La actual propuesta se refiere a la síntesis de nuevos materiales poliméricos diseñados para ser aplicados en diferentes campos de la química. Las propiedades de adsorción de nuevos materiales serán evaluadas en diferentes clases de compuestos orgánicos e inorgánicos. Actualmente los contaminantes orgánicos encontrados, tales como aquellos de origen farmacéutico (por ej. Antibióticos de diferentes estructuras) serán selectivamente preconcentrados mediante los polímeros sintetizados. Los antibióticos preconcentrados serán fotoquimicamente tratados con el fin de oxidarlos hasta fracciones inocuas, usando fotocatálisis asistida por luz solar. Por otro lado, los compuestos organometálicos serán evaluados usando los polímeros en una etapa de preconcentración, seguida del tratamiento fotocatalítico. El propósito de eso es reducir metales usando la materia orgánica presente como electrón donor, en presencia de un fotocatalizador y luz solar. Además, especies inorgánicas como Hg(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II), Al(III), B(III), Cr(III), Cr(VI), As(III) y As(V) serán removidas eficientemente y selectivamente en aguas contaminadas por medio de los materiales sintetizados. El acoplamiento de materiales poliméricos con el sistema de tratamiento de aguas emergente puede ser una valiosa herramienta para la remediación ambiental.

También, la aplicabilidad analítica de nuevos materiales será probada en muestras de interés forense. Las etapas de separación selectiva y preconcentración son cruciales en el análisis de bajas concentraciones de analitos. La etapa de preconcentración será estudiada en compuestos orgánicos tales como, DNT, DFA, acelerantes de incendios, entre otros.

El presente proyecto permitirá la convergencia de la química orgánica, analítica, de polímeros, ambiental y el tratamiento de aguas residuales, resultando en una asociación sinérgica dirigida al desarrollo de nuevos materiales en la química ambiental y forense.

El equipo de investigación detrás de esta propuesta de investigación está compuesto de un director, Prof. Rivas, con una gran experiencia en la química de polímeros, y dos sub-directores. Estos últimos son el Dr. Pereira, responsable del área de química analítica y forense, y el Prof. Mansilla, encargado de la descontaminación de aguas mediante reacciones catalíticas conducidas por luz solar (AOPs). Durante los últimos cinco años, ellos cuentan con alrededor de 150 publicaciones ISI, y la responsabilidad en la formación de varios estudiantes de pre- y posgrado. Los investigadores asociados (seis), pertenecientes a diferentes áreas de la química y la ingeniería química, contribuirán desde diferentes enfoques en la resolución de los temas de investigación que puedan surgir durante la ejecución del proyecto. El grupo científico externo que soporta la investigación está formado por nueve científicos ampliamente reconocidos, provenientes de prestigiosos laboratorios de Europa, Asia, USA y Sur América. Ellos reforzarán la propuesta aceptando estudiantes visitantes en sus laboratorios y viniendo a nuestra universidad para dar conferencias y cursos cortos para nuestros grupos.

Después de la ejecución del proyecto esperamos que esta aproximación multidisciplinaria nos permita proponer soluciones reales en temas ambientales y analíticos, crear nuevos polímeros funcionales y proponer nuevas áreas de investigación partiendo de la cooperación de diferentes grupos complementarios. Nosotros esperamos que la colaboración produzca resultados sinérgicos en términos de la productividad científica y la formación de recursos humanos.

Water-insoluble and water-soluble functional polymers endow countless products with properties enhancing the functionality that plays such a crucial role in quality and they have virtually unlimited potential for innovation.
These materials have several advantages to remove, separate, and concentrate inorganic and organic low molecular weight contaminants.
Heavy metals and arsenic are very harmful if they are discharged into natural water resources. For example, lead, mercury, and cadmium are examples of heavy metals that have been classified as priority pollutants. The amount of lead used in many products has been reduced due to potentially harmful health effects.

Chelating functional polymers have attracted increased interest due to their applications in wastewater treatment and metal recovery from diluted solution as well as protective coating on metal surfaces or as a priming layer, coating on paper, fiber and fabrics, selective binding of enzymes. The selective removal and recovery of metal ions has a potentially vast range of applications in environmental conservation and resource use.

The goal of the current grant is the design, synthesis, and characterization of water-soluble and water-insoluble chelating reagent polymers to remove efficiently these low molecular weight pollutants. Chelate-forming polymeric ligands characterized by reactive functional groups containing O, N, P, S, and donor atoms capable of coordinating or exchange different hazardous ions will be synthesized.

Forensic chemistry encompasses organic and inorganic analysis, toxicology, arson investigation, and serology. In this field, the sample collection (evidence) and sample preconcentration are the two principal task for the investigators. The fact that most samples examined are not pure substances, but are often mixed with dirt or debris, presents a major challenge to the forensic chemist. This may also be an advantage, as every substance collected at a crime scene is a unique mixture of chemical compounds that can ultimately be identified.

Some of the principal subject of study are organic gunshot residues (OGSR) (2,4-dinitrotoluene, diphenylamine, resorcinol, centrality), organic compounds of explosives (2,4-dinitrotoluene (2,4-DNT), 2,4,6-trinitrotoluene (TNT)) and some organic compounds of gasoline and derivatives in the investigation of fire debris in arson.
Because of the above, polymer adsorbents (resin) of organic molecules based on functional monomers offer potentially distinct advantages over traditional adsorbents. In forensic chemistry this polymer absorbers could be used as sample collectors and pre-concentrators with the advantage that is possible to synthesize a tailor made polymer for the analyte of interest