Catalizadores de base carbonosa para reacciones de oxidación y deshidratación de alcoholes

En las últimas décadas, el estudio y desarrollo de carbones activos como catalizadores o soportes catalíticos se ha incrementado enormemente debido a las ventajas derivadas de su elevada capacidad adsorbente, inercia y estabilidad química, una química superficial versátil y elevada resistencia mecánica. Además, su preparación a partir de residuos biomásicos supone un beneficio no sólo económico, sino también medioambiental, que puede resultar clave en el contexto energético e industrial actual. El objetivo de la tesis doctoral es la preparación y caracterización de catalizadores carbonosos obtenidos mediante activación química de residuos lignocelulósicos. Se ha activado un residuo biomásico como es el hueso de aceituna mediante impregnación con H3PO4 a diferentes relaciones de impregnación y temperaturas de activación. A pesar del proceso de lavado, una cantidad significativa de fósforo, permanece unida de forma estable a la superficie de los carbones obtenidos proporcionando una elevada concentración de grupos superficiales ácidos y una alta resistencia a la oxidación, lo que les confiere una particular química superficial. Este hecho, unido al notable desarrollo de la estructura porosa, con una contribución significativa de la microporosidad ancha y de la mesoporosidad, hace que estos carbones activos sean muy interesantes como sistemas catalíticos. En la presente tesis se ha estudiado la descomposición de alcoholes sobre los carbones activos ácidos. Los resultados mostraron que los carbones preparados son activos para la conversión catalítica de metanol y etanol, en aire, obteniéndose principalmente productos de deshidratación. Además, se han analizado las cinéticas de los resultados experimentales obtenidos, se han planteado modelos mecanísticos basados, inicialmente, en los ya propuestos en la bibliografía y se han formulado nuevos modelos, se ha estudiado la validez de éstos en base a la bondad de los ajustes y, finalmente, se obtuvieron las constantes cinéticas y termodinámicas para cada uno de los procesos. Por otro lado, estos carbones activados con ácido fosfórico se han usado como soporte de especies de óxido de vanadio. De esta manera se ha obtenido un catalizador VPO soportado en carbón activo y se ha estudiado su uso en las reacciones de oxidación parcial de propileno y la oxidación deshidrogenativa de propano (ODH). Además, se obtuvieron catalizadores másicos de VPO con morfología esférica y estructuras huecas tras una etapa de calcinación. Una de las principales características de estos sistemas catalíticos es la elevada área superficial, tanto de los óxidos soportados como másicos lo que los hace muy interesantes para aplicaciones catalíticas. La incorporación de vanadio al soporte de carbón activo disminuye la temperatura de oxidación de éste, pero, en cualquier caso, los catalizadores son estables en las condiciones de operación. Los datos de actividad fueron muy interesantes en el caso de la reacción de ODH de propano, que resultaron muy próximos a los valores más altos reportados para esta reacción, lo cual hace a estos catalizadores prometedores para su uso en reacciones de oxidación parcial de hidrocarburos, a la vez que abre una nueva posibilidad a los carbones activos como sistemas catalíticos en procesos de interés tecnológico.

Como hacer interesante la Química a los alumnos/as del Grado de Ingeniería Mecánica. Uso de las TIC para favorecer el aprendizaje de los conceptos más difíciles desde el punto de vista de los estudiantes.

Los profesores de Química en la Universidad se encuentran con el problema del escaso interés que, en general, tienen los alumnos/as por esta materia, y sobre todo, los de las titulaciones de Ingeniería que se manifiesta, entre otros aspectos, en un bajo rendimiento académico. Esta falta de interés dificulta su aprendizaje significativo, provocando una adquisición mecánica de conocimientos y escasa retención. Además la Química no es una disciplina fácil. La Química es una ciencia experimental que supone el manejo de conceptos y principios de alto nivel de abstracción cuya comprensión ofrece severas dificultades a muchos estudiantes. La Química va desde un nivel microscópico (concepto de átomos, teorías atómicas, etc.) hasta la perspectiva macroscópica y simbólica (soluciones, equilibrios, etc.). Por todo ello, son numerosos los intentos para motivar al alumnado haciendo atractiva la Química mediante su acercamiento a situaciones cotidianas mostrando la importancia de la Química en nuestra sociedad, o mediante el uso de simulaciones o aplicaciones informáticas, TICs (Tecnologías de la Información y la Comunicación). La eficacia de estas experiencias va a depender de la conexión entre el fenómeno considerado, el fundamento científico del mismo y el nivel del alumno/a. Por otro lado, un ambiente de aprendizaje enriquecido con TIC juega un papel muy importante en la enseñanza de la Química, permitiendo a los estudiantes acercarse a conceptos más complejos. En este trabajo se presenta una investigación sobre el uso de los simuladores y videos sobre procesos de la vida cotidiana o profesional en los que se llevan a cabo procesos redox para favorecer el aprendizaje de las reacciones de oxidación-reducción. La investigación se ha realizado con estudiantes de la Universidad de Málaga, durante el curso 2015/16. Para estudiar el efecto del uso de las TIC sobre el proceso de aprendizaje los estudiantes de la asignatura cumplimentaron un cuestionario que consta de 10 preguntas, 8 redactadas en forma positiva y 2 en forma negativa, para evitar tendencias al responder. De los resultados obtenidos, la población estudiada considera útil el uso de la aplicación multimedia, aunque no para involucrarse en su estudio, sino para comprender la naturaleza. En líneas generales la mayoría de los alumnos/as encuestados prefiere el uso de las TICs como recurso a la enseñanza en detrimento a la lectura u otros métodos convencionales. Por ello, considera acertado su uso y, además, se muestra a favor de hacer extensivo este método en la enseñanza en otras ramas.