Estrategias catalíticas avanzadas para la conversión de biorrecursos en biocombustibles líquidos y corrientes enriquecidas en hidrógeno

Abstract

La transición hacia sistemas energéticos sostenibles constituye uno de los principales desafíos científicos del siglo XXI. En este contexto, esta Tesis Doctoral, desarrollada en el Programa de Doctorado en Química, Tecnología Química, Materiales y Nanotecnología de la Universidad de Málaga, aborda la valorización energética de biomasas infrautilizadas mediante estrategias catalíticas avanzadas aplicadas a procesos de termoconversión, con el objetivo de producir biocombustibles líquidos y corrientes gaseosas enriquecidas en hidrógeno. La investigación se estructura en tres ejes experimentales: la caracterización integral de biomasa, la licuefacción hidrotermal catalítica (HTL) y la gasificación catalítica avanzada. La caracterización elemental, proximal, estructural y energética permitió clasificar las biomasas en lignocelulósicas, oleaginosas parcialmente desgrasadas y microalgas, estableciendo relaciones directas entre composición, poder calorífico y comportamiento en procesos de conversión. Las microalgas y oleaginosas mostraron mayor potencial para la producción de biocrudos de alto valor energético, mientras que las lignocelulósicas presentaron mayores limitaciones asociadas a su contenido de oxígeno y cenizas. La HTL catalítica demostró ser una ruta eficaz para la valorización directa de biomasa húmeda. La incorporación de catalizadores Ni–Pt/γ-Al2O3, junto con estrategias de generación in situ de hidrógeno mediante reformado acuoso de glicerol, incrementó significativamente los rendimientos líquidos y redujo el contenido de oxígeno en los biocrudos. La aplicación de sistemas catalíticos en tándem Ni–Pt/Pd-C permitió obtener biocrudos con poderes caloríficos comparables a combustibles fósiles. De forma complementaria, la gasificación catalítica permitió la producción de gases ricos en H2 y CH2, mostrando una fuerte dependencia del agente gasificante, la temperatura y el uso de catalizadores Ni:Ce. La validación en planta semipiloto confirmó que las biomasas de baja calidad pueden transformarse eficientemente en vectores energéticos de alto valor mediante un diseño catalítico adecuado.