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321 p., El uso de combustibles fósiles para satisfacer la creciente demanda de energía da como resultado la emisión de una gran cantidad de CO2 a la atmósfera. Una alternativa para superar este problema medioambiental es la valorización del CO2 mediante su hidrogenación a CH4. Para ello, es necesario la captura y concentración previa del CO2, siendo un proceso muy costoso. Recientemente, con el fin de eliminar la costosa etapa de concentración, se ha planteado la adsorción de CO2 e hidrogenación catalítica a CH4 combinada utilizando un material con función dual (DFM). Los materiales duales, contienen un producto alcalino o alcalinotérreo que actúa como adsorbente y un metal que asiste la reacción de metanación. Los DFMs permiten la captura de CO2 y su conversión directa a metano, sin la necesidad de procesos térmicos intermedios intensivos en consumo energético.En la presente Tesis Doctoral, se han desarrollado y optimizado distintos DFMs para la adsorción de CO2 e hidrogenación a CH4. Se ha propuesto un esquema de reacción completo que describe el proceso cíclico basado en la evolución temporal de reactivos y productos. Además, se ha propuesto un modelo cinético dinámico que predice satisfactoriamente la operación sobre el DFM 4% Ru 10% Na2CO3/Al2O3 en un amplio intervalo de temperatura y concentraciones de CO2 e H2. A partir del modelo, se han simulado diferentes escenarios de operación y se ha propuesto una estrategia óptima de operación.

Los capítulos 3,4,5 y 6 están sujetos a confidencialidad por el autor. 170 p., El alto coste y la pobre durabilidad térmica de los catalizadores de almacenamiento y reducción (NSR) basados en platino para la eliminación de NOx de gases de escape de motores diésel son dos de las mayores barreras para su adopción definitiva y generalizada en el creciente mercado de los automóviles diésel. En la presente tésis se han desarrollado diferentes catalizadores basados en estructuras tipo perovskita (ABO3, A=catión de tierra rara o alcalino-térreo, La parcialmente sustituido por Sr o Ba; y B = catión de un metal de transición, Mn, Co), libres de platino, para sistemas NSR en emisiones de motores diésel. Se han empleado diferentes métodos de preparación (ácido cítrico, nano-casting, impregnación sobre alúmina) para sintetizar perovskitas con elevada superficie específica, sobre las que poder incorporar componentes de almacenamiento de NOx. La impregnación de un 30% de perovskita favorece un uso más eficiente de la perovskita lo que se traduce en una mejora de la capacidad de almacenamiento de NOx. Para la mejora de las propiedades reductoras de los catalizadores en el periodo rico de funcionamiento NSR se ha analizado la incorporación de pequeñas cantidades de Pd (metal noble de bajo coste) por impregnación sobre la perovskita soportada o como sustituto parcial del componente B de la perovskita. La primera alternativa permite una mayor mejora de la capacidad reductora. De este modo surge como 0.5% Pd¿30% La0.5Ba0.5CoO3/Al2O3 como formulación óptima, alcanzado capacidades de almacenamiento y de reducción de NOx similares o superiores al catalizador NSR modelo (1.5% Pt-15% BaO/Al2O3) tanto en el sistema NSR simple como el NSR-SCR combinado, por lo que se propone como alternativa económica para la eliminación de NOx en motores diésel.

321 p., La eliminación de contaminantes de las emisiones de los automóviles es un reto permanente. En lasúltimas décadas el uso de motores diésel y de motores de mezcla pobre está aumentando debido a sumayor eficiencia de combustible y menores emisiones de CO2 en comparación con los motores degasolina. Sin embargo, estos motores operan con elevada relación aire/combustible, lo que dificulta lareducción de los NOx en un entorno altamente oxidante. Dos tecnologías se han desarrollado para lareducción de los NOx: almacenamiento y reducción de NOx (NSR) y reducción catalítica selectiva (SCR).Uno de los mayores problemas de la tecnología NSR es la emisión del amoniaco (NH3) durante elperiodo rico. El acoplamiento de NSR y SCR permite utilizar el NH3 generado en el catalizador NSR paramejorar la eliminación de NOx; el NH3 se almacena en los centros ácidos del catalizador SCR durante untiempo, que consecutivamente se liberan para reducir los NOx no convertidos en el catalizador NSR.En esta tesis se han estudiado las tecnologías NSR y SCR dispuestas en distintas arquitecturas: monolitoNSR sólo, monolito SCR y combinación NSR-SCR en serie y dispuesto en doble capa. Se hansintetizado, caracterizado y probado distintas formulaciones de catalizadores NSR (Pt-Ba-(Ce)/Al2O3) ySCR (Cu/zeolitas), así como su comportamiento en la eliminación de NOx (DeNOx) en condiciones quesimulan la aplicación real en el automóvil. Se ha estudiado la influencia de utilizar distintos compuestosreductores (H2, CO, C3H7, C7H8) en la eficiencia DeNOx de las distintas arquitecturas mencionadas.