Programa de Doctorado en Tecnologías Industriales: Química, Ambiental, Energética, Electrónica, Mecánica, y de los Materiales

LÍNEA 1. BIOMASA Y BIOENERGÍA. Coordinador: Raúl Sanz Martín

La utilización de biomasa y de biocombustibles tiene cada vez mayor interés debido a que contribuye a satisfacer la demanda energética, aumenta la seguridad en el abastecimiento, reduce las emisiones netas de CO2 y genera un aumento de la actividad agraria y de las industrias relacionadas.

En esta línea de investigación se aborda el desarrollo de nuevas tecnologías de procesado y aprovechamiento de biomasa para la producción de biocombustibles, productos químicos e industriales. Dentro de esta línea de investigación se pueden destacar las siguientes áreas de trabajo:

• Procesado de materias primas renovables (aceites vegetales y grasas animales) en unidades convencionales de refinería de petróleo.
• Desarrollo de procesos catalíticos para la producción de biocombustibles a partir de residuos.
• Diseño de biorrefinerias a partir de la producción y aprovechamiento integral de microorganismos (microalgas, hongos, etc.).

LÍNEA 2. MATERIALES NANOPOROSOS AVANZADOS PARA CATÁLISIS Y ADSORCIÓN. Coordinador: Jose María Escola Sáez

La preparación de materiales nanoporosos avanzados constituye un campo de amplia investigación a nivel mundial. En este sentido es necesario preparar materiales con propiedades específicas para cada aplicación concreta, siendo imprescindible optimizar sus propiedades texturales y químicas.

En los últimos veinte años se ha producido un enorme crecimiento en la preparación de materiales con elevadas áreas superficiales y accesibilidad, debido a la presencia de mesoporos y macroporos. Materiales como los sólidos mesoestructurados (SBA-15, MCM-41), las zeolitas nanocristalinas y las zeolitas de porosidad jerarquizada han demostrado propiedades superiores a los materiales clásicos en los campos de la catálisis y adsorción. Estos materiales se sintetizan mediante técnicas novedosas que hacen que cada vez aparezcan nuevos materiales que permiten ampliar el catálogo de potenciales materiales para procesos de catálisis y adsorción.

LÍNEA 3. VALORIZACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES RESIDUALES EN EL MARCO DE LA ECONOMÍA CIRCULAR. Coordinador: Raúl Sanz Martín

El sistema productivo actual se caracteriza por la escasez de materias primas y el elevado impacto ambiental, generado como consecuencia de las emisiones de CO2 a la atmósfera, durante su extracción y procesado, por lo que no sería viable a medio plazo. Por este motivo, en la actualidad se están explorando alternativas sostenibles y renovables en los procesos productivos.

En este contexto, se está investigando para conseguir una transición desde una “economía lineal” hacia una economía circular, donde todos los residuos generados por el sistema productivo deben ser reutilizados y transformados últimamente en productos intermedios o materias primas que ingresen nuevamente en múltiples puntos de la cadena de valor del sistema productivo, fomentando el ahorro energético, el uso de fuentes de energía renovables y reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero.

LÍNEA 4. PROCESOS SOSTENIBLES PARA EL TRATAMIENTO DE EFLUENTES. Coordinadora: Alicia Carrero Fernández

Esta línea aborda el estudio de procesos de tratamiento de efluentes líquidos y/o gaseosos para aumentar la calidad ambiental mediante tecnologías sostenibles que incluyen tanto tratamientos convencionales como tecnologías avanzadas. Dentro de esta línea de investigación se pueden destacar las siguientes áreas de trabajo:

• Procesos de oxidación avanzada para el tratamiento de aguas contaminadas: fotocatálisis heterogénea, foto-electro-catálisis, procesos Fenton y foto-Fenton.
• Procesos biológicos de tratamiento de aguas basados en la utilización de bacterias en biorreactores.
• Procesos de desinfección de agua asistidos por radiación solar.
• Procesos de adsorción para el tratamiento de aguas contaminadas empleando nuevos materiales adsorbentes basados en óxidos inorgánicos modificados.
• Captura de CO2 mediante procesos de adsorción de corrientes gaseosas.

LÍNEA 5. TECNOLOGÍAS ENERGÉTICAS SOSTENIBLES. Coordinador: Jose María Escola Sáez

Uno de los mayores problemas a los que nos enfrentamos actualmente es la crisis energética generada por la disminución de las reservas de combustibles fósiles, unida a los problemas medioambientales que generan su uso.

Por otro lado, el desarrollo tecnológico está provocando un incremento de la demanda mundial de energía. Según la Agencia Internacional de la Energía se espera que la demanda mundial de energía crezca entre un 30 y un 35% en el año 2040. Por tanto, existe la necesidad de investigar en tecnologías energéticas limpias, que aseguren el desarrollo actual, respetando el medioambiente para avanzar hacia una descarbonización del sector energético. Dentro de esta línea de investigación se pueden destacar las siguientes áreas de trabajo:

• Obtención de hidrógeno mediante ciclos termoquímicos.
• Energía solar térmica de concentración.
• Producción de hidrógeno mediante reformado de compuestos oxigenados.
• Reactores solares.

LÍNEA 6. ANÁLISIS DE SOSTENIBILIDAD DE PROCESOS Y PRODUCTOS. Coordinadora: Alicia Carrero Fernández

Actualmente, cuando se desarrolla un nuevo producto o proceso es muy importante determinar las acciones impactantes durante el ciclo de vida. De forma similar al interés en el desempeño ambiental, también se han desarrollado métodos para determinar los aspectos económicos, que van más allá de los convencionales VAN o TIR, introduciendo nuevos parámetros como las externalidades ambientales y sociales, o conceptos como la ecoeficiencia.

El reciente desarrollo del análisis social de ciclo de vida con el objeto de determinar los impactos sociales en toda la cadena de valor de un producto y la combinación de los análisis ambiental, económico y social han dado lugar a esta línea de investigación que incluye el concepto global de análisis de sostenibilidad de ciclo de vida.

LÍNEA 7. MATERIALES COMPUESTOS, NANOMATERIALES Y MATERIALES MULTIFUNCIONALES. Coordinadora: Ainhoa Riquelme Aguado

En esta línea de investigación profundiza en el diseño, desarrollo, fabricación y caracterización de materiales compuestos de matriz polimérica y metálica para aplicaciones en sectores como transporte, energía, salud, construcción, etc.) donde el aligeramiento de peso, la mejora del comportamiento mecánico y de las propiedades eléctricas, térmicas, etc. son objetivos prioritarios. Dentro de esta línea de investigación se pueden destacar las siguientes áreas de trabajo:

• Fabricación de materiales compuestos de matriz termoestable con nano-refuerzos de carbono. Implementación de técnicas de fabricación aditiva.
• Modificación de adhesivos estructurales termostables, en film y en pasta, mediante la adición de nanopartículas y/u otros aditivos.
• Fabricación de materiales compuestos con refuerzo multiescalar mediante la infusión de resinas nanodopadas y mediante la modificación superficial de las fibras con las nanoestructuras de carbono.
• Materiales compuestos multifuncionales con capacidad de almacenamiento de energía.
• Desarrollo de materiales autorreparables y diseño de metodologías de caracterización.
• Materiales poliméricos y compuestos inteligentes.
• Desarrollo de materiales compuestos de Al-SiC, Mg-SiC y Al-C para aplicaciones en automoción.
• Materiales compuestos metal-polímero y metal-metal para aplicaciones biomédicas.

LÍNEA 8. DISEÑO, FABRICACIÓN, MODIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES Y SUPERFICIES. Coordinadora: Ainhoa Riquelme Aguado

Esta línea de investigación profundiza en los procedimientos para la modificación superficial de aleaciones de magnesio y aluminio empleando técnicas de tratamiento/recubrimiento con láser de diodo de alta potencia y mediante el uso de la proyección térmica (LVOF y HVOF) así como de métodos sol-gel y dip-coating. El desarrollo de recubrimientos orgánicos con propiedades tribológicas mejoradas, así como un mayor efecto barrera, serán de interés para la modificación de superficies en aleaciones metálicas de empleo en el sector del transporte. Por otra parte, se desarrollan materiales por técnicas de fabricación aditiva y de post-tratamiento, empleadas para el desarrollo y diseño de piezas metálicas y de polímeros.

Dentro de esta línea de investigación se hace especial énfasis en las siguientes áreas de trabajo:

• Fabricación de recubrimientos cerámicos nanoestructurados y de recubrimientos resistentes a la corrosión, el desgaste y altas temperaturas.
• Caracterización micro y nanoestructural.
• Recubrimientos orgánicos con efecto barrera.
• Modificación de aleaciones de magnesio y aluminio para su uso en la industria del transporte.
• Modificación y caracterización de aleaciones de magnesio para su uso como implantes temporales biodegradables.
• Fabricación aditiva de piezas poliméricas termoestables y nanocomposites.

LÍNEA 9. DURABILIDAD, INTEGRIDAD MECÁNICA Y FABRICACIÓN DE MATERIALES Y COMPONENTES. Coordinadora: María Teresa Gómez del Río

Esta línea incluye aspectos relacionados con la fabricación, el estudio de las propiedades mecánicas y la integridad mecánica, así como la durabilidad de materiales y componentes estructurales. Dentro de esta línea de investigación se pueden destacar las siguientes áreas de trabajo:

• Comportamiento mecánico de materiales, con especial énfasis en la aplicación de la mecánica de la fractura a la caracterización de materiales poliméricos y materiales compuestos de matriz polimérica y al estudio del comportamiento a altas velocidades de deformación.
• Tribología, incluyendo el estudio del comportamiento frente al desgaste y la caracterización mecánica superficial a diferentes escalas, desde la nanoescala a problemas macroscópicos.
• Fabricación y caracterización de recubrimientos que proporcionen fiabilidad estructural al sustrato sobre el que se depositan y que lo protejan frente a condiciones donde se combinan una elevada temperatura, ataque químico y desgaste.

LÍNEA 10. INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA. Coordinador: Joaquín Vaquero López

En esta línea se engloban tres áreas afines de las tecnologías industriales y por tanto aborda un amplio abanico de posibilidades de formación y aprendizaje en esas áreas, así como en las relaciones entre ellas. Destacan las siguientes temáticas:

• El desarrollo de sistemas y mercados de energía eléctrica, incluyendo, entre otros, los sistemas de energía renovable y su integración en el sistema eléctrico convencional y en las redes eléctricas inteligentes. Calidad de suministro eléctrico, incluyendo los convertidores electrónicos de potencia. Esta temática se encuentra muy relacionada con el desarrollo de convertidores electrónicos de potencia del ámbito de la tecnología electrónica.
• Fabricación y caracterización de dispositivos electrónicos orgánicos e híbridos basados en perovskitas: células solares fotovoltaicas y fotodetectores. Aplicaciones a sistemas de comunicación y alimentación. Modelado y simulación avanzados de dispositivos optoelectrónicos y nanoestructuras mediante herramientas TCAD. Diseño y desarrollo de sistemas electrónicos de instrumentación avanzados, incluyendo aplicaciones biomédicas y de adquisición de señales biológicas como ECG, EEG ó EMG entre otros. Diseño de tecnología de equipamiento biomédico para adquisición y procesado de imágenes médicas, en especial, sistemas para uso con o compatibles con MRI y PET. Desarrollo de sistemas electrónicos embebidos avanzados, incluyendo el desarrollo de redes de sensores y actuadores avanzados, tanto para monitorización y control de sistemas, como para guiado en exteriores e interiores, accesibles y aptos para situaciones de emergencia.
• La robótica de rehabilitación, con diseño y control de exoesqueletos robóticos para la asistencia al movimiento, sistemas híbridos de asistencia al movimiento o diseño de interfases hombre-máquina. Desarrollo, aplicación y valoración sistemática de tecnologías de asistencia a la discapacidad. Automatización de procesos industriales, incluyendo el empleo de técnicas de visión artificial con aplicaciones en fabricación y control de calidad.