Líquidos iónicos en procesos químicos y bioprocesos

- Adquisición de destrezas en la identificación de los líquidos iónicos: formulación y nomenclatura.
- Análisis crítico de sus ventajosas propiedades respecto a disolventes tradicionales.
- Conocimiento de los principales procesos basados en líquidos iónicos y su grado de desarrollo.
- Capacitación para el uso de conocimientos, algunos ya adquiridos y otros nuevos, en el diseño y simulación de procesos (mediante herramientas informáticas) basados en el uso de líquidos iónicos.

Tema 1. Introducción.
Química verde e ingeniería verde. Sostenibilidad: objetivos de desarrollo sostenible. Líquidos iónicos: definición, atractivo, orígenes, evolución histórica.
Tema 2. Líquidos iónicos: tipos, propiedades y producción.
Cationes y aniones en líquidos iónicos. Tipos de líquidos iónicos. ‘Disolventes de diseño’. Propiedades físicas, químicas y biológicas. Bases de datos. Producción de líquidos iónicos.
Tema 3. Electroquímica con líquidos iónicos.
Almacenamiento de energía. Electroquímica y baterías.
Tema 4. Líquidos iónicos como disolventes (y catalizadores) en reacciones.
Reacciones orgánicas con líquidos iónicos. Catálisis y biocatálisis.
Tema 5. Líquidos iónicos en procesos de separación.
Destilación. Absorción. Extracción. Sistemas acuosos bifásicos. Membranas líquidas. Disolución y fraccionamiento de biomasa.
Tema 6. Materiales basados en tecnología de líquido iónico.
Síntesis de materiales. Nanotecnología. Tecnología de superficies.
Tema 7. Bio-líquidos iónicos.
Líquidos iónicos diseñados en función de la propiedad biológica. Actividad antimicrobiana. Compuestos farmacéuticos y otros.

Bibliografía básica:
- M. Freemantle. An Introduction to Ionic Liquids. RCS Publishing, Cambridge (Reino Unido), 2010. ISBN 978-1-84755-161-0.
- M. B. Shiflett (Ed.). Commercial Applications of Ionic Liquids. Springer, Cham (Suiza), 2020. ISBN 978-3-030-35244-8.

Bibliografía complementaria (recursos electrónicos):
- S. T. Handy (Ed.). Ionic Liquids-Classes and Properties. InTech, Croacia, 2011. ISBN 978-953-307-634-8.
- S. T. Handy (Ed.). Applications of Ionic Liquids in Science and Technology. InTech, Croacia, 2011. ISBN 978-953-307-605-8.
- J. I. Kadokawa (Ed.). Ionic Liquids-New Aspects for the Future. InTech, Croacia, 2013. ISBN 978-953-51-0937-2.
- A. Kokorin (Ed.). Ionic Liquids: Applications and Perspectives. InTech, Croacia, 2011. ISBN 978-953-307-248-7.
- A. Kokorin (Ed.). Ionic Liquids: Theory, Properties, New Approaches. InTech, Croacia, 2011. ISBN 978-953-307-349-1.

Conocimiento
(CN01) Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser original en el desarrollo o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.

Competencia
(CP02) Conceptualizar modelos de ingeniería, aplicar métodos innovadores en la resolución de problemas y aplicaciones informáticas adecuadas, para el diseño, simulación, optimización y control de procesos y sistemas.
(CP03) Diseñar productos, procesos, sistemas y servicios de la industria química, así como la optimización de otros ya desarrollados, tomando como base tecnológica las diversas áreas de la ingeniería química, comprensivas de procesos y fenómenos de transporte, operaciones de separación e ingeniería de las reacciones químicas, nucleares, electroquímicas y bioquímicas.

Habilidad
(HD01) Tener habilidad para solucionar problemas que son poco familiares, incompletamente definidos, y tienen especificaciones en competencia, considerando los posibles métodos de solución, incluidos los más innovadores, seleccionando el más apropiado, y poder corregir la puesta en práctica, evaluando las diferentes soluciones de diseño.
(HD02) Adaptarse a los cambios estructurales de la sociedad motivados por factores o fenómenos de índole económico, energético o natural, para resolver los problemas derivados y aportar soluciones tecnológicas con un elevado compromiso de sostenibilidad.

Durante el desarrollo de la materia se utilizarán distintas metodologías didácticas, buscando el logro del mayor rendimiento en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Existirán exposiciones orales en las que se presentarán los contenidos básicos del programa propuesto (CN01). A pesar de seguir la estructura de una clase magistral, se pretende que el alumno se implique continuamente, para lo que se intentará incentivar su participación activa en clase. Estas exposiciones se complementarán mediante seminarios con participación interactiva entre alumno y profesor para la discusión de temas tras su lectura (HD01, HD02), presentación de comunicación tipo póster (CN01, CP03), desarrollo de actividades con herramientas informáticas (CP02, CP03, HD01), etc. Se realizará además un trabajo en grupos reducidos, consistente en la exposición oral de un proceso basado en líquidos iónicos y su simulación.

Las horas de laboratorio se desarrollarán en el aula de informática con el uso del simulador Aspen-Hysys.

Se utilizará el Campus Virtual de la USC como herramienta de apoyo a la docencia.

Desarrollo temporal de actividades en los seminarios de aula:
- Sesión 1. Introducción. Líquidos iónicos: tipos.
- Sesiones 2 y 3. Líquidos iónicos: propiedades y producción.
- Sesión 4. Electroquímica con líquidos iónicos.
- Sesiones 5 y 5. Líquidos iónicos como disolventes (y catalizadores) en reacciones. Preparación y presentación de un póster sobre líquidos iónicos y reacciones.
- Sesiones 7 y 8. Líquidos iónicos en procesos de separación. Recorrido guiado por las instalaciones de los laboratorios del grupo de investigación GI-1616 de la USC.
- Sesiones 9 y 10. Materiales basados en tecnología de líquido iónico. Bio-líquidos iónicos.

Desarrollo temporal de actividades en las aulas de informática:
- Sesión 1. Simulación con Aspen-Hysys de una columna de extracción con líquido iónico.
- Sesión 2. Simulación con Aspen-Hysys de una columna de destilación extractiva (líquido iónico como entrainer).
- Sesión 3. Simulación con Aspen-Hysys de un ciclo de refrigeración por absorción (líquido iónico como absorbente).

Conexión entre competencias y evaluación de actividades:
- Examen: CN01
- Simulación y presentación de un proceso basado en líquidos iónicos: CP02, CP03, HD01.
- Realización y presentación de un póster. Actividades en el aula: CN01, CP03, HD01, HD02.

Se efectuará un seguimiento del aprendizaje de los estudiantes mediante la realización de actividades, trabajos o resolución de problemas de forma individual o por grupo. Asimismo, los estudiantes realizarán un examen con cuestiones teórico-prácticas que permitirá individualizar la calificación final.

Evaluación:
1. Examen: 30%
2. Trabajos:
- Actividades: 30%
- Simulación y presentación: 30%
- Tutoría/Informe del profesor: 10%

El sistema de evaluación es el mismo para las dos oportunidades (se mantienen las notas de las actividades para la segunda oportunidad).

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo recogido en la "Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de calificaciones".

Se estima un total de 75 h (3 ECTS), que se reparten entre 29 h presenciales y 46 h de trabajo autónomo del alumno. La distribución de las horas presenciales según la tipología de la actividad será la siguiente:

- Clases expositivas: 12 h
- Docencia interactiva de seminario / visita técnica: 8 h
- Docencia interactiva de laboratorio / aula de informática: 6 h
- Tutorización en grupo reducido: 1 h
- Examen y revisión: 2 h

La lengua de impartición de la materia será el castellano.