Design of advanced Catalysts and new Strategies for biogas Reforming

• Autores: Juan Luis Martín Espejo
• Directores de la Tesis: Laura Pastor-Pérez (dir. tes.), Tomás Ramirez Reina (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2025
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 247
• Títulos paralelos:
  • Diseño de catalizadores avanzados y nuevas estrategias para el reformado de biogás
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  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • La valorización del biogás como recurso renovable representa un reto clave en el contexto actual de transición energética y lucha contra el cambio climático. Compuesto principalmente por metano y dióxido de carbono, el biogás es una fuente alternativa de carbono que puede contribuir significativamente a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Su transformación en productos químicos de valor añadido, como el gas de síntesis o compuestos oxigenados, permite avanzar hacia un modelo de economía circular más sostenible. Sin embargo, su aprovechamiento eficiente exige superar barreras termodinámicas y cinéticas, así como resolver los problemas de desactivación catalítica asociados a la formación de coque y el sinterizado metálico. En este contexto, el reformado seco de metano (Dry Reforming of Methane, DRM) se plantea como una estrategia prioritaria para la conversión eficiente de biogás en gas de síntesis, integrándose en rutas de valorización como la producción de ácido acético u otros compuestos de interés industrial.

    Esta tesis se centra en el diseño de catalizadores avanzados y el desarrollo de nuevas estrategias para el reformado de biogás. Se estudian catalizadores basados en óxidos mixtos de cerio y zirconio con níquel, empleando un método de síntesis de Pechini modificado que permite la incorporación controlada de Ni en la estructura. Se evalúa el impacto de la carga metálica y de la temperatura de calcinación sobre la eficiencia y estabilidad en el reformado seco de metano. En paralelo, se explora el uso de tecnologías de plasma no térmico en combinación con catalizadores sólidos, con el fin de activar metano y dióxido de carbono en condiciones más suaves. Este enfoque híbrido plasma-catalítico busca superar las limitaciones termodinámicas del DRM convencional y facilitar la obtención de productos como hidrógeno, monóxido de carbono, hidrocarburos C2+ y compuestos oxigenados ligeros.

    Además, se desarrollan formulaciones catalíticas alternativas. Entre ellas destacan sistemas bimetálicos de níquel y cobalto diseñados para favorecer la actividad a bajas temperaturas, catalizadores obtenidos a partir de materiales tipo MOF como plantillas sacrificables, y la comparación entre métodos de síntesis convencionales (impregnación húmeda) y métodos avanzados (Pechini modificado). Estas líneas de investigación permiten comprender la influencia del diseño del material en el rendimiento catalítico, la resistencia al sinterizado y la mitigación de la formación de carbono. En conjunto, la tesis contribuye al desarrollo de soluciones viables para la valorización eficiente del biogás mediante tecnologías catalíticas sostenibles, combinando enfoques termo-catalíticos y plasma-catalíticos de nueva generación.