Guía Docente de –CATÁLISIS MOLECULAR PARA UN

Guía Docente de –CATÁLISIS MOLECULAR PARA UN
DESARROLLO SOSTENIBLE
Universidad de Murcia
Facultad de Química
Curso Académico: 2010/11
Máster Universitario en QUÍMICA FINA Y MOLECULAR
1-Identificación
1.1.
De la asignatura
Nombre de la asignatura Catálisis Molecular
Sostenible
Código 5425
Curso 1º
Carácter Optativo
ECTS
3
Duración Cuatrimestral
para
un
Desarrollo
1.2 Del profesorado:
Nombre y
Apellidos
Área/
Despacho y
Departamento Facultad dónde
se ubica.
Clases teóricas
Francisca Tomás
Ingeniería
Facultad de
Alonso
Química
Química
Gloria Víllora
Ingeniería
Facultad de
Cano
Química
Química
Clases prácticas de laboratorio
Francisca Tomás
Alonso
Ingeniería
Química
Facultad de
Química
Teléfono
Correo electrónico
y página web.
868 88 7331
ptomas@um.es
868 88 7363
gvillora@um.es
868 88 7331
ptomas@um.es
Horario de
atención al
alumnado
1º C
2º C
L, M y J
de 12 a 14 h
L, M, X y J
de 16 a 17:30
L, M y J
de 12 a 14 h
2- Presentación
La intención primaria de esta asignatura es concienciar al alumno de la extraordinaria
importancia e influencia que los criterios adecuados de optimización química y
sostenibilidad medioambiental pueden ejercer en cualquier proceso de diseño.
Para conciliar el máximo rendimiento de reacción con el mínimo despilfarro de
recursos la máxima contribución al desarrollo sostenible, es preciso diseñar una
metodología cuidadosa del proceso catalítico o de adsorción de que se trate, teniendo
en cuenta que más del 90% de los procesos químicos industriales son catalíticos.
La catálisis heterogénea
participa por igual del carácter científico y tecnológico, ya
que para la comprensión del funcionamiento de un catalizador no basta con una
estrategia empírica, sino que deben poseerse sólidos conocimientos estructurales en
Química Física y Química Inorgánica, así como una base técnica adecuada en Ingeniería
Química.
Por otra parte, la formulación global de un catalizador trasciende de la mera receta
descriptiva y empírica para convertirse en una “ciencia artesanal” que incluye una
cuidadosa planificación experimental, un diseño flexible acoplado con etapas de
caracterización y ensayos, así como un proceso final de escalación.
La caracterización estructural y funcional de los sólidos catalíticos incluye el estudio de
las técnicas más novedosas en este campo, desde una perspectiva eminentemente
aplicada, ilustrada con casos reales. Se hará especial hincapié en técnicas de probada
eficacia como adsorción de nitrógeno y porosimetría de mercurio (textura), TGA y TPD
(análisis térmico), XPS (superficie), XRD (estructura), y SEM (morfología).
La eliminación de los agentes contaminantes medioambientales por vía
catalítica es decisiva para la conservación del medio ambiente natural a través de un
desarrollo sostenible. Como aplicaciones destacables del uso de catalizadores para
eliminar los contaminantes procedentes de focos antropogénicos de emisiones
primarias se han seleccionado dos focos fijos industriales (central térmica y fábrica de
abonos), y un foco móvil (automóviles de gasolina). En cuanto a ciertas aplicaciones
especialmente
novedosas,
la
reducción
del
principal
responsable
del
efecto
invernadero (CO2) a través de una reacción química “in situ” como es el “chemical
looping” (óxido metálico + metano ⇒ CO2 puro+ H2O), y utilizaciones de última
generación como la sustitución de los disolventes orgánicos convencionales utilizados
en reacciones catalíticas enzimáticas de química fina por otros más benignos, los
líquidos iónicos.
3- Conocimientos previos
Los propios del Máster. Se pueden seguir las clases sin problemas.
4- Competencias
- Ser capaz de aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de
problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o
multidisciplinares) relacionados con la Ingeniería Química.
- Ser capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular
juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya
reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de
sus conocimientos y juicios.
- Poder comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las
sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin
ambigüedades.
- Poseer las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un
modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
- Aplicar conocimientos de matemáticas, física, química, biología y otras ciencias
naturales, obtenidos mediante estudio, experiencia, y práctica, con razonamiento
crítico para establecer soluciones viables económicamente a problemas técnicos.
- Diseñar productos, procesos, sistemas y servicios de la industria química, así como la
optimización de otros ya desarrollados, tomando como base tecnológica las diversas
áreas de la ingeniería química, comprensivas de procesos y fenómenos de transporte,
operaciones de separación e ingeniería de las reacciones químicas, nucleares,
electroquímicas y bioquímicas
- Tener habilidad para solucionar problemas que son poco familiares, incompletamente
definidos, y tienen especificaciones en competencia, considerando los posibles
métodos de solución, incluidos los más innovadores, seleccionando el más apropiado,
y poder corregir la puesta en práctica, evaluando las diferentes soluciones de diseño.
- Adaptarse a los cambios estructurales de la sociedad motivados por factores o
fenómenos de índole económico, energético o natural, para resolver los problemas
derivados y aportar soluciones tecnológicas con un elevado compromiso de
sostenibilidad.
5- Contenidos
Programa teórico:
Bloque 1: Fundamentos científicos y tecnológicos.
Tema 1.-Intervención de la Catálisis Heterogénea en la problemática medioambiental.
Tema 2.- Fundamentos científico-técnicos del diseño de catalizadores.
Tema 3.- Preparación de catalizadores industriales.
Bloque 2: Metodologías de investigación de nuevos procesos catalíticos.
Tema 4.- Métodos de ensayo de catalizadores.
Tema 5.- Técnicas estandarizadas de caracterización de sólidos catalíticos.
Bloque 3: Procesos Catalíticos en un ámbito de Sostenibilidad.
Tema 6.- Eliminación de dióxido de carbono mediante “chemical looping”.
Tema 7.- Últimos avances en pilas de combustible.
Tema 8.- La desulfuración de gases a alta temperatura.
Tema 9. -Fabricación de biodiesel.
Tema 10.- Aplicación de disolventes “verdes” (líquidos iónicos y dióxido de carbono
supercrítico) al diseño de procesos catalíticos en Química Industrial y Bioquímica.
Programa de clases prácticas:
2 VISITAS PROGRAMADAS AL SERVICIO DE APOYO A LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES (UMU)
6- Metodología docente y Estimación del volumen de trabajo del
estudiante (ECTS)

Se utilizarán todos los instrumentos metodológicos al alcance del profesorado,
incluyendo las TICs, y específicamente el entorno SUMA docente. También se
usarán páginas web y se repartirá documentación, en su caso.

El contenido de la asignatura se colocará desde el principio en el entorno SUMA
para que todos los alumnos tengan acceso a él desde el primer día de clase,
eliminando la necesidad de tomar apuntes.

Se utilizarán los seminarios como instrumentos participativos y facilitadores de
la adquisición de competencias transversales, y se programará la impartición
de conferencias por parte de profesionales de empresas de reconocido
prestigio.

La parte práctica incluye una sesión en el Servicio de Apoyo a las Ciencias
Experimentales, donde se aplicarán las técnicas tratadas en las clases teóricas.
NOMBRE DE LA ASIGNATURA: DISEÑO DE PROCESOS CATALÍTICOS SOSTENIBLES
Nº de alumnos: Todos los matriculados
Créditos: 3 ECTS
Nº de grupos de Teoría: 1
Nº de grupos de Seminarios: 1
Nº de grupos de Tutorias: 1
Volumen de trabajo del alumno
1
Hora
Factor
Trabajo
presencial
B
Personal
A
C (A x B)
Actividad
CLASES TEÓRICAS
Presentación de la asignatura
Lección magistral
CLASES PRÁCTICAS
Seminarios y problemas
Prácticas de Laboratorio
TUTORÍAS
EVALUACIÓN
Preparación de exámenes
Realización de evaluaciones
Volumen de
trabajo
D (A +C)
1
19
0
1,5
0
28,5
1
47,5
6
3
1,5
0
9
0
15
3
1
1
1
7,5
Relación trabajo/ECTS
2
1
Total
75
75/3 créditos = 25 h
7- Temporalización
Bloque
temático
1
1
2y3
3
Temas
Presentación y Tema 1
Temas 2 y 3
4-8
9 y 10
Clases
magistrales
1
6
10
3
Seminarios
Tutorias
2
3
1
TOTALES
Prácticas de laboratorio:3 horas 1 sesión
S1: 1ª semana, S2: 2ª semana, …
1
2
Horas que el alumno necesita de estudio o preparación por cada una de las actividades propuestas.
Horas de trabajo del alumno por crédito ECTS.
Totales
8- Evaluación
El objetivo primordial de la asignatura es eminentemente divulgativo, pretendiendo
con ella la adquisición, sobre todo, de una mentalidad “sostenible” y una capacidad de
estructurar y esquematizar el diseño de un proceso con dicha mentalidad de ahorro
energético, técnico, químico y económico. Por lo tanto, se considerará superada la
asignatura cuando:




El alumno ha asistido a las clases magistrales con asiduidad y ha participado en
los debates y seminarios de forma activa (15%).
Ha asistido a la sesión práctica del SACE (10%).
Ha presentado un pequeño informe (3 folios) sobre su aprendizaje en dicha
sesión (5%).
Ha presentado un pequeño trabajo (10 folios en formato libre) sobre cualquiera
de los temas tratados en la asignatura (70%).
El trabajo de formato libre puede poseer la estructura tradicional, o el alumno puede
elaborar una presentación, o incluso una página web.
9- Bibliografía recomendada
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www.energia.gob.mx
www.forumambiental.org