Universitat Rovira i Virgili
Universitat Rovira i Virgili. Departament d'Enginyeria Química
La indústria química basada en combustibles fòssils contribueix significativament al canvi climàtic, cosa que fa urgent trobar alternatives sostenibles. El fotorreformat de biomassa, que utilitza energia solar i fotocatalitzadors semiconductors, mostra un gran potencial però afronta reptes com les baixes eficiència i selectivitata causa de la complexitat de la biomassa. Aquesta tesi doctoral proposa un procés innovador de biorefineria fotocatalítica per convertir biomassa lignocel·lulòsica en productes químics d'alt valor i hidrogen. L'estudi se centra en tres àrees clau: millorar la despolimerització de la lignina amb mecanocatàlisi i fotocatàlisi; modular l'oxidació de radicals mitjançant un catalitzador ultrafí de g-C₃N₄-TiO₂ per trencar els enllaços de la lignina; i desenvolupar un sistema Pt/g-C₃N₄-TiO₂ per a la coproducció d'hidrogen i productes químics. Els resultats mostren altes taxes de conversió i una producció eficient, marcant un avenç significatiu en l'ús de la fotocatàlisi per generar energia sostenible i productes valuosos en condicions suaus.
La industria química basada en combustibles fósiles es una de las principales responsables del cambio climático y otros problemas ambientales, lo que impulsa la necesidad de alternativas sostenibles. El fotorreformado de biomasa, que utiliza energía solar y fotocatalizadores semiconductores, tiene un gran potencial, pero enfrenta desafíos como la baja eficiencia y selectividad debido a la complejidad estructural de la biomasa. Esta tesis doctoral presenta un novedoso proceso de biorefinería fotocatalítica para convertir la biomasa lignocelulósica en productos químicos de alto valor e hidrógeno, abordando estos desafíos. El estudio se centra en tres áreas: mejorar la despolimerización de la lignina mediante mecanocatálisis y fotocatálisis; modular la oxidación de radicales con un catalizador g-C₃N₄-TiO₂ ultrafino para romper los enlaces de la lignina; y desarrollar un sistema Pt/g-C₃N₄-TiO₂ para la coproducción de hidrógeno y productos químicos. La investigación logra altas tasas de conversión y una producción eficiente, proporcionando una comprensión detallada de los mecanismos involucrados. Este trabajo marca un avance significativo en el uso de la fotocatálisis para generar energía sostenible y productos valiosos en condiciones suaves.
The fossil fuel-based chemical industry significantly impacts climate change, driving the need for sustainable alternatives. Biomass photoreforming, which uses solar energy and semiconductor photocatalysts, has potential but faces challenges like low efficiency and selectivity due to biomass's complexity. This PhD thesis introduces a novel photocatalytic biorefinery process to convert lignocellulosic biomass into high-value chemicals and hydrogen, addressing these challenges. The study focuses on three areas: improving lignin depolymerization using mechanocatalysis and photocatalysis, managing radical oxidation with an ultrathin g-C₃N₄-TiO₂ catalyst to break lignin bonds, and developing a Pt/g-C₃N₄-TiO₂ system for co-producing hydrogen and chemicals. The research achieves high conversion rates and efficient hydrogen and value-added chemical production, providing a detailed understanding of the mechanisms involved. This work marks a significant advancement in using photocatalysis for sustainable energy and valuable product generation under mild conditions.
Biorefineria; Fotocatàlisi; Hidroge; Hidrógeno; Biorefinery; Photocatalysis; Hydrogen
547 - Organic chemistry; 62 - Engineering; 66 - Chemical technology. Chemical and related industries. Metallurgy
Enginyeria i arquitectura
ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
