El principal objetivo de este proyecto es el desarrollo de modelos robustos para la descripción de las propiedades interfaciales de fluidos complejos. Este desarrollo debe tener sólidas bases físicas y amplia validación experimental. Modelos robustos de aplicación industrial para la descripción de fluidos complejos tales como las emulsiones tiene una alta relevancia tecnológica. El área de aplicación es extremadamente amplia cubriendo industrias tan variadas como la industria cosmética, de alimentos, energía y petróleo, etc. En todos los casos, modelos robustos de aplicación industrial sólo pueden ser derivados si existe una clara base teórica. Esto no tiene que ser complejo pues un poco de física como base puede resultar en modelos extremadamente simples pero capaces de reproducir correctamente algún fenómeno de interés – al menos cualitativamente. Una vez que un modelo puede lograr una descripción cualitativa adecuada, el ajuste cuantitativo para aplicación industrial está prácticamente asegurado. De hecho, un poco de física puede llevar mucho más lejos que las típicas regresiones de polinomio que son tan comunes en la ingeniería. Específicamente, el proyecto propuesto se espera que tenga un impacto directo en áreas prioritarias de la industria petrolera, como lo son la recuperación mejorada (enhanced oil recovery), donde las propiedades interfaciales, particularmente cuando se aplican surfactantes, son fundamentales para poder asegurar el éxito del proceso. Otros ejemplos son los desarrollos de tecnologías de vanguardia para la producción, transporte y consumo (como combustible) de petróleos pesados dónde las emulsiones juegan un papel fundamental. Es importante también hacer notar que esta propuesta está enmarcada dentro de un amplio plan de colaboración entre investigadores alemanes y mexicanos ya existente en el área de propiedades de fluidos complejos con énfasis en propiedades interfaciales. Aunque no restringido a esto, dentro de este programa de colaboración internacional, tenemos contemplados los siguientes temas puntuales de investigación: 1. Estudio y modelado de la tensión superficial basado en física molecular. 2. Estudio experimental y caracterización física de emulsiones, su comportamiento de fase y estabilidad. 3. Estudio experimental y teórico y modelado de las propiedades reológicas de emulsiones. En particular, cabe mencionar que existe una importante concordancia entre el trabajo que el Prof. Deiters (de la Universidad de Colonia, Alemania) y el Dr. Quiñones han venido realizando y el del grupo del Dr. Geffroy Aguilar también del Dept. de Reología del IIM-UNAM. Con apoyo del CONACYT, el Dr. Geffroy está actualmente trabajando con una estudiante de doctorado (Minerva Méndez – también participe de este proyecto) en los aspectos experimentales concernientes a la caracterización y mediciones reológicas de emulsiones. Por otro lado, actualmente el Prof. Deietrs y el Dr. Quiñones Cisneros conjuntamente con el PD Dr. Kraska están trabajando en extender la teoría de la fricción a propiedades interfaciales. Concretamente, acabamos de someter a publicación un trabajo donde, basándonos en resultados obtenidos con técnicas de simulación molecular para el fluido de Lennard-Jones 12-6, hemos exitosamente extendido los conceptos básicos de la TF a tensión superficial. Aunque el desarrollo está basado en resultados de simulación molecular, éste se ha también extendido a modelos aplicados usando ecuaciones de estado de uso industrial como lo es la de Peng y Robinson (PR EoS). Entonces, a partir de aquí y en colaboración con el grupo del Dr. Geffroy, el objetivo principal de investigación es el desarrollo de un modelo termofísico de aplicación industrial pero con sólidas bases físicas para la descripción de las propiedades interfaciales de fluidos complejos tales como las emulsiones. En particular, pretendemos desarrollar un modelo de fricción para la descripción y modelado preciso de la reología de emulsiones – una propiedad extremadamente compleja la cual depende totalmente de las interacciones interfaciales.

Este proyecto contribuirá tanto al entendimiento básico de propiedades termofísicas, como la tensión interfacial, como al del comportamiento de las propiedades interfaciales y reológicas de fluidos complejos como las emulsiones. Fluidos complejos tales como las emulsiones son altamente relevantes e importantes para una amplia variedad de industrias tales como la alimenticia, la médica, la química, la petroquímica, etc. Esto hace que cualquier avance en el entendimiento fundamental de emulsiones sea de un gran impacto económico tanto a nivel nacional como global. En el caso de México esto es aún más relevante. Aunque la economía mexicana es bastante diversa, es un hecho que los ingresos nacionales por concepto de petróleo son cada día de mayor importancia para el desarrollo nacional – particularmente en el apoyo a programas sociales, educativos y de desarrollo. Pero también es un hecho que las reservas de petróleo de México están en un alto grado constituidas por petróleo pesado. Por lo tanto, para la producción, transporte e inclusive consumo (como combustible) de petróleo pesado, las emulsiones son esenciales y su estudio debe ser prioritario para el desarrollo de México – al menos bajo la actual estructura económica de nuestra nación. Por lo tanto, cualquier progreso tecnológico que pueda ser logrado en esta área es directamente de alta relevancia para la economía de México y su desarrollo. Sin embargo, se debe remarcar que la principal contribución que este proyecto pretende no es solamente tecnológica sino también humana: la formación de científicos mexicanos. Para el 2009 estamos promoviendo dos estudiantes de la UNAM para estancias de investigación de alto nivel en Alemania. Igualmente, pretendemos apoyar estancias reciprocas de investigadores tanto alemanes como mexicanos en la UNAM y en la Universidad de Colonia.