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The use of non-edible raw materials from agriculture as a form of biomass to obtain carbon-based compounds is the most viable solution to replace fossil resources. Within this, 5-hydroxymethyl furfural (HMF) is a platform monomer from which other high value-added monomers are obtained, such as 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), a compound that can be obtained from 5-methoxymethyl furfural (MMF), and which can be used as a fuel, fuel additive or polymer precursor. Several catalysts (mostly zeolites) have been tested to produce MMF. Specifically, with a ZSM-5 zeolite a yield towards this compound of 97 % has been achieved, carrying out the reaction in a batch reactor for 5 h. Through the characterization of the catalysts, a strong correlation has been observed between the acidity of these catalysts and their effectiveness in the reaction of HMF through MMF.

Este estudio se centra en el análisis de diversos odorantes que pueden ser compatibles con hidrógeno verde, un gas incoloro e inodoro. Es un estado del arte de los posibles odorantes a emplear basándose en diversos aspectos como el carácter oloroso, que incluye la caracterización, intensidad y tono hedónico de cada uno de ellos. También, se evaluó la compatibilidad de la mezcla odorante/hidrógeno con diferentes materiales con los cuales esta mezcla podría entrar en contacto. Las fuentes de información utilizadas para este estudio incluyen archivos de ensayos previos, legislación nacional e internacional y diversas plataformas gubernamentales. El objetivo principal de este documento es identificar compuestos que puedan ser utilizados para otorgar un olor al hidrógeno sin afectar a su aplicabilidad. Esto se hace con el propósito de evaluar cómo dichos compuestos pueden contribuir tanto con el medio ambiente, principalmente en el tema de la descarbonización de capa de ozono como con la seguridad de las personas. Como resultado de este estudio, se ha determinado la compatibilidad adecuada de ciertos odorantes con el hidrógeno, lo que permitirá mejorar la detección y seguridad en su manejo y utilización.

El agotamiento de los recursos fósiles es un problema que se está volviendo extremadamente difícil de ignorar junto con la contaminación ambiental y el calentamiento global. Por esta razón, los bioplásticos son una opción sostenible a la crisis de los plásticos derivados del petróleo. Una de las alternativas más prometedoras y 100% biológicas a su homologo derivado del petrolea es el polietileno 2,5-furandicarboxílico (PEF). El PEF puede sintetizarse mediante la polimerización entre el ácido 2,5-furandicarboxílico (FDCA) y etilenglicol (EG), que son componentes básicos derivados de la biomasa. Por ello, el presente trabajo tiene como objetivo realizar ensayos catalíticos con el fin de producir ácido 2,5-furandicarboxílico (FDCA) a partir de moléculas plataforma como el 5-hidroximetilfurfural (HMF).

Las elevadas cantidades de CO2 emitidas a la atmósfera año tras año están acelerando el cambio climático. Se están realizando grandes esfuerzos por parte de los gobiernos y las grandes corporaciones a través de la implementación de restricciones más severas entorno a las emisiones de CO2 o técnicas para la reducción de CO2, como la captura y secuestro de CO2, captura y almacenamiento de CO2, la implementación de las energías renovables como sustituto de las energías convencionales o la obtención de productos de alto valor añadido procedentes de la biomasa. Este trabajo está basado en la producción de alcohol furfurílico a partir de la hidrogenación del furfural, un producto que tiene su origen renovable en la biomasa. En el presente trabajo se ha estudiado la cinética de hidrogenación del furfural en fase liquida a diferentes temperaturas, concretamente, a 105, 120 y 135 ºC. Para realizar dicho estudio, se ha empleado una metodología estricta. En primer lugar, se ha desarrollado el modelo cinético que describe la reacción dada entre el hidrógeno y el furfural, así como la subsecuente reacción entre el hidrogeno y el alcohol furfurílico producido. Posteriormente, se han llevado a cabo todos los experimentos planteados al inicio del proyecto. Entre ellos, se encuentran la reducción y pasivación del catalizador para mantener el metal principal (cobre) en su estado metálico, la reducción a temperatura programada (H2-TPR) para comprobar a que temperaturas se reduce el catalizador, la reacción catalítica para la producción de alcohol furfurílico y la cromatografía de gases con detector de ionización por llama para realizar el análisis de las muestras. Tras el análisis de las muestras, se ha realizado el tratamiento de los datos obtenidos calculando diferentes parámetros como las constantes cinéticas, las constantes de adsorción, las conversiones y selectividades, la variación de entalpía, la energía de activación etc. Por último, y con la ayuda del programa Polymath, se h

The production of polymers from lignocellulosic biomass is currently one of the challenges to minimizing dependence on fossil fuels such as oil. The cellulosic fraction of this feedstock can be transformed into simple sugars such as glucose or fructose. These sugars can be further converted into 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), a precursor of polyethylene furanoate (PEF). The dehydration of sugars to 5-hydroxymethylfurfural (HMF), a platform molecule to obtain products of interest, has been extensively studied. In addition, the oxidation of this platform molecule to FDCA has been widely investigated. However, a study of the direct or one-step production of FDCA from sugars is needed. This review provides a general overview of the recent research on the catalytic systems for the direct production of FDCA from sugars. Ideally, a single-stage system should be employed. The investigations carried out in a one-step process are first detailed. Different strategies have been tested, such as the physical separation of two phases, where dehydration and oxidation took place separately. In this case, an efficient transfer of HMF is needed. To avoid HMF transfer limitations, other authors focused on the investigation of the one-pot transformation of HMF without physical separation. The major requirement of these processes is to achieve catalytic systems functional for both dehydration and oxidation reactions. Therefore, other investigations focused on the study of two-step integrated systems are also analyzed in this review.

Debido a la creciente necesidad en la reducción de contaminantes nocivos en la atmósfera y con el objetivo principal de mejorar el medio ambiente, las tecnologías de obtención de energía renovable están cada vez más desarrolladas e implementadas y aportan unos beneficios ambientales muy significativos. Entre estos métodos, destaca favorablemente la electrólisis mediante electrolizadores alcalinos, AEL, que se emplea para producción de hidrógeno verde. Este proceso químico, junto con el de los electrolizadores de membrana polimérica, PEM, es el más desarrollado a nivel industrial y se prevé que sea el futuro en cuanto a obtención de este producto. En esta memoria se describe la simulación de una planta de electrólisis llevada a cabo mediante el software industrial ASPEN PLUS, con el objetivo de determinar, en primer lugar, si es válido para trabajar a condiciones industriales, y, en segundo, para optimizar las condiciones de operación. Así, mediante este programa se ha determinado la viabilidad real del electrolizador simulado y se han logrado las condiciones de operación óptimas para su correcta operación, además de analizar la eficiencia energética y el coste económico del mismo.

252 p., La concentración de CO2 en la atmósfera se ha acelerado en los últimos años pasando a ser uno de los problemas más graves de nuestra era. Su reducción, uno de los mayores retos. Una de las soluciones más rentables a día de hoy, consiste en la valorización de este compuesto, transformándolo en otro bien necesario: metano como fuente de energía. La metanación de CO2 requiere de catalizadores eficientes y competitivos económicamente, como aquellos basados en metales de transición, como el níquel. Pero sus bajos rendimientos a menores temperaturas, su sensibilidad a la desactivación por H2S (que puede acompañar a los reactivos) y desactivación a altas temperaturas, hacen necesaria la mejora de estos sistemas catalíticos, siendo este el eje fundamental de este trabajo de tesis.En este trabajo, se ha descrito que el empleo de promotores como el Fe mejoran el rendimiento del catalizador, el Mo mejora la resistencia a la desactivación por H2S y el Co facilita la recuperación de la actividad tras el envenenamiento. Además, la modificación del soporte de alúmina con Ce o La, mejora la interacción entre Ni y soporte, mejorando el rendimiento y la resistencia a la desactivación. Finalmente, el empleo de derivados de grafeno como soporte ha demostrado ser eficiente en la dispersión del calor liberado en la reacción, evitando su acumulación y desactivación a causa de la temperatura.

Non-noble monometallic and bimetallic catalysts supported in biomass-derived carbon were tested in the 2,5-dimethylfuran (DMF) and 2,5-dimethyltetrahydrofuran (DMTHF) production from 5-hydroxymethylfurfural (HMF) hydrogenolysis using a fixed-bed continuous-flow reactor. These support and reaction system were selected in order to obtain a more sustainable catalyst development and to implement a continuous flow reaction system. The carbon-supported biomass-derived catalysts were compared with catalysts supported on commercial carbons, which were treated with acid to remove impurities. All the bimetallic catalysts exhibited high stability after 25 h-on stream, achieving DMF yields above 50% and complete HMF conversion. Biomass-derived carbon supported catalysts seems more selective toward DMF during the 8-9 h-on stream than commercial carbon supported ones. The good activity and stability of the bimetallic catalysts seems to be related to the synergistic effect between acid and metallic sites, exhibiting the most promising ones an excellent stability for 46 h on stream. Monometallic catalysts exhibited high yields, above 70%, at the beginning of the reaction. However, they suffer from partial deactivation, probably due to metal sintering. Finally, the obtained catalytic activities and selectivities toward target products are close to the reported ones for discontinuous systems, being an important aspect for its possible industrial application

214 p., La presente tesis doctoral tiene como objetivo la obtención de biocombustibles a partir del 5-hidroximetilfurfural (HMF). Este compuesto es una molécula plataforma que se obtiene de la biomasa lignocelulósica. El HMF puede ser transformado mediante la catálisis en productos químicos de valor añadido o biocombustibles, como son el 2,5-dimetilfurano (DMF) y el 2,5-dimetiltetrahidrofurano (DMTHF).Para la transformación del HMF en DMF y DMTHF, se emplean diferentes sistemas catalíticos en un reactor de lecho fijo. Se estudia la actividad de dichos sistemas catalíticos. Además, los catalizadores son analizados mediante diversas técnicas de caracterización para comprender las propiedades físico-químicas de los diferentes materiales. Por último, se procura explicar la relación entre la actividad manifestada por el catalizador y las propiedades observadas mediante las diferentes técnicas.

El impacto del procesado en el rendimiento del electrodo en el área de las baterías de estado sólido (SSB) es uno de los menos desarrollados, a pesar de ser un aspecto clave de cara a un escalado para producción industrial. Para demostrar que el conocimiento de los parámetros de producción es esencial para superar las limitaciones de las SSB (como, por ejemplo, los tiempos de carga y descarga), se ha fabricado una serie de baterías SSB con ánodo de litio y un electrolito de polímero PEO, con dos pesos moleculares diferentes (700 kg mol-1 y 400 kg mol-1) para la fabricación del cátodo. El descenso en el peso molecular permite la adición de una mayor cantidad de contenido sólido (ca. 50 wt%), que resulta en cátodos compuestos con superficies más regulares, bajas porosidades y buena adhesión al colector cuando se laminan sobre aluminio con sustrato de carbono. En cuanto al rendimiento electroquímico de los cátodos, se ha analizado en celdas de petaca completas, obteniendo resultados de carga y descarga cercanos a los valores teóricos (170 mAh g-1), incluso a C/5. Tras varios ciclados, los compuestos de PEO 700 kg mol-1, son capaces de alcanzar más de 100 ciclos a C/10 y C/5. Desgraciadamente, el rendimiento de las celdas con PEO 400 kg mol-1 C/5 se pierde tras 5 ciclos, pudiendo relacionarse con el menor peso molecular del propio PEO, que aporta peores propiedades mecánicas., The significant impact of the processing on the electrode performance is one of the least developed aspects in the field of solid-state batteries (SSB) despite being a key issue for the transference of lab scale developments to production scale. To demonstrate that the knowledge of production parameters is essential and can help to overcome current SSBs limitations such as the improvement of the charge and discharge times, a set of SSBs with a lithium metal anode and a polymer electrolyte have been fabricated employing PEO, with two different molecular weights (700 kg mol-1 and 400 kg mol-1) for the catholyte preparation. The decrease in the molecular weight of the polymer allows for slurries with higher solid contents (ca. 50 wt%) that result in composite cathodes with very smooth surfaces, low porosities and decent adhesion to the current collector when laminated onto carbon coated aluminium foils. The electrochemical performance of each cathode is studied in full cell configuration obtaining discharge and charge capacities close to the theoretical ones (170 mAh g-1) even at C/5. After several cycles, composite cathodes mixed with PEO 700 kg mol-1 are able to reach more than 100 cycles at C/10 and C/5. Unfortunately, the performance of cells with PEO 400 kg mol-1 is lost after 5 cycles at C/5 which could be related with the worst mechanical properties related with the use of PEO with lower molecular weight., Egoera solidoko baterien (SSB) eremuan, prozesatzeak elektrodoaren errendimenduan duen eragina gutxien garatuenetako bat da, industria-produkziorako eskalatze bati begira funtsezko propietatea den arren. Produkzio-parametroen ezagutza SSBn mugak gainditzeko funtsezkoa dela frogatzeko (adibidez, karga/deskarga denboretan), bateria batzuk fabrikatu dira litio-anodoarekin eta PEO polimero elektrolito batekin, katodoa fabrikatzeko bi pisu molekular desberdinekin (700 kg mol-1 eta 400 kg mol-1). Pisu molekularraren jaitsierak eduki solido gehiago gehitzea ahalbidetzen du (ca. 50 wt%), azalera erregularragoarekin, porotasun baxuagoarekin eta kolektorearekiko atxikimendu ona dituzten katodo konposatuetan ateratzen dena aluminioaren gainean karbono-substratuarekin ijezten direnean. Katodoen errendimendu elektrokimikoari dagokionez, petaka-gelaxka osoetan aztertu da, eta balio teorikoetatik (170 mAh g-1) hurbil dauden karga- eta deskarga-emaitzak lortu dira, baita C/5 ekoak ere. Hainbat ziklo ondoren, PEO 700 kg mol-1 konposatuak a C/10 eta C/5 100 ziklotik gora lortzeko gai dira. Zoritxarrez, PEO 400 kg mol-1 C/5 duten gelaxken errendimendua 5 zikloren ondoren galtzen da, eta PEO beraren pisu molekular txikiagoarekin lotu daiteke, propietate mekaniko okerragoak ematen baititu

Durante la gestión de un vertedero se generan gases producto de la descomposición de la materia orgánica presente en los residuos. Este gas de vertedero está compuesto principalmente por metano y dióxido de carbono, ambos gases de efecto invernadero (GEI). El metano puede utilizarse como combustible para le generación de calor y electricidad, sin embargo, para cumplir con los requisitos exigidos y poder ser incorporado a la red de distribución de gas naturaldebe ser sometido a un proceso de purificación (upgrading).Durante el proceso de purificación se genera gran cantidad de dióxido de carbono debido su elevada concentración en el gas de vertedero (aproximadamente un 33%). En la actualidad, con políticas cada vez más restrictivas respecto a los límites de emisión, una correcta gestión de las emisiones de GEI es fundamental.En este trabajo se estudian lasdiferentes alternativas para la valorización del dióxido de carbono generado en el proceso de upgrading de biometano, incluyendo los procesos más prometedores, así como las características más relevantes de cada uno de estos procesos.Seleccionada la mejor alternativa, se llevará a cabo un estudio técnico para su implantación y se evaluarán tanto las condiciones de proceso como el coste de la propia instalación., During the management of a landfill, some gases are generated as a product of the decomposition of the organic matter present in the waste. The landfill gas consists mainly of methane and carbon dioxide, both greenhouse gases (GHGs). Methane can be used as fuel source for heat and electricity generation. However, to meet the quality requirements for the incorporation into the natural gas distribution network, it must be subjected to a purification process (upgrading). A large amount of carbon dioxide is generated during the purification process due to its high concentration in landfill gas (approximately 33% in volume). These days, with the increasingly restrictive GHG emissions policies, a proper management of these gases has become crucial.This work explores different alternatives for the recovery of carbon dioxide generated in the biomethane upgrading step, including the most promising processes and their most relevant characteristics. After selecting the best alternative, a technical study will be caried out for its implementation and both the operating conditions and the cost of the project will be provided., Zabortegi bat kudeatzean, hondakinetan dagoen materia organikoaren deskonposizioaren ondoriozko gasak sortzen dira. Zabortegiko gas hori batez ere metanoz eta karbono dioxidoz osatuta dago, biak berotegi-efektuko gasak (BEG). Metanoa, beroa eta elektrizitatea sortzeko erregai gisa erabil daiteke; hala ere, eskatutako baldintzak betetzeko eta gas naturala banatzeko sarean sartu ahal izateko, arazketa-prozesu bat egin behar zaio (upgrading).Purifikazio-prozesuan zehar karbono dioxido asko sortzen da, zabortegiko gasean dagoen konposatu honen kontzentrazio handiaren ondorioz (% 33 inguru). Gaur egun, emisio-mugekiko politika gero eta murriztaileagoa denez, BEG isuriak behar bezala kudeatzea funtsezkoa da.Lan honetan, biometanoaren upgrading prozesuan sortutako karbono dioxidoa balorizatzeko aukerak aztertzen dira, etorkizun handieneko prozesuak eta prozesu horietako bakoitzaren ezaugarri garrantzitsuenak barne. Aukerarik onena hautatu ondoren, azterketa tekniko bat egingo da hura ezartzeko, eta prozesuaren baldintzak eta instalazioaren kostuak ebaluatuko dira.

In order to reduce greenhouse gas emissions, which are reaching alarming levels in the atmosphere, capture, recovery, and transformation of carbon dioxide emitted to methane is considered a potentially profitable process. This transformation, known as methanation, is a catalytic reaction that mainly uses catalysts based on noble metals such as Ru and, although with less efficiency, on transition metals such as Ni. In order to improve the efficiency of these conventional catalysts, the effect of adding alkaline earth metals (Ba, Ca, or Mg at 10 wt%) and lanthanides (La or Ce at 14 wt%) to nickel (13 wt%), ruthenium (1 wt%), or both-based catalysts has been studied at temperatures between 498 and 773 K and 10 bar pressure. The deactivation resistance in presence of H2S was also monitored. The incorporation of La into the catalyst produces interactions between active metal Ni, Ru, or Ru-Ni and the alumina support, as determined by the characterization. This fact results in an improvement in the catalytic activity of the 13Ni/Al2O3 catalyst, which achieves a methane yield of 82% at 680 K for 13Ni/14La-Al2O3, in addition to an increase in H2S deactivation resistance. Furthermore, 89% was achieved for 1Ru-13Ni/14La-Al2O3 at 651 K, but it showed to be more vulnerable to H2S presence.

The depletion of fossil resources in the near future and the need to decrease greenhouse gas emissions lead to the investigation of using alternative renewable resources as raw materials. One of the most promising options is the conversion of lignocellulosic biomass (like forestry residues) into bioenergy, biofuels and biochemicals. Among these products, the production of intermediate biochemicals has become an important goal since the petrochemical industry needs to find sustainable alternatives. In this way, the chemical industry competitiveness could be improved as bioproducts have a great potential market. Thus, the main objective of this review is to describe the production processes under study (reaction conditions, type of catalysts, solvents, etc.) of some promising intermediate biochemicals, such as; alcohols (1,2,6-hexanetriol, 1,6-hexanetriol and pentanediols (1,2 and 1,5-pentanediol)), maleic anhydride and 5-alkoxymethylfuran. These compounds can be produced using 5-hydroxymethylfurfural and/or furfural, which they both are considered one of the main biomass derived building blocks.

252 p., La concentración de CO2 en la atmósfera se ha acelerado en los últimos años pasando a ser uno de los problemas más graves de nuestra era. Su reducción, uno de los mayores retos. Una de las soluciones más rentables a día de hoy, consiste en la valorización de este compuesto, transformándolo en otro bien necesario: metano como fuente de energía. La metanación de CO2 requiere de catalizadores eficientes y competitivos económicamente, como aquellos basados en metales de transición, como el níquel. Pero sus bajos rendimientos a menores temperaturas, su sensibilidad a la desactivación por H2S (que puede acompañar a los reactivos) y desactivación a altas temperaturas, hacen necesaria la mejora de estos sistemas catalíticos, siendo este el eje fundamental de este trabajo de tesis.En este trabajo, se ha descrito que el empleo de promotores como el Fe mejoran el rendimiento del catalizador, el Mo mejora la resistencia a la desactivación por H2S y el Co facilita la recuperación de la actividad tras el envenenamiento. Además, la modificación del soporte de alúmina con Ce o La, mejora la interacción entre Ni y soporte, mejorando el rendimiento y la resistencia a la desactivación. Finalmente, el empleo de derivados de grafeno como soporte ha demostrado ser eficiente en la dispersión del calor liberado en la reacción, evitando su acumulación y desactivación a causa de la temperatura.

Biorefineries can be a good alternative to cover the current needs of energy, such as transportation fuels and also fine chemicals. 5-hydroxymethylfurfural (HMF) can be obtained directly from biomass, and it is considered one of the most promising intermediate for the synthesis of biofuels. In this work the production of 2,5-dimethylfuran (DMF) and 2,5-dimethyltetrahydrofuran (DMTHF), two particularly attractive compounds to be used as biofuels due to its similar characteristics to gasoline, has been studied. For this purpose, a continuous fixed bed catalytic reactor was employed using HMF as raw material. Zr-supported Cu, CeeCu, RueCu and NieCu catalysts were tested. Moreover, the catalysts textural properties were also measured - before and after the activity tesst - in order to get a deeper understanding of the relationships among the measured DMF yields and the catalyst characteristics. Final DMF, DMTHF and butanol separation was also evaluated.

Resumen Se han analizado diferentes alternativas de tratamiento de aguas que pueden implantarse en una población con 1.200 h.e. y 451,44 m3/día de ARUs, determinando que el sistema que mejor se adapta son los humedales artificiales de flujo superficial mediante el sistema de filtros de macrófitas en flotación. La superficie ocupada por el humedal será de unos 3.700 m2 y la eliminación de los contaminantes hará que el vertido final cumpla con la legislación. La depuración de las aguas se llevará a cabo mediante un pretratamiento formado por un desarenador estático y un desbaste de gruesos y finos, un tratamiento primario que consiste en un tanque Imhoff y un tratamiento secundario formado por el humedal artificial., Laburpena Uraren tratamendu alternatiba ezberdinakaztertu dira1.200 b.b. eta 451,44 m3/eguneko hiri batean aplikatzeko. Horretarako hoberen egokitzen den sistema flotazioan dauden makrofitak osatzen duten iragazkia hezegune artifizialak dira.Hezeguneak 3.700 m2inguru hartuko ditu dira eta kutsatzaileen ezabapenaklortuko du ur isuriaren legeakbetetzen. Uraren arazketa aurreko tratamendu baten bidez egingo dahareakkentzeko ekipo estatiko batekineta arbastu lodia eta fina egingoda,hori ondoenlehen mailako tratamendua Imhoff tanga batean burutuko da eta azkenik, bigarren mailako tratamendua hezegune artifizialean egingo da., It hasbeen analysed different types of alternatives that could be introducedin a small village with 1,200 e.i. and 451.44 m3/day of wastewater.It has been decided the system which best fits is the artificial wetlandwith floating macrophytes.Wetland will occupy around 3,700 m2, by this, the removal of pollutant elements will be enough to achieve with legal limits for the discharge water.The purification of the wastewater is made by a pretreatment with a static desander and a rough dresses of thickness and fines, a primary treatment formed by anImhoff tank and the wastewater wetland compose the secondary treatment.

This work presents the assessment of the development and evolution of an active methodology (Project-Based Learning –PBL-) implemented on the course “Unit Operations in Environmental Engineering”, within the bachelor’s degree in Environmental Engineering, with the purpose of decreasing the dropout rate in this course. After the initial design and implementation of this methodology during the first academic year (12/13), different modifications were adopted in the following ones (13-14, 14-15 & 15-16) in order to optimize the student’s and professor’s work load as well as correct some malfunctions observed in the initial design of the PBL. This active methodology seeks to make students the main architects of their own learning processes. Accordingly, they have to identify their learning needs, which is a highly motivating approach both for their curricular development and for attaining the required learning outcomes in this field of knowledge. The results obtained show that working in small teams (cooperative work) enhances each group member’s self–learning capabilities. Moreover, academic marks improve when compared to traditional learning methodologies. Nevertheless, the implementation of more active methodologies, such as project-based learning, in small groups has certain specific characteristics. In this case it has been implemented simultaneously in two different groups of 10 students each one. Such small groups are more heterogeneoussince the presence of two highly motivated students or not can vary or affect the whole group’s attitude and academic results.

Glucose dehydration to HMF and its hydrogenolysis to DMF, a suitable biofuel, have been studied using the same catalysts for both processes. The 10CuZr catalyst shows the highest HMF yield (25.6%) with an acceptable glucose conversion (75.8%) after 1.5 h on stream. By increasing the time on stream from 1.5 to 5.5 h the HMF yield (33.2%) and glucose conversion (94.5%) are improved. In the case of DMF production, the 15CuZr catalyst shows the highest DMF yield (30%). This behavior is notably improved when Ru is added to the 15CuZr catalyst, reaching a DMF yield of 45.6%. These activity results could be related to the higher amount of Cu0 species exposed on the catalyst surface and the increase of coke resistance. Finally, the 1Ru15CuZr catalyst is used in DMF production using glucose derived HMF as raw material, and a DMF yield and HMF conversion of 16.4% and 77.5% are achieved, respectively.

[ES]Hoy en día, debido al aumento del consumo energético se necesitan diferentes vías para disminuir la dependencia del petróleo. Por ello, en este proyecto se pretende producir el biocombustible 2,5-dimetilfurano (DMF) por vía catálisis heterogénea mediante 5-hidroximetilfurfural (HMF). El DMF tiene unas propiedades físicas que lo hacen firme candidato para ser un biocombustible alternativo a la gasolina o bioaditivo oxigenado que mejore el índice de octano. Los procesos recogidos en la literatura involucran etapas de reacción de catálisis heterogénea con el uso de metales preciosos o nobles que suponen un alto coste de proceso. Sin embargo, en este proyecto se van a preparar formulaciones catalíticas con metales nobles para disminuir el coste. Para ello, se usarán catalizadores de cobre soportados sobre circonio, así como se analizará la influencia de la adición de rutenio, cerio o níquel en términos de rendimiento hacia el biocombustible., [EU]Gaur egun, gure gizarteak eragin duen energiaren kontsumoa dela eta, petrolioaren dependentzia gutxitzea da helburua. Horretarako, proiektu honen bitartez 2,5-dimetilfurano bioerregaia sortu nahi da, 5-hidroximetilfufuralaren katalisi heterogeneoaren bidez. DMF-k propietate fisiko aproposak ditu gasolinaren alternatiba izateko. Literaturan azaldutako prozesuek bai metal noble bai preziatuen bitartez sortzen dute bioerregaia. Hala ere, proiektu honetan katalizatzaile ez nobleak erabiliko dira, merkeagoa izateagatik. Kobrezko katalizatzaileak izango dira, zirkonioan jaitsita, baina rutenioaren, zerioaren eta nikelaren eragina aztertuko da bioerregaiaren etekina eta hautakortasunari dagokionez., [EN]Nowadays, due to our energy consumption, it is very important to reduce our petrol dependency. In order to that, in this project 2,5-dimethylfuran biofuel is going to be produced by catalyst heterogeneous of 5-hidroximethylfurfural. DMF has physical properties that make strong candidate to be an alternative to gasoline or a oxygenate bio additive that improves the octane rating. Many processes explained in bibliography produce DMF with precious or noble metals, which increase the cost of it. The project aims to address the synthesis of DMF using cheaper transition metals catalysts that make the process economically viable. Cupper catalysts will be used, supported on zirconia, but it will also be analysed the influence of ruthenium, ceria and also nickel in the yield and selectivity for its industrial production.

[ES]En este trabajo fin de grado se pretende realizar una simulación mediante un simulador de procesos químico como es Aspen Plus, para la obtención de un biocombustible de alto interés energético, el 2,5-dimetilfurano, como alternativa a los combustibles convencionales. Se partirá empleando compuestos lignocelulósicos como fuente de materia prima junto con sus reacciones necesarias. A su vez, se realizará un estudio de viabilidad como herramienta para poder emplear el proyecto a escala real., [EN]This project performs a simulation using a Chemical process simulator which is called Aspen Plus with the aim to get a biofuel with high energy interest, 2,5-dimetilfuran, as an alternative of conventional fuels. In the first step lignocellulosic is used and it is also described the needed reactions. A part from that, a viability estudio is developed as a tool to perform this project in a certain future., [EU]Gradu amaierako lan honetan simulazio bat egin da, horretarako prozesu kimikoaren simulagarria erabiltzen da, hain zuzen ere Aspen Plus erabiltzen da, helburua da lortzea energetikoki balore handia daukan ondorengo bioerregaia: 2,5 furanodimetiloa, bioerregai hau erabil nahi da ohikoko erregai erabili beharrean.Lehengai bezala konposatu lignozelulosikoak erabiltzen da, eta hori ez ezik beharko diren erreakzio kimikoak ere aztertzen dira. Horretaz aparte, bideragarritasun ikasketa proiektu hau eskala erreala emateko tresna bezala erabiltzen da.

[ES]El desarrollo de nuevas técnicas para obtener productos de alto valor añadido a partir de biomasa ha experimentado un avance importante en los últimos 30 años. Entre estos productos, destaca el 5-hidroximetilfurfural (HMF) debido a su alto número de aplicaciones y porque se puede usar como punto de partida para lo obtención de muchos otros productos químicos. En el grupo de investigación SUPREN hay una línea de investigación para obtener este compuesto usando catalizadores heterogéneos en sistemas acuosos y orgánicos. Se analiza cómo afectan las condiciones a la reacción para obtener un alto rendimiento a HMF. Según se observó en este trabajo el uso de catalizadores metálicos como el cobre sobre soportes neutros-básicos (ZrO2) favorece el rendimiento del HMF. Los resultados obtenidos indicaron que sistemas bifásicos usando Cu/Zr con un 10 % de cobre en peso tendrán un rendimiento óptimo a HMF con un tiempo de reacción cercano a las 4 horas., [EN]The development of new techniques to obtain versatile products from biomass has increased in the last 30 years. Among these products, 5-hydromethylfurfural stands out due to its high number of applications and because it can be used as a building block for the obtention of many chemical products. In the investigation group SUPREN there is an investigation line to obtain this compound using heterogeneous catalyst in aqueous and organic systems. How the conditions affect the reaction is studied to reach a high HMF yield. Using metallic catalysts as copper with neutral-basic supports (ZrO2) showed an increase in the HMF yield. The results indicate that a bifasic system using a Cu/ZrO2 catalyst with a 10 % in weight of copper will have an optimum yield to HMF if the reaction lasts almost 4 hours., [EU]Azkenengo 30 urtean aurrerapen garrantzitsua sortu da biomasatik konposatu balio handiarekin lortzeko. Konposatu horien artean 5-hidroximetilfurfurala (HMF) nabarmentzen da. Hainbat aplikazio erabil eta hainbat konposatu kimiko sortzeko abiapuntua delako. SUPREN ikerkuntza taldetan, ikerkuntza sare bat dago HMF sortzeko, horretarako katalizatzaile heterogeneok erabiltzen dira, bai sistema organikoetan bai uretan. Kasu honetan helburua da errendimendu handia sortzea eta horretarako zein diren operazio baldintzarik onenak aztertzen da. Lan honetan ikus daiteke nola metalezko katalizatzaileak, esate baterako kobrea, euskarri neutro-basikoa (ZrO2) ipinita daudenak, HMF-ren errendimendu laguntzen dira. Lortutako emaitzak azpimarratzen dira % 10 Cu zirkonian HMF-ren errendimendu optimoa lortzen direla, eta hau sortzen dela erreakzio-denbora 4 ordu denean.

[EN]In the following degree, final project, it is presented a design and study of an ecological craft beer production plant. After analyzing the market status in the province and the multiple possible options, a production process adapted to the business characteristics is designed. After the process design, the different environmental impacts originated in this process are studied focus on providing different mitigation systems for them. Finally, the whole designed system will be analyzed in order to determine its economic viability in the proposed business., [ES]En el presente trabajo de fin de grado se lleva a cabo el estudio y diseño de una planta para la fabricación de cerveza con origen artesanal y ecológico. Tras analizar el estado del mercado en la provincia y las opciones posibles, se diseña un proceso de producción artesanal adecuado a las características del negocio. Una vez diseñado el sistema de producción, se realiza un estudio de los diferentes impactos medioambientales que conlleva un proceso de estas características, para después diseñar las medidas adecuadas de corrección y mitigación de dichos impactos. Finalmente, se analizará si todo el sistema diseñado es viable económicamente para ser implementado en el negocio propuesto., [EU]Jarraian aurkezten den gradu amaierako lan honetan, jatorri ekologikoa eta artisau-jatorria duen garagardoa ekoizteko instalazio baten diseinua eta ikerketa egiten da. Merkatua probintzian, eta aukera ezberdinak aztertu eta gero, artisau-jatorria duen produkzio prozesu egoki bat diseinatu egiten da saltokiaren ezaugarrien arabera. Produkzio sistema diseinatu ondoren, sistema honek ingurumenean ekarri ahal dituen inpaktu ezberdinak aztertzen dira, gero inpaktu horiek gutxitzeko beharrezkoak diren neurriak diseinatzeko. Bukatzeko, sistema osoaren egingarritasun ekonomikoa aztertuko da, errentagarritasuna frogatzeko.

[ES]Este proyecto consiste en el análisis tecnoeconómico y ambiental del proceso de producción de 2,5-DMF. Este proceso consta principalmente de dos partes. El objetivo de la primera parte es la producción de 5-HMF, que es el compuesto empleado para producir el DMF. La segunda parte consiste en la obtención de 2,5-DMF a partir del 5-HMF obtenido anteriormente. Para realizar este proceso se diseña una planta que consta de dos reactores, un mezclador y dos separadores. En la parte de producción de HMF, toman parte un reactor de tanque agitado, CSTR, y un separador flash. Por otra parte, en la producción del DMF, toman parte un mezclador, un reactor de flujo pistón, PFR, y un separador. Para la definición de todos estos equipos se utilizó un programa de simulación de procesos químicos como es el Aspen Plus., [EU]Proiektu hau, 2,5-DMFaren produkziorako prozesu baten, analisi teknoekonomiko eta anbiental bat egitean datza. Prozesu hau bi zati ezberdinetan bereizten da. Lehenengo zatiaren helburua 5-HMFaren produkzioa da. Elementu hau DMFaren produkziorako konposatua da. Bigarren zatian, 5-HMFtik abiatuta, 2,5-DMFa lortzen da. Prozesu hau egiteko bi erreaktore, nahasgailu bat eta bi bereizgailu dituen instalazio bat diseinatzen da. HMFaren produkziorako, CSTR erreaktore bat eta flash bereizgailu bat erabiltzen dira. Bestalde, DMFaren produkzioan, nahasgailu bat, PFR erreaktore bat eta bereizgailu bat erabiltzen dira. Programa informatiko baten, Aspen Plus, kimikako prozesu baten simulazioa egin ostean, emaitzetatik abiatuz, aurretik aipatutako analisiak egiten dira., [EN]This project consists in a tecnoeconomic and environmental analysis of the 2,5-DMF production. This process consists of two main parts. The objective of the first part is the production of 5-HMF, which is the compound to produce the DMF. The second part consists in obtaining 2,5-DMF from 5-HMF obtained above. To perform this process it is necessary design several equipment; two reactors, a mixer and two separators are designed. In the HMF production, they take part a CSTR reactor and a flash separator are designed. On the other hand, in the production of DMF, they take part a mixer, a PFR reactor and a separator. After performing a simulation with the Aspen Plus chemical process simulator it is designed the different equipment and it is also developed the different analysis.

[ES]Fenómenos como el cambio climático, el agotamiento de los combustibles fósiles y la demanda alta del sector energético, lleva a la investigación de diferentes procesos para la simplificación de dichos problemas. Con dichos fines, una de las alternativas que se estudia en la actualidad es la metanización, esta elección puede llegar a ser muy factible para la reducción de gases de efecto invernadero y/o su utilización para la generación de electricidad. El aseguramiento de emplear CO2 emitido de las aplicaciones industriales e hidrógeno producido de forma sostenible a partir de los excedentes eléctricos de fuentes renovables, hace que este proceso sea medioambientalmente muy atractivo. Este metano verde se puede emplear en cualquier tipo de actividad que se requiera su utilización, siendo una fuente renovable y sostenible. El uso de sistemas catalíticos avanzados como los monolíticos pueden hacer que este proceso sea más eficaz abaratando los costes del proceso, es por ello que en este trabajo se va a estudiar la influencia de este tipo de sistemas catalíticos avanzados con el fin de producir biometano., [EU]Klima-aldaketa, erregai fosilak agortzea eta sektore elektrikoaren eskaera altua arazo larriak dira. Arazo horiei aurre egiteko irtenbide ezberdinak ikasten ari dira. Horien artean, metanizazioa aukera bat da, aukera hau bideragarria izan daiteke berotegi-efektu gasak gutxitzeko edota energia elektrikoaren sorkuntzarako. Industria aplikazioek isurtzen dituzten CO2 erabiltzea segurtaraziz eta energia-iturri berriztagarritik sortzen den hidrogenoa erabiliz, prozesu hau ingurumenerako erakargarria da. Metano honek bere erabilera behar duen edozein jarduetaran erabili daiteke, iturri berriztagarria eta iraunkorra izanez. Erreakzio sistema katalitiko aurreratuak erabiliz monolitok bezala, prozesu hau eraginkorra izan daiteke proiektuaren prezioa jaisteko. Hori dela eta, biometano sortzeko helburuarekin proiektua honetan sistema katalitikoa aurreratuen eragina ikertzen da., [EN]Phenomenons such as climate change, fossils fuels exhaustion and the high demand of the energy sector lead to the investigation of different processes for the simplification of these issues. Among the different solutions one of the most promising alternatives is the methanization. This choice might be factible for the reduction of the greenhouse effect or its use for the generation of electricity. The assurance of using CO2 emitted in industrial applications and hydrogen produced in a sustainable way from electrical surplus of renewable sources makes this process environmentally attractive. This green methane can be used in any kind of activity that requires its use, being a renewable and sustainable source. The use of advanced catalytic systems such as monolithics can make this process be more successful by making the process cost cheaper, it is for that reason that in this work the influence of these advanced catalytic systems is going to be studied with the purpose of producing green methane.

[EN]In the following work it is presented an alternative proposal for the storage of surplus solar energy in an isolated area. After a revision of the state of the art, it has been chosen a proposal that consists on the combination of several components. This system is composed by a series of photovoltaic panels and an energy storage equipment, so that electrical energy can be guaranteed during the 24 hours of the day. An analysis of different alternatives will be done in order to get the best option. Finally, the proposal presented will be able to store the enough amount of energy generated by the photovoltaic panels in order to provide a complete energetic autonomy to the isolated area studied, just using the natural sources available, such as solar energy., [ES]En el presente trabajo de fin de grado se lleva a cabo el estudio y propuesta de una alternativa para el almacenamiento de la energía solar excedente en un lugar aislado. Tras una revisión del estado del arte, se ha optado por una propuesta que consiste en un sistema compuesto por una serie de placas fotovoltaicas, y un equipo de almacenamiento de energía, para así garantizar energía eléctrica durante las 24 horas del día. Para ello se hará un análisis de diferentes alternativas que permitan obtener el mejor de los resultados. La propuesta finalmente presentada será capaz de almacenar los excedentes energéticos generados por los paneles fotovoltaicos y así dotar a la población de este territorio de total independencia energética, valiéndose únicamente de los recursos naturales de los que dispone, como es la energía solar., [EU]Jarraian aurkezten den gradu amaierako lan honetan, eguzki energiaren soberakinak toki isolatuetan, biltegiratzeko aukeren proposamena ikertzen da. Iturri bibliografiko ugari aztertu ondoren, eguzki-plakaz osatutako eta energia biltegiratzeko tresneria proposatzen da, energia elektrikoa 24 orduetan zehar ziurtatzeko. Horretarako, aukera ezberdinen analisia egiten da ahalik eta emaitza eraginkorrenak lortzeko. Azken proposamena eguzkia-plakek sortutako soberakin energetikoa biltegiratzeko gai izango da eta ondorioz lurralde horretako biztanleek independentzia energetikoaz gozatzeko aukera izango dute, eskura dituzten baliabide naturalak soilik aprobetxatuz, kasu honetan, eguzkiak eskaintzen duen energia erabiliz.

[ES]La finalidad del proyecto es obtener 2,5-Dimetilfurano (DMF) a partir 5-hidroximetilfurfural (HMF) vía catálisis heterogénea. El DMF tiene unas propiedades físicas que lo hacen firme candidato para ser un biocombustible alternativo a la gasolina o bioaditivo oxigenado que mejore el índice de octano. Los procesos recogidos en la literatura involucran etapas de reacción de catálisis heterogénea con el uso de metales preciosos o nobles que suponen un alto coste de proceso. En el desarrollo del proyecto se pretende abordar la síntesis del DMF con el uso de metales de transición más baratos haciendo el proceso económicamente más viable. Para ello se emplearán catalizadores mono-metálicos (Cu) o bimetálicos soportados sobre zirconia (ZrO2) y se estudiará la influencia de la adición de rutenio (Ru) al catalizador en el rendimiento y selectividad hacia la producción del bioaditivo., [EU]Proiektuaren helburua da 5-hidroximetilfurfuralaren (HMF) bidez 2,5-Dimetilfuranoa (DMF) ekoiztea, eta horretarako katalisi heterogeneoa erabiltzen da. DMF-ek ezaugarri fisikoak baditu txandakako bioerregai izateko, hau da gasolina ordezkatzeko edo oxigenoaren biogehigarria izateko, DMF oktano-indize hobetzen da. Bibliografian prozesu hau katalizatzaile metal preziosoekin edo nobleekin erabiltzen da, hori dela eta prozesuaren balio altua da. Proiektu honetan DMF sintesia egiteko, erabilitako katalizatzaile trantsizio metalak dira, horiek erabiltzean prozesua ekonomikoki bideragarria da. Horretarako mono (Cu) eta bimetaliko katalizatzaileak erabiltzen dira eta ZrO2-ren gainean jasaten da, eta Rutenioaren (Ru) eragina hautakortasunean eta etekinean ere ikasten da., [EN]The purpose of this project is to obtain 2,5-Dimethylfuran (DMF) from 5-hydroxymethylfurfural (HMF) via heterogeneous catalysis. DMF has physical properties that make strong candidate to be an alternative to gasoline or a oxygenate bioadditive that improves the octane rating. The processes reported in the literature involve reaction steps heterogeneously catalyzed by precious or noble metals involving high process cost. The project aims to address the synthesis of DMF using cheaper transition metals catalysts that make the process economically viable. To get this, monometallic (Cu) or bimetallic catalysts supported on zirconia (ZrO2) will be used and it will be also studied the influence of the addition of ruthenium Ru in the yield and selectivity for its industrial production.

195 p., La progresiva transición desde una economía basada en el petróleo hacia una bioeconomíaes completamente necesaria para conseguir una sociedad más sostenible, lo cual implica una reducción de la dependencia del petróleo y de la huella de carbono de las sociedades modernas. El desarrollo de nuevos procesos para transformar la biomasaen combustibles y productos químicos de alto valor añadido es la cuestión fundamentalen esta transición.Normalmente, el ratio O/C de las materias primas de la biomasa y, de sus plataformas químicas y bloques químicos constituyentes, es mayor que en mayoría de los productos químicos. La hidrogenólisis del enlace C-O aparece como una de las mejorespropuestas para la desoxigenación de las plataformas químicas y bloques químicosderivados de la biomasa. En este contexto, la hidrogenólisis C-O de los poliolesderivados de la biomasa, especialmente del sorbitol, xilitol y glicerol, recientemente haatraído mucha atención. Estos tres polioles han sido identificados como unos de los top-13 bloques químicos constituyentes más importantes en la biorefinería para la obtenciónde productos químicos de alto valor añadido.La actual tesis doctoral se ha centrado en el desarrollo de sistemas catalíticos avanzadospara la hidrogenólisis selectiva de polioles derivados de la biomasa. Para estainvestigación se ha seleccionado el estudio de la hidrogenólisis acuosa de glicerol apropanodioles (PDOs) como modelo de reacción, pero no se debe pasar por alto que el conocimiento adquirido en este proceso podría aplicarse en un futuro cercano a la valorización de polioles más complejos, estructuralmente análogos al glicerol, como el sorbitol o el xilitol.Recientemente, la conversión catalítica de glicerol a PDOs ha sido ampliamente estudiada por la comunidad científica. Sin embargo, sólo se han obtenido altos rendimientos a 1,2-propanodiol (1,2-PDO) utilizando habitualmente sistemas bifuncionales formados por un metal para la hidrogenación y un ácido o una base como adit