Áreas de investigación

Actualmente en IDEMA se siguen tres principales áreas de investigación, las cuales están interrelacionadas entre sí a partir de la biomasa o el uso de residuos de diversas índoles. Las áreas de investigación son:

  1. Bioprocesos
  2. Biomateriales
  3. Procesos termo-químicos
  4. Fenómenos de transporte y simulación
  5. Productos Naturales y Materiales Avanzados

1. Bioprocesos

La línea de investigación de Bioprocesos investiga la producción de bioetanol, biogás, ácidos orgánicos y biolES (fertilizante orgánico) a partir de biomasa residual rica en celulosa, hemicelulosa, lignina y almidón. Esto se logra por medio de procesos biológicos tales como la biodigestión y fermentación utilizando micro-organismos especializados y controlando las condiciones de operación para poder obtener productos con aplicaciones en agricultura y alimentos, así como fuentes de energía renovable.

Proyectos de Bioprocesos:

Proyecto BioDO – USFQ

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Descripción: El programa “Biodigestión de desechos orgánicos” se enfoca en la generación de biogás en un biodigestor anaerobio a partir de desechos orgánicos agrícolas, ganaderos y alimenticios. El biogás es utilizado posteriormente para la generación de energía eléctrica y térmica. Además se obtiene como subproductos un fertilizante orgánico con un alto potencial para reemplazar a los fertilizantes químicos.
Financiación: Small Grants USFQ / Chancellor Grants USFQ.
Duración: enero 2008 – indefinido

 

Proyecto BioW2OH

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Descripción: El proyecto Bio-wastes to alcohol (BioW2OH) estudia la producción de alcoholes (ej. etanol y metanol), a partir de productos alternos, como es la biomasa residual. Dichos residuos son ricos en celulosa, hemicelulosa, lignina y almidón, que serán rescatados como materias primas. Al utilizar residuos de biomasa como materia prima secundaria se genera valor agregado a los desechos, además que se aprovecha el carbono orgánico, el cual forma parte del ciclo natural del carbono de la Tierra por lo que su contribución a los gases de efecto invernadero es mínima.
Financiación: Poligrant 2017.
Duración: enero 2012 – indefinido

 

Proyecto de BioOrgAc

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Descripción: El proyecto BioOrgAc investiga la fermentación de biomasa residual para la producción de metabolitos primarios y secundarios como el ácido cítrico y ácido láctico. Estos productos son de interés para diversas industrias como la alimenticia, farmacéutica, biomédica, entre otras, para aplicaciones como vitaminas y conservantes de alimentos. La biomasa residual es rica en celulosa, hemicelulosa, lignina, almidón, pectina, entre otros, que serán rescatados como materias primas y sintetizados mediante procesos bioquímicos.
Financiación: Poligrant 2017.
Duración: enero 2016 – indefinido

 

2. Biomateriales

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La línea de investigación de Biomateriales investiga formulaciones novedosas de biomateriales poliméricos partiendo de residuos y subproductos agroindustriales tales como material lignocelulósico, polisacáridos y desechos de origen animal. Con estos biomateriales se podrá desarrollar productos con aplicaciones biomédicas, biotecnológicas y en alimentos.

 

Proyectos en Biomateriales:

Proyecto HydroPatch

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Descripción: este proyecto consiste en la generación de hidrogeles y apósitos biofuncionales a través del aprovechamiento de polisacáridos modificados químicamente. Estos hidrogeles están dirigidos a la liberación controlada de fármacos y la ingeniería de diferentes tejidos como piel, cartílago y hueso, entre otros. Entre los materiales utilizados se encuentran almidones, pectinas y quitosano, entre otros.
Financiación: Poligrant 2018.
Duración: Agosto 2016- Indefinido.

 

Proyecto µNPharm

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Descripción: este proyecto busca la utilización de polisacáridos y ácidos grasos para el desarrollo de sistemas de micro y nano-encapsulación para la liberación controlada de agentes activos. Los elementos a encapsular van desde moléculas, tales como fármacos y compuestos activos en cosmética y aplicaciones biotecnológicas, hasta microorganismos que sirvan como agentes de control biológico en aplicaciones de biotecnología agrícola.
Financiación: Poligrant 2017.
Duración: Agosto 2016- Indefinido.

 

Proyecto PolySFilms

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Descripción: Este proyecto tiene como objetivo generar películas, basadas en polisacáridos naturales como almidones, pectinas y quitosano modificados, que puedan ser utilizadas como empaques primarios y secundarios en la industria de alimentos. Films biopoliméricos para empaques de alimentos.
Financiación: Poligrant 2017, Medicina 2017
Duración: Enero 2017- Indefinido.

 

3. Procesos Termo-químicos

La línea de investigación de Procesos Termo-químicos investiga tecnologías de craqueo térmico o catalítico, pirolisis, gasificación y otros procesos térmicos para el aprovechamiento material y energético de biomasa o residuos de hidrocarburos con el fin de obtener hidrocarburos de diferentes largos de cadena y una fuente de energía alternativa como gas de síntesis, vapor de agua o directamente calor.

Proyecto CAPfuel – USFQ:

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Descripción: El programa CAPfuel se enfoca en la utilización energética de plásticos y aceites usados al convertirlos en un combustible líquido a través del proyecto CAPfuel-USFQ (Conversión de Aceites y Plásticos en combustibles líquidos). Las tecnologías que se quieren estudiar son las siguientes: craqueo, pirólisis y re-polimerización.
Financiación: Chancellor Grants USFQ.
Duración: enero 2008 – indefinido

 

Proyecto SynFuel:

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Descripción: El programa SynFuel busca utilizar el proceso de gasificación de desechos orgánicos para obtener gas de síntesis (CO / H2) y utilizarlo como precursor químico para la generación de hidrocarburos mediante el proceso de Fischer-Tropsch, la utilización de los hidrocarburos livianos como precursores químicos en forma gaseosa o líquida, y los sólidos en forma de biochar para la agricultura. Este mecanismo para generar hidrocarburos tiene un alto potencial para reemplazar al petróleo como materia prima química.
Financiación: VLIR-UOS, Bélgica.
Duración: Mayo 2015 – Diciembre 2018.

 

4. Fenómenos de Transporte y Simulación – GICAS

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Esta línea de investigación es promovida por el Grupo de Ingeniería, Ciencias Aplicadas & Simulación (GICAS), donde el enfoque principal es investigar los fenómenos asociados al trasporte de momento, masa y energía durante distintos procesos de transformación a través de la experimentación, modelado y simulación. El GICAS ha desarrollado proyectos en: tratamiento de aguas (coagulación, floculación, filtración, adsorción) empleando tecnologías verdes, transporte de fluidos (newtonianos y no-newtonianos), y modelo & simulación de procesos a una escala local a través de software de ingeniería asistida por computadora.

 

Proyecto Moringa en Ecuador:

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Descripción: La motivación de este proyecto se basa en la versatilidad de la Moringa oleifera Lam. en procesos de purificación de agua, desarrollo de productos alimenticios, reología, sus características naturales y como biomaterial.
Financiación: Collaboration Grants USFQ.
Duración: enero 2015 – indefinido.

 

H2O / Tratamiento de aguas - remoción de compuestos orgánicos emergentes y metales:

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Descripción: La remoción de contaminantes emergentes orgánicos como la cafeína, triclosán, carbamazepina, ibruprofeno, entre otros, y metales pesados, es evaluada a través de la aplicación de varias tecnologías verdes y clásicas. Particularmente los fenómenos de coagulación-floculación, adsorción y oxidación avanzada, son investigados.
Financiación: Collaboration Grants y Poligrant USFQ.
Duración: enero 2015 – indefinido.

 

BBFM / Proyecto de desarrollo de un nuevo modelo de filtración:

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Descripción: Un modelo de fisisorción ha sido desarrollado y aplicado al tratamiento de aguas utilizando distintos lechos filtrantes incluyendo cáscaras de semilla de moringa oleífera Lam. Ejemplos de los contaminantes investigados son: cafeína, hierro, plomo, entre otros.
Financiación: Poligrant USFQ.
Duración: agosto 2017 – indefinido.

 

SEPs / Recuperación de metales y compuestos de alto valor a través de Solventes Eutécticos Profundos:

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Descripción: Con el fin de cerrar el ciclo de remediación del agua contaminada, se emplean Solventes Eutécticos Profundos (SEPs) para recuperar los contaminantes adsorbidos en los diferentes lechos. Este método es amigable con el ambiente.
Financiación: Poligrant USFQ.
Duración: enero 2019 – indefinido.

 

RheoFood / Estudios reológicos de formulaciones alimenticias:

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Descripción: El transporte de fluidos es de suma importancia en la industria, y la caracterización del tipo de fluido es crucial para determinar requerimientos energéticos. El efecto de la adición/sustitución de diferentes ingredientes a formulaciones alimenticias es investigada a través de la experimentación, modelado y herramientas estadísticas.
Financiación: Chancellor Grants USFQ.
Duración: enero 2019 – indefinido.

 

Weir Project / Proyecto Vertederos y Canales:

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Descripción: Simulaciones de dinámica de fluidos a través de herramientas (CFD) son realizadas considerando nuevos diseños de vertederos y canales. Los resultados de simulación validan resultados experimentales provistos por Lakehead University (Canadá) y permiten obtener nuevos modelos de la corriente de un fluido a través de las nuevas geometrías.
Financiación: Chancellor Grant USFQ.
Duración: enero 2018 – diciembre 2020.

 

SIM Prill / Simulación del proceso de prilling:

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Descripción: Este proyecto consiste en desarrollar una simulación que incluya efectos hidrodinámicos y de transporte de masa en el proceso de prilling (granulación) durante la producción de urea.
Financiación: Poligrant USFQ.
Duración: agosto 2018 – mayo 2019.

 

SIM Multiphase / Simulaciones de momento y masa de compuestos activos a través de hidrogeles y medios multifásicos:

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Descripción: Simulaciones de la liberación controlada de fármacos y la posible recuperación de compuestos de alto valor agregado hacia otros medios para posterior separación son realizadas. Los resultados permiten optimizar los métodos experimentales, validar los datos obtenidos y tener un mayor entendimiento de los mecanismos responsables del transporte de los compuestos analizados.
Financiación: Poligrant USFQ.
Duración: mayo 2019 – indefinido.

 

SIM Air / Saltación de partículas – contaminación de aire:

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Descripción: El fenómeno de saltación de partículas es responsable del 80% de las partículas presentes en la atmósfera. Simulaciones CFD con rastreo de partículas fueron realizadas para comprender el efecto de tamaño de partícula, rugosidad de terreno, velocidad del aire, entre otros.
Financiación: Poligrant USFQ.
Duración: agosto 2015 – mayo 2016.

 

Visita:
GICAS Lab USFQ | GICAS Lab USFQ

5. Productos Naturales y Materiales Avanzados - GICAS

Esta línea de investigación se fundamenta en el concepto de biorrefinería que facilita el procesamiento de biomasa lignocelulosica residual forestal, agrícola, agroindustrial e industrial, a través de procesos físicos, mecánicos, químicos, físico-químicos, termoquímicos y biológicos para recuperar componentes químicos valiosos y promover el aprovechamiento eficiente del recurso renovable y mejorar la rentabilidad de las industrias ecuatorianas.

Proyecto de Extracción Verde de Productos Naturales de Plantas

Descripción: Su objetivo es obtener bioproductos y determinar su actividad biológica para evaluar su uso potencial como phytonutrientes, nutracéuticos y fármacos y cubrir la creciente demanda de productos no sintéticos que sean biodegradables y que causen el menor impacto ambiental posible.

Aguacate (Persea americana):

  • Extracción del colorante de la semilla del aguacate con un solvente eutéctico profundo y determinación de su capacidad antioxidante.
  • Evaluación del uso potencial del colorante extraído de la semilla de aguacate como alimento funcional.
  • Toxicidad del colorante extraído de la semilla de aguacate y del alimento funcional con el colorante.
  • Análisis sensorial del alimento funcional con colorante de la semilla de aguacate.
  • Simulación y Optimización de la extracción del colorante de la semilla de aguacate.
  • Otros usos y aplicaciones del colorante natural de la semilla de aguacate en alimentos, fibras y textiles, en madera, en papel, en biotextiles, bioplásticos, tintas y materiales compuestos.

Financiación: Propia, colaboración con Facultad de Alimentos y Farmacia, Universidad de Concepción, Chile.
Duración: Agosto 2018 – Diciembre 2020

Cáscara de naranja (Citrus sinensis):

  • Extracción de aceites esenciales de la cáscara de la naranja y aplicaciones en cosmética y alimentos funcionales.
  • Extracción de flavonoides de la cascara de la naranja y su uso en nutracéuticos
  • Extracción de aceites esenciales (D-Limoneno) de la cascara de la naranja y evaluación del uso de un solvente natural como el limoneno en la degradación de poliestireno y de otros plásticos.

Financiación: IDEMA, Departamento de Ingeniería Química.
Duración: Junio 2019 – Mayo 2020.

Moringa (Moringa oleífera):

  • Extracción de compuestos bioactivos del polvo de la hoja de la moringa.
  • Simulación y optimización de la extracción de compuestos bioactivos de la hoja de la moringa.
  • Determinación de la capacidad antioxidante de los extractos de la hoja de la moringa.
  • Evaluación de la actividad Leshmanicida de los extractos metanolicos de la hoja de la moringa. Componente del proyecto Evaluación del extracto de Ocotea quixos como compuesto Leshmanicida en muestras biológicas obtenidas a partir de población no seleccionada que acude a los centros de diagnóstico del Ecuador.

Financiación: Proyecto Moringa e Instituto de Microbiología.
Duración: Enero 2016 - Agosto 2019.

Proyecto “Revalorización de subproductos forestales, agrícolas y agroindustriales a través de la biorefinerÍa para la producción de bioproductos, biomateriales y biocombustibles”.

Descripción: Sus objetivos son aplicar los conceptos de biorefinería, bioeconomía, economía circular y tecnología cero desechos para revalorizar los subproductos y desechos forestales, agrícolas y agroindustriales y obtener productos de alto valor agregado y biocombustibles. Se contempla aislar, separar, purificar y caracterizar los biopolímeros estructurales de la biomasa lignocelulosica: celulosa, hemicelulosa y lignina a través de pretratamientos químicos y mimetización de procesos biológicos usando enzimas y/o procesos no enzimáticos como los sistemas de reacción Fenton con quelante.

Afrecho de Cebada Cervecero (Hordeum vulgare)

  • Fraccionamiento del Afrecho de Cebada Cervecero con un solvente eutéctico profundo para el aislamiento, separación y caracterización de celulosa, arabinoxilano y ligninas.
  • Autohydrolysis y comparacion de rendimientos de pretratamientos aplicados
  • Obtención de micro/nanocelulosa a partir del afrecho de cebada cervecero y su caracterización
  • Recuperación de lignina (polímeros, oligomeros y/o monómeros) del sobrenadante (licor negro) y caracterización.

Financiación: Propia, Departamento de Ingeniería Química e IDEMA, Colegio Politecnico
Duración: Agosto 2018 – Diciembre 2019

Raquis de Palma Africana (Elaeis guineensis)

  • Fraccionamiento de la biomasa del raquis de palma africana con un solvente eutéctico profundo para el aislamiento, separación y caracterización de celulosa, hemicelulosa y ligninas.
  • Obtención de micro/nanocelulosa a partir del afrecho de cebada cervecero y su caracterización
  • Recuperación de lignina (polímeros, olígomeros y/o monómeros) del sobrenadante (licor negro) y caracterización.

Financiación: Propia, Departamento de Química, IDEMA, Colegio Politécnico
Duración: Enero 2019 – Agosto 2020

Tagua (Phytelephas aequatorialis)

  • Pretratamiento de la biomasa de tagua con autohidroiisis
  • Separación de celulosa, hemicelulosas y ligninas
  • Aislamiento de pentosanos, caracterización y cuantificación analítica
  • Recuperación de lignina (polímeros, oligomeros y/o monómeros) del sobrenadante (licor negro) y caracterización
  • Aplicaciones cosméticas

Financiación: Propio, IDEMA; Colegio Politecnico
Duración: Junio 2019 – Junio 2020

Tallos de Rosas de exportación (Rosaceae):

  • Sacarificación mediante Autohydrolisis secuencial de la biomasa de palma africana para obtención de azucares fermentables
  • Fermentación de azucares para obtención de bioetanol
  • Recuperación de lignina (polímeros, oligomeros y/o monómeros) del sobrenadante (licor negro) y caracterización.

Financiación: Propio, Departamento de Ingeniería Química, Colegio Politécnico
Duración: Septiembre 2018 – 2020

Visita:
GICAS Lab USFQ | GICAS Lab USFQ