HILARIO VIDAL MUÑOZ Y GUSTAVO AURELIO CIFREDO CHACÓN

PROPORCIONAR AL ALUMNO DE LA LICENCIATURA EN CIENCIAS AMBIENTALES UNA
FORMACIÓN BÁSICA EN CATÁLISIS HETEROGÉNEA, Y ESPECÍFICAMENTE DE SU PAPEL EN LA
PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE MEDIANTE: A) EL CONTROL DE LAS EMISIONES
CONTAMINANTES A LA ATMÓSFERA Y EFLUENTES LÍQUIDOS; B) EL DISEÑO DE NUEVOS
PROCESOS QUÍMICOS QUE REDUZCAN O ELIMINEN EL IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DE LAS
ACTUALES TECONOLOGÍAS QUÍMICAS. ADEMÁS, POR SUS CONTENIDOS, LA CATÁLISIS
MEDIOAMBIENTAL ES ESPECIALMENTE RECOMENDABLE COMO ASIGNATURA DE LIBRE ELECCIÓN
PARA ALUMNOS DE LAS LICENCIATURAS EN CIENCIAS QUÍMICAS Y CIENCIAS DEL MAR.

TEÓRICO:
I.    Conceptos fundamentales de la catálisis
1. Catálisis y medio ambiente
Definición de catálisis. Diferencia entre catálisis homogénea y heterogénea.
Revisión histórica de las aplicaciones de la catálisis y conexión con el
medioambiente.
2. Introducción al estudio de la catálisis heterogénea. Conceptos
fundamentales. Cinética de los procesos catalíticos.
Conceptos de adsorción, centro activo, selectividad, dispersión metálica, etc.
Etapas de un proceso catalítico. Parámetros de control.
3. Constituyentes de un catalizador y desactivación de catalizadores
Conceptos de fase activa, promotor y soporte. Fenómenos de interacción fase
activa-soporte. Causas de desactivación de un catalizador.
4. Métodos de preparación de catalizadores
Técnicas de impregnación, precipitación, extrusión. Reacciones en estado
sólido. Método sol-gel. Otras técnicas.
5. Técnicas de caracterización de catalizadores
Técnicas de caracterización física. Técnicas de caracterización química.
II.   Aplicaciones medioambientales de la catálisis
1. Catálisis en la producción de combustibles con bajo impacto ambiental.
Producción de hidrógeno y síntesis de biodiesel.
Características de las reacciones catalíticas empleadas y ejemplos de
catalizadores más utilizados.
2.  Procesos catalíticos para el control de efluentes líquidos: depuración
de aguas residuales
La crisis del agua. Comparación de la técnica de CWAO con otros métodos.
Ejemplos de procesos industriales y de catalizadores más usados.
3.  Procesos catalíticos para el control de la contaminación atmosférica
generada por fuentes de emisión móviles. Catalizadores para automóviles tipo
TWC y diesel.
Diferencias entre gasolina y gasóleo. Funcionamiento de los catalizadores de
tres vías. Trampas de NOx. Filtros de partículas.
4.  Procesos catalíticos para el control de la contaminación atmosférica
generada por fuentes de emisión fijas. Reducción catalítica selectiva de NOx
Características de la reacción. Tipos de catalizadores empleados. Últimas
tendencias.
5.  Fotocatálisis
Fundamentos de la técnica. Ventajas e inconvenientes. Empleo para la
eliminación de compuestos orgánicos volátiles tanto en efluentes gaseosos como
líquidos.

PRÁCTICO:
Práctica de laboratorio: “Estudio de la capacidad de intercambio iónico de una
zeolita mediante espectrofotometría UV-visible”. Aplicación para la depuración
de aguas.

Práctica de informática: “Laboratorio virtual de adsorción”. Realización de
isotermas de fisisorción y quimisorción de catalizadores. Estudio de las
propiedades texturales y de la dispersión metálica en catalizadores.

Visita a los laboratorios de catálisis y a los Servicios Centrales de la
Universidad de Cádiz: Observación en directo de las principales técnicas de
caracterización de catalizadores: Técnicas de análisis térmico (TG, TPD, TPO,
TPR), técnicas de caracterización textural, sistemas de actividad catalítica,
microscopías electrónicas, difracción de Rayos X, técnicas de análisis químico
(ICP, fluorescencia de RX)

En todos los temas de tipo teórico serán válidas las destrezas de tipo genérico
y las específicas de carácter cognitivo y actitudinal. Además se precisarán
algunas destrezas procedimentales como la capacidad de leer bibliografía en
inglés y de saber discutir artículos científicos y exponer trabajos
relacionados con los temas a estudiar.

Para el desarrollo de actividades de tipo práctico se precisarán, además de las
destrezas genéricas y actitudinales, otras de tipo procedimental específicas
como la limpieza y orden en el trabajo de laboratorio, la capacidad de trabajo
en equipo para el desarrollo de las prácticas y la elaboración de sus
correspondientes informes, y un mínimo de conocimientos sobre operaciones
básicas de laboratorio (especialmente para la práctica de laboratorio).

ENSEÑANZA PRESENCIAL
Para las clases presenciales se propone un tiempo de dedicación de alrededor
del 29%, correspondiente a un tiempo real de 31.5 horas, correspondientes a 21
horas  de teoría más 10.5 horas de clases prácticas.

TEORÍA: Teniendo en cuenta que se parte de un tiempo global de trabajo para
esta materia de 98 horas en un cuatrimestre que en el fondo no consta de 15
semanas completas, y que al menos el tiempo correspondiente a 2 semanas se
reserva para actividades académicas dirigidas con presencia del profesor y
control del trabajo del alumno, la enseñanza presencial de la teoría podría
organizarse de forma realista en 21 Clases magistrales, impartidas a lo largo
de 10-11 semanas a razón de 2 horas/semana.

PRACTICAS: Suponiendo que el número de alumnos matriculados sea aproximadamente
el mismo que el del curso 2005/06 (73 alumnos) consistirán en:   a) Sesiones
prácticas de laboratorio: 2 x 2,5 horas = 5 horas
b) Práctica Informática (Laboratorio virtual de adsorción): 2,5 horas
c) Visita a los Laboratorios de catálisis y a los Servicios Centrales de
Ciencia y  Tecnología de la UCA: 1 hora
d) Seminarios de introducción a las prácticas: 2 horas
Total = 10.5 horas

TRABAJO PERSONAL DEL ALUMNO
La organización de este tiempo podría resumirse de la siguiente manera:

TEORÍA: Estudio de la materia impartida en clase: se dedicará aproximadamente
1,5 horas de estudio por cada hora de clase de teoría presencial, lo que supone
un total de 32 horas de estudio. Es el tiempo para que el alumno repase, diaria
o semanalmente, los conceptos explicados en clase, consulte referencias y
complete contenidos.

PRÁCTICAS: Elaboración de las memorias de prácticas. Se dedicarán entre 0.75 y
1 hora por cada hora de clases prácticas, lo que supone un total de 8 horas de
elaboración de la memoria de prácticas. En esta memoria el alumno tendrá que
exponer los aspectos más importantes del desarrollo de las prácticas,
interpretar los resultados obtenidos y las observaciones realizadas y añadir
sus comentarios personales, destacando los aspectos que considere más
interesantes de lo aprendido.

EXÁMENES: Preparación y realización de exámenes. Se dedicarán 8 horas, la mayor
parte de las cuales estarán destinadas a la revisión de lo aprendido a lo largo
del cuatrimestre, incluyendo pruebas tipo test a realizar en clase sobre grupos
de temas, y una mínima parte a la realización de un examen escrito final sobre
todo el contenido de la asignatura (unas 2 horas).

ACTIVIDADES DIRIGIDAS Y TUTORÍAS
De las 14 horas previstas para este apartado, aproximadamente el 30% (4 horas)
se dedicará a tutorías entre el profesor y los alumnos en los que el primero
indicará cómo llevar a cabo trabajos encargados por el profesor y realizará un
seguimiento de los mismos. El tiempo restante, es decir, un 70 % (10 horas)
será el utilizado por los alumnos para la realización del trabajo. Estas
tutorías “especializadas” se llevarán a cabo en el horario establecido para las
clases de teoría y estarán enfocadas a: (i) orientar al alumno sobre cómo
abordar la realización de trabajos científicos de lectura recomendada y (ii)
guiar y supervisar la elaboración de trabajos.

Hay que tener en cuenta que, independientemente de estas tutorías
especializadas, el alumno dispondrá de un horario de tutoría como el que se ha
venido estableciendo hasta la actualidad, en las que podrá realizar preguntas
concretas sobre los contenidos de la asignatura, revisar exámenes o plantear
otros temas académicos relacionados con la asignatura. Es una realidad que,
hasta ahora, el tiempo que el alumno ha dedicado a consultas durante las horas
de tutoría es mínimo y siempre en fechas próximas a la realización de los
exámenes o, tras la realización de éstos, para su revisión. Con un sistema como
el propuesto, en el que se pretende hacer un seguimiento y evaluación del
trabajo autónomo del alumno, es predecible que se produzca un cambio de actitud
del estudiante a este respecto.

Nº de Horas (indicar total): 121.5

• Clases Teóricas: 21  
• Clases Prácticas: 8.5  
• Exposiciones y Seminarios: 2  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas:  
  • Individules:  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado: 4  
  • Sin presencia del profesorado: 10  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio: 40  
  • Preparación de Trabajo Personal: 28  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito: 2  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal): 6  

LA CALIFICACIÓN ES UN COMPENDIO DEL EXAMEN ESCRITO, TESTS REALIZADOS EN CLASES
TEÓRICAS, LOS INFORMES DE LABORATORIO, TRABAJOS REALIZADOS POR EL ALUMNO SOBRE
TEMAS CONCRETOS SUGERIDOS POR EL PROFESOR O CONSENSUADOS ENTRE ESTE Y EL ALUMNO
A PROPUESTA DE ÉSTE ÚLTIMO, ASÍ COMO LA ACTITUD Y EL GRADO DE PARTICIPACIÓN DEL
ALUMNO EN LAS CLASES TEÓRICAS Y PRÁCTICAS.

- EARTL, G.; KNÖZINGER, H. Y WEITKAMP, J. (1997). “HANDBOOK OF HETEROGENEOUS
CATALYSIS”. VCH. WEINHEIM.
- HECK, R.M. Y FARRAUTO R. (2002). "CATALYTIC AIR POLLUTION CONTROL.
COMMERCIAL TECHNOLOGY" (2ª ED). JOHN WILEY & SONS.
- FARRAUTO, R.J. Y BARTHOLOMEW, C.H. (1997) “FUNDAMENTALS OF INDUSTRIAL
CATALYTIC PROCESSES”. CHAPMAN & HALL.
- ARMOR, J.N. (1994) “ENVIRONMENTAL CATALYSIS”, ACS SYMPOSIUM SERIES Nº 552,
ACS, WASHINGTON.
- BLANCO, J. (1998) “CATALIZADORES Y ADSORBENTES PARA LA PROTECCIÓN
AMBIENTAL”, CYTED.
- BOND, G.C. (1987) “HETEROGENEOUS CATALYSIS: PRINCIPLES AND APPLICATIONS”.
OXFORD UNIVERSITY PRESS.
- JANSSEN, F.J.J.G. Y VAN SANTEN, R.A. (1999) “ENVIRONMENTAL CATALYSIS”,
CATALYTIC SCIENCE SERIES VOL.1.
- MOULIJN, J.A.; VAN LEEUWEN, P.W.N.M. Y VAN SANTEN, R.A. (1993) “CATALYSIS:
AN INTEGRATED APPROACH TO HOMOGENEOUS, HETEROGENEOUS AND INDUSTRIAL
CATALYSIS”, STUDIES IN SURFACE SCIENCE AND CATALYSIS VOL. 79. ELSEVIER.
- STILES, A.B. (1987) “CATALYST SUPPORTS AND SUPPORTED CATALYSTS: THEORETICAL
AND APPLIED CONCEPTS”. BUTTERWORTH PUBLISHERS.
- REVISTA “APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL”
- PÁGINA WEB: www.epa.gov