Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales
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Presentación
Actualmente, el Departamento es responsable de las carreras de Ingeniería Civil Química e Ingeniería Civil en Biotecnología, con la participación de un cuerpo académico que se caracteriza por una sólida formación a nivel de doctorado y una gran productividad investigativa en sus respectivas áreas de especialización. También entrega formación de postgrado, magíster y doctorado en el área de ingeniería química, biotecnología y ciencia de los materiales.
La labor del Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales (DIQBM) se inició en los laboratorios de Química General, Química Analítica y Salitre, todos ellos dependientes de la Escuela de Ingeniería. En 1960 se constituyó el Centro de Química, sobre la base de los laboratorios mencionados. Al formarse el Departamento de Química en el año 1965, se crearon dos áreas: Química Básica y Operaciones y Procesos Unitarios. Esta última pasó a constituir en 1973 un departamento independiente, con el nombre de Tecnología Química. En 1981, ambos se fusionaron, no obstante tiempo después se acordó separarlos en forma definitiva, constituyéndose dos unidades con objetivos y áreas claramente delimitadas: El Departamento de Química Básica, y el Departamento de Ingeniería Química (DIQ). Durante la segunda mitad de la década del 90 se produjo un fuerte impulso con la contratación de nuevos y nuevas académicas, que llevó a la creación del área de Biotecnología y de la especialidad de Ingeniería Civil en Biotecnología, el año 1996. Por lo anterior, el año 2005 pasaría a llamarse Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología (DIQBT).
Paralelamente, el Departamento de Ciencia de los Materiales (DCM) inicia sus actividades a fines de 2004, como resultado de la fusión de los Departamentos de Química Básica y de Ingeniería Civil en Materiales de la Facultad, siendo su misión el generar conocimiento fundamental y aplicado en el campo de la ciencia de los materiales, impartir docencia en química y ciencia de los materiales a nivel del ciclo básico y para diversas licenciaturas.
Recientemente, el año 2017, el DCM se fusiona con el Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología (DIQBT), dando origen al actual Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales (DIQBM).
El DIQBM contribuye en forma creciente a la solución de problemas del sector productivo nacional relacionados con la explotación y desarrollo de recursos naturales, en áreas tales como carbón, biomasa, recursos metalúrgicos y de sales inorgánicas e industria de biotecnología y de polímeros.
| Autoridades | |
| Director | Prof. Francisco Gracia |
| Subdirectora | Prof. Ziomara Gerdtzen |
| Jefa Docente | Prof. Frank Quero |
| Coord. Magíster en Ciencias de la Ingeniería, mención Química | Prof. Juan Asenjo |
| Coord. Doctorado en Ciencias de los Materiales | Prof. Rodrigo Espinoza |
Docencia
El Departamento es responsable de los siguientes programas de formación:
- Formación en Química y Ciencia de Materiales en la Facultad, atendiendo a estudiantes del Plan Común y algunas de las diversas especialidades de ingeniería.
- Minor en Ingeniería de Materiales. Permite que la y el estudiante comprenda el rol de los materiales en la tecnología moderna, reconociendo los procesos fundamentales que gobiernan su comportamiento en ingeniería.
- Ingeniería Civil Química. Es una carrera científico-tecnológica relacionada a los procesos industriales, siendo una especialidad de ingeniería íntimamente ligada a la innovación tecnológica, mediante la transformación y enriquecimiento de los bienes que brinda la naturaleza.
- Ingeniería Civil en Biotecnología. Carrera vinculada al diseño, la evaluación, planificación, operación e investigación de procesos y plantas que involucran el óptimo aprovechamiento de la materia y la energía de origen biológico (enzimas, bacterias, levaduras, microalgas, células animales, etc.).
- Magíster en Ciencias de la Ingeniería, mención Ingeniería Química. Programa orientado a impartir una formación avanzada en el área de ingeniería de procesos, con elección de especialización en ingeniería química, bioquímica y biotecnología, procesos de polimerización y catálisis, proceso hidro/electrometalúrgicos, procesos de descontaminación. El programa capacita a los graduados y graduadas para desempeñarse en la docencia universitaria o en actividades profesionales de investigación y desarrollo.
- Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, mención Ingeniería Química y Biotecnología. Programa que forma profesionales y académicas/os del más alto nivel aptos para realizar, en forma independiente, investigaciones originales que constituyan aportes significativos al conocimiento en el campo de la Ingeniería Química y Biotecnología.
- Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, mención Ciencia de los Materiales. El Doctorado tiene como objetivo la formación multidisciplinaria de especialistas del más alto nivel científico y tecnológico, con capacidad de realizar en forma autónoma investigaciones originales en el campo de la Ciencia de los Materiales, tanto en los aspectos fundamentales como aplicados de la disciplina.
Investigación
En el Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales se centra en la investigación, la explotación y desarrollo de recursos naturales en áreas tales como carbón, biomasa, recursos metalúrgicos y de sales inorgánicas e industria de biotecnología y de polímeros.
La ampliación y fortalecimiento de los grupos actuales de docencia e investigación permite preparar el terreno para la futura implementación de programas en los modernos campos de la síntesis de materiales avanzados, descontaminación y sanidad ambiental, tratamiento biológico de aguas y desechos, desarrollo de tecnología modernas para las industrias agrícolas, pesqueras y de alimentos, petroquímica, etc.
Áreas de Investigación
1. Biomateriales y Materiales Avanzados
Desarrollo de nuevos materiales con funcionalidades específicas para ser aplicados en medicina regenerativa, nanotecnología, tratamiento de aguas y conversión de energía.
- Materiales bioactivos para medicina regenerativa
Uso de biopolímeros de origen natural para aplicaciones biomédicas, como por ejemplo alginatos y nanocelulosas bacterianas y su mezcla con distintas nanopartículas. Síntesis de materiales cerámicos bioactivos dopados y síntesis de materiales híbridos basados en grafeno. Diseño de estructuras 3D para crecimiento celular guiado. Síntesis de nanopartículas metálicas utilizando supraestructuras biológicas. Nanomateriales antimicrobianos.
- Materiales poliméricos
Estudio de materiales poliméricos tales como metamateriales, materiales inteligentes y materiales biomiméticos para aplicaciones en medicina regenerativa, embalaje y superficies antimicrobianas. Síntesis de polímeros orgánicos porosos (COFs) funcionalizados con iones metálicos para aplicaciones en fotocatálisis.
- Nanotecnología
-Síntesis de nanomateriales tales como nanocelulosa, nanopartículas metálicas y óxidos metálicos para la fabricación de nanocompositos multifuncionales para aplicaciones biomédicas y tratamiento de aguas.
-Síntesis de nanoestructuras de óxidos metálicos semiconductores y materiales 2D para aplicaciones en catálisis, sensores de gas y baterías de litio.
-Síntesis de polímeros orgánicos porosos (COFs) 2D para el estudio de sus propiedades mecánicas y aplicaciones en tribología y fotocatálisis.
- Diseño de nuevos materiales con propiedades físicas específicas
Estudio de polímeros con partículas conductoras para el desarrollo de compuestos electroactivos. Estudio de materiales de alta constante dieléctrica y su adición en matrices poliméricas. Síntesis de materiales moleculares funcionales basados en moléculas orgánicas, y/o compuestos de coordinación, con propiedades magnéticas, eléctricas y/o ópticas, para la formación de redes metalo-orgánicas porosas, cristales líquidos o imanes moleculares.
- Tribología
Evaluación de las propiedades tribológicas tales como fricción, desgaste, lubricación, eficiencia energética y vida útil en materiales y recubrimientos delgados en materiales 2D novedosos (MXenes, MBenes, COFs y sus nanohíbridos).
2. Biotecnología
Desarrollo, modelamiento y optimización de nuevos procesos biotecnológicos mediante la ingeniería metabólica, de proteínas, y genética.
- Uso de Cepas Recombinantes e Ingeniería Metabólica
Clonación y síntesis de proteínas recombinantes, modelación matemática utilizando células microbianas y células animales. Análisis de Flujos Metabólicos en células recombinantes y diseño y modificación de vías metabólicas, Metabolómica.
- Separación, Caracterización e Ingeniería de Proteínas
Caracterización fisicoquímica y electroforética de proteínas y el uso de ingeniería genética para estudiar la relación estructura-función de enzimas y encontrar nuevas de alta actividad utilizando mutagénesis sitio-dirigida y mutagénesis al azar o evolución dirigida.
- Biología Sintética
Diseño de sistemas biológicos que no existen en la naturaleza, con ello busca la creación de nuevos organismos programables que son capaces que producir compuestos biológicos cuando son necesarios.
- Biorrefinería
Procesamiento de manera sustentable de biomasa para lograr su conversión en una variedad de productos bio-compuestos (alimentos, fármacos, nutracéuticos, cosméticos, sustancias químicas y materia prima) y bioenergía (biocombustibles, poder y/o calor).
3. Energía y Sustentabilidad
Estudio de nuevos sistemas para remoción de contaminantes y/o producción de energías renovables, mediante catálisis heterogénea, nanopartículas fotoactivas, y celdas de combustibles. Desarrollo y modelamiento de procesos químicos sustentables y energéticamente eficientes.
- Catálisis y energía
Desarrollo de catalizadores heterogéneos para el abatimiento de óxido nítrico, monóxido de carbono e hidrocarburos, junto con la producción y purificación de hidrógeno y gas natural sintético en sistemas sólido-gas y la purificación de aguas residuales mediante fotocatálisis.
- Procesos industriales sustentables.
Optimización de procesos y redes industriales de transferencia de masa y energía (simbiosis industrial). Aplicación de Ingeniería Sistémica, Diseño Sustentable y Energía Renovable en Procesos. Desarrollo de nuevos materiales para optimizar procesos de transporte de fluidos y de transferencia de calor por radiación solar. Desarrollo de nuevas tecnologías de valorización de residuos plásticos mediante reciclaje mecánico y químico.
4. Modelación y Simulación de Procesos Químicos, Biológicos y Moleculares
Análisis, modelamiento y simulación del funcionamiento de procesos y sistemas químicos, biológicos y moleculares utilizando técnicas de modelamiento matemático, simulaciones computacionales y machine learning con el objetivo de generar conocimiento que permita intervenir, controlar, optimizar y utilizar tales sistemas respetando la normativa pertinente, así como restricciones de diseño y operación integrales y complejas.
- Procesos Biológicos
Desarrollo de metodologías matemáticas para correlacionar la función celular y los flujos metabólicos con la expresión de genes. Modelos matemáticos del metabolismo celular y de regulación genética de flujos metabólicos. Modelación de procesos de transporte celular. Sistemas de homeóstasis y control biológico.
- Procesos Químicos
Desarrollo de técnicas de modelación y optimización de procesos químicos industriales en estado estacionario y transiente. Planteamiento y utilización de modelos fenomenológicos y empíricos para el diseño de sistemas de control y optimización de procesos.
- Modelos Moleculares y Bioinformáticos
Estudios computacionales y bioinformáticos para estudios de la relación estructura-función y en la elucidación de la estructura 3D de proteínas y la Ingeniería de Proteínas. Estudios de modelación y simulación molecular utilizando técnicas de dinámica molecular y química cuántica.
5. Procesos y Materiales para la Industria Minera
Investigación de los fundamentos fisicoquímicos, biológicos y de ciencia de materiales de los procesos metalúrgicos en la industria minera y evaluar su aplicación al mejoramiento de las tecnologías actuales y el desarrollo de procesos más sustentables.
- Procesos hidro- y biohidrometalúrgicos
Lixiviación de minerales sulfurados de cobre in situ: fundamentos y desarrollo de procesos. Mecanismo de lixiviación de minerales sulfurados en soluciones con alta concentración de cloruros. Efectos galvánicos. Cinética y mecanismo de la lixiviación bacteriana de minerales y concentrados. Aspectos electroquímicos de la lixiviación bacteriana. Bioflotación en agua de mar: fundamentos y desarrollo de procesos.
- Procesos electrometalúrgicos
Estudio de la cinética y el mecanismo de electronucleación y electrocristalización en la electrobtención y electrorrefino de cobre y otros metales. Diseño de reactores electroquímicos utilizados en procesos electrometalúrgicos.
Extensión
El DIQBM participa activamente actividades de extensión, como la Escuela de Verano de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Además de colaboración con otras universidades y centros de investigación, así como también en las actividades de valoración y divulgación de ciencia y tecnología con estudiantes de enseñanza básica y media del país.
| Contacto | |
| Secretaria | Erika Jorquera A. |
| Teléfono | +562 2978 4284 |
| Correo electrónico | erikajor@ing.uchile.cl |
| Dirección | Beauchef 851, piso 6. Santiago, Chile |
| Portal web | diqbm.uchile.cl |