En el presente proyecto se pretenden realizar diversos estudios y desarrollos relacionados con distintos procesos de activación y transformación de metano en moléculas de más valor añadido. Con este fin se estudiarán tanto procesos bien establecidos de conversión indirecta, a través de reacciones de reformado (RM) para la obtención de gas de síntesis, como distintos procesos de conversión directa, en concreto la oxidación directa a metanol (DOM) y la aromatización de metano (DAM).
En lo que respecta a la reacción de reformado, se plantea el desarrollo de sistemas catalíticos con resistencia mejorada a los procesos de desactivación. Para ello se prepararán y caracterizarán nuevos catalizadores bimetálicos nanoestructurados de niquel depositados en soportes como ceria, alumina y alumina/ceria, así como soportes mesoporosos de tipo SBA-15, dopados con ceria y alumina. Como segundo metal se utlizarán cobalto o hierro. Paralelamente, se realizará un estudio de la reacción de reformado por vía fotocatalítica utilizando sistemas de Cu, Pt y Ni depositados en soportes activos clásicos como titania o ceria, así como otros de más reciente desarrollo, como son Ga2O3, nitruro de carbono o grafeno. En este caso, se pretende igualmente explorar las posibilidades de la activación fotoquímica para la reacción de oxidación preferencial de CO (foto-PROX) en presencia de hidrógeno, de utilidad en los procesos de purificación de hidrógeno procedente del gas de síntesis. Se incidirá en la preparación de sistemas con una estructura de de bandas apropiada para el control de esta oxidación selectiva de CO.
En cuanto a los procesos de conversion directa, se estudiará la reacción de DOM usando O2, H2O2 o N2O como activadores de la reacción, en combinación con sistemas basados en Au/Pd, Fe, Cu y/o Ni depositados en soportes como zeolitas ZSM-5, grafeno y TiO2. En este último caso, utilizando Au/Pd como fase metálica activa en presencia de H2O2 como especie oxidante se planteará la posibilidad de combinar la síntesis in situ de agua oxigenada con la posterior oxidación directa de metano. Igualmente, se explorará el proceso de oxidación fotocatalítica de metano a metanol como una alternativa novedosa y altamente atractiva. En este caso, el uso de nuevos fotocatalizadores de oxidación como el BiVO4 así como la presencia de mediadores redox permitirán controlar la oxidación selectiva a metanol.
Algunos sistemas estrechamente relacionados con los anteriores, y en particular los basados en Mo soportados en zeolitas ZSM-5 y MCM-22, se utilizarán para el estudio de la reacción de aromatización de metano. La proporción de aluminio, el porcentaje de molibdeno y su activación en la estructura microporosa del soporte, así como la adición de promotores como Ga, Tl o Pb serán algunas de las variables a optimizar para esta reacción. De forma paralela se podrá estudiar el proceso de aromatización fotoinducido, recientemente descrito por algunos autores.
