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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA 
 DE MÉXICO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Facultad de Estudios Superiores Zaragoza 
 
“REDUCCIÓN CATALÍTICA SELECTIVA DE NOx 
MEDIANTE CATALIZADORES SOPORTADOS SOBRE 
CERÁMICOS CELULARES ELABORADOS A PARTIR 
DE ARCILLA Y LODO GENERADO EN PLANTAS 
POTABILIZADORAS” 
 
 
TESIS 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE 
INGENIERO QUÍMICO 
PRESENTA: 
 
EVARISTO SÁNCHEZ CHRISTIAN 
 
 
 
 
MÉXICO, D.F 2014 
 
 
 
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES 
'ZARAGOZA' 
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA 
OFICIO: FESZlJCIQ/ 267/14 
ASUNTO: Asignación de Jurado 
Alumno (a): Evaristo Sánchez Christian 
PRESENTE 
En respuesta a su solicitud de asignación de jurado, la jefatura a mi cargo, ha propuesto a 
los siguientes sinodales: 
PRESIDENTE I.Q. RAUL RAMÓN MORA HERNÁNDEZ 
VOCAL DR. FABRICIO ESPEJEL AYALA' 
SECRETARIO M. en C. MARIANO PÉREZ CAMACHO 
SUPLENTE 
SUPLENTE 
M. en I. RAFAEL sÁNCHEZ DIRZO 
DR. EDTSON EMILIO HERRERA VALENCIA 
Sin más por el momento, reciba un cordial saludo. 
ATENTAMENTE 
"POR MI RAZA HABLARÁ EL ESPÍRITU" 
México D.F. a 22 de abril de 2014 
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES 
'ZARAGOZA' 
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA 
OFICIO: FESZlJCIQ/267/14 
ASUNTO: Asignación de Jurado 
Alumno (a): Evaristo Sánchez Christian 
PRESENTE 
En respuesta a su solicitud de asignación de jurado, la jefatura a mi cargo, ha propuesto a 
los siguientes sinodales: 
PRESIDENTE I.Q. RAUL RAMÓN MORA HERNÁNDEZ 
VOCAL DR. F ABRlCIO ESPEJEL A y ALA' 
SECRETARIO M. en C. MARIANO PÉREZ CAMACHO 
SUPLENTE 
SUPLENTE 
M. en 1. RAFAEL SÁNCHEZ DIRZO 
DR. EDTSON EMILIO HERRERA V ALENClA 
Sin más por el momento, reciba un cordial saludo. 
ATENTAMENTE 
"POR MI RAZA HABLARÁ EL ESPÍRITU" 
México D.F. a 22 de abril de 2014 
 
 
DEDICATORIAS 
 
A mi Padre Pablo Evaristo Cruz y mi Madre Ana Ma. Sánchez Centeno. 
Por apoyarme incondicionalmente durante este camino, por brindarme su cariño, su 
paciencia, su apoyo para concluir una carrera profesional, por estar conmigo en todo 
momento y brindarme sus consejos y experiencia. Este logro es por ustedes por las 
personas más importantes en mi vida. 
 
A mi hermano Ricardo Jovan Delgado Sánchez 
Por darme ánimos para concluir mis metas, 
por apoyarme en todo momento y 
aunque estemos lejos, siempre estás conmigo. 
Te quiero. 
 
A mis hermanos Ivan Evaristo S. y Edith Evaristo S. 
Aunque es poco el tiempo que convivimos, 
son muy importantes para mí, los aprecio mucho. 
 
A Ivette Zúñiga Zamorano por ser mi amiga 
y sobre todo mi compañera en la vida. Te 
agradezco por todos los momentos que me 
has regalado, por tu afecto, tu cariño, tu apoyo, 
tu paciencia, por estar conmigo incondicionalmente. 
Te adoro. 
 
A todos mis amigos, Marcos, Víctor, Ana, Diana Miguel, 
Eduardo, Mario, Juan Manuel, Blanca Flor, Alfredo, Gaby, 
José Jhors. Con ustedes pase los mejores momentos 
en la universidad, nos los olvidare. 
 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
A la Universidad Nacional Autónoma de México y a la Facultad de Estudios Superiores 
Zaragoza porque es un orgullo pertenecer a ellas. 
 
A todos mis profesores de la FES-Zaragoza, por su conocimiento y experiencia 
brindados para mi formación. 
 
Al Dr. Fabricio Espejel Ayala por su asesoría, apoyo y paciencia para la realización de 
este trabajo, le agradezco profundamente. 
 
Al Dr. Raúl Pérez Hernández y a la Ing. Albina Gutiérrez Martínez, mi más sincero 
agradecimiento, por haberme brindado su tiempo, sus conocimientos, sus consejos, 
gracias por todo. 
 
A la Dra. Rosa María Ramírez Zamora por su asesoría y apoyo para la realización de 
este trabajo. 
 
A todos mis profesores de la Facultad de Estudios Superiores Zaragoza, por sus 
conocimientos y experiencias brindadas para mi formación. 
 
Al Instituto Nacional de Investigación Nuclear (ININ), al Instituto de Ingeniería UNAM y 
la Facultad de Ingeniería UNAM, por las facilidades brindadas para la utilización de su 
infraestructura, así como al Instituto de Física UNAM y al Instituto de Materiales UNAM 
por su apoyo para la realización de los estudios de ¨Difracción de Rayos X¨ y 
¨Microscopia Electrónica de Barrido respectivamente¨. 
 
 
 
I 
 
RESUMEN 
El presente trabajo se enfoca en el estudio de las propiedades catalíticas del platino 
(Pt) y la plata (Ag), soportadas en un material novedoso ¨cerámicos celulares¨ 
elaborados con arcilla y lodo generado en una planta potabilizadora, para la reducción 
del (N2O) y (NO), utilizando (H2) como agente reductor. 
Se elaboraron soportes de (arcilla/lodo) a partir del método de formación de espumas 
por desprendimiento de gases, la mezcla arcilla/lodo fue cocida en moldes de acero a 
una temperatura de 1250°C. Los catalizadores fueron preparados por el método de 
impregnación sobre el cerámico celular en polvo, utilizando como precursores (Ag) y 
(Pt). Para esto último se utilizaron AgNO3 y H2PtCl6·(H2O)6, a una concentración de 
2.5% en peso. Los catalizadores fueron calcinados a 600°C y posteriormente 
reducidos a 400°C en flujo de H2. 
La caracterización de los materiales catalíticos se realizó a través de varias técnicas 
como: adsorción física de nitrógeno para determinar el área superficial BET; 
microscopia electrónica de barrido (MEB) para observar la morfología de los 
catalizadores; difracción de rayos X (DRX) para identificar las fases de los materiales 
catalíticos y reducción a temperatura programada (TPR) para observar la interacción 
metal-soporte. Las propiedades catalíticas de los catalizadores fueran estudiadas en 
las reacciones modelo N2O + H2 y NO + H2, para determinar la actividad y selectividad. 
El área superficial obtenida para el soporte y los catalizadores fue del orden de (0.55 a 
1.75m2/g) respectivamente. Este aumento en el área es debido a que las partículas de 
Ag y Pt adsorbieron H2. 
Las fases cristalinas identificadas en los catalizadores son: mullita (Al4+2xSi2-2xO10-x), 
albita (NaAlSi3O8) y cuarzo (SiO2). 
Las micrografías obtenidas por MEB mostraron que el catalizador de Pt presentó una 
mejor distribución en el soporte con respecto al catalizador de Ag. Esto influyó en la 
actividad catalítica. 
Los perfiles de TPR obtenidos proporcionaron un intervalo de temperatura en el cual 
se llevó a cabo la reducción de las especies activas (Pt y Ag).Para el caso del Pt se 
presentó un intervalo de temperatura de 250-350° C y para Ag de 200-350° C. 
La actividad catalítica en las reacciones modelo (N2O + H2) y (NO + H2) fue diferente. 
En las dos reacciones, el catalizador de Pt presentó mayor actividad que el de Ag, 
alcanzando conversiones del 80%, mientras que los catalizadores de Ag alcanzaron 
conversiones del 25-50%. La selectividad hacia N2 no se pudo cuantificar debido a 
problemas de resolución de los cromatógrafos. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio
http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio
http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno
http://es.wikipedia.org/wiki/Sodio
http://es.wikipedia.org/wiki/Sodio
http://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno
http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio
http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio
II 
 
ÍNDICE GENERAL 
 Pág. 
 
I. RESUMEN I 
II. ÍNDICE DE FIGURAS IV 
III. ÍNDICE DE TABLAS VI 
IV. ABREVIATURAS VII 
V. INTRODUCCIÓN VIII 
 
CAPÍTULO 1: MARCO TEÓRICO 
 
1.1 Generalidades de los NOx. 1 
1.1.1 Formación de los NOx. 6 
1.1.2 Principales fuentes generadoras de NOx. 8 
1.1.3 Emisiones nacionales de NOx. 9 
1.1.4 Problemas a la salud asociados a la presencia de NOx. 13 
1.1.5 Legislación en materia de contaminación de aire para NOx. 13 
1.1.6 Procesos de tratamiento de NOx. 15 
 
1.2 Generalidades del proceso de reacción catalítica selectiva de NOx. 20 
1.2.1 Reducción catalítica selectiva con hidrógeno (H2–SCR) 23 
1.2.2 Estudio de casos, reducción catalítica selectiva. 28 
1.2.3 Estudio de casos, tipo de soportes. 37 
 
1.3 Generalidades de los cerámicos celulares 40 
1.3.1 Clasificación de cerámicos celulares 41 
1.3.2 Propiedades de los cerámicos celulares 44 
1.3.3 Métodos de producción de cerámicos celulares 46 
 
CAPÍTULO 2. DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 
2.1 Acondicionamiento de arcilla-lodo 
2.2 Preparación del soporte arcilla-lodo. 
48 
48 
2.3 Síntesis de catalizadores. 49 
2.4 Caracterización de catalizadores. 50 
2.4.1 Área superficial (BET). 51 
2.4.2 Difracción de rayos X. 54 
2.4.3 Microscopia electrónica de barrido (SEM). 55 
2.4.4 Reducción a temperatura programada. 56 
2.5 Actividad catalítica. 57 
2.6 Selectividad. 61 
 
III 
 
CAPÍTULO 3. RESULTADOS EXPERIMENTALES 
 Pág. 
 
3.1 Área superficial. 62 
3.2 Difracción de rayos X. 64 
3.3 Microscopia electrónica de barrido. 66 
3.4 Reducción a temperatura programada. 69 
3.5 Actividad catalítica. 70 
3.5.1 Reacción modelo N2O + H2. 71 
3.5.2 Reacción modelo NO + H2. 72 
3.6 Selectividad. 73 
 
CAPÍTULO 4. 
 
CONCLUCIONES GENERALES 74 
 
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 76 
 
ANEXO. 
CONCEPTOS GENERALES SOBRE LA CATÁLISIS Y CATALIZADORES 
 
A.1 Cinética química 
A.2Catalizador. 
82 
83 
A.3 Catálisis. 84 
A.4 Clasificación de la catálisis. 84 
A.4.1 Catálisis homogénea. 84 
A.4.2 Catálisis enzimática. 85 
A.4.3 Catálisis heterogénea. 85 
A.5 Características de los catalizadores heterogéneos. 87 
A.5.1 Fase activa. 87 
A.5.2 Soporte. 88 
A.5.3 Promotor. 88 
A.6 Actividad. 89 
A.7 Selectividad. 89 
A.8 Estabilidad. 90 
 
 
 
 
IV 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
 Pág. 
 
Figura 1.1 Fuentes Generadoras de NOx, 2008. 9 
 
Figura 1.2 Emisión de NOx en México 1999-2008. 10 
 
Figura 1.3 Emisión de contaminantes por entidad federativa, 2008. 11 
 
Figura 1.4 Reacción de los NOx en el catalizador. 20 
 
Figura 1.5 Clasificación de cerámicos celulares. 41 
 
Figura 1.6 Sólidos celulares bidimensionales, a) Panal de abeja natural, 
b) Panal de abeja de manufactura humana. 
42 
 
Figura 1.7 Sólidos tridimensionales celulares: (a) poliuretano de celda abierta; 
(b) polietileno de celda cerrada; (c) níquel, (d) cobre, (e) zirconio de celdas 
parcialmente cerradas, (f) mulita, (g) vidrio, (h) espumas de poliéster de celdas 
parcialmente abiertas. 
43 
 
Figura 1.8. Rango de propiedades disponibles (Gibson y Ashby, 1999), 
a) Densidad, b) conductividad térmica, c) módulo de Young, d) resistencia. 
45 
 
Figura 2.1 Diagrama general de actividades. 47 
 
Figura 2.2 Determinación del área superficial. 52 
 
Figura 2.3 Equipo Belcat Basic (BEL JAPAN, INC.) 53 
 
Figura 2.4 Obtención de los espectros de TPR a partir de la desorción del gas 
reductor. 
56 
 
Figura 2.5 Unidad multitareas RIG-100. 58 
 
Figura 2.6 Montaje Experimental para Reducción a Temperatura Programada y 
Actividad Catalítica 
59 
 
Figura 3.1 Imagen de Microscopía Electrónica de Barrido del cerámico celular 
donde se aprecia el tamaño de las celdas. 
63 
 
Figura 3.2 Difractogramas de Rayos X del soporte (cerámico celular) y los 
catalizadores de Pt y Ag soportados. 
65 
 
Figura 3.3 Imágenes de MEB del material cerámico celular. 66 
V 
 
 
 Pág. 
 
Figura 3.4 Imágenes de MEB del material cerámico celular el polvo. 
 a) 500 aumentos y, b) 1000 aumentos. 
67 
 
Figura 3.5 Las figuras 3.5 a, b, c y d corresponden al material cerámico-Ag. 
Las figuras 3.5 e, f, g y h corresponden al cerámico-Pt. 
68 
 
Figura 3.6 Perfiles de reducción a temperatura programada 69 
 
Figura 3.7 Actividad catalítica de los catalizadores en la reacción modelo 
N2O + H2 
71 
 
Figura 3.8 Actividad catalítica de los catalizadores en la reacción modelo 
 NO + H2 
72 
 
Figura A.1 Diagrama de Energía para reacciones Homogéneas y Heterogéneas 83 
 
Figura A.2 Pasos involucrados en una reacción de superficie. 87 
 
Figura A.3 Área superficial de sólidos poroso y no porosos 88 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VI 
 
INDICE DE TABLAS 
 Pag. 
 
Tabla 1.1 Óxidos de nitrógeno (NOx). 2 
 
Tabla 1.2 Potencial de calentamiento global. 5 
 
Tabla 1.3 Mecanismo de formación de los NOx. 8 
 
Tabla 1.4 Interpretación del IMECA. 12 
 
Tabla 1.5 Valores Límite para exposiciones de larga y corta duración de NOx 14 
 
Tabla 1.6 Normatividad para fuentes fijas. 15 
 
Tabla 1.7 Métodos de control de NOx. 16 
 
Tabla 1.8 Tecnologías para limitar los NOx de combustión externa. 17 
 
Tabla 1.9 Tecnologías para limitar los NOx de combustión interna. 19 
 
Tabla 1.10 Actividad de diversos catalizadores para H2-SCR 24 
 
Tabla 1.11 Tipos de catalizadores. 28 
 
Tabla 1.12 Tipos de soportes. 37 
 
Tabla 2.1 Propiedades del soporte arcilla/lodo composición 30-70%. 49 
 
Tabla 2.2 Cantidad de Pt y Ag a utilizar para la técnica de impregnación. 50 
 
Tabla 2.3 Condiciones generales para la actividad catalítica. 60 
 
Tabla 2.4 Factores de respuesta para transformar el área de los cromatógrafos 
a moles. 
61 
 
Tabla 3.1 Área superficial de los catalizadores 62 
 
Tabla 3.2 Temperaturas de reducción máximas de los catalizadores elaborados. 70 
 
 
 
VII 
 
ABREVIATURAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VIII 
 
INTRODUCCIÓN 
El N2O es uno de los principales contaminantes causantes del efecto invernadero, su 
peligrosidad radica en el poder de calentamiento el cual es 310 veces mayor al del 
CO2, además de que tiene un tiempo de vida media en la atmosfera de 110 años. En 
México se reporta emisiones equivalentes a 226,000 toneladas de N2O emitidos 
durante el año 2010 (SEMARNAT, 2012). 
El NO y NO2 son uno de los principales contaminantes atmosféricos causantes del 
smog fotoquímico y la lluvia ácida. La SINEA-SEMARNAT (Sub-sistema del Inventario 
Nacional de Emisiones a la Atmósfera de México) informó que en el año 2008, en 
México se emitieron 4, 887,441.58 toneladas del cual el 46% fueron generadas por 
fuentes móviles. 
Debido al problema que representan las emisiones de NOx en el ambiente y en la 
salud humana, principalmente problemas respiratorios, se han implementado una 
serie de medidas, tanto preventivas como correctivas, para disminuir la presencia de 
NOx en la atmósfera. 
La reducción catalítica selectiva (SCR por sus siglas en inglés) es el método más eficaz 
de control de las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) de las fuentes de 
combustión, que elimina más del 90 por ciento de los NOx contenidos en el gas de 
escape de combustión o proceso. 
La tecnología SCR es ampliamente utilizada en diferentes tiposde sistemas de 
combustión tales como calderas que queman carbón, turbinas de gas de ciclo simple y 
combinado, calderas de proceso, reformadores de hidrógeno, etc. Prácticamente 
cualquier gas de combustión caliente que contiene NOx puede ser tratado eficazmente 
con el proceso de SCR como adaptación o como nuevo equipo. 
Aunque la SCR de NOx es la técnica más utilizada en la actualidad para combatir las 
emisiones de NOx, presenta un inconveniente, los altos costos de los catalizadores 
elaborados, debido a los metales nobles utilizados (platino, paladio, iridio, rodio, 
osmio, rutenio, oro y plata) y los diversos soportes empleados, principalmente 
zeolitas, alúmina (Al2O3), nano partículas de TiO, carburo de silicio (SiC) y carburo de 
titanio (TiC). 
Uno de los logros alcanzados por la catálisis y por los catalizadores, es el desarrollo de 
los denominados convertidores catalíticos. El objetivo de un catalizador en el escape 
(convertidor catalítico) de un automóvil es la transformación simultánea de los 
contaminantes presentes a compuestos no dañinos como nitrógeno, agua y dióxido de 
carbono. La función del catalizador es transformar el CO (monóxido de carbono) y los 
IX 
 
hidrocarburos no quemados a CO2 (dióxido de carbono) y los NOx a N2 (nitrógeno), 
llevándose a cabo simultáneamente reacciones de oxidación (CO, HC) y reducción 
(NOx). 
El catalizador utilizado para la conversión simultánea de los gases presentes en los 
escapes de los automóviles es el denominado catalizador de tres vías, que incluye en 
su sofisticada formulación de tres metales nobles paladio-platino-rodio (Pd-Pt-Rh), 
siendo este catalizador, el único dispositivo que ayuda a alcanzar los estándares 
permitidos de emisiones contaminantes. Sin embargo, algunas de las limitaciones que 
presenta este sistema son: la necesidad de utilizar gasolina sin plomo y la de 
mantener una relación aire/combustible especifica en el motor. Otro problema 
asociado al catalizador de tres vías es el alto costo de los metales que lo conforman, 
especialmente el rodio, por lo que el platino es considerado como el mejor candidato 
para ser utilizado como fase activa en catalizadores para la reducción catalítica 
selectiva de NOx. 
De las tecnologías desarrolladas para disminuir las emisiones de NOx, la reducción 
catalítica selectiva con amoníaco (NH3–SCR) a encontrado aplicación en la industria, 
alcanzándose niveles de conversión mayores al 95% por lo regular en catalizadores de 
Ag/Al2O3 (JAZ Pieterse, 2006). Sin embargo un problema que existe al usar NH3 como 
reductor en la SCR de NOx, es que se tiene que alimentar un exceso de amoníaco para 
alcanzar niveles de conversión de NO mayores a 90%. Sin embargo el amoníaco que 
no reacciona sale a la atmósfera convirtiéndose en un contaminante más. 
La reducción catalítica selectiva de NOx por hidrocarburos (HC–SCR) ha atraído 
considerable interés como un método para controlar las emisiones procedentes de los 
motores operados en condiciones ricas en oxígeno, la única desventaja que se 
presenta es que se genera como subproducto CO (Angelidis, 2010) 
Se ha demostrado recientemente que el H2 también puede actuar como un reductor 
eficaz para la SCR. La SCR de NO con H2 (H2–SCR) se lleva a cabo a temperaturas 
relativamente bajas. La H2–SCR es un enfoque atractivo para la eliminación eficaz de 
NOx en los gases de escape de mezcla pobre y motores diesel, cuya temperatura se ha 
vuelto mucho más alta, debido a la mejora de la eficiencia térmica del motor. El H2 
puede ser formado por el reformado con vapor a partir de los combustibles 
(Hidrocarburos) (Hideaki Hamada et al., 2012). 
En un estudio anterior (Espejel, 2007) se planteó la elaboración de ladrillos a partir de 
mezclas lodo-arcilla. Se pudo observar en el proceso de cocción a diferentes 
temperaturas la formación de una estructura porosa similar a la presentada por los 
cerámicos celulares, esta porosidad se formó por los gases generados debido a la 
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894706001185
X 
 
descomposición del lodo y la arcilla. Debido a esto se contempló utilizar los lodos para 
la formación de cerámicos. 
En este estudio se determinó que la resistencia a la compresión de los cerámicos 
celulares elaborados con una mezcla lodo/arcilla, de 30% de lodo, fue de 4.58 MPa y 
una densidad relativa de 0.266. El valor obtenido de resistencia a la compresión de 
4.58 MPa es superior al establecido por la NMX-C-006-1976-Ladrillos bloques 
cerámicos de barro, arcilla y/o similares de 1.096-2.94 MPa. Por otro lado, el valor de 
densidad relativa es menor a 0.3 que es el valor límite establecido en literatura para 
considerar a un material como celular. Por lo que estos cerámicos presentan buenas 
propiedades con respecto a las normatividades. 
Con estos antecedentes, el presente trabajo tiene como objetivo principal el estudiar 
las propiedades catalíticas del platino y la plata soportados en cerámicos celulares de 
arcilla-lodo, para la eliminación del oxido nítrico (NO) y oxido nitroso (N2O), usando 
como agente reductor al H2, basándose en los siguientes objetivos específicos: 
I. Sintetizar por el método de formación de espumas por desprendimiento de 
gases, cerámicos celulares de arcilla-lodo. 
II. Preparar catalizadores de platino y plata por el método de impregnación 
incipiente. 
III. Caracterizar los catalizadores por diferentes técnicas: Área superficial (BET), 
Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Difracción de Rayos X (DRX) y 
Reducción a Temperatura Programada (TPR). 
IV. Estudiar el comportamiento catalítico de los catalizadores de platino y plata en 
las reacciones modelo (N2O + H2) y (NO + H2). 
V. Determinar la selectividad hacia nitrógeno de los catalizadores. 
El trabajo se divide para su presentación en la siguiente forma: 
 El capítulo I está dedicado a una recopilación bibliográfica sobre las generalidades 
de los NOx, la reducción catalítica selectica (SCR) y los cerámicos celulares. 
 En el capítulo II se describen las técnicas y protocolos experimentales asociados a 
la preparación, caracterización y propiedades catalíticas de los materiales. 
 El capítulo III concentra la presentación de los resultados y su discusión. La 
primera parte se relaciona con la caracterización de los catalizadores utilizando las 
técnicas siguientes; BET, SEM, DRX y TPR. La segunda parte se refiere a las 
propiedades catalíticas de los catalizadores en las reacciones (N2O+H2) y (NO+H2). 
 En el capítulo 4 se presenta las conclusiones generales y las referencias 
bibliográficas. 
 En el apéndice A se describe los conceptos generales sobre la catálisis y 
catalizadores. 
1 
 
CAPÍTULO 1 
MARCO TEÓRICO 
 
1.1 GENERALIDADES DE LOS NOx 
 
Los óxidos de nitrógeno NOx es un término genérico que hace referencia a un grupo 
de gases muy reactivos tales como el N2O, NO, N2O2, N2O3, NO2, N2O4 y N2O5. El 
nitrógeno molecular di-atómico (N2) es un gas relativamente inerte que compone 
alrededor del 80% del aire. El elemento químico nitrógeno (N), en forma 
monoatómica, puede ser reactivo y poseer niveles de ionización (llamados estados de 
valencia) desde más uno o más cinco. Por esto el nitrógeno puede formar varios 
óxidos diferentes (Tabla 1.1). 
Los NOx son moléculas muy simples que se encuentran presentes de forma natural en 
la atmósfera. Las fuentes naturales de estos óxidos incluyen la fijación de nitrógeno 
por un rayo, la actividad volcánica y la actividad microbiana. Durante mucho tiempo 
fue muy poca la preocupación por estos compuestos. Sin embargo, los niveles de NOx 
han aumentado a un nivel que se han convertido en importantes contaminantes del 
aire debido al aumento en las actividades antropogénicas en general durante los 
últimos cien años. 
Cuando cualquiera de estos óxidos se disuelve en agua y se descompone, forma ácido 
nítrico (HNO3) o ácido nitroso (HNO2).El ácido nítrico forma sales de nitrato cuando 
es neutralizado. El ácido nitroso forma sales de nitrito. De esta manera, los NOx y sus 
derivados existen y reaccionan ya sea como gases en el aire, como ácidos en gotitas de 
agua, o como sales (EPA, 1999). 
Dependiendo de su origen, las fuentes de emisión de contaminantes atmosféricos 
pueden englobarse en los siguientes puntos: 
a. Fuentes antropogénicas 
I. Procesos industriales 
II. Actividad humana 
 
b. Fuentes naturales 
I. Procesos de quema de la biomasa (combustibles fósiles) 
II. Océanos 
III. Suelo 
IV. Procesos implicados con la luz solar 
2 
 
TABLA 1.1 ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOX) 
Formula Nombre Valencia 
del (N) 
Características Daños a la salud Daños al medio 
ambiente 
 
 
 
 
 
N2O 
 
 
 
 
 
Óxido 
nitroso 
 
 
 
 
 
1 
Gas incoloro con olor dulce; 
insoluble en agua, ligeramente 
toxico, se usa como anestésico. Se 
genera por la termólisis 
controlada del nitrato amónico o 
por reacción de amoníaco con 
ácido nítrico. Se forma también en 
condiciones anaerobias a partir de 
abonos minerales en el suelo. Se 
oxida con O3 a cualquier 
temperatura para formar O2 y NO o 
dos moléculas de NO unidas como 
su dímero (N2O2). 
A corto plazo: Puede afectar al sistema 
nervioso central disminuyendo el estado 
de alerta. Puede causar quemaduras en la 
piel o congelación. Puede irritar la nariz y 
la garganta, causando tos o falta de aire. 
Puede causar sensación de 
desvanecimiento mareo y somnolencia 
A largo plazo: Puede afectar a la médula 
ósea y al sistema nervioso periférico. 
Produce alteraciones en la reproducción 
humana. Causa daño al hígado y al riñón. 
Es uno de los 
principales gases 
de efecto 
invernadero, 
causante del 
calentamiento 
global. 
Ataca a la capa de 
ozono reduciendo 
químicamente a 
este último en 
oxigeno molecular 
y óxido de 
nitrógeno 
 
 
 
 
 
 
 
NO 
 
 
 
 
 
 
 
Óxido 
nítrico 
 
 
 
 
 
 
 
2 
Gas incoloro, con un olor dulce 
fuerte, ligeramente soluble en 
agua, toxico. Es un oxidante fuerte 
y reacciona con materiales 
combustibles y reductores. Es una 
molécula altamente inestable se 
oxida rápidamente en presencia de 
oxigeno convirtiéndose en NO2. Se 
forma en plantas de energía, 
incendios y en el escape de 
motores a propano, diesel y 
gasolina (combustión incompleta). 
A altas temperaturas el (N2) y el 
(O2) molecular pueden combinarse 
para formar NO (2). 
A corto plazo: Irrita los ojos y el tracto 
respiratorio. La inhalación puede originar 
edema pulmonar. Grandes cantidades 
pueden disminuir la cantidad de oxígeno 
en la sangre y causar dolor de cabeza, 
fatiga, mareos y un color azulado en la piel 
y los labios (metahemoglobinemia). 
A largo plazo: Los pulmones pueden 
resultar afectados por la exposición 
prolongada o repetida. Es posible que 
exposiciones repetidas causen bronquitis 
con tos, flema y/o falta de aire. Puede 
causar dolores de cabeza, náuseas, vomito, 
fatiga, confusión mental, pérdida de 
conocimiento y muerte. 
 
 
 
 
 
Contribuye a la 
formación de 
lluvia acida, el 
smog fotoquímico 
y el 
oscurecimiento 
global. 
 
3 
 
 
TABLA 1.1 ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOX) (Continuación) 
Formula Nombre Valencia 
del (N) 
Características Daños a la salud Daños al medio 
ambiente 
 
 
N2O2 
Dióxido de 
di 
nitrógeno 
 
 
2 
Gas incoloro ligeramente soluble en agua. Se 
puede formar a partir de la reacción del N2O 
y O3. Es una molécula altamente inestable, 
esta se oxida rápidamente para formar NO2 
 
 
No reportado (1) 
 
 
No reportado (1) 
 
 
 
N2O3 
 
 
Trióxido 
de di 
nitrógeno 
 
 
 
3 
Sólido negro, soluble en agua, con olor 
ligeramente irritante, altamente oxidante, se 
descompone en agua. Es inestable por 
encima de 3°C a presión normal. Se produce 
mezclando partes iguales de (NO) y (NO2) y 
enfriando la mezcla por debajo de 21°C. Es 
el anhídrido del inestable ácido nitroso 
(HNO2) y lo produce al mezclarse con H2O 
 
 
 
No reportado (1) 
 
 
 
No reportado (1) 
 
 
 
 
 
NO2 
 
 
 
 
 
Dióxido de 
nitrógeno 
 
 
 
 
 
4 
Gas café rojizo de olor acre, muy soluble en 
agua, se descompone en agua. Es un gas 
tóxico, irritante y precursor de la formación 
de partículas de nitrato. Es un oxidante 
fuerte y reacciona violentamente con 
materiales combustibles y reductores. 
Reacciona con agua produciendo ácido 
nítrico y óxido nítrico. Ataca a muchos 
metales en presencia de agua. Se forma 
como subproducto en los procesos de 
combustión a altas temperaturas, como en 
los vehículos motorizados y las plantas 
eléctricas así como de la oxidación del NO 
en presencia de oxígeno. 
A corto plazo: Es corrosivo para 
la piel y el tracto respiratorio. La 
inhalación del gas o el vapor 
puede originar edema pulmonar. 
Puede irritar y quemar la piel con 
posibilidad de daño ocular. 
A largo plazo: Puede afectar al 
sistema inmune y el pulmón, 
dando lugar a menor resistencia 
frente a infecciones. 
 
 
Contribuye a la 
formación de 
lluvia ácida, el 
smog 
fotoquímico y el 
oscurecimiento 
global. 
 
 
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_nitroso
http://es.wikipedia.org/wiki/Agua
4 
 
 
TABLA 1.1 ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOX) (Continuación) 
Formula Nombre Valencia 
del (N) 
Características Daños a la salud Daños al medio 
ambiente 
 
 
 
N2O4 
 
 
Tetróxido 
de di 
nitrógeno 
 
 
 
4 
Gas café rojizo muy soluble en agua, se 
descompone en agua. Es un dímero del dióxido 
de nitrógeno. Es un poderoso oxidante, 
altamente tóxico y corrosivo. Recibió mucha 
atención como comburente de cohetes debido a 
que reacciona de forma hipergólica con la 
hidracina, y derivados, y se puede almacenar 
con facilidad. 
 
 
 
No reportado (1) 
 
 
 
No reportado (1) 
 
 
N2O5 
 
Pentóxido 
de di 
nitrógeno 
 
 
5 
Sólido blanco, muy soluble en agua, se 
descompone en agua. Es el óxido de 
nitrógeno con más fuerza de ionización, lo que 
le infiere una gran capacidad de combustión. Es 
altamente reactivo y al mezclarse con agua 
produce ácido nítrico. 
 
 
No reportado (1) 
 
 
No reportado (1) 
 
 
(1) El dióxido de di nitrógeno (N2O2), trióxido de di nitrógeno (N2O3), tetróxido de di nitrógeno (N2O4) y pentóxido de di 
nitrógeno (N2O5) existen en concentraciones muy bajas en el gas de chimeneas. Si en embargo, existen en 
concentraciones tan bajas en la atmosfera que tanto su presencia como su efecto son ignorados con frecuencia. 
(2) A la temperatura ambiente el (O2) y el (N2) tienen poca tendencia a reaccionar entre sí, puesto que su reacción de 
formación es extremadamente endotérmica. La energía necesaria solo está disponible a temperaturas altas, como las 
generadas en los procesos de combustión (de 1300 a 2500°C). Incluso a tales temperaturas se producen cantidades 
muy pequeñas de NO. En general se puede decir que el tiempo de residencia de los gases en la zona de combustión, así 
como la temperatura de la llama y la concentración de oxígeno determina la cantidad de NO que realmente se forma. 
http://es.wikipedia.org/wiki/D%C3%ADmero_(qu%C3%ADmica)
http://es.wikipedia.org/wiki/Oxidante
http://es.wikipedia.org/wiki/Propergoles_hiperg%C3%B3licos
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xidos_de_nitr%C3%B3geno
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xidos_de_nitr%C3%B3geno
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_n%C3%ADtrico
 
5 
 
De los distintos óxidos de nitrógeno conocidos, normalmente se detectan en la 
atmósfera tres de ellos: óxido nítrico (NO), dióxido de nitrógeno (NO2) y óxido nitroso 
(N2O). El termino NOX se aplica solo a los dos primeros, debido a su presencia 
mayoritaria y facilidad de transformación mutua en presencia del O2 del aire. 
El óxido nitroso (N2O) es un gas de efecto invernadero. Respecto a esto último, varios 
son los factores determinantes de la intensidad de un gas de efecto invernadero y se 
relacionan con las consecuencias que tendrá en el clima de la Tierra. Un factor es la 
longitud de tiempo que el gas permanece en la atmósfera.Un segundo factor es la 
capacidad única de cada gas para absorber la energía. Al tener en cuenta estos dos 
factores, se calcula el potencial de calentamiento global de un gas, en comparación con 
una masa equivalente de dióxido de carbono (que se define por un potencial de 
calentamiento global igual a 1). En la tabla 1.2 se muestran los potenciales de 
calentamiento de los gases de efecto invernadero (EPA, 1999). 
Tabla 1.2 Potencial de calentamiento global 
Gases de efecto invernadero Potencial de calentamiento 
(horizonte a 100 años) 
Bióxido de carbono (CO2) 1 
Metano (CH4) 21 
Óxido nitroso (N2O) 310 
HFC-125 2800 
HFC-143a 3800 
HFC-236fa 6300 
Perfluorometano (CF4) 6500 
Perfluorobutano (C4F10) 7000 
Perfluorohexano (C6F14) 7400 
Perfluoroetano (C2F6) 9200 
HFC-23 11700 
Hexafluoruro de azufre (SF6) 23900 
Fuente: Segundo informe de evaluación, PICC (Panel Intergubernamental sobre 
Cambio Climático). 
 
La EPA (Environmental Protection Agency, Agencia de Protección Ambiental de 
Estados Unidos) regula solo el dióxido de nitrógeno (NO2) porque es la forma más 
predominante de NOx en la atmosfera de origen antropogénico. El NO2 no es solo un 
contaminante importante del aire por sí solo, sino que también reacciona en la 
atmosfera para formar ozono O3 (smog fotoquímico) y lluvia ácida (EPA, 1999). 
 
 
 
6 
 
1.1.1 FORMACION DE LOS NOx. 
 
I. NOx TERMICOS 
 
Este método de formación de NOx fue propuesto por Zeldovich e involucra la reacción 
de N2 y O2 gaseoso en condiciones de combustión. Las reacciones globales se 
presentan de la siguiente manera: 
 
 
 
 
 
 
Tanto la termodinámica y la cinética es importante en la formación de NOx: la 
concentración, temperatura y tiempo de residencia influye sobre la cantidad de NOx 
producidos. Por lo tanto, la formación de NOx puede ser limitada reduciendo la 
temperatura (<1300°C) y reduciendo el tiempo de residencia. La formación de NO 
térmico, es el mecanismo predominante por el que se producen las emisiones de NOx, 
cuando se quema combustible líquido y gaseoso. 
 
II. NOx INMEDIATOS 
 
Los NOx inmediatos son formados cuando una molécula de nitrógeno (N2) en el aire 
reacciona con los radicales libres de hidrocarburos. Los NOx inmediatos se producen 
en las regiones ricas en combustible donde es más probable que se encuentran los 
radicales libres de hidrocarburos. En general, considerablemente más NO se forma 
por fijación térmica que por la generación de NOx inmediatos. Los NOx se pueden 
reducir operando a temperaturas bajas y oxidaciones altas en las condiciones de 
combustión. 
 
III. NOx DEL COMBUSTIBLE 
Algunos combustibles pueden poseer los compuestos N-H o N-C, tal como la piridina, 
quinolina y compuestos de tipo amina. Durante el proceso de combustión estos 
compuestos orgánicos que contienen nitrógeno se descomponen en compuestos tales 
como HCN, NH3 o radicales libres tales como NH* y CN*. Todos estos compuestos 
forman últimamente NOx. Los NOx de combustibles son independientes de la 
temperatura de flama a la temperatura normal de combustión y es insensible a la 
naturaleza del compuesto orgánico de nitrógeno. 
 
7 
 
La cantidad de NOx de combustible formado, dependerá de la cantidad de compuestos 
que contienen nitrógeno en el combustible original. El contenido de nitrógeno del gas 
natural y los productos petrolíferos ligeros es despreciable <0.1%, los aceites 
típicamente contienen 0.1% a 0.5%, los crudos de petróleo oscila alrededor de 0.1% a 
0.5%, mientras que el combustóleo contiene < 1%. El carbón abarca una gama de 
contenidos de 0.5% a 2%. De este modo es lógico pensar que la formación de NOx del 
combustible predomine en el carbón y los petróleos brutos. 
Durante la combustión, una fracción de este nitrógeno contenido en el combustible es 
liberado y es convertido en la zona de llama en óxidos de nitrógeno y/o N2. La 
cantidad de NO formado depende de: 
 El nitrógeno contenido en el combustible. 
 Las características del combustible. 
 La concentración de nitrógeno del combustible, liberada en la zona de llama. 
 Los parámetros de la combustión (especialmente el exceso de O2). 
Cuando las condiciones de reacción se desarrollan con altos excesos de oxígeno, 
predominará la formación de NOx. Bajo condiciones ricas en combustible o cuando el 
contenido de nitrógeno del combustible es muy alto, las reacciones que producen 
nitrógeno molecular predominan, resultando un porcentaje de conversión de NO 
menor. Esto es debido a que el NO reacciona con algunos radicales, 
descomponiéndose en nitrógeno molecular. Este mecanismo se puede utilizar para 
reducir la formación de NOx mediante los procesos de inyección de aire y combustible 
en etapas. 
Los NOx de combustible típicamente están en los intervalos de 20% a 50% del total de 
las emisiones de NOx, en función de las condiciones de combustión. Los NOx de 
combustible pueden ser limitados, disminuyendo la concentración de nitrógeno en el 
combustible o por el funcionamiento del quemador en condiciones ricas en 
combustible. 
En la tabla 1.3 se muestran los mecanismos y factores principales que afectan la 
formación de NOx térmicos, de combustible e inmediatos. 
 
 
 
 
 
8 
 
Tabla 1.3 Mecanismo de formación de los NOx 
Óxidos de 
nitrógeno 
Lugar de 
formación 
Mecanismo/reacción Factores principales que afectan a 
la formación del NO 
 
NOx 
Térmico 
 
Llama 
zona de 
pre-reacción 
 Exceso de O2 
 
 
 Exceso de combustible 
 
 Concentración de átomos de O2 
atómico. 
 Tiempo de residencia. 
 Temperatura ≥ 1300°C. 
NOx 
Combustible 
Llama Sobre compuestos de 
carbono. 
 Concentración de O2. 
 Tiempo de residencia. 
NOx 
Inmediatos 
 
Llama 
 
 
 
 Concentración de átomos de O2 
en la reacción de combustión. 
 Exceso de aire. 
 
1.1.2 PRINCIPALES FUENTES GENERADORAS DE NOx 
 
El INEM (Inventario Nacional de Emisiones de México) reporta las emisiones generadas 
de NOx por cinco tipos específicos de fuentes de emisión, estas son: 
 Fuentes fijas: Son los establecimientos industriales estacionarios, regulados 
por la SEMARNAT. Incluyen a las industrias del petróleo, petroquímica y 
química (incluyendo plásticos), producción de pinturas y esmaltes, metalúrgica 
y siderúrgica, automotriz, celulosa y papel, cemento y cal, vidrio, alimentos, 
bebidas, textil, madera, generación de energía eléctrica, residuos peligrosos, 
hospitales y producción de asfalto. 
 
 Fuentes de área: Son los pequeños establecimientos industriales que no se 
clasifican como fuentes fijas. Incluyen la combustión industrial, comercial, 
agrícola y doméstica, incendios forestales y en construcciones, quemas 
agrícolas, asados al carbón y terminales de autobuses. 
 
 Fuentes móviles: Corresponden a las emisiones del escape de los vehículos 
automotores que circulan por carreteras y calles pavimentadas, incluidos 
automóviles particulares, motocicletas, taxis, microbuses, autobuses y 
camiones de carga pesada que utilizan ya sea diesel o gasolina. 
 
 Fuentes móviles que no circulan por carretera: son todo el equipo automotor 
o portátil cuya operación en caminos públicos está prohibida. Incluyen 
aviación, equipo básico en aeropuertos, embarcaciones marinas, locomotoras 
de arrastre, maquinaria agrícola y de construcción. 
 
9 
 
 Fuentes naturales: Son aquellas que emiten contaminantes atmosféricos que 
no provienen directamente de actividades humanas. Las fuentes naturales se 
definen como biogénicas o geogénicas. Las fuentes biogénicas incluyen las 
emisiones producidas por la vegetación y la actividad microbiana del suelo. 
Las fuentes geogénicas incluyen los volcanes, geiseres, manantiales de aguas 
sulfurosas y emanaciones de aceite que suelen registrarse en ambientes 
marinos.En la figura 1.1 se muestran las principales fuentes generadoras de NOx. Dichos 
porcentajes corresponden al año 2008. 
 
 
Figura 1.1 Fuentes Generadoras de NOx, 2008. SEMARNAT (sinea) 
 
1.1.3 EMISIONES NACIONALES DE NOx 
 
Los antecedentes de los inventarios de emisiones en México se remontan al año 1988 
cuando se implementó el Sistema Nacional del Inventario de Emisiones de Fuentes 
Fijas, así como el estudio encaminado a cuantificar las emisiones en la Zona 
Metropolitana del Valle de México (ZMVM). 
En el año 2006 se publicó el primer Inventario Nacional de Emisiones que incluye 
información del año 1999 desagregada por fuente de emisión de contaminantes y para 
todos los estados y municipios del país. En el año 2011 se realizó la segunda 
Fuentes de área 
9% 
Fuentes fijas 
11% 
Fuentes móviles 
46% 
Fuentes 
Naturales 
34% 
Fuentes Generadoras de NOx, 2008 
 
10 
 
actualización al inventario nacional de emisiones con datos del 2005. En el año 2012 
se publicó el más reciente INEM con datos del 2008 el cual presenta la estimación de 
las emisiones de contaminantes por fuente, por estado y municipio. 
De acuerdo con el INEM, en 2008 se emitieron alrededor de 58.7 millones de 
toneladas de contaminantes, de los cuales, 21% fueron emitidos por fuentes naturales 
y 79% por fuentes antropogénicas. 
 
 
Figura 1.2 Emisiones de NOx en México (1999-2008), Inventario nacional de emisiones de 
contaminantes atmosféricos, SEMARNAT (SINEA). 
 
Considerando las emisiones de fuentes naturales y antropogénicas, las cinco entidades 
federativas que emitieron una mayor cantidad de NOx fueron Veracruz, Nuevo León, 
Jalisco, Baja California y Michoacán. Sus contribuciones a la emisión total nacional 
oscilaron entre el 5.7% y 8.4% en contraste con Colima, Baja California Sur, 
Querétaro, Aguascalientes y Tlaxcala que emitieron cada uno menos de uno por ciento 
del total nacional. 
Cuando se analiza la emisión de contaminantes per cápita se observa que a nivel 
nacional, en el año 2005, cada habitante emitió en promedio alrededor de 0.68 
toneladas. Si sólo se consideran las emisiones de fuentes naturales, la cifra es de 0.15 
toneladas por habitante, mientras que las emisiones estrictamente antropogénicas 
fueron de 0.53. La emisión per cápita total por municipio y delegación política, 
0 
0.5 
1 
1.5 
2 
2.5 
3 
3.5 
4 
4.5 
5 
1999 2005 2008 
Em
is
ió
n
 (
m
ill
o
n
e
s 
d
e
 t
o
n
e
la
d
as
/a
ñ
o
) 
Año 
EMISIONES DE NOx EN MEXICO 1999-2008 
Fuentes naturales 
Fuentes móviles 
Fuentes fijas 
Fuentes de área 
 
11 
 
muestra que en 89% de los municipios generaron entre 0.01 y 2 toneladas de 
contaminantes antropogénicos en 2005. 
Con respecto a las emisiones totales por municipio y contaminante, en el caso de los 
NOx, alrededor del 58% de las emisiones de NOx fueron generadas por tan sólo el 7% 
de los municipios. Entre estos últimos, destacan los municipios de Nava (Coahuila), 
Monterrey (Nuevo León), Tijuana y Mexicali (ambos en Baja California), Carmen 
(Campeche) y Toluca (México) con emisiones de entre 50 y 108 mil toneladas. 
 
 
Figura 1.3 Emisión de contaminantes por entidad federativa, 2008. SEMARNAT (SINEA) 
0 100 200 300 400 500 
Veracruz 
Jalisco 
Michoacan 
Coahuila 
Tamaulipas 
Distrito Federal 
Chiapas 
Guanajuato 
Campeche 
Durango 
Zacatecas 
Hidalgo 
Yucatan 
Morelos 
Baja california sur 
Aguascalientes 
Emision (miles de toneladas) 
En
ti
d
ad
 F
e
d
e
ra
ti
va
 
Emisión de contaminantes por entidad federativa, 2008 
Fuentes antropogenicas 
Fuentes naturales 
 
12 
 
Con el fin de hacer más comprensible el nivel de contaminación del aire, en México se 
ha usado un índice conocido como IMECA (Índice Metropolitano de la Calidad del 
Aire), que consiste en una transformación de las concentraciones del contaminante a 
un número adimensional. En la escala utilizada por el IMECA, los valores están 
determinados en múltiplos de 50 IMECA. 
Con base en los valores del IMECA, las autoridades pueden declarar una contingencia 
ambiental. Esta se refiere a una situación eventual y transitoria en la que la 
concentración de contaminantes en la atmósfera alcanza niveles dañinos a la salud de 
la población en general. Algunas de las ciudades y zonas industriales que cuentan con 
programas de contingencias ambientales por contaminación atmosférica son el Valle 
de México, Guadalajara, Monterrey y Salamanca. 
La difusión del IMECA se realiza por medio de colores y calificativos sobre la calidad 
del aire, de acuerdo con el grado de riesgo que represente para la salud humana 
(Tabla 1.4). 
Tabla 1.4 Interpretación del Imeca 
Imeca Condición Efectos a la salud 
0-50 Buena Adecuada para llevar a cabo actividades al aire libre. 
51-100 Regular Posibles molestias en niños, adultos mayores y personas con 
enfermedades. 
101-150 
Mala 
Causante de efectos adversos a la salud de la población, en 
particular los niños y los adultos mayores con enfermedades 
cardiovasculares o respiratorias como el asma. 
151-200 
Muy mala 
Causante de mayores efectos adversos a la salud de la población 
en general, en particular los niños y los adultos mayores con 
enfermedades cardiovasculares o respiratorias como el asma. 
 200 
Extremadamente 
mala 
Causante de efectos adversos a la salud de la población en 
general. Se pueden presentar complicaciones graves en los niños 
y los adultos mayores con enfermedades cardiovasculares o 
respiratorias como el asma. 
Fuente: 
GDF. Sistema de monitoreo atmosférico de la ciudad de México. IMECA. 2011. Disponible: 
www.calidadaire.df.gob.mx/calidadaire/index.php?opcion=2opcioninfoproductos=22. Fecha de 
consulta: septiembre de 2013. 
 
Tabla 1.4 Índice IMECA. 2011. GDF. Sistema de monitoreo atmosférico de la ciudad de 
México. 
 
 
 
 
13 
 
1.1.4 PROBLEMAS A LA SALUD ASOCIADOS A LA PRESENCIA DE NOx 
 
Como contaminante atmosférico, el NO2 puede correlacionarse con varios síntomas: 
 
 Una exposición breve al NO2 puede provocar irritación del sistema respiratorio y 
ocular. A largo plazo, los principales efectos pueden ser un desarrollo pulmonar 
más lento en los niños y la aparición de enfermedades respiratorias crónicas y 
cerebro- vasculares. En concentraciones de corta duración superiores a 200 ppm, 
es un gas tóxico que causa una importante inflamación de las vías respiratorias. 
 
 Los niveles bajos de óxidos de nitrógeno en el aire pueden irritar los ojos, la nariz, 
la garganta, los pulmones, y posiblemente causar tos y una sensación de falta de 
aliento, cansancio y náusea. La exposición a bajos niveles también puede producir 
acumulación de líquido en los pulmones 1 o 2 días luego de la exposición. Respirar 
altos niveles de óxidos de nitrógeno puede rápidamente producir quemaduras, 
espasmos y dilatación de los tejidos en la garganta y las vías respiratorias 
superiores, reduciendo la oxigenación de los tejidos del cuerpo, produciendo 
acumulación de líquido en los pulmones y la muerte. 
 
Actualmente aún no se confirma si la exposición a los óxidos de nitrógeno puede 
afectar la reproducción en seres humanos. 
 
1.1.5 LEGISLACIÓN EN MATERIA DE CONTAMINACIÓN DE AIRE PARA NOx 
 
Desde el punto de vista de protección de la salud, el dióxido de nitrógeno (NO2) es el 
único que tiene valores límite para exposiciones de larga y corta duración. La estrecha 
relación del monóxido de nitrógeno (NO) con el proceso de formación de NO2 hace 
que también tenga su importancia en la evaluación y gestión de la calidad del aire. 
Para el caso de México, con fecha 11 de noviembre de 1993, en cumplimiento de los 
previsto en el artículo 46 de la ley federal sobre metrología y normalización, la 
secretaria de salud pública la Norma Oficial Mexicana NOM-023-SSA1-1993, en 
materia de salud ambiental para evaluar la calidad del aire con respecto al bióxido de 
nitrógeno (NO2). Se establece que la concentraciónde bióxido de nitrógeno no debe de 
rebasar el límite máximo normado de 0.21 ppm, en una hora una vez al año, como 
protección a la salud de la población susceptible. 
Para el caso de Europa, el Real decreto 102/2011 relativo a la mejora de la calidad del 
aire, y la directiva europea 50/2008/CE establece los valores límite de protección de 
la salud, vigentes desde enero de 2010. 
 
14 
 
Tabla 1.5 Valores límite para exposiciones de larga y corta duración de NOx 
 Periodo de promedio Valor limite 
Valor límite horario 1 hora 0.106 ppm de NO2 
Valor límite anual 1 año 0.021 ppm de NO2 
 
 
El valor guía actual de la OMS de 0.021 ppm, media anual, establecida para proteger al 
público de los efectos del NO2 gaseoso en la salud. El fundamento de esto es que, 
debido a que la mayoría de los métodos de reducción de la concentración son 
específicos para los NOx, no están concebidos para controlar otros contaminantes que 
los acompañan, pudiendo incluso aumentar sus emisiones. Sin embargo, si se vigila el 
NO2 como marcador de mezclas complejas de la contaminación derivada de la 
combustión, se debería utilizar un valor guía anual más bajo (OMS, 2000). 
 
El Plan Nacional de Desarrollo 1989–1994, señala que la contaminación atmosférica 
ha sido producto del proceso de la industrialización, así como de las grandes 
concentraciones urbanas, primordialmente por la emisión de humos, polvos y gases 
provenientes de fuentes móviles y fijas. Para prevenir, restablecer y mantener la 
calidad de aire, se realizarán acciones para reducir la emisión de contaminantes. 
 
La Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente y su Reglamento 
en materia de prevención y control de la contaminación de la atmósfera, señalan que 
la calidad del aire debe ser satisfactoria en todos los asentamientos humanos y 
regiones del país, y que la Secretaría de Desarrollo Social, expedirá, en coordinación 
con la Secretaría de Salud en lo referente a la salud humana, las normas oficiales 
mexicanas correspondientes, especificando los niveles permisibles de emisión e 
inmisión por contaminante y por fuente de contaminación. 
 
El Programa Nacional para la Protección del Medio Ambiente 1990–1994 dicta que en 
materia de Protección al Ambiente se cuente con los conocimientos científicos y 
técnicos que permitan incorporar en los procesos productivos, tecnologías que 
reduzcan al mínimo el impacto sobre el medio ambiente, así como definir e incluir 
criterios ecológicos para regular y optimizar las actividades productivas. 
 
La SEMARNAT a emitido las normas que se listan a continuación para el monitoreo y 
control ambiental de las emisiones de NOx (ver tabla 1.6). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
Tabla 1.6 Normatividad para fuentes fijas 
Norma Oficial Mexicana Concepto 
NOM-023-SSA1-1993 Salud ambiental (calidad del aire con respecto al 
NO2. 
NOM-098-SEMARNAT-2002 Protección ambiental (incineración de residuos-
límites máximos de emisiones). 
 
NOM-085-SEMARNAT-1994 
Humos, partículas suspendidas totales, óxidos de 
azufre y óxidos de nitrógeno en fuentes fijas que 
utilizan combustibles fósiles. 
NOM-CCAM-004-ECOL-1993 Métodos de medición para determinar la 
concentración de NO2. 
 
NOM-041-SEMARNAT-2006 
Límites máximos permisibles de contaminantes 
atmosféricos provenientes del escape de vehículos 
automotores que utilizan gasolina. 
 
 
NOM-044-SEMARNAT-2006 
Límites máximos permisibles de contaminantes 
atmosféricos provenientes del escape de vehículos 
automotores que usan diesel que se utilizan para la 
propulsión de vehículos con peso bruto mayor de 
3,857 kilogramos. 
NOM-097-ECOL-1995 Límites máximos permisibles de NOx en los 
procesos de fabricación de vidrio. 
 
NOM-042-SEMARNAT-2003 
Límites máximos permisibles de contaminantes 
atmosféricos provenientes del escape de vehículos 
automotores cuyo peso bruto vehicular no exceda 
los 3,857 kilogramos. 
 
 
 
NOM-076-SEMARNAT-2012 
Límites máximos permisibles de emisión de 
hidrocarburos no quemados, monóxido de carbono 
y óxidos de nitrógeno provenientes del escape, así 
como de hidrocarburos que se utilizaron para la 
propulsión de vehículos automotores nuevos en 
planta con peso bruto vehicular mayor de 3,857 
kilogramos. 
 
 
1.1.6 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE NOx 
 
La tecnología de reducción y control de NOx es un asunto relativamente complejo. En 
la tabla 1.7 se muestra las tecnologías de prevención de la contaminación y de control 
de los NOx, presentando primeramente los principios que son utilizados, las 
tecnologías y estrategias más importantes para la prevención de la contaminación y el 
control de las emisiones. 
 
 
16 
 
Tabla 1.7 Métodos de control de NOx 
Principio o método de 
reducción o de control 
de emisiones 
Tecnologías exitosas Método de prevención de 
la contaminación (P2) o 
tecnología de adición (A) 
 
 
 
1. Reducir la 
temperatura 
 
Recirculación del gas de chimenea (RGC) 
Requemado del gas natural 
Quemadores de bajo NOx (QBN) 
Optimización de la combustión 
Quemadores fuera de servicio (QFS) 
Menos exceso de aire (MEA) 
Inyectar agua o vapor 
Aire de sobrefuego (ASF) 
Escalonificación del aire 
Reducción del precalentamiento del aire 
Combustión catalítica 
P2 
P2 
P2 
P2 
P2 
P2 
P2 
P2 
P2 
P2 
P2 
2. Reducir el tiempo de 
residencia 
Inyectar aire 
Inyectar combustible 
Inyectar vapor 
P2 
P2 
P2 
 
3. Reducción Química 
de los NOx 
Requemado de combustible (RC) 
Quemadores de bajo NOx (QBN) 
Reducción catalítica selectiva (RCS) 
Reducción no catalítica selectiva (RNCS) 
P2 
P2 
A 
A 
4. Oxidación de los 
NOx con Absorción 
Subsecuente 
Reactor de plasma no térmico 
Inyectar oxidante 
A 
A 
5. Remoción de 
Nitrógeno 
Oxígeno en vez de aire 
Combustible ultra bajo en nitrógeno 
P2 
P2 
6. Utilizando un 
adsorbente 
Adsorbente en cámaras de combustión 
Adsorbente en ductos 
A 
A 
7. Combinaciones de 
estos Métodos 
Todos los productos comerciales P2 y A 
 
Las tecnologías de reducción de NOx existentes se dividen en dos categorías, 
aplicaciones para combustión externa (por ejemplo, calderas, hornos y calentones de 
proceso) y aplicaciones para combustión interna (por ejemplo, motores y turbinas 
estacionarias de combustión interna). Estas categorías están subdivididas todavía en 
tecnologías para la prevención de la contaminación, que reducen la generación de 
NOx, y tecnologías de control de adición las cuales reducen las emisiones de NOx (ver 
tabla 1.8 y 1.9). 
 
 
 
17 
 
Tabla 1.8 Tecnologías para limitar los NOx de combustión externa 
Técnica Descripción Ventajas Desventajas Impactos Aplicabilidad Eficiencia 
Menos Exceso de Aire 
(MEA) 
Reduce la 
disponibilidad del 
oxígeno 
 
Modificación fácil 
 
Baja reducción de NOx 
CO alto 
Longitud de la llama 
Estabilidad de la llama 
 
Todos los 
combustibles 
 
50-70% 
No Estequiométrico: 
a. Quemadores Fuera 
de Servicio (QFS) 
b. Aire de Sobrefuego 
(ASF) 
 
Combustión 
escalonificada 
 
Bajo costo 
Sin costo capital 
para QFS 
 
a. Mayor flujo de aire 
para el CO 
b. Alto costo de capital 
Longitud de la llama 
Capacidad del 
extractor 
Presión de colector 
Todos los 
combustibles 
Quemadores múltiples 
para QFS 
 
 
50-70% 
 
Quemador de bajo 
NOx 
(QBN) 
 
Combustión interna 
escenificada 
Costo de operación 
bajo 
Compatible con RGC 
 
Costo capital 
moderadamente alto 
Longitud de la llama 
Capacidad del 
extractor 
Estabilidad de 
turndown 
 
 
Todos los 
combustibles 
 
 
50-70% 
 
 
Re-circulación del Gas 
de Chimenea (RGC) 
 
<30% del gas de 
chimenea re-circulado 
con aire, disminuyendo 
la temperatura 
 
Alto potencial de 
reducción de NOx para 
combustibles bajos en 
nitrógeno 
Costo capital y costo de 
operación 
moderadamente 
altos 
Afecta la transferencia 
de calor y las 
presiones del sistema 
Capacidad del 
extractorPresión del horno 
Caída en la presión del 
quemador 
Estabilidad de 
turndown 
 
 
Todos los 
Combustibles 
Combustibles bajos en 
nitrógeno 
 
 
 
50-70% 
 
Inyección de 
Agua/Vapor 
 
Reduce la temperatura 
de la flama 
Costo de capital 
moderado 
Reducción de NOx 
similar a RGC 
Penalidad en la 
eficiencia 
Potencia más alta del 
abanico 
Estabilidad de la llama 
Penalidad en la 
eficiencia 
Todos los 
combustibles 
Combustibles bajos en 
Nitrógeno 
 
 
50-70% 
Reducción en el 
precalentamiento del 
aire 
Aire no precalentado, 
reduce la temperatura 
de la llama 
 
Alto potencial de 
reducción de NOx 
Pérdida significante en 
eficiencia (1% por 
40(F) 
Capacidad del 
extractor 
Penalidad en la 
eficiencia 
Todos los 
combustibles como 
Combustibles bajos en 
Nitrógeno 
 
 
50-70% 
 
 
Escalonificación del 
Aire 
 
 
Admitir aire en etapas 
separadas 
 
 
Reduce la temperatura 
de combustión pico 
 
Extiende la combustión 
a un tiempo de 
residencia más largo a 
temperatura más baja 
Añade ductos y 
reguladores 
para controlar el aire 
Modificación del 
horno 
 
 
 
Todos los 
combustibles 
 
 
50-70% 
 
18 
 
 
Tabla 1.8 Tecnologías para limitar los NOx de combustión externa (continuación) 
Técnica Descripción Ventajas Desventajas Impactos Aplicabilidad Eficiencia 
 
Escalonificación del 
Combustible 
 
Admitir combustible 
en etapas separadas 
 
Reduce la temperatura 
de combustión pico 
Extiende la combustión 
a un tiempo de 
residencia más largo a 
temperatura más baja 
 
Añade inyectores de 
combustible en 
otras ubicaciones 
Modificación del horno 
 
Todos los 
combustibles 
 
 
50-70% 
 
 
 
Reducción Catalítica 
Selectiva (RCS) 
(tecnología de adición) 
 
 
Catalizador localizado 
en el flujo del aire, 
promueve la reacción 
entre el amoníaco y el 
NOx 
 
 
 
 
Alta remoción de NOx 
Costo de capital muy 
alto 
Alto costo de operación 
Ubicación del 
catalizador 
Aumento en la caída de 
presión 
Puede requerir 
enjuague con agua 
 
Requisitos de 
espacio 
Deslizamiento 
del amoníaco 
Residuos tóxicos 
Desecho 
 
 
 
Todos los 
combustibles 
 
 
 
 
80-90% 
 
Reducción No 
Catalítica Selectiva 
(RNCS) 
(tecnología de adición) 
a. urea 
b. amoníaco 
 
 
 
Inyectar reactivo para 
reaccionar con NOx 
 
a. Bajo costo de 
capital 
Remoción moderada 
de NOx 
Sustancia química no 
tóxica 
b. Bajo costo de 
operación 
Remoción moderada 
de NOx 
 
 
a. Dependiente de la 
temperatura 
Menor reducción de 
NOx a cargas más bajas 
b. Costo de capital 
moderadamente alto 
Almacenaje, manejo, 
sistema de inyección 
del amoníaco 
 
a. Geometría 
del horno 
Perfil de la 
temperatura 
b. Geometría 
del horno 
Perfil de la 
temperatura 
 
 
 
Todos los 
combustibles 
 
 
 
 
 
80-90% 
 
Re-quemado de 
Combustible 
Inyectar combustible 
para reaccionar con 
NOx 
Costo moderado 
Remoción moderada 
de NOx 
 
Extiende el tiempo de 
residencia 
Perfil de la temperatura 
del horno 
Todos los combustibles 
(sólido pulverizado) 
 
70-90% 
Optimización de la 
Combustión 
Cambiar la eficiencia 
de la combustión 
primaria 
Costo mínimo Extiende el tiempo de 
residencia 
Perfil de la 
temperatura del 
horno 
Gas 
Combustibles 
líquidos 
 
50-70% 
 
 
 
19 
 
Tabla 1.8 Tecnologías para limitar los NOx de combustión externa (continuación) 
Técnica Descripción Ventajas Desventajas Impactos Aplicabilidad Eficiencia 
 
Combustión 
Catalítica 
El catalizador causa 
combustión a 
temperatura más baja 
Los NOx más bajos 
posibles 
Costo de capital muy 
Alto. Alto costo de 
operación. Ubicación del 
Catalizador 
Requisitos de 
espacio 
Desecho 
Gas 
Combustibles 
líquidos 
 
50-70% 
 
Plasma No Térmico 
El agente reductor es 
oxidado o se crea 
oxidante en el flujo 
Costo moderado 
Fácil ubicación 
Alta remoción de NOx 
Posibilidad de viciado 
Posibilidad de emisión 
de ozono 
Utiliza energía 
eléctrica 
Todos los 
combustibles 
 
80-95% 
Inyectar Oxidante Oxidante químico 
inyectado en el flujo 
Costo moderado Remoción de ácido 
Nítrico 
 
Tecnología de 
adición 
Todos los 
combustibles 
60-80% 
Oxígeno en vez de 
Aire 
Utilizar oxígeno para 
oxidar combustible 
Costo moderado a alto 
Combustión intensa 
Eliminación de NOx 
inmediatos 
Alteración del horno 
 
Equipo para 
manejar 
oxígeno 
Todos los 
combustibles 
No Existen 
Datos 
Combustible 
ultrabajo 
en nitrógeno 
Utilizar combustible 
bajo en nitrógeno 
Elimina los NOx 
combustibles 
Sin costo capital 
Aumento leve en el 
costo de operación 
Cambio 
mínimo 
Todos los 
combustibles 
ultrabajos enNOx 
No Existen 
Datos 
Use sorbentes en 
(tecnología de 
adición): 
a. Combustión 
b. Ducto a la Casa de 
Bolsas 
c. Ducto al 
Precipitador 
Electrostático 
 
 
Utilizar una sustancia 
química para absorber 
NOx o un adsorbente 
para atraparlo. 
 
 
Puede controlar otros 
contaminantes así 
como 
el NOx 
Costo de operación 
moderado 
 
 
Costo de manejo del 
aborbente 
Espacio para 
almacenamiento y 
manejo del absorbente 
 
 
 
Tecnología de 
adición 
 
 
 
Todos los 
combustibles 
 
 
 
 
60-90% 
 
Tabla 1.9 Tecnologías Para Limitar los NOx de Combustión Interna 
Prevención de Contaminación Control de Adición 
Quemadores de Bajo NOx Reducción Catalítica Selectiva (RCS) 
Inyección de Vapor/Agua Reducción No Catalítica Selectiva (RNCS) 
Combustión Catalítica Reducción Catalítica No Selectiva (RCNS) 
Relación Aire-Combustible y Tipo de Encendido Plasma No Térmico 
Carga Pre-Estratificada 
Quemado Magro 
 
20 
 
 
1.2 GENERALIDADES DEL PROCESO DE REACCIÓN CATALÍTICA SELECTIVA DE 
NOx 
La reducción catalítica selectiva (SCR por sus siglas en ingles), es el método más eficaz 
de control de las emisiones de óxidos de nitrógeno NOx de las fuentes de combustión, 
que elimina más del 90 por ciento de los NOx contenido en el gas de escape de 
combustión o proceso. 
La tecnología SCR es ampliamente utilizada en diferentes tipos de sistemas de 
combustión tales como calderas que queman carbón, turbinas de gas de ciclo simple y 
combinado, calderas de proceso, reformadores de hidrógeno, etc. Prácticamente 
cualquier gas de combustión caliente que contiene NOx puede ser tratado eficazmente 
con el proceso de SCR como adaptación o como nuevo equipo. 
El proceso de SCR se basa en la reducción química de la molécula de NOx, empleando 
un catalizador para incrementar la velocidad de la reacción de reducción. Un agente 
reductor (reactivo) es inyectado en forma controlada dentro del gas de post-
combustión. El reactivo reacciona selectivamente con el gas de combustión 
NOx (óxidos de nitrógeno) dentro de un intervalo específico de temperatura en 
presencia de un catalizador y oxígeno para reducir a los NOx en nitrógeno molecular 
(N2) y vapor de agua (H2O). 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.4 Reacción de los NOx en el catalizador 
El ingrediente activo en la mayoría de catalizadores de NOx son metales nobles (Fe, 
Cu, Ru, Rh, Pd, Ag, Re, Os, Ir, Pt, Au y Hg), también se utiliza en algunos casos (Co, Mo, 
Ce, Ga, Ni, WO3, CeO2, V2O5 etc.), principalmente soportados en (Al2O3, TiO2, SiO2, ZrO2, 
SiC, MgO, TiC, Si3N4, B4C3, HfC, WC). Para temperaturas más altas se utilizan zeolitas. 
 
 
21 
 
Los métodos catalíticos para reducir los NOx han ganado un gran interés en la última 
década. La reducción catalítica selectiva (SCR) de óxidos de nitrógeno (NOx) con 
amoniaco se mantiene entre las tecnologías de última generación para el abatimiento 
de NOx en los gases de combustión de fuentes fijas. Los catalizadores comerciales para 
la reacción anterior se basan principalmente en V2O5. Sin embargo, este tipo de 
catalizador es eficaz sólo dentro de un estrecho intervalo detemperatura de 300-400 
°C. La pérdida de vanadio y formación de N2O a altas temperaturas son peligrosos 
para el medio ambiente y para la salud humana. La alta actividad para la oxidación de 
SO2 a SO3, puede causar la corrosión de los equipos y tapar los poros de los 
catalizadores (Liang Chen et at., 2010). La reducción catalítica selectiva (SCR) de NOx 
con NH3 como reductor ha encontrado aplicación en la industria, alcanzándose altas 
conversiones (> 95%) a temperaturas razonablemente bajas. (JAZ Pieterse 2006). 
El proceso de la SCR con NH3 se basa en una reacción química muy simple que implica 
la reacción de NOx y amoníaco en presencia de oxígeno para formar nitrógeno y agua. 
Ya que la concentración de NO2 en la combustión de los gases es relativamente baja, la 
reacción dominante es la siguiente: 
 
Un número de otras reacciones, también puede tener lugar durante el SCR de NO con 
amoníaco. Algunas de estas son: 
 
 
 
La SCR, utilizando amoníaco como agente reductor, es el proceso comercial más 
utilizado para el control de las emisiones de NOx (Busca et al., 1998) e incluso se ha 
comercializado en Japón y Europa para las plantas de energía. Sin embargo, se 
prefieren los hidrocarburos en lugar de amoniaco, por razones prácticas, 
especialmente en las fuentes de automoción (Rosario Hernández-Huesca et al., 2010). 
La reducción catalítica selectiva de NO x por hidrocarburos (HC-SCR) ha atraído 
considerable interés como un método para controlar las emisiones procedentes de los 
motores operados en condiciones ricas en oxígeno (Angelidis, 2010). 
Se ha encontrado hasta ahora una serie de catalizadores que son eficaces para la 
reducción de NOx en la presencia de hidrocarburos y de exceso de oxígeno, de los 
cuales los catalizadores de Ag soportados sobre alúmina (Ag/Al 2O3) es uno de los más 
eficaces para la HC-SCR de NOx (Yunbo Yu et al., 2010). 
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894706001185
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653502001364#BIB5
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653502001364
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021951710000618
 
22 
 
JP Breen et al., (2008) proponen que la actividad del catalizador de Ag/Al2O3 para la 
reducción catalítica selectiva de NOx con hidrocarburos se puede mejorar 
drásticamente mediante la adición de pequeñas cantidades de H2. 
Las zeolitas modificadas con metales de transición y/o metales preciosos han sido 
investigadas y probadas para la HC-SCR en exceso de oxígeno. La alta actividad que se 
puede lograr con zeolitas disminuye la temperatura mínima de funcionamiento 
requerido y por lo tanto plantea menos exigencias con respecto a la estabilidad 
térmica del material (Liang Chen et at., 2010). Sin embargo, no hay una amplia 
aplicación comercial de estos catalizadores hasta la fecha debido a su insuficiente 
actividad y estabilidad en presencia de una concentración relevante de vapor de agua 
en el gas de escape (H Berndt, 2010). 
El catalizador Cu–ZSM–5 es el más estudiado para SCR de NO con hidrocarburos en 
presencia de oxígeno ( Zhang et al., 1993 ). Sin embargo, este catalizador sufre de alta 
desactivación en pruebas de motor, posiblemente debido a la presencia de agua y de 
SO2 en los efluentes gaseosos (Armor, 1994). Por esta razón, los catalizadores que 
contienen Co se han propuesto como un sistema alternativo debido a su alta actividad 
hidrotermal y catalítica en la reducción de NO por el metano (Rosario Hernández-
Huesca et al., 2010). 
Se ha demostrado recientemente que H2 y CO también pueden actuar como reductores 
eficaces para la SCR. La SCR de NO con H2 (H2–SCR) se lleva a cabo a temperaturas 
relativamente bajas. La H2–SCR es un enfoque atractivo para la eliminación eficaz de 
NOx en los gases de escape de mezcla pobre y motores diesel cuya temperatura se ha 
vuelto mucho más alta debido a la mejora de la eficiencia térmica del motor. El H2 
puede ser formado por el reformado con vapor a partir de los combustibles 
(Hidrocarburos) (Hideaki Hamada et al., 2012). 
Por otro lado la SCR de NOx con CO (CO–SCR), es más atractiva desde el punto de vista 
práctico ya que el CO está contenido generalmente en los gases de escape de los 
vehículos y puede ser producido más fácilmente por la operación del motor en 
comparación con el H2. Por otra parte, el nuevo tipo de motor de combustión interna 
recientemente desarrollado (motor de encendido homogéneo por compresión de 
carga, HCCI por sus siglas en ingles), emiten relativamente altas concentraciones de 
CO que puede ser utilizado como reductor para los NOx. (Hideaki Hamada et al., 2012). 
En la actualidad, el desarrollo de catalizadores activos a bajas temperaturas, 
resistentes al azufre, puede ser considerado como un reto importante en la 
investigación catalítica del control de la contaminación en motores diesel y 
gasolina. De una manera similar, las grandes cantidades de azufre presente en el 
combustible diesel impiden la aplicación de tecnologías de filtro de partículas. Entre 
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092058610800240X
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653502001364#BIB32
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653502001364#BIB2
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653502001364
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653502001364
 
23 
 
las diversas formulaciones de metales nobles soportados en óxidos, los catalizadores 
de Pt/γ-Al2O3 han recibido mucha atención en lo que respecta a su durabilidad en 
presencia de SO (TN Angelidis, 2010). 
La SCR puede ser utilizada en cualquier industria, tales como la industria de la 
energía, petroquímica, acero, la producción de metal, pulpa y papel, cemento, de 
vidrio, la producción de ácido nitroso, la industria automotriz (incluidos automóviles 
particulares, motocicletas, taxis, microbuses, autobuses y camiones de carga pesada 
que utilizan ya sea diesel o gasolina) a si como la aviación, embarcaciones marinas, 
locomotoras de arrastre, maquinaria agrícola y de construcción. 
 
1.2.1 REDUCCIÓN CATALÍTICA SELECTIVA CON HIDRÓGENO (H2–SCR) 
La H2–SCR no atrajo mucha atención antes debido a la eficiencia superior del NH3 e 
hidrocarburos como agentes reductores para la SCR de NO en atmósferas ricas en 
oxígeno. Sin embargo, después de que se confirmó de que el H2 también puede actuar 
como un reductor eficaz para SCR de NO en condiciones de escasez, muchos informes 
han sido publicados con el sistema H2–SCR. La mayoría de los cuales utilizan metales 
del grupo del Pt como agente activo. En la tabla 1.10 se reporta la actividad de 
diversos catalizadores para la H2–SCR. 
Las primeras investigaciones sobre el sistema de reacción de H2–SCR se reportaron en 
1971. Jones et al. (1971) señaló que el H2 puede reaccionar preferentemente con el NO 
(independientemente de la concentración alimentada de O2), por encima del O2 en el 
sistema de reacción de (H2–NO–O2), utilizando principalmente catalizadores de Pt. Lo 
anterior sugiere la factibilidad de utilizar el sistema H2–SCR, aunque la reacción no se 
llevó a cabo en condiciones de exceso de oxígeno. 
 
 
 
 
 
24 
 
 
Tabla 1.10 Actividad de diversos catalizadores para H2–SCR 
Catalizador Condiciones de Reacción T máx. (°C) Eficiencia de reducción de NO Referencia 
NO 
(ppm) 
H2 
(%) 
O2 
 (%) 
H2O 
 (%) 
W/F (g.s.cm-3) 
o GHSV (h-1) 
 Conversión 
de NO (%) 
Selectividad 
Pt (PZ-1-168) 2760 0.9 0.91 1100 h-1 166 91 n.a. 14 
2% Pt/SDB 1000 1 3.2 3000 h-1 45 90 n.a. 15 
2% Pt/mordenita 2000 0.6 6 5 n.a 120 80 n.a. 16 
2% Pt-Mo-Na/SiO2 2000 0.06 6 5 n.a 190 36 N2/N2O=4 16 
1 % Pt/Al2O3 1000 0.4 6 0.03 g.s.cm-3 120 75 30%N2, 70%N2O 17 
1%Pt/0.27 Na/Al2O3 1000 0.4 6 0.03 g s cm-3 120 90 30%N2, 70%N2O 17 
1%Pt/Al2O3 500 0.2 6 0.03 g s cm-3 140 50 50%N2, 50%N2O 18 
1%Pt/SiO2 500 0.2 6 0.03 g s cm-3 90 75 25%N2, 75%N2O 18 
1% Pt/Al2O3 800 0.3 10 0.24 g s cm-3 80 92 40%N2, 60%N2O 19 
1% Pt/TiO2-ZrO2 800 0.3 10 0.24 g s cm-3 90 90 55%N2, 45%N2O 19 
1% Pt/SiO2 1000 0.5 6.7 0.03 g s cm-3 75 44 8%N2, 92%N2O 20 
1% Pt/SiO2-Al2O3 1000 0.5 6.7 0.03 g s cm-3 75 58 19%N2, 81%N2O 20 
1% Pt/MFI 1000 0.5 6.7 0.03 g s cm-3 75 37 45%N2, 55%N2O 20 
3% Pt/ZrO2 + H-ZSM-5 1000 1 2 0.12 g s cm-3 127 100 78%N2, 22%N2O 21 
1% Pt/(Sn0.9 Fe0.1)P2O7 1000 0.4 10 0.12 g s cm-3 140 90 45%N2, 18%NH3, 
37%N2O 
22 
1% Pt/Si-MCM-41 1000 0.5 6.7 0.03 g s cm-3 100 60 60%N2, 40%N2O 23 
1% Pt/Al-MCM-41 1000 0.5 6.7 0.03 g s cm-3 120 80 85%N2, 15%N2O 23 
1% Pt/ZSM-5 1000 0.5 6.7 0.03 g s cm-3 120 81 69%N2, 31%N2O 24 
1% Pt/CeO2 1000 0.4 10 0.3 g s cm-3 100 80 40%N2, 60%N2O 25 
0.1% Pt/La0.5 Ce0.5 MnO3 2500 1 5 5 80000 h-1 140 82 87%N2, 13%N2O 26 
 
 
25 
 
 
Tabla 1.10 Actividad de diversos catalizadores para H2–SCR (continuación) 
Catalizador Condiciones de Reacción T máx. (°C) Eficiencia de reducción de NO Referencia 
NO 
(ppm) 
H2 
(%) 
O2 
(%) 
H2O 
(%) 
W/F (g.s.cm-3) 
o GHSV (h-1) 
 Conversión 
de NO (%) 
Selectividad 
0.1% Pt/La0.7 Sr0.2Ce 0.1 
FeO3 
2500 1 5 5 80000 h-1 160 90 92%N2, 8%N2O 27 
0.1% Pt/Ce-Mg-O 2500 1 5 80000 h-1 150 94 80%N2, 20%N2O 28 
1% Pd/TiO2 1000 0.3 5 10 0.18 g s cm-3 100 51 21%N2, 79%N2O 29 
Pd/MFI 1000 0.8 2 0.02 g s cm-3 100 70 100%N2 30 
0.5% Pd/Ti-arcilla 
apilada 
500 0.3 10 0.03 g s cm-3 140 76 90%N2, 10%N2O 31 
1% Pd-5% V2O5/20% 
Ti-O2-Al2O3 
500 0.4 10 0.03 g s cm-3 150 98 92%N2, 8%N2O 32 
0.5% Pd/LaCoO3 2500 1 5 0.09 g s cm-3 150 100 78%N2, 22%N2O 33 
La0.8 Sr0.2Fe0.9Pd0.1 O3 1000 1 5 20000 h-1 130 75 n.a. 34 
1% Pd/K2O-6TiO2 1000 0.5 5 0.06 g s cm-3 164 41 76%N2, 24%N2O 35 
0.5% Ir/SiO2 1000 0.3 0.65 10 0.0267 g s cm-3 300 73 61%N2, 39%N2O 36 
0.5% Rh/SiO2 1000 0.3 0.65 10 0.0267 g s cm-3 300 53 91%N2, 9%N2O 36 
5% Ir-Li/SiO2 1000 0.6 5 6 0.0267 g s cm-3 250 65 N2/N2O=3/1 37 
5% RH-Zn/SiO2 1000 0.5 5 6 0.0267 g s cm-3 300 55 N2/N2O=6/1 38 
 
 
 
 
 
26 
 
Cordero y Tollefson (1975) también informaron de la H2–SCR de NO con H2 en 
presencia de O2 en baja concentración y alta velocidad de flujo. Probablemente, el 
primer informe para confirmar la H2-SCR en condiciones netas–oxidantes es el de Fuy 
Chuang (1989). Se informó que las conversiones de NOx estables de 60-80% se 
obtuvieron a temperaturas superiores a 55°C y en el intervalo velocidades espaciales 
de 3.000 a 10.000 h-1, para una alimentación que contiene 1000 ppm de NOx, 1 % de 
H2 y 3.2% de O2, mediante el uso de catalizadores de metales nobles apoyados en un 
copolímero de estireno-di-vinilbenceno (SDB). La actividad presentada en los metales 
nobles se encontró que era en el orden de Pt > Pd–Ru > Pd > Ru > Au. En 1994, 
Wildermann demostró que un catalizador de Pt–Mo soportado sobre Al2O3 es activo 
para la H2–SCR de NO en presencia de 8% de O2. Se confirmó que el Pt es el metal 
noble más activo para la H2–SCR, pero forma una cantidad considerable de N2O el cual 
es un producto indeseable. 
En 1997, Yokota et al., (1997) investigaron el rendimiento catalítico de los metales del 
grupo del Pt para la H2–SCR. Se informó que los metales del grupo del Pt presentaron 
mayor actividad catalítica cuando están apoyados sobre Al2O3. El Pt presentó mejor 
actividad cuando se apoyo en zeolitas, presentando el siguiente orden de actividad: 
ZSM–5 mordenita > SiO2 > Al2O3. También se encontraron altos rendimientos 
catalíticos en los catalizadores de Pt-Mo-Na/SiO2 para la H2–SCR. El efecto de Na y Mo 
se estudió más tarde por Burch y Coleman (2002). Frank et al., (1998) investigaron la 
cinética y el mecanismo de reacción para la H2–SCR con el catalizador Pt-Mo-Co/Al2O3, 
y establecieron la cinética de la reacción NO/H2/O2 usando un modelo modificado de 
Langmuir- Hinshelwood. 
Burch y Coleman (1999) examinaron sistemáticamente los metales del grupo del Pt 
(Pt, Pd, Rh e Ir) en Al2O3 y SiO2 para la SCR de NO en presencia de un gran exceso de 
O2 (500 ppm de NO, 2000 ppm de H2, 6% de O2). Los catalizadores de Pd, Rh e Ir 
resultaron ser inactivos hacia la reducción de NO mientras que el NO se redujo de 
manera efectiva sobre el catalizador Pt/Al2O3, obteniéndose conversiones del 50% a 
140°C). Con más de 1% Pt/SiO2 se obtuvieron conversiones de 75% a 90°C. Se 
observó también que el N2O se forma en grandes cantidades en comparación al N2 
formado. Además, la formación de N2O se incrementó en presencia de H2O y 
disminuyó al aumentar la temperatura. En general, el aumento de la concentración de 
NO redujo la actividad mientras que el aumento de la concentración de H2 aumentó la 
actividad para la reducción de NO. 
Después de los primeros estudios mencionados anteriormente, un gran número de 
informes se han publicado en relación con H2–SCR en catalizadores de Pt. Estos 
estudios han demostrado que los principales productos en la reacción H2–SCR son: N2, 
 
27 
 
NH3, y N2O de acuerdo a las reacciones 1.8, 1.9 y 1.10. También se ha reportado que la 
conversión de NO y la selectividad a N2 y N2O dependen en gran medida del soporte. 
 
 
 
Jin Xu et al., (2008) propusieron un mecanismo sobre la H2–SCR con Pt como especie 
activa donde propone un modelo que consta de 13 etapas de reacción. Los principales 
productos fueron: NO2, N2O, N2, NH3 y H2O. El mecanismo propuesto es el siguiente: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
28 
 
1.2.2 ESTUDIO DE CASOS REDUCCIÓN CATALÍTICA SELECTIVA 
 
TABLA1.11TIPOS DE CATALIZADORES (continuación) 
Composición Proceso de 
elaboración 
Agente 
reductor 
Técnicas de 
caracterización 
Conversión de 
NOx 
Comentarios Referencia 
 
 
 
 
 
TiO2 
Sulfatado 
 
 
 
 
 
No reportado. 
Catalizador 
comercial 
proporcionado por 
Millennium 
 
 
 
 
 
n-decano 
C10H22 con o 
sin agua 
(5%V) 
 
 
 
 
 Temperatura a 
reducción 
programada (TPR ) 
 Espectrometría de 
masas. 
 Análisis de FTIR 
 Adsorción de 
nitrógeno 
Max. Sin agua 
(150%) con agua 
(112%). 
El NO equilibrio es 
de 100% debido a 
la fuerte adsorción 
de NO sobre el 
catalizador. La 
adsorción se 
puede atribuir a 
que las especies 
NO forman 
intermedios según 
lo observado por 
el análisis FTIR 
Los materiales sulfatados se han 
explorado como candidatos 
para HC-SCR por decano con 
temperaturas de proceso > 600 
° C. La SCR de NO con 
hidrocarburos se mejora en 
soportes ácidos. La acidez 
creada por las especies de 
sulfato ha demostrado ser 
superior a otros ácidos en la 
promoción de SCR de NO. El 
componente ácido en el 
mecanismo se considera que 
desempeñan un papel en la 
oxidación de NO a NO2, así como 
en la reducción de NO2 a N2. 
 
 
 
 
 
Billy-Paul 
Mateo 
Holbrook et 
al., (2011) 
 
 
 
 
 
Au /Al2O3 
El soporte de 
alúmina se 
sintetizó por el 
método de sol-gel. 
El Au se