Valorización de residuos y de biomasa mediante técnicas respetuosas con el medio ambiente

1. introduccion o motivacion de la tesis La Tesis Doctoral se centro en el desarrollo de nuevos nanomateriales para la transformacion catalitica de la biomasa y residuos a compuestos de alto valor anadido mediante tecnicas avanzadas. Estas metodologias se disenaron en base a procedimientos no convencionales y respetuosos con el medio ambiente combinados con tecnologias que ofrecen caracteristicas ecologicas y de bajo impacto energetico. 2.contenido de la investigacion En el primer trabajo, “Microwave-assisted preparation of Ag/Ag2S carbon hybrid structures from pig bristles as efficient HER catalysts”, se sintetizo con exito una serie de heteroestructuras de carbon Ag/Ag2S mediante un procedimiento asistido por microondas. Su preparacion se realizo empleando nitrato de plata como precursor de plata en distintas cantidades y una cantidad fija de cerdas de cerdo como fuente de carbono y azufre, dando como resultado una serie de materiales con diferentes relaciones Ag (0)/Ag (I). De esta forma, la sintesis asistida por microondas se revelo como una metodologia simple, innovadora y eficiente, permitiendo la explotacion de desechos de cerdas de cerdo como fuente no toxica de carbono y azufre en lugar de sustancias toxicas y peligrosas (por ejemplo, tioles y H2S) [1-2]. La presencia de plata metalica y sulfuro de plata se observo mediante la tecnica de difraccion de Rayos-X (DRX). Mediante el analisis de espectroscopia fotoelectronica de rayos-X (XPS), ha sido establecido una relacion Ag(0)/Ag(I), la cual muestra una dependencia linear en funcion de la relacion cerdas de cerdo/nitrato de plata. La utilizacion de este material en procesos electrocataliticos ha sido prometedora, en particular, para la reaccion de produccion de hidrogeno (HER). Los valores de densidad de corriente se encontraron linealmente correlacionados con la relacion Ag(0)/Ag(I), la cual podria controlarse con esta metodologia. La muestra con mejor actividad catalitica ha permitido la produccion de 10 mA cm 2 de densidad de corriente a un potencial aplicado de -0,190 V. En el trabajo “A sustainable approach for the synthesis of catalytically active peroxidase-mimic ZnS catalysts”, se ha presentado una metodologia para la preparacion de ZnS utilizando cerdas de cerdo, un desecho economico y ampliamente disponible lleno de carbono y azufre. En concreto, los nanomateriales han sido sintetizados utilizando cinc dihidrato y cerdas de cerdo, llevando a cabo la sintesis en diferentes tiempos de preparaciones (1 hora, 3 horas, 5 horas). La metodologia incluyo un procedimiento de reflujo facil y de bajo costo. La metodologia ha incluido un paso de ebullicion, resultando en una preparacion facil, economica y rapida (cerdas de cerdo y precursor de cinc en una solucion acuosa de KOH). Los materiales sintetizados fueron caracterizados mediante diferentes tecnicas que incluyeron la difraccion de rayos-X (DRX), adsorcion-desorcion de N2, microscopia electronica de barrido con detector de energia dispersiva rayos-X para el analisis elemental (SEM-EDX) y espectroscopia fotoelectronica de rayos-X (XPS). La estructura cristalina de ZnS se demostro mediante las tecnicas de DRX y XPS. Los nanocatalizadores sintetizados mostraron una actividad catalitica elevada, asi como estabilidad quimica en las reacciones de oxidacion selectiva de tolueno y alcohol bencilico a benzaldehido (compuesto ampliamente utilizado en las industrias de fragancias y perfumeria) [3-4]. Finalmente, se llevo a cabo el estudio de la reusabilidad de los nanocatalizadores en ambas reacciones demostrando la estabilidad de estos bajo las condiciones de reaccion investigadas, asi como una casi identica actividad catalitica tras cuatro ciclos de reaccion. El ultimo trabajo “Efficient Ru-based scrap waste automotive converter catalysts for the continuos-flow selective hydrogenation of cinnamaldehyde” demonstro el potencial de un residuo industrial, los nucleos ceramicos usados de los convertidores del coche (CATs) como materiales de soporte de bajo costo y alta estabilidad. Mas en detalle, los CAT se usaron como material de soporte para la preparacion directa de catalizadores basados en nano-rutenio. Los materiales fueron sintetizados mediante molienda mecanoquimica seguida de una reduccion quimica. Las propiedades fisicoquimicas de los materiales fueron investigadas mediante las tecnicas de DRX, fisisorcion de N2, SEM-EDX, espectrometria de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS), microscopia electronica de transmision (TEM/HRTEM). Los catalizadores sintetizados fueron probados en la hidrogenacion selectiva de cinemaldehido mediante flujo continuo [5-6]. Se optimizaron distintos parametros que incluyeron la presion de H2, temperatura, flujo y contenido en rutenio. La actividad catalitica de los materiales Ru/CATs fue comparada con otros catalizadores de rutenio soportados en distintos materiales, SiO2, Al2O3 y Al2O3 activado, sintetizados mediante la misma metodologia mecanoquimica. Los resultados muestran que los catalizadores Ru/CATs poseen excelentes prestaciones cataliticas y buena estabilidad sin mostrar cambios en la conversion y selectividad con el tiempo en el flujo, demostrando una sinergia entre el rutenio y el convertidor catalitico usado de coche. Finalmente, las credenciales verdes de toda la metodologia fueran evaluadas calculando el factor E del protocolo. 3.conclusion En conclusion, se demostro el potencial que presentan los procesos de microondas, mecanoquimica y quimica de flujo en el desarollo y en la aplicacion de nuevos materiales derivados de biomasa y desechos. 4. bibliografia 1. Pang, M. L.; Hu, J. Y; Zeng, H. 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