Ingeniero Civil Químico / Hoy en día, para cubrir las necesidades energéticas a nivel industrial, de transporte y social, se utilizan combustibles fósiles, los que dañan el medio ambiente. Una alternativa para reemplazar esta fuente es el hidrógeno, el que puede ser producido a través del reformado de compuestos orgánicos como el metanol, metano, etanol, glicerol, pentano, hexadecano, entre otros. Pero, ya que se tiene un conjunto de compuestos reformables, cabe pensar lo siguiente ¿Son éstas las mejores moléculas para reformar? ¿Cuál es la mejor? ¿Cómo se podría determinar? Estas preguntas resultan difíciles de responder, ya que corresponden a un problema inverso y de optimización, cuya resolución es lenta y costosa. La solución que se propone, es utilizar CAMPD (Computer Aided Molecular and Process Design), que considera la definición de descriptores y QSPRs, para estimar el comportamiento de las propiedades macroscópicas (variables de salida que se desean optimizar) a partir de propiedades microscópicas (variables de entrada), para así facilitar el ciclo de optimización. CAMPD por su parte, está vinculado con el concepto de piezas, que se utilizan para generar los compuestos candidatos que cumplen las propiedades macroscópicas objetivo. Es por eso, que el presente trabajo, se enmarca en la primera etapa de CAMPD, lo que corresponde a definir descriptores estadísticamente significativos para el desempeño de moléculas en el proceso de reformado y proponer un tamaño de piezas que pueda representar al conjunto de moléculas a analizar y que genere la menor cantidad estructuras infactibles fisicoquímicamente. En cuanto al tamaño de piezas, se selecciona al grupos de átomos, ya que logran representar la totalidad del conjunto de compuestos y generar alrededor de 140 estructuras infactibles. Por otro lado, se determina que los descriptores que se obtienen para las propiedades macroscópicas: rendimiento de hidrógeno, emisiones y costo de producción; son el número de carbonos (Z1), hidrógenos (Z2) y grupos OH (Z3). Por su parte, a través del PCA, se obtienen dos variables, v1 = Z1 y v2 = 0.42Z2 + 0.903Z3 que resumen y explican el comportamiento de las tres propiedades macroscópicas. Cabe señalar, que podrían existir más descriptores (como el ángulo de enlace o la accesibilidad al carbono), pero no se opta por ellos, ya que su cálculo es muy complejo. Por último, se debe señalar que muchos de los datos que se utilizan en el análisis cuantitativo y cualitativo, son estimados, por lo que las relaciones obtenidas, podrían no ser tan acertadas. Además, el análisis cuantitativo, solo determina si existe alguna relación lineal entre las variables, por lo que puede generar sesgo en los resultados. Sin embargo, se debe destacar el desarrollo de una estrategia para abordar este problema (o alguno similar), una vez que se posean todos los datos necesarios y, así, obtener las relaciones correctas. No disponible a texto completo No autorizada por el autor a ser publicada a texto completo en Cybertesis.

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / El Hidrógeno puede ser utilizado en una Batería Continuamente Alimentada para generar potencia eléctrica, y ha sido propuesto como una opción atractiva para la sustitución de combustibles fósiles, especialmente cuando es producido a partir de fuentes renovables. Entre ellas, la obtención de Hidrógeno asociada a fuentes biológicas se propone competitiva en los próximos veinte años, y en dicho conjunto, los alcoholes son considerados materias primas atractivas y sustentables. Este trabajo aborda el Reformado de Etanol y Glicerol con Vapor de Agua, procurando definir un límite teórico para el rendimiento de Hidrógeno bajo distintas condiciones de temperatura y composición, y describir los cambios que sufren las moléculas involucradas en el Reformado de alcoholes. Desde un punto de vista termodinámico, el límite para la producción de Hidrógeno a partir de estos alcoholes depende de la razón agua / alcohol y oxígeno / alcohol, de la temperatura y de la presencia de otros agentes que modifiquen el equilibrio del sistema reactivo, como adsorbentes. Existen subproductos sólidos, como depósitos carbónicos, que pueden desactivar el catalizador utilizado en el Reformado. La formación de tales depósitos es favorecida por proporciones molares agua / alcohol bajo 4,0 y diferentes condiciones térmicas: en el sistema de Reformado de Etanol, bajo 400ºC domina la presencia de grafito; y sobre esta temperatura, nanotubos de carbono. Análogo comportamiento se da en el Reformado de Glicerol, pero con una frontera en 450ºC. La adición de Hidrotalcitas como adsorbente de Dióxido de Carbono, desplaza el equilibrio hacia los productos del Reformado, favoreciendo la producción de Hidrógeno incluso cuando es agregado Oxígeno para sostener térmicamente el sistema. Con el uso de este tipo de adsorbentes, se puede lograr un rendimiento teórico máximo de 6,0 y 7,0 mol_{H_2} / mol_{alcohol}, para sistemas de Reformado de Etanol y Glicerol, respectivamente, con temperaturas entre 375 y 450ºC. En cuanto al conjunto de cambios que ocurren al interior de un sistema de Reformado, una búsqueda combinatorialmente completa de mecanismos de reacción mediante el uso de Grafos-P, a partir de un conjunto de reacciones y especies, presenta ventajas ligadas con la velocidad de construcción de tales mecanismos por parte de la comunidad científica. Los resultados de dicha búsqueda constituyen un mapa para refinar la propuesta de mecanismos de reacción. En el presente estudio, y a partir de 16 reacciones, existen alrededor de 43 millones de mecanismos combinatoriales, que son reducidos a un conjunto de 9 posibles mecanismos en el caso del Reformado de Etanol; y 12, en el caso del Reformado de Glicerol, imponiendo, en cada caso, la condición de balance estequiométrico y la existencia de intermediarios, como etileno, acetaldehído y ácido acético, este último sólo en el caso del Reformado de Glicerol. Uno de los mecanismos para el Reformado de Etanol es tomado como base para construir un modelo de un reactor de Lecho Empacado para Reformado Catalítico, que considera cambios en la conversión y la presión. Este trabajo, lejos de acabar, abre una discusión respecto al modo en que se proponen mecanismos de reacción para el Reformado de Alcoholes y establece una guía para enfrentar tal búsqueda.

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