Javier Arroyo Caire, estudiante en el programa PhD in Systems and Sustainable Engineering de la Universidad Loyola ha defendido su tesis y ha obtenido una calificación de sobresaliente Cum Laude con mención internacional.
El trabajo titulado “Role of cerium as a chemical vector for the design of new generation of ammonia synthesis catalysts" destaca el papel crucial del cerio (Ce) como vector químico en el diseño de catalizadores para la síntesis de amoníaco verde; un elemento con versatilidad química que podría ser esencial, tanto en el almacenamiento de energía derivada de la producción renovable de hidrógeno como en la industria de producción fertilizantes sostenibles.
La investigación ha explorado el uso del cerio en dos formas principales: como nitruro de cerio en complejos metálicos con níquel (Ni) y como óxido de cerio (ceria), utilizado como soporte para el rutenio (Ru). En ambos casos, se observaron mejoras significativas en la eficiencia catalítica. El investigador, Javier Arroyo, demuestra mediante el desarrollo de un extenso programa experimental que las propiedades del cerio pueden potenciarse mediante estrategias específicas para aumentar la eficacia de los catalizadores.
Papel fundamental en el futuro de la química verde
Este avance posiciona al cerio como un elemento clave en la transición hacia una síntesis de amoníaco más sostenible, adaptada a aplicaciones industriales de almacenamiento de hidrógeno y producción de fertilizantes en plantas descentralizadas. Con su potencial para mejorar el rendimiento de los catalizadores, el cerio podría desempeñar un papel fundamental en el futuro de la química verde.
El ya doctor ha publicado tres artículos que conforman esta investigación desde la teoría hasta la experimentación y la optimización práctica en el diseño de catalizadores para la síntesis de amoníaco sostenible.
“A Conceptual Approach for the Design of New Catalysts for Ammonia Synthesis: A Metal—Support Interactions Review”, publicado en la revista Nanomaterials, establece un marco teórico sobre la importancia de las interacciones metal-soporte en catalizadores de tercera generación para la síntesis de amoníaco. Destaca cómo estas interacciones mejoran la transferencia electrónica y permiten que los catalizadores funcionen eficientemente a temperaturas y presiones más bajas.
Un segundo artículo titulado “CeNix Alloys as Catalysts for Ammonia Synthesis: Insights on Ni–CeN Surface Layer Formation and Its Impact” publicado en la revista ACS Catalysis, complementa la revisión conceptual al explorar experimentalmente cómo la interacción entre el cerio (en forma de nitruro) y el níquel potencia la actividad catalítica.
Por último, el artículo "Efficient CeO2 and CeO2–Al2O3 supports for Ru as 3rd generation ammonia synthesis catalysts: enhanced kinetic mechanism over commercial Ru/CeO2" publicado en Catalysis Science & Technology, estudia cómo optimizar las interacciones utilizando soportes funcionales, construyendo sobre el marco conceptual del primer artículo.
La tesis ha sido realizada bajo la dirección de los profesores doctores de la Universidad Loyola Juan Carlos Serrano Ruiz y Manuel Antonio Díaz Pérez, con la tutorización del director del departamento de ingeniería de la Universidad Loyola Carlos Ortiz Dominguez, tres investigadores senior con contrastadas carreras científicas y profesores tanto de grado como de másteres especializados en sostenibilidad, como es el Master Oficial en Energías y Tecnologías del Hidrógeno que se imparte actualmente en la Universidad. El Tribunal estuvo presidido por el profesor doctor Javier Ruiz Martínez del KAUST Catalysis Center, contó con la participación como secretario del profesor doctor José María Manzano Crespo de la Universidad Loyola y con la doctora Julie Murcia Mesa de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia como vocal.
El doctorando ha disfrutado de un contrato predoctoral alineado con el grupo de investigación de Materiales y Sostenibilidad de la Universidad Loyola, liderado por Juan Carlos Serrano, especializado en la valorización de CO2, conversión de biomasa en biocombustibles, síntesis de nuevos materiales para el almacenamiento de energía y el diseño virtual de materiales para aplicaciones sostenibles.
Además, en este sentido, la Universidad Loyola cuenta en su oferta formativa con el Máster Universitario en Energías y Tecnologías del Hidrógeno, con el fin de seguir formando a profesionales en tecnologías del hidrógeno y sus aplicaciones, una especialidad alineada con las estrategias europeas de descarbonización y el impulso al sector industrial del hidrógeno. Los contenidos del máster están alineados con las últimas técnicas y avances científicos más innovadores y vanguardistas en el campo del hidrógeno.
El investigador está en la actualidad vinculado al proyecto BioEnH2, financiado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico y la Innovación (CDTI) dentro de la iniciativa TransMisiones 2023, centrado en el estudio de obtención, almacenamiento y distribución de energía e hidrógeno renovables a partir de biomasa como vector para una transición energética sostenible.
