El enfoque de la investigación en el área va desde la biorrefinería para obtención de productos desde derivados de la biomasa, catálisis heterogénea, equilibrios termodinámicos, modelación y caracterización de nuevos solventes para procesos de separación. Cinética de reactores para biorremediación, análisis de biodegradabilidad y modelación de fenómenos de transporte para comprender conceptos de contaminación atmosférica, técnicas avanzadas de extracción para la obtención de nutraceúticos. Modelación computacional de control de procesos.

• Catálisis heterogénea y valorización de derivados de la biomasa: se busca estudiar el efecto de la naturaleza del soporte, tipo de material, contenido metálico y condiciones de operación sobre la actividad y selectividad en los procesos de hidrotratamiento (HT) y fotocatálisis. Junto con esto, se centra en la caracterización de catalizadores para correlacionar su estructura con su actividad catalítica a través de diversas técnicas, como lo son TEM, SEM, XRD, TPD, FTIP, espectroscopia Raman, entre otras.  También, se busca la producción de combustibles sustentables gracias a la captura y utilización de CO2 usando materiales sorbentes.  Además esta línea es parte del Núcleo Milenio en Procesos Catalíticos hacia la Química Sustentable, el cual busca producir combustibles líquidos y productos químicos de alto valor agregado a partir de derivados de la biomasa agrícola y forestal, entregando a la sociedad una alternativa sustentable para el continuo desarrollo industrial.

• Modelación y estimación de fenómenos de contaminación y descontaminación ambiental: se busca simular la emisión, transporte, dispersión, transformación química y remoción de los distintos contaminantes presentes en la atmósfera. Junto con esto, se busca estimar cuantitativamente el impacto de las diferentes fuentes emisoras en zonas urbanas e industriales, a través de modelos de naturaleza estadística o simplificaciones de modelos de calidad del aire. Finalmente, se trabaja en la gestión de residuos sólidos y lodos, área de desarrollo científico y tecnológico permanente, motivada por la necesidad cada vez mayor de sistemas adecuados de tratamiento y disposición de residuos industriales y urbanos.

• Optimización y modelación de procesos sustentables de obtención de compuestos bioactivos con potencial uso en la industria de alimentos y nutraceútica: procesos de obtención y aplicación de productos de origen natural como extractos polifenólicos, aceites esenciales y aromas. Extracción de compuestos a alta y baja presión, medición y modelación de la solubilidad, procesos de separación vía columnas de adsorción, cromatografía y filtración con membranas. Aplicaciones en aditivos funcionales para alimentos, películas comestibles, destilados y nutracéuticos. Modelamiento matemático de modelos metabólicos, oxigenación en fermentadores, solubilidad y destilación. Control automático, optimización dinámica y multiobjetivo.

• Termodinámica aplicada y procesos de separación: equilibrio de fases, modelamiento y simulación de procesos de separación. Se busca predecir solventes de extracción para procesos de separación de moléculas de alto valor que deben ser extraídas y purificadas desde biomasa o procesos biotecnológicos. Para esto, se requiere un estudio experimental acoplado a la validación de modelos termodinámicos y la simulación de procesos usando la plataforma AspenONE. Entre los diferentes problemas de equilibrio de fases de interés, que pueden validar termodinámicamente los solventes de extracción, caben destacar el equilibrio líquido-vapor a bajas y altas presiones, equilibrio líquido-líquido, equilibrio sólido-líquido, equilibrio sólido-vapor, equilibrio de reacciones, etc. Entre los modelos para representar los sistemas experimentales en el simulador de procesos están los de coeficiente de actividad correlativos como NRTL, UNIQUAC y los predictivos UNIFAC, COSMO-RS) y COSMO-SAC. En cuanto a las ecuaciones de estado utilizadas, se pueden mencionar las cúbicas como Peng-Robinson, o similares, con diferentes reglas de mezclado o ecuaciones de estado complejas tipo Helmholtz de la familia SAFT. Los modelos tipo COSMO y SAFT son los preferidos para la selección preliminar de solventes en el simulador por sus características predictivas y para modelar sistemas complejos.

• Energías renovables y residuos: cultivos de microorganismos fotosintetizadores (microalgas). Operaciones de cultivos de microorganismos fotosintetizadores no patógenos autotróficos o mixotróficos; preparación de medios de cultivo; diseño y prueba de fotobioreactores para su cultivo, procesamiento de microalgas (operaciones de extracción por solventes, operaciones de desaguado, liofilización, secado spray, otros tipos de secado), análisis de subproductos por espectrometría, FTIR, turbidimetría, cromatografía, y ensayos cualitativos. preparación de nanomateriales, la fabricación de electrofotocatalizadores basados en estos nanomateriales, el diseño y prueba de fotorreactores basados en los electrofotocatalizadores desarrollados y la detección de productos de valor a partir de moléculas contaminantes, gases de efecto invernadero o compuestos de escaso valor; y sus productos de la electrofotocatálisis mediante técnicas colorimétricas, espectrométricas y/o cromatográficas.
• Modelamiento de fenómenos de transporte complejos en unidades de proceso utilizando fluidodinámica computacional (CFD) como herramienta de validación:   Esta línea plantea el desarrollo de modelos de transporte realistas no-estacionarios capaces de capturar los fenómenos físicos fundamentales y simultáneamente disminuir el tiempo de simulación 3 a 6 órdenes de magnitud en comparación a CFD. Para verificar supuestos de los modelos, CFD se utiliza como herramienta para validar aspectos en que datos experimentales no existen, son insuficientes o son impracticables de recolectar. Los modelos realistas ayudan a entender el sistema de manera más clara que modelos más complejos, y se pueden implementar en simuladores de procesos para optimizar su diseño y operación. Las aplicaciones actuales se centran en modelar el almacenamiento de (i) energía mediante gas natural licuado, hidrógeno líquido y otros líquidos criogénicos como combustibles directos o vectores energéticos y (ii) energía renovable mediante baterías de flujo de óxido reducción.

Académicos