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 IAL

Tipo de beca: doctoral

Titulo: Desarrollo de Herramientas Moleculares para la Producción de Biocombustibles. Obtención, purificación y caracterización funcional de enzimas recombinantes para la degradación de lignocelulosa.

Plan de trabajo: El plan a realizar se centra en diseñar y producir enzimas recombinantes como herramientas moleculares para realizar la degradación de residuos lignocelulósicos, a fin de desarrollar estrategias biotecnológicas para la generación de biocombustibles de segunda generación. Las enzimas a producir son: celulasas (EC 3.2.1.4, de Xanthomonas campestris y Bacillus subtilis), β-1,4-glucosidasa (EC 3.2.1.21, de Thermoanaerobacter brockii), β-1,3(4)-glucosidasa (EC 3.2.1.6, de Euglena gracilis), β-1,4-xilanasa (EC 3.2.1.8, de Bacillus subtilis), lacasa (EC 1.14.18.1, de Myceliophthora thermophila) y exo-β- 1,4-glucanasa (EC 3.2.1.91, de Trichoderma reesei). Se realizará el clonado molecular de los genes, así como la expresión en sistema heterólogo de los mismos, la producción recombinante y purificación de las respectivas enzimas. Las enzimas purificadas se caracterizarán en sus propiedades estructurales, cinéticas y de estabilidad en entornos específicos que simulan condiciones de uso de las mismas. También se realizará un análisis computacional de dominios funcionales para diseñar enzimas mutadas con mejoras en la eficiencia catalítica y la estabilidad por ingeniería de proteínas. Tales variantes enzimáticas se caracterizarán para optimizar la producción de las mismas como herramientas moleculares mejoradas para degradar lignocelulosa.

Investigador responsable: IGLESIAS, ALBERTO ALVARO

 IAL

Tipo de beca: doctoral

Títutlo: Obtención de cultivos con producción de semillas y biomasa aumentadas utilizando tecnologías de última generación de edición de genomas

Plan de trabajo: Dadas las dificultades y las enormes inversiones monetarias que requieren los mecanismos regulatorios para la aprobación de cultivos transgénicos, el peligro que corre la seguridad alimentaria mundial y la necesidad de aumentar la producción de alimentos para atender a la demanda de la población en crecimiento, resulta imprescindible el desarrollo de tecnologías superadoras para la obtención de cultivos modificados mediante técnicas de Agrobiotecnología. El objetivo general de este proyecto es la obtención de plantas de maíz, soja y arroz, con características mejoradas desde el punto de vista de la productividad de semillas, biomasa y tolerancia a distintos tipos de estrés, utilizando la tecnología de edición de genomas CRISPR/Cas9. De esta manera se intentará superar las limitaciones impuestas por la complejidad de los sistemas regulatorios y por la percepción pública negativa respecto del cultivo y consumo de OGMs. Los candidatos iniciales para el estudio serán los genes homólogos a los reguladores negativos del desarrollo AtHB5, BEE1, BEE2 y BEE3; presentes en las especies modelo y en los cultivos comerciales. Al mutar estos genes en plantas de Arabidopsis se observaron características de tolerancia a estrés y aumento de biomasa. Nuestra propuesta incluye la búsqueda de homólogos de estos genes en los cultivos de interés, el estudio de la regulación de la expresión de estos genes, la generación de las construcciones génicas apropiadas, la puesta a punto del sistema de edición de genomas en nuestras condiciones de trabajo y la obtención y el análisis de variedades de soja, maíz y arroz. Se trata de un plan que comprende desde aspectos básicos relacionados con la manipulación de la expresión de genes reguladores negativos del crecimiento, hasta la incorporación de una nueva herramienta tecnológica para la edición de genomas de plantas que supera a la realización de esta tesis doctoral y pretende ser utilizada para mejorar las capacidades de distintas líneas de investigación que se llevan adelante en el IAL.

Investigador responsable: WELCHEN, ELINA

 IFIS Litoral

Tipo de beca: Doctoral

Título: Fabricación y caracterización de celdas solares tridimensionales basadas en heterojunturas híbridas de silicio cristalino / silicio amorfo

Plan de trabajo: El objetivo específico de este plan de beca será bajar el costo y aumentar la eficiencia de las celdas convencionales basadas en silicio cristalino (c-Si) que actualmente dominan el mercado. Para ello se estudiarán las heterojunturas entre c-Si y silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H) o silicio policristalino (pc-Si). En ambos casos se partirá de una oblea de silicio cristalino tipo p con una textura superficial adecuada, explorando diferentes procesos posibles para formar la juntura. Uno de ellos es la deposición del material amorfo tipo n por deposición química desde la fase vapor asistida por plasma (PE-CVD). El otro proceso posible es la deposición directa del pc-Si por deposición química desde la fase vapor (CVD), partiendo de triclorosilano como gas de base. A su vez, se aprovecharán las propiedades del silicio poroso para mejorar la eficiencia de celdas solares: i) utilizando la geometría del silicio macroporoso para fabricar celdas solares tridimensionales de bajo costo; ii) aprovechando la fotoluminiscencia para cambiar la distribución energética de los fotones del espectro solar. Se pretende que el becario prepare muestras de silicio amorfo y policristalino tipo n, muestras de silicio macroporoso tipo p, y celdas solares del tipo n-p. Deberá familiarizarse con todas las técnicas de caracterización de las muestras y de las celdas, tratando de determinar cuales son los parámetros operativos del proceso que controlan la calidad de los materiales depositados y de las celdas solares producidas.

Investigador responsable: SCHMIDT, JAVIER ALEJANDRO

IFIS Litoral

Tipo de Beca: doctoral

Título: Preparación y caracterización de materiales de corbono para la fabricación de micro y nanoestructuras en superficies

Plan de trabajo: El grafeno tiene una estructura electrónica muy especial que lo convierte en un material interesante para la industria electrónica. El desafío actual en nanotecnología es lograr nuevos materiales, de los cuales las diferentes formas alotrópicas del carbono presentan buenas perspectivas para el desarrollo de nanoestructuras. La técnica de producción de películas de grafeno mediante exfoliación de grafito HOPG, desarrollada por Novoselov y Geim, con una posterior transferencia a sustratos de SiO2 no es eficiente para la producción de grafeno en la cantidad requerida en las aplicaciones industriales. La formación de películas por grafitización de carburo de silicio presenta la dificultad de que no es fácil transferir la película a otros sustratos. Sobre metales se pueden crecer películas de grafeno de gran calidad, por ejemplo mediante descomposición térmica de etileno en UHV (ultra high vacuum), o también mediante deposición química desde fase de vapor (CVD) utilizando metano como gas precursor sobre Cu policristalino. Uno de los inconvenientes de estos métodos es que se debe calentar el sustrato a temperaturas cercanas a su punto de fusión. Recientemente se ha demostrado la posibilidad de crecer grafeno sobre sustratos metálicos (Cu(111) y Au(111)) mediante bombardeo con iones formados a partir de moléculas orgánicas (etileno). Lo interesante de este método es que por un lado, para lograr la formación del grafeno se requieren temperaturas del sustrato más bajas (entre 900 y 950 oC) y por el otro se abre la posibilidad de producir el grafeno ya en forma de nanoestructuras (bandas) diseñadas a medida. La técnica de deposición inducida por electrones (EBID) es una técnica de litografía que permite la definición de patrones sobre un sustrato utilizando haces de electrones o iones en presencia de una gas precursor. El gas precursor utilizado depende del material a depositar. La técnica de EBID ha sido muy empleada para la deposición de estructuras metálicas utilizando compuestos metal-orgánicos como precursores.

En este trabajo proponemos utilizar las técnicas de implantación iónica y EBID como herramientas litográficas para la producción de estructuras de grafeno sobre sustratos metálicos. Como parte del trabajo proponemos estudiar los mecanismos que llevan a la formación del grafeno, desde la difusión del carbono en el metal hasta el ensamble de los átomos para formar la red hexagonal característica del grafeno.

Investigador responsable: VIDAL, RICARDO ALBERTO

IFIS Litoral

Tipo de beca: doctoral

Título: Estudio experimental y computacional de perovskitas híbridas organometálicas para el desarrollo de celdas solares de última generación

Plan de trabajo: Este plan de beca propone un estudio de las perovskitas híbridas organometálicas combinando técnicas experimentales y computacionales. Entre los objetivos experimentales se cuenta la obtención de películas de perovskitas híbridas del tipo haluro-metil amonio de plomo con alto cubrimiento del substrato. Se estudiarán las características electro-ópticas de las películas en función del tipo de haluro o mezcla de haluros que se utilicen. Se prepararán y caracterizarán películas de óxido de titanio nanoestructurado, y películas de semiconductores orgánicos aptos para el transporte de portadores positivos (Huecos). Finalmente, se prepararán multicapas para conformar celdas solares de perovskitas basadas en estructuras del tipo: Bloqueante de huecos (TiO2) ? Perovskita ? Semiconductor orgánico transportador de huecos.

Los objetivos teórico-computacionales comprenden el estudio mediante métodos basados en primeros principios de perovskitas híbridas organometálicas, como por ejemplo haluro-metilamonio/formamidina de plomo/estaño, en lo que respecta a:
- propiedades estructurales, electrónicas y ópticas
- interfaz con diferentes sustratos: TiO2, grafeno y semiconductores orgánicos

- rol de defectos en la estabilidad de la interfaz perovskita-sustrato

Investigador Responsable: TINTE, SILVIA NOEMI

INCAPE

Tipo de beca: doctoral

Título: Desarrollo De Materiales Compuestos De BiopláSticos Y Fibras CelulóSicas A Partir De Subproductos Y Residuos De Industrias Regionales.

Plan de trabajo: En esta beca se desarrollarán biocompositos, a partir de la mezcla de un bioplástico (matriz) y fibras celulósicas (refuerzo), conocidos como WPC (Wood Plastic Composite). Más específicamente, se estudiará la producción de estos biocompositos a partir de proteínas de harina de soja y aserrín, subproductos de bajo valor obtenidos de las industrias aceitera y maderera. De esta manera, la idea es obtener un producto con alto valor agregado y un gran potencial comercial, que reemplace productos similares que actualmente se importan o se producen empleando polímeros convencionales. En una primera etapa, se determinarán las condiciones para la extracción de las proteínas desnaturalizadas, a partir de harina de soja, de manera de alcanzar el máximo rendimiento posible. La concentración de proteínas en la materia prima utilizada y la cantidad extraída se medirán aplicando el método de Kjeldahl. Estas proteínas extraídas y desnaturalizadas se entrecruzarán empleando dialdehídos y diácidos. Una vez establecidas las mejores condiciones para llevar a cabo el proceso de entrecruzamiento, se procederá a investigar diferentes modos para preparar los biocompositos. Los métodos a utilizar para preparar estas muestras son: 1) agregado de aserrín a un polímero parcialmente entrecruzado y posterior curado; 2) mezclado de proteínas desnaturalizadas y aserrín, y posterior entrecruzamiento in situ; 3) mezclado de harina de soja y aserrín, y a continuación desnaturalización y entrecruzamiento in situ. En todos los casos, las muestras y prototipos se obtendrán empleando moldeo por compresión en una prensa calefaccionada. Los resultados obtenidos a partir de estos distintos modos de preparación de WPCs serán empleados para la puesta a punto del proceso de extrusión. En todos los casos, las muestras obtenidas se caracterizarán para determinar sus propiedades mecánicas mediante pruebas de flexión, compresión y tracción empleando una maquina universal de ensayos, y aplicando normas IRAM y ASTM que correspondan. También se determinará dureza, capacidad de absorción de agua, hinchamiento por humedad, biodegradabilidad y envejecimiento. Finalmente, estos biocompositos se modificarán mediante el agregado de aditivos o mejoradores químicos de sus propiedades (ignífugos, estabilizadores térmicos, protectores de radiación UV, pigmentos, antimicrobianos, etc.). El objetivo final es la realización de la tesis doctoral a partir del análisis, discusión y evaluación de los resultados obtenidos.

Investigador responsable: MARCHI, ALBERTO JULIO

INCAPE

Tipo de beca: doctoral

Título: Uso de catalizadores en gasificadores de biomasa para producción de energía

Plan de trabajo: La gasificación de biomasa es una tecnología de aprovechamiento de material orgánico, que consiste en la combustión parcial de la alimentación para generar calor y temperaturas elevadas, que provocan procesos de secado, volatilización, pirólisis y reformado de la biomasa dando como resultado la producción de ?gas pobre? compuesto de CO, H2, CO2, agua, hidrocarburos gaseosos y alquitranes. Este gas combustible puede ser usado para generar energía eléctrica. Equipos y plantas de gasificación para producir energía eléctrica son usados con éxito en Asia, Europa y América del Norte. En Argentina la tecnología resulta ventajosa dado el gran volumen de biomasa disponible proveniente de residuos agroforestales y tala sustentable.

En todas las tecnologías de gasificación un gran problema es el del acondicionamiento del gas, debido al efectivo nocivo de los alquitranes sobre los equipos de generación. El control clásico de alquitranes hace uso extensivo de filtrado y lavado del gas, pero genera grandes volúmenes de agua de proceso y el tren de purificación se torna costoso. Mas aún, el tratamiento de efluentes alquitranados se dificulta por el carácter refractario de los hidrocarburos aromáticos polinucleares que lo componen (naftaleno, fenantreno, etc).

En el proyecto se evaluará el impacto del uso de catalizadores en el proceso de gasificación de biomasa para producción de energía eléctrica. El objetivo primario será el de disminuír la concentración de alquitranes al contenido tolerado por equipos de combustión interna para generación de energía (100 mg de alquitrán por m3 cúbico de gas pobre a 1 atm y 25 oC). La eliminación catalítica resulta ventajosa ya que pueden lograrse eficiencias de eliminación casi totales dependiendo de variables como tipo de catalizador, tiempo de residencia y temperatura, en equipos de tamaño reducido que no generan efluentes. El principal problema de los catalizadores es la desactivación y este es el punto crucial para el desarrollo de una tecnología robusta.

En el proyecto se estudiará el uso de catalizadores ?en lecho? (en el reactor de gasificación) consistentes en minerales naturales descartables de bajo costo, como dolomitas y olivinas, y catalizadores ?aguas abajo? del gasificador, en reactores de lecho empacado, preferentemente comerciales, del tipo de Ni, NiMo, CoMo, soportados sobre alúmina, y Fe soportado sobre carbón. Se evaluará el impacto de los catalizadores sobre el contenido final de alquitranes, y otros aspectos como el mejoramiento de la relación H2/CO (por reformado en presencia de agua y metales), el aumento del rendimiento, la disminución de la temperatura de reacción (mejora rendimiento térmico). Los catalizadores serán caracterizados y se estudiará su desactivación y regeneración. Se optimizarán condiciones de reacción y regeneración. El estudio se realizará utilizando un gasificador de laboratorio, alimentado de residuos lignocelulósicos.

Investigador responsable: BUSTO, MARIANA

INCAPE

Tipo de beca: doctoral

Título: Biomasa lignocelulósica residual. Procesos termoquímicos para aprovechamiento energético y generación de productos sustitutos de hidrocarburos.

Plan de trabajo: Para contribuir a la solución de los problemas generados por el impacto ambiental negativo de la biomasa residual de procesos productivos, y para aprovechar su gran potencial como fuente renovable de energía y de productos finales, se investigará sobre la utilización de tales materias primas para la producción de ?gas pobre? para alimentación de motores de combustión interna que pueden sostener generadores de energía eléctrica. Las materias primas serán el estiércol residuo de las actividades de cría por feedlot y la cáscara de arroz. El proceso a utilizar es la gasificación en reactores downdraft, que deberá ser desarrollado para las características especiales de estas materias primas. Para el caso de biomasa con alto contenido de lignina, como el estiércol de feedlots, se investigará sobre la posibilidad de obtener, por vía pirolítica, fracciones viscosas (tar) apropiadas para ser empleadas como agentes ligantes en la formulación de mezclas asfálticas, y se definirán las condiciones que maximicen su producción. Subsidiariamente se contribuirá a la caracterización de los alquitranes presentes en el gas pobre, que permita desarrollar técnicas de eliminación catalítica de los mismos en otras actividades del proyecto institucional de INCAPE ?Generación de energías limpias y productos de mayor valor a partir de biomasa residual de la Región Litoral".

Investigador responsable: SEDRAN, ULISES ANSELMO

INLAIN

Tipo de beca: Doctoral

Título: Desarrollo de una bebida láctea fermentada multifuncional para contribuir a las estrategias contra la globesidad: aspectos tecnológicos, fisicoquímicos y de calidad.

Plan de trabajo: Según la Organización Mundial de la Salud, el sobrepeso y la obesidad se definen como una acumulación anormal o excesiva de grasa corporal que afectan a la salud. Constituyen una problemática mundial en crecimiento que alcanza niveles epidemiológicos importantes, dando origen al término ?globesidad?.
En los últimos años se ha evidenciado una fuerte tendencia al desarrollo de los denominados alimentos funcionales, es decir aquellos que se caracterizan por ser fuente de componentes fisiológicamente activos con propiedades benéficas para la salud humana. En particular, los alimentos lácteos han demostrado ser matrices versátiles para la incorporación de nutrientes y microorganismos benéficos o para la reducción de aquellos componentes con impacto negativo en la salud. En Argentina, la Cadena de los Alimentos Lácteos es uno de los cinco tópicos de interés a nivel nacional para los próximos 20 años. De esta manera, y considerando la ubicación geográfica estratégica del INLAIN, en la mayor cuenca lechera de América Latina, y la vasta experiencia del grupo de trabajo, se propone el desarrollo de una leche fermentada, para contribuir a mitigar la problemática del sobrepeso y la obesidad.
En el marco de la presente beca se estudiarán diferentes f ormulaciones de base láctea desde el punto de vista microbiológico, fisicoquímico, tecnológico y sensorial para la obtención de la bebida láctea fermentada, la cual será reducida en componentes calóricos (lactosa, grasas), adicionada de proteínas de alto valor biológico y capacidad de inducir saciedad y enriquecida en ingredientes funcionales con propiedades benéficas reconocidas (GOS, CLA, EPS, prebióticos y probiótico). Asimismo, se evaluará el impacto del escalado en los parámetros de proceso y en las características generales de los productos, mediante experiencias a escala piloto e industrial.

Investigador responsable: PEROTTI, MARIA CRISTINA

INTEC

Tipo de beca: doctoral

Título: Nuevos Desarrollos de Sistemas Híbridos Polibenzoxazina-Epoxi basados en Recursos Renovables para Aplicaciones de Alta Performance

Plan de trabajo: En el futuro la utilización de materiales de baja inflamabilidad estará gobernada por un lado por demandas tanto de los consumidores como regulaciones de productos con una mayor resistencia al fuego, y por otro lado por materias primas y procesos de bajo impacto ambiental. En este plan de trabajo se investigará el diseño de nuevos procesos de obtención de polímeros termoestables ignífugos empleando residuos de la agroindustria (ligninas, derivados de ligninas, entre otros) procedentes de la región, para ser aplicados en recubrimientos o matrices destinadas a las industrias electrónica, aeronáutica y aeroespacial. Se pretende desarrollar tecnologías más limpias, dilucidar aspectos relacionados con la fisicoquímica de los procesos y establecer relaciones entre condiciones de síntesis, estructuras y propiedades. Se sintetizarán nuevas benzoxazinas y resinas epoxi modificadas con ligninas y/o derivados de ligninas, incorporando además a la estructura grupos funcionales, tales como trimetoxisilanos, a fin de obtener materiales híbridos de alta ?performance?, con propiedades ignífugas, térmicas y mecánicas similares o mejoradas respecto a los convencionales. Se investigará específicamente los siguientes temas: a) la síntesis de nuevas benzoxazinas y resinas epoxi basadas en ligninas (Bisguayacol-F) modificadas con -(trimetoxisilil)propilamina; b) el proceso sol?gel y la reacción de curado de las benzoxazinas sintetizadas empleando técnicas gravimétricas, calorimétricas (DSC y TGA), cromatográficas (SEC) y espectroscópicas (FT-IR y RMN); c) el curado de mezclas de benzoxazinas y resinas epoxi obtenidas, empleando distintas relaciones en peso, a fin de optimizar el sistema desde el punto de vista de las propiedades de los materiales obtenidos, la reducción del impacto ambiental y los costos; d) la caracterización fisicoquímica de los polímeros híbridos termoestables para determinar sus propiedades mecánicas, térmicas y de retardancia a la llama; f) el impacto ambiental de los materiales sintetizados.

Investigador responsable: SPONTÓN, MARISA ELISABET

INTEC

Tipo de beca: doctoral

Título: Producción de Bioparafinas para Aplicaciones Especiales

Plan de trabajo: El desarrollo de esta Tesis, dentro del marco del proyecto de unidades ejecutoras propuesto por INTEC, pretende contribuir al desarrollo y entendimiento de procesos de transformación por vía catalítica y biocatalítica de uno de los productos agroindustriales más abundantes de Argentina como son los aceites vegetales. Específicamente, se pretende emplear como materia prima aceite de soja ?y otras alternativas que se presenten como viables- para la síntesis de bio-parafinas con propiedades fisicoquímicas adecuadas para su uso en variedad de procesos industriales. Las bioparafinas o ?parafinas vegetales? tienen un amplio mercado en las industrias cosmética y alimentaria (no comestibles), y son requeridas como sustitutos de las ceras de origen mineral, derivados del petróleo, usualmente productos importados.
La estrategia planteada en este plan de trabajo consiste transformar aceite hidrogenado parcial y totalmente mediante interesterificación enzimática empleando lipasas puras y soportadas, en bioparafinas con propiedades fisicoquímicas y mecánicas controladas.

Investigador responsable: COLLINS, SEBASTIÁN ENRIQUE