Descripción y contextualización de la asignatura

La asignatura Combustibles desde Fuentes Alternativas al Petróleo es una asignatura optativa de 3 créditos ECTS, que se imparte en el segundo cuatrimestre del Máster en Ingeniería Química. El objetivo de la asignatura es avanzar en el conocimiento de las tecnologías químicas para la obtención de productos de interés y combustibles de automoción a partir de materias primas alternativas al petróleo (carbón, gas natural y biomasa vegetal). Se estudia el estado actual y las perspectivas de desarrollo de tecnologías para la obtención y valorización de las diferentes materias primas alternativas.

En primer lugar, se analizan las materias primas relacionadas con la química del C1 (carbón y gas natural vía gas de síntesis, y metanol/dimetiléter) y posteriormente se abordan los denominados biocombustibles (bioetanol, biodiesel y biooil o líquido de pirólisis).

Una vez finalizado el curso el alumno será capaz de realizar un análisis crítico del estado tecnológico y de la viabilidad de los diferentes procesos de obtención de combustibles por vías alternativas al petróleo.

Resultados del aprendizaje de la asignatura

Tras cursar la asignatura, el alumnado será capaz de:

- Conocer los procesos de obtención de combustibles a partir de fuentes alternativas al petróleo.

- Analizar la viabilidad de uso de materias primas: petróleo, carbón, gas natural, biomasa.

- Saber discriminar entre los diferentes procesos catalíticos de producción sostenible de combustibles.

- Ser capaz de diseñar tecnologías relacionadas con la química del C1 y con la obtención de biocombustibles.

- Estimar la capacidad de valorización de CO2 en procesos de biorrefinería.

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

La evaluación de la asignatura en la convocatoria ordinaria consistirá en:

1. La realización de tareas teórico-prácticas (trabajos, exposiciones, prácticas de laboratorio) con una ponderación del 50%, siendo necesaria una nota mínima de 3.

2. Examen escrito final sobre la materia impartida en la asignatura, con una ponderación del 50%, siendo necesaria una nota mínima de 3.

Para superar la asignatura será necesario una nota mínima de 5, como media de los dos apartados anteriores.



Para la renuncia a la convocatoria ordinaria se deberá entregar al profesorado encargado de la asignatura (con una antelación mínima de 10 días antes de la celebración del examen) un escrito firmado en el que se indique tal intención.

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

La evaluación de la asignatura en la convocatoria extraordinaria consistirá en la realización de un examen final sobre la materia impartida en la asignatura, con una ponderación del 100%. En ningún caso se considerarán los resultados negativos obtenidos en la tareas desarrolladas durante la convocatoria ordinaria.



Para la renuncia a la convocatoria extraordinaria se deberá entregar al profesorado encargado de la asignatura (con una antelación mínima de 10 días antes de la celebración del examen) un escrito firmado en el que se indique tal intención.

Temario

TEMA 1: LA BIORREFINERÍA. Perspectivas socioeconómicas del suministro de petróleo y de la industria petroquímica. Fuentes alternativas para la producción de energía y combustibles de automoción. Explotación industrial y sostenibilidad. Compuestos intermedios y etapas clave en la tecnología alternativa a la petroquímica. Química del C1. Biocombustibles.



TEMA 2: EL GAS DE SÍNTESIS COMO MATERIA PRIMA

I. Obtención de gas de síntesis. Gasificación de carbón. Reformado con vapor y oxidación parcial de gas natural. Gasificación de biomasa. Obtención a partir de metanol.

II. Transformación del gas de síntesis en combustibles e intermedios almacenables. Tecnología Fischer-Tropsch. Síntesis de metanol. Síntesis de gasolina en una etapa de reacción. Síntesis de dimetiléter (DME) en una y en dos etapas.



TEMA 3: EL BIOETANOL COMO COMBUSTIBLE Y MATERIA PRIMA. Obtención y purificación del etanol a partir de biomasa. Estado tecnológico de la fermentación de biomasa. Concentración del bioetanol. Propiedades como combustible. Formación de emulsiones para motores gasolina y diesel. Valorización del bioetanol. Transformación a olefinas y combustibles de automoción. Reformado para la obtención de hidrógeno.



TEMA 4: EL BIODIESEL. Composición y propiedades como combustible. Uso directo y emulsiones. Problemas de almacenamiento. Obtención de biodiesel. Materias primas. Pirólisis de aceites vegetales. Transesterificación: mecanismo y cinética, requerimientos de la alimentación, catalizadores, tecnologías de reacción y condiciones de operación. Viabilidad económica de la utilización del biodiesel.



TEMA 5: EL BIOOIL DE PIRÓLISIS DE BIOMASA. Composición, propiedades y almacenamiento. Utilización directa como combustible. Combustión en motores diesel, formación de emulsiones. Valorización por transformación catalítica: Obtención de olefinas y combustibles. Obtención de hidrógeno por reformado. Catalizadores, modelado cinético y tecnología de los reactores.

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

Material docente de eGela: exposiciones teóricas, apuntes, bibliografía.

Bibliografía básica

- Kamm, B., Gruber, P.R. (Eds.). Biorefineries- Industrial Processes and Products, Status and Future Directions, John Wiley & Sons, Inc., Chichester (UK), 2005.

- Klass, D.L., Biomass for Renewable Energy, Fuels, and Chemicals, Academic Press, San Diego, 1998.

Bibliografía de profundización

- Anderson, R.B., The Fischer-Tropsch Synthesis, Academic Press, Nueva York, 1984.



- Cheng, W.H., Kung, H.H., Methanol, Production and Use, Marcel Dekker, Nueva York, 1994.



- Wender, I., Reaction of Synthesis Gas, Fuel Process. Technol., 48, 189 (1996).

Revistas

Ind. Eng. Chem. Res., AIChE J., Energy and Fuels, Fuel, Fuel Proc. Technol., Chem. Eng. J., Energy Conv. Manage., Energy, Biomass Bioenergy, Bioresouce Technol., J. Catal., Appl. Catal., Catal. Today



Proceedings de Congresos específicos editados por Elsevier y otras editorales (Gas-fuel, Natural Gas Conversion, Energy from Biomass and Wastes, European Bioenergy Conference, International Conference on Greenhouse Gas Control Technology,).