómo serían los alimentos sin los números E? Gates descubrirá cómo de mal sabría nuestra comida, la horrible apariencia que tendría o lo potencialmente mortal que sería en algunos casos. No se pierdan esta curiosa serie documental que desvelará, al mismo tiempo, cómo algunos números E son imposibles de evitar (incluso el aire que respiramos está lleno de números E) o cómo algunos otros deberían ser celebrados (como la penicilina que salva millones de vidas)

Fuente: 9Natura

Tres años en la vida del Sol Observatorio de Dinámica Solar

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En los tres años desde que presentó imágenes del sol en la primavera de 2010, el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA (SDO) ha tenido una cobertura prácticamente ininterrumpida de subida del sol hacia el máximo solar, el pico de actividad solar en su ciclo regular de 11 años . Este video muestra a los tres años de que el sol a un ritmo de dos imágenes por día. Crédito: Goddard Space Flight Center de la NASA

Asamblea atmosférica de SDO capta una foto del sol cada 12 segundos en 10 longitudes de onda diferentes. Las imágenes que se muestran aquí se basan en una longitud de onda de 171 angstroms, que es en el rango ultravioleta extrema y el material de muestra solar en alrededor de 600 000 grados Kelvin (alrededor de 1,08 millones F). En esta longitud de onda, es fácil ver la rotación de 25 días del sol, así como la forma en la actividad solar ha aumentado en tres años. Durante el transcurso del video, el sol sutilmente aumenta y disminuye de tamaño aparente. Esto es debido a que la distancia entre la nave espacial SDO y el sol varía con el tiempo. La imagen es, sin embargo, muy coherente y estable a pesar del hecho de que el SDO orbita la Tierra a 6,876 mph y la Tierra gira alrededor del Sol a 67,062 mph.

Dicha estabilidad es crucial para los científicos, que utilizan SDO para aprender más acerca de nuestra estrella más cercana. Estas imágenes han llamado regularmente las erupciones solares y eyecciones de masa coronal en el acto, los tipos de clima espacial que pueden enviar material de la radiación solar y la dirección a la Tierra e interferir con los satélites en el espacio. Atisbos de SDO en la violenta danza de los científicos ayudan sol entender qué causa estas explosiones gigantes - con la esperanza de algún día mejorar nuestra capacidad para predecir el clima espacial.

Fuente video: Rodrigo Lastreto

Sunlight-Induced Self-Healing of a Microcapsule Type Protective Coating

Abstract
Photopolymerization behavior of a methacryloxypropyl-terminated polydimethylsiloxane (MAT-PDMS) healing agent was investigated in the presence of benzoin isobutyl ether (BIE) photoinitiator by Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy. MAT-PDMS and BIE were microencapsulated with urea-formaldehyde polymer. The surface and shell morphology of the microcapsules was investigated by scanning electron microscopy (SEM). Mean diameter and size distribution of the microcapsules could be controlled by agitation rate. A coating matrix formulation was prepared by sol–gel reaction of tetraethyl orthosilicate (TEOS) in the presence of a polysiloxane and by subsequent addition of an adhesion promoter. The formulation and microcapsules were mixed to give a self-healing coating formulation, which was then sprayed to surface of cellulose-fiber-reinforced-cement (CRC) board or mortar. Contact angle measurements showed that both the polymerized MAT-PDMS and the prepared coating matrix are hydrophobic, and the coating matrix has good wettability with MAT-PDMS. It was confirmed by optical microscopy and SEM that, when the self-healing coating is damaged, the healing agent is released from ruptured microcapsules and fills the damaged region. The self-healing coating was evaluated as protective coating for mortar, and it was demonstrated by water permeability and chloride ion penetration tests that our system has sunlight-induced self-healing capability. Our self-healing coating is the first example of capsule-type photoinduced self-healing system, and offers the advantages of catalyst-free, environmentally friendly, inexpensive, practical healing.

Sunlight-Induced Self-Healing of a Microcapsule-Type Protective Coating
Young-Kyu Song, Ye-Hyun Jo, Ye-Ji Lim, Sung-Youl Cho, Hwan-Chul Yu, Byung-Cheol Ryu, Sang-In Lee, and Chan-Moon Chung
ACS Applied Materials & Interfaces 2013 5 (4), 1378-1384

Ref:

Geekye Capítulos 41 y 42 CN23TV

Aunque el mundo es analógico, la información es digital. Analógico significa contínuo; entre dos valores analógicos cualquiera debería haber, en teoría, infinitos intermedios. Pero, al procesar esta señal, se suelen hacer agrupaciones, descartando las diferencias leves. Cada agrupación se identifica mediante un valor; es decir, se digitaliza.
Por ejemplo, nuestros sistemas informáticos y audiovisuales dividen los sonidos y las imágenes agrupándo rangos de longitudes de onda. Y lo hacen de forma más eficaz que nuestro sistema nervioso, ya que son capaces de distinguir, electrónicamente, matices que nuestro cerebro no distingue. Así, cualquier tarjeta gráfica reconoce, al menos, 16,7 millones de colores, muchos más de los que percibe un ojo humano.
El desarrollo de la tecnología digital es el principal responsable de la "sociedad de la información". La cantidad de valores analógicos puros siempre es infinita y, por tanto, difícil de manejar. Los valores digitales, en cambio, tienen un limite. Por eso se pueden manejar, almacenar, procesar y transportar; es decir, se pueden convertir en "información".

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Programa de tecnología, conducido por Irina Sternik, emitido el 6 y 20 de abril de 2013.

Temas tratados:

• Chequeado.com. La veracidad de la información. Matías Di Santi y Olivia Sohr
• ¡Música Maestra!. Micrófono USB con Asio 2. Miguel Melagrani
• Bolígrafo que escribe en 3D. Proyecto de Kickstarter
• Videojuegos. Los 6 mejores de la PS3. Roberto Gómez
• Sección "Made In Argentina": Prevención, ciencia y HIV. Alex Freyre y José María Di Bello. Presentado por Marcelo Violini. Primera Parte
• Sección "Made In Argentina": Prevención, ciencia y HIV. Alex Freyre y José María Di Bello. Presentado por Marcelo Violini. Segunda Parte
• Raspberry Pi, la computadora más barata del mundo. Emiliano Sturniolo

Fuente: Sergio Wk

Plant View in Aspen Plus Tutorial

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An introduction viewing plant data within the simulation environment in Aspen Plus.

Fuente: AspenTechnologyInc

Interpretación Física de las Funciones de Distribución Determinación de flujo defectuoso. Diseño de Reactores F. Cunill, M.Iborra, J.Tejero, C.Fité

Para un reactor con un tiempo nominal de determinado (V/qo), si se espera un flujo en piston y se obtiene la siguiente respuesta, se pueden deducir estos hechos.

Para un reactor con un tiempo nominal de determinado (V/qo), si se espera un flujo de mezcla perfecta y se obtiene la siguiente respuesta, se pueden deducir estos hechos.

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GC-QTOF-RIS Mass Spectrometry

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Fuente: SpectroscopyLab

Mujeres de Ciencia Tecnopolis TV Oficial

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En esta serie de entrevistas, Mariana Carbajal recoge las experiencias de un selecto grupo de científicas de distintas edades y con una cualidad en común: la pasión por lo que hacen. La serie repasa varios aspectos de su historia de vida, ofreciendo un panorama integral de cada uno de ellos: su carrera profesional, sus hallazgos, su vida familiar. A través de sus testimonios, se vislumbra cómo lograron que esa pasión conviva con una vida personal plena.

Fuente: TecnopolisTVOficial

Nanotecnología, hacia un nuevo portal científico-tecnológico Fiona M. Britto y Guillermo R. Castro Revista Química Viva

Resumen

Durante las últimas décadas, la humanidad ha experimentado una nueva revolución científico-tecnológica, la nanotecnología. Este campo emergente representa una promesa atractiva, ya que afectará muchos aspectos de la vida y la sociedad. Especialmente, la nanobiotecnología, un campo derivado de la nanotecnología inspirado en la naturaleza, viene a cambiar la visión del cuidado de la salud, llevando al desarrollo de una nueva disciplina, la nanomedicina. Hoy en día, la nanomedicina es considerada uno de los campos de vanguardia, impulsando la mayoría de las inversiones en investigación y desarrollo. En esta revisión se presenta una visión general de las aplicaciones más prometedoras de la nanomedicina, como la ingeniería de tejidos, liberación controlada de fármacos, y la detección temprana de enfermedades. Además, se discuten algunas de las tendencias modernas y desafíos.

Palabras clave: nanobiotecnología, nanomedicina, liberación controlada de fármacos, ingeniería de tejidos, detección temprana de enfermedades.

Abstract: Nanobiotechnology: towards a new scientific and technological gateway
Over the last decade, the humanity has experienced a new scientific and technological revolution, nanotechnology. This emerging field represents an attractive promise since it will affect many aspects of life and society. Specially, nanobiotechnology, a field derived from nanotechnology inspired in nature, comes to change healthcare vision, leading to the development of a new discipline, nanomedicine. Nowadays, nanomedicine is considered one of the most cutting-edge field, driving most of the investments in research and development. This review presents an overview on nanomedicine most promising applications, such as tissue engineering, controlled drug release and early detection of diseases. Also, some modern trends and challenges are discussed.

Keywords: nanobiotechnology, nanomedicine, controlled drug release, tissue engineering, early detection of diseases.

Introducción
Es innegable la importancia que han tenido las revoluciones científicas y tecnológicas a lo largo de la historia de la humanidad. Cada revolución ha tenido como consecuencia un cambio de paradigma asociado a la introducción de nuevas tecnologías en las sociedades, que han modificado las conductas individuales y colectivas, y provocado un marcado salto intelectual. Es así que las sociedades han transitado procesos profundos de transformación que se han categorizado genéricamente en revoluciones agrícola, industrial, informático-tecnológica, y por último en la biotecnológica. Cada proceso per se involucró la búsqueda de soluciones a problemas inherentes a los respectivos periodos económicos, sociales y productivos. La revolución agrícola se fundó en el aprovechamiento extensivo de los recursos naturales por ese entonces abundantes, mientras que la revolución industrial se basó en mejorar los estándares de vida de las sociedades. La revolución informática–tecnológica involucró un cambio sustantivo en las comunicaciones y en el almacenamiento y procesamiento de la información, mientras la revolución biotecnológica ha hecho hincapié en el aprovechamiento intensivo de los recursos naturales debido a su progresiva limitación. Sin embargo, estos últimos dos procesos revolucionarios pueden ser considerados como una consecuencia y extensión de la revolución industrial debido a que no se modifican sustantivamente los procesos productivos, sino que son un aporte adicional. Partiendo de un análisis reduccionista podríamos aseverar que la tecnología que actualmente empleamos en lo cotidiano se basa en desarrollos científicos tecnológicos realizados hasta las décadas del 50-60, con algunas excepciones. Sin embargo, ha comenzado lentamente un nuevo proceso revolucionario de transformación profunda que se denomina nanotecnología. Una de las características esenciales de la nanotecnología es la que la producción de objetos tecnológicos es debido a la manipulación de la materia a escala atómica, por lo que es necesario utilizar herramientas sofisticadas que nos permiten poder observar y manipular el mundo material. En este sentido, es dable notar que los desarrollos nanotecnológicos se basan, y por primera vez en la historia de la humanidad, en observaciones indirectas (mediadas por instrumentos) de las transformaciones realizadas en la materia debidas a su pequeña escala. Eso significa un cambio de paradigma que afecta desde la concepción y diseño de los objetos materiales hasta las modalidades de su producción. Sin embargo, y a pesar de la abstracción requerida para poder interpretar de manera racional los desarrollos nanotecnológicos, su impacto y alcances a nivel de la sociedad están muy lejos de ser totalmente dimensionados. Un ejemplo de ello son la tendencias en la aplicación de patentes que ha aumentado exponencialmente desde el año 2001, en países pertenecientes a la OECD (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos) durante el 2008 hubo 12.776 aplicaciones de patentes (Figura 1). Sin embargo, la nanotecnología ya se encuentra en muchos de los productos que consumimos o usamos diariamente, y comprende diversas áreas como por ejemplo componentes automotrices y electrónicos, pasando por materiales textiles, fármacos, cosmético y alimentos, entre otros.

Por lo tanto, podemos afirmar que las aún incipientes nanotecnologías abarcarán todas las actividades humanas provocando profundos cambios en las estructuras sociales como productivas.

Es en este punto necesario definir conceptualmente y de manera amplia a las nanotecnologías. En principio, podríamos considerar la definición sensu stricto establecida por la National Science Foundation (EE.UU.) que afirma que un objeto “nano” es aquel que posee en alguna de sus tres dimensiones físicas una escala comprendida entre 1 y 100 nanómetros (un nanómetro es igual a 10-9 metros). Sin embargo, y con un criterio más abarcador y desde el punto de vista productivo y de su utilización, esta definición puede extenderse hasta el milímetro (Figura 2). Por lo que de manera genérica, podríamos definir nanotecnología como el estudio, diseño, síntesis, manipulación y aplicación de materiales funcionales, dispositivos y sistemas a través del control de la materia a escala nanométrica (atómica), y el uso de las nuevas propiedades en esa escala.

Fiona M. Britto y Guillermo R. Castro*

Laboratorio de Nanobiomateriales, CINDEFI (CONICET-UNLP, CCT La Plata), Departamento de Química, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de La Plata, Argentina.

* Email: grcastro@gmail.com

ISSN 1666-7948 www.quimicaviva.qb.fcen.uba.ar

Revista QuímicaViva Número 3, año 11, Diciembre 2012 quimicaviva@qb.fcen.uba.ar