Person: Moral Larrasoaña, Ainara
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Moral Larrasoaña
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Ainara
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Química Aplicada
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0000-0003-2318-4095
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810869
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Publication Open Access Renewable hydrocarbon production from waste cottonseed oil pyrolysis and catalytic upgrading of vapors with Mo-Co and Mo-Ni catalysts supported on γ-Al2O3(MDPI, 2021) Alves Melo, Josué; Santana de Sá, Mirele; Moral Larrasoaña, Ainara; Bimbela Serrano, Fernando; Gandía Pascual, Luis; Wisniewski Jr, Alberto; Institute for Advanced Materials and Mathematics - INAMAT2; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaIn this work, the production of renewable hydrocarbons was explored by the means of waste cottonseed oil (WCSO) micropyrolysis at 500◦C. Catalytic upgrading of the pyrolysis vapors was studied using α-Al2O3, γ-Al2O3, Mo-Co/γ-Al2O3, and Mo-Ni/γ-Al2O3 catalysts. The oxygen removal efficiency was much lower in non-catalytic pyrolysis (18.0%), whilst γ-Al2O3 yielded a very high oxygen removal efficiency (91.8%), similar to that obtained with Mo-Co/γ-Al2O3 (92.8%) and higher than that attained with Mo-Ni/γ-Al2O3 (82.0%). Higher conversion yields into total renewable hydrocarbons were obtained with Mo-Co/γ-Al2O3 (61.9 wt.%) in comparison to Mo-Ni/γ-Al2O3 (46.6%). GC/MS analyses showed a relative chemical composition of 31.3, 86.4, and 92.6% of total renewable hydrocarbons and 58.7, 7.2, and 4.2% of oxygenated compounds for non-catalytic bio-oil (BOWCSO), BOMoNi and BOMoCo, respectively. The renewable hydrocarbons that were derived from BOMoNi and BOMoCo were mainly composed by olefins (35.3 and 33.4%), aromatics (31.4 and 28.9%), and paraffins (13.8 and 25.7%). The results revealed the catalysts’ effectiveness in FFA decarbonylation and decarboxylation, as evidenced by significant changes in the van Krevelen space, with the lowest O/C ratio values for BOMoCo and BOMoNi (O/C = 0–0.10) in relation to the BOWCSO (O/C = 0.10–0.20), and by a decrease in the presence of oxygenated compounds in the catalytic bio-oils.Publication Open Access Effect of oxygen addition, reaction temperature and thermal treatments on syngas production from biogas combined reforming using Rh/alumina catalysts(Elsevier, 2019) Navarro Puyuelo, Andrea; Reyero Zaragoza, Inés; Moral Larrasoaña, Ainara; Bimbela Serrano, Fernando; Bañares, Miguel A.; Gandía Pascual, Luis; Ciencias; Zientziak; Institute for Advanced Materials and Mathematics - INAMAT2Dry reforming and partial oxidation of biogas were studied using 0.5 wt.% Rh/Al2O3 catalysts, both inhouse prepared and commercial. The effects of O2 addition on syngas yield and biogas conversion were studied at 700 C using different O2/CH4 ratios in the gas feeding stream: 0 (dry reforming), 0.12, 0.25, 0.45 and 0.50. The highest CH4 conversion, H2 yield and H2/CO molar ratio were obtained with an O2/CH4 ratio of 0.45, even though simultaneous valorization of both CH4 and CO2 could be best attained when the O2/CH4 ratio was 0.12. Increased biogas conversions and syngas yields were obtained by increasing reaction temperatures between 650 and 750 C. A detrimental influence on catalytic activity could be observed when the catalyst was subjected to calcination. Increasing the hold time of the thermal conditioning of the catalyst under inert flow altered Rh dispersion, though had no significant impact on catalyst performance in the dry reforming of methane at 700 C and 150 N L CH4/(gcat h). Characterization of spent samples after reaction by Raman spectroscopy revealed the presence of carbonaceous deposits of different nature, especially on the commercial(named as Rh com) and calcined (Rh calc) catalysts, though oxygen addition in the biogas feed significantly reduced the amount of these deposits. The Rh catalysts that had not been calcined after impregnation (Rh prep) did not present any noticeable characteristic peaks in the G and D bands. In particular, scanning transmission electron microscopy (STEM) images of the spent Rh prep sample revealed the presence of very highly dispersed Rh nanoparticles after reaction, of particle sizes of about 1 nm, and no noticeable C deposits. Combined oxy-CO2 reforming of biogas using highly dispersed and low metal-loading Rh/Al2O3 catalysts with low O2 dosage in the reactor feed can be used to effectively transform biogas into syngas.Publication Open Access Desarrollo de catalizadores de cobalto y rodio para la producción de gas de síntesis por oxidación parcial de metano(2017) Moral Larrasoaña, Ainara; Gandía Pascual, Luis; Bimbela Serrano, Fernando; Química Aplicada; Kimika AplikatuaLos procesos Gas-to-Liquid (GTL), basados en la transformación de gas natural en hidrocarburos sintéticos, son de gran interés para la valorización de los nuevos recursos que emergen actualmente fruto de la aparición de nuevos yacimientos y fuentes de gas natural no convencional (GNNC). La primera etapa del proceso GTL consiste en la conversión del CH4 en gas de síntesis, una mezcla de H2, CO y CO2, aunque también puede contener N2. Entre las distintas alternativas para producir gas de síntesis, la oxidación parcial de metano (OPM) resulta ventajosa, ya que se podrían suavizar considerablemente las condiciones de operación de las tecnologías industriales existentes, con el consiguiente ahorro económico y mejoras en seguridad. Con el fin de obtener altos rendimientos a gas de síntesis se requieren altas temperaturas y/o catalizadores adecuados. Así, el diseño del catalizador es clave para obtener una conversión de metano a gas de síntesis exitosa y eficiente. El objetivo de esta tesis ha sido el de desarrollar catalizadores de Co y Rh para llevar a cabo la reacción de oxidación parcial de metano (OPM) a gas de síntesis; pretendiendo avanzar asimismo en el conocimiento del desarrollo de esta importante reacción por vía catalítica. Para la consecución de este objetivo general, se han abordado diversos objetivos específicos: - conocer en mayor profundidad cómo se desarrolla la reacción sobre este metal desarrollando un estudio paramétrico de la influencia de las principales variables de operación sobre la conversión de metano, rendimiento a H2 y CO y estabilidad, así como un estudio cinético. En este contexto, entre los resultados más destacables de la tesis cabe destacar que el estudio cinético llevado a cabo ha permitido plantear un modelo cinético para la reacción de OPM, el cual permite describir de manera satisfactoria los resultados experimentales obtenidos y poder modelar adecuadamente el complejo esquema de la reacción global de OPM en base a la combinación de cuatro reacciones elementales sencillas, como son: la combustión de metano, el reformado de metano con vapor de agua, la reacción de desplazamiento del gas de agua reversa (RWGS) y la combustión de hidrógeno. - investigar el efecto de las condiciones de activación de catalizadores de Co así como del desarrollo de la propia reacción sobre el comportamiento catalítico con el fin de obtener información sobre el papel de la función metálica en el proceso de oxidación parcial. Para lograr una adecuada evolución de la reacción de OPM hacia la producción estable y prolongada en el tiempo de gas de síntesis resulta esencial mantener el Co en estado metálico durante el transcurso de la reacción y sobre todo en los instantes iniciales, que condicionan notablemente la estabilidad de los catalizadores. Ello delimita la ventana de condiciones de operación para la reacción de OPM catalítica y, concretamente, el intervalo óptimo de temperaturas de reacción, idealmente entre 700 y 800 oC. - Realizar un amplio estudio exploratorio considerando elementos básicos de la formulación del catalizador: naturaleza del soporte, método de preparación, incorporación de promotores del Co y del soporte, carga de metal, etc. con el fin de establecer las bases que guíen el diseño de un catalizador de Co para OPM. Los resultados obtenidos en los ensayos de actividad catalítica efectuados con un catalizador Co/Mg-Al preparado en el laboratorio por coprecipitación y calcinado a 500 oC se encuentran a la vanguardia del estado del arte en el arriba citado campo de investigación. Estos resultados mejoran ampliamente los existentes hasta el momento, permitiendo alcanzar conversiones de metano y selectividades hacia la producción de gas de síntesis muy próximas a las de los valores dictados por el equilibrio termodinámico de la reacción de OPM a 800 oC de manera estable y prolongada durante tiempos de reacción tan largos como 48 h y a GHSV tan elevadas como 1000 L N/(gcat•h). - Finalmente, también se ha planteado como objetivo explorar el papel de la OPM en la valorización del biogás mediante reformado para la obtención de gas de síntesis. Estrategias de reformado combinado de tipo “oxy-CO2” pueden constituir una opción interesante para la valorización de este recurso renovable cada vez producido en mayor volumen. En este sentido, el desarrollo de catalizadores de Rh en combinación con la introducción de pequeñas cantidades de oxígeno en la alimentación supone una estrategia exitosa que puede conducir a la viabilidad del proceso a escalas mayores si se logra desarrollar catalizadores de Rh con menores cargas en el catalizador que las utilizadas en esta tesis, esto es, contenidos de Rh inferiores al 0,5 % en masa del catalizador final.Publication Open Access Outstanding performance of rehydrated Mg-Al hydrotalcites as heterogeneous methanolysis catalysts for the synthesis of biodiesel(Elsevier, 2018) Navajas León, Alberto; Campo Aranguren, Idoia; Moral Larrasoaña, Ainara; Echave, Javier; Sanz Iturralde, Oihane; Montes, Mario; Odriozola, José Antonio; Arzamendi Manterola, María Cruz; Gandía Pascual, Luis; Química Aplicada; Kimika Aplikatua; Institute for Advanced Materials and Mathematics - INAMAT2There is still a need for active, selective and stable heterogeneous catalysts for the synthesis of biodiesel. In this work, magnesium-aluminium hydrotalcites with Mg/Al molar ratios within the 1.5–5 range were synthesized by coprecipitation and used as transesterification catalysts for the synthesis of biodiesel. The mixed oxides obtained after calcination recovered the hydrotalcite structure in the form of meixnerite after rehydration in boiling water. The solids were characterized by XRD, TGA, N2 adsorption-desorption, and SEM. Basic properties were assessed by means of Hammett indicators and CO2-TPD. Rehydrated materials with the highest Mg/Al ratios showed some distinctive features: low surface area, well defined flake-like crystals, high basicity and strong basic sites with H_ values above 11. They were also the most active catalysts allowing to achieve 51–75% sunflower oil methanolysis conversion after 8 h of reaction under mild conditions (60 °C, 1 atm), methanol/oil molar ratio of 12 using between 2 and 6 wt% of catalyst. The conversion increased up to 96% (92% fatty acid methyl esters yield) using 2 wt% catalyst and methanol/oil molar ratio of 48. Catalyst leaching was not a serious problem with these solids that could be reutilized maintaining very good activities. A general accordance between solids basic properties and their catalytic performance has been observed. These results are among the best reported in the literature for heterogeneous methanolysis catalysts and have been attributed to the high basicity of the rehydrated solids and the presence of strong and accessible basic sites probably consisting in interlayer hydroxide anions at the edges of the crystals.Publication Open Access Rutas y retos para la valorización de biogás(Universidad Libre (Colombia), 2017) Navarro Puyuelo, Andrea; Reyero Zaragoza, Inés; Moral Larrasoaña, Ainara; Bimbela Serrano, Fernando; Gandía Pascual, Luis; Química Aplicada; Kimika AplikatuaLas tecnologías de digestión anaerobia para procesar corrientes residuales (fracción orgánica de residuos de vertedero, lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales, purines, etc.) han originado un incremento de la producción de biogás. El biogás está compuesto principalmente por metano y dióxido de carbono, aunque contiene otros componentes minoritarios e impurezas que obligan a efectuar tratamientos para su purificación y acondicionamiento. Existen diversas alternativas para el aprovechamiento y la valorización de este gas, como son: su utilización directa en la generación de energía calorífica y/o eléctrica, su conversión a biometano, y la producción de gas de síntesis (H2+CO), que posteriormente permite producir combustibles líquidos y/o compuestos químicos de interés como el metanol. En este trabajo se presenta una revisión general de las alternativas de valorización de biogás, con énfasis en los procesos de reformado catalítico, tales como el reformado seco o con vapor de agua y procesos de reformado combinado incluyendo la oxidación parcial.