División de Ciencias Básicas e Ingeniería
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- Evaluación electroquímica para la oxidación de ácido fórmico catalizada por nanopartículas paladio y paladioplata soportadas en polipirrol obtenidas a partir de un disolvente eutéctico profundo(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-02) Ávalos Huarte, EmmanuelEl objetivo general de esta investigación es evaluar la cinética de nucleación y crecimiento de las NP's de Pd y Pd-Ag soportadas en PPy, obtenidas a partir de sus iones contenidos en los disolventes eutécticos profundos Reline y Ethaline y su actividad másica para la reacción de oxidación de ácido fórmico con el propósito de proponer un electrocatalizador con futuras aplicaciones como sostenible, económico, eficiente y duradero sintetizado por medios electroquímicos para la construcción de una DFAFC. Los objetivos específicos del trabajo son los siguientes: 1) Analizar los modelos de nucleación y crecimiento electroquímico reportados en la literatura para la formación de nuevas fases (cúmulos metálicos o polímeros conductores) para describir la cinética de los electrodepósitos. 2) Producir la electrosíntesis de PPy en Reline por medio de técnicas electroquímicas: CV y CA sobre un electrodo de carbono vítreo usando DES para su posterior uso como soporte. 3) Identificar parámetros de la electrodeposición de las NP's de Pd y Pd-Ag obtenidas en Reline y Ethaline sobre un electrodo de carbono vítreo en función del potencial impuesto y tiempo. 4. Evaluar la síntesis electroquímica de NPs de Pd y Pd-Ag soportadas en PPy en Reline por medio de CA variando el potencial aplicado y tiempo en ácido fórmico. 5) Analizar los electrodepósitos de NP's Pd y Pd-Ag soportadas en PPy a través de técnicas SEM-EDX, XRD, XPS y RAMAN para obtener información sobre sus propiedades. 6. Evaluar la actividad electrocatalítica de las NP's de Pd y Pd-Ag soportadas en PPy en medio ácido empleado la actividad másica obtenida para la ROAF. 7) Evaluar las variaciones en las características morfológicas, eléctricas y electrocatalíticas del PPy y NP's bajo Convección Forzada en DES para la ROAF.
- Modulación de la banda prohibida y de la termoestabilidad en los materiales HKUST-1 y MOF-74 a través de la infiltración de moléculas orgánicas en los poros y sitios metálicos de los materiales(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-02) Alfonso Herrera, Luis ÁngelEsta investigación se centra en el estudio de la infiltración molecular en polímeros de coordinación en redes metal-orgánicas (Metal-Organic Frameworks, MOFs) del tipo HKUST-1 y MOF-74(Cu). A través de la interacción entre una matriz, que en este caso es la MOF, con una molécula huésped, para generar nuevos materiales compósitos de tipo huésped@MOF. Las moléculas huésped seleccionadas fueron: solventes residuales de la metodología de síntesis (agua/DMF), quercetina, curcumina, antraquinonas (quinizarina, antrarufina, alizarina) y ácido piren borónico. La infiltración de moléculas fue propuesta para ser realizada a través de dos vías: síntesis one-pot e infiltración post-síntesis. No obstante, dado la mayor eficiencia del proceso one-pot, este enfoque fue estudiado en mayor profundidad. Se determinó la banda prohibida de los compósitos mediante espectroscopía UV-Vis en estado sólido, empleando para ello los gráficos de Tauc. Dado que, en estudios preliminares de infiltración de quercetina, HKUST-1 presentó una mayor modulación de la banda prohibida, se decidió explorar la infiltración del resto de las moléculas propuestas únicamente en este material. Notablemente, muchos de estos compósitos presentaron una modulación de la banda prohibida superior a 2 eV, lo cual es sobresaliente incluso al comparar estos resultados con los generados dentro de la bibliografía más reciente. En conclusión, la estrategia propuesta de modulación de la banda prohibida fue desarrollada de manera exitosa, obteniéndose materiales sobresalientes entre los reportados en la bibliografía científica más reciente. Se profundizó en el desarrollo de correlaciones estructura-propiedad para explicar los resultados obtenidos, permitiendo el desarrollo de estrategias eficaces para la creación de materiales huésped@MOF con banda prohibida modulable. Además, se evaluaron los materiales en aplicaciones prácticas, aumentando la comprensión del comportamiento de sistemas tipo huésped@MOF, tanto sus beneficios, como retos a superar en futuros trabajos.
- Superconductividad y fluctuaciones de espín en PdₓHᵧ(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025) Rivera Velázquez, JoaquínEn la búsqueda de mecanismos complementarios o alternativos a la interacción electrón-fonón, se ha considerado que las fluctuaciones de espín (magnones) pueden actuar como el bosón intermedio que origina el fenómeno superconductor. Esto se fundamenta debido a su influencia en la dinámica de espines de sistemas con fases magnéticas y su energía, que es del mismo orden de magnitud para formar pares de Cooper. Sin embargo, debido a su naturaleza y el tipo de material donde surgen, pueden beneficiar o destruir la superconductividad. Los magnones se manifiestan como excitaciones colectivas de los espines de electrones, principalmente en orbitales tipo d; en consecuencia, tienen una fuerte relación con el carácter magnético del material, específicamente la susceptibilidad magnética (χ). Nuestro estudio tiene como principal objetivo contribuir a la comprensión de la termodinámica superconductora de materiales como el paladio (Pd) e hidruros de paladio (PdₓHᵧ), con x ≤ 3, y y = 1,2,3. Los resultados muestran que la absorción del hidrógeno en el Pd, crea un enlace con el metal estable, favoreciendo el acoplamiento electrón-fonón (λep). Por su parte, los sistemas PdₓHᵧ disminuyen su susceptibilidad χ con respecto al paladio; en consecuencia, se presenta una disminución en el acoplamiento electrón-magnón (λem), favoreciendo la manifestación del fenómeno superconductor. Nuestra investigación incluye y analiza algunos elementos de los metales de transición, en su mayoría elementos superconductores, e isótopos del hidrógeno (deuterio y tritio) en el compuesto PdH, con la finalidad de darle fortaleza a nuestra hipótesis. Dentro de nuestras contribuciones, se determinó una relación para el cálculo del acoplamiento λem en términos de la susceptibilidad χ; adicionalmente, formulamos una nueva relación para el pseudopotencial de Coulomb (μ∗N) al incluir a la frecuencia característica (ωln) en la ecuación del pseudopotencial tradicional (μ∗) derivado de las ecuaciones de Eliashberg. Con estas consideraciones, obtenemos temperaturas criticas muy cercanas a las experimentales en elementos superconductores estudiados y sistemas PdH y PdD. Finalmente, con nuestra propuesta obtenemos una posible solución al problema del coeficiente isotópico anómalo superconductor entre PdH y PdD, el cual no ha podido ser explicado de forma clara. El proyecto se realizó en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) implementado en los códigos de cálculo WIEN2k y Elk. Para el cálculo de la temperatura critica (Tc), se considera la ecuación de McMillan- Allen-Dynes modificada por Mazin-Papaconstantopoulos-Mehl que incorpora el efecto de las fluctuaciones de espín a la teoría de Eliashberg.
- Estudio de simulación-optimización para el inventario de un sistema de bicicletas compartidas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2020) Gómez Márquez, HéctorLos sistemas de bicicletas compartidas son una realidad como servicio de transporte público en muchas metrópolis. Los usuarios pueden rentar bicicletas localizadas en ciertos puntos estratégicos llamados cicloestaciones y al finalizar su uso se debe regresar a cualquiera de estos. El flujo de bicicletas creado por la demanda de usuarios hace que muchas estaciones queden vacías y otras a su máxima capacidad creando problemas a los usuarios. En esta tesis, se propone dar respuesta a la interrogante de cuánto inventario de bicicletas se debe tener a lo largo del día para minimizar el número de fallas en el servicio al cliente mediante optimización con simulación de eventos discretos. Para iniciar se muestra un análisis de datos con el cual se propone un modelo de simulación que aprovecha la homogeneidad en el comportamiento de los usuarios, el cual demuestra una buena aproximación al modelo tradicional. Se aplican diferentes métodos de la literatura de simulación-optimización para analizar el más adecuado en la toma de decisiones de inventario con y sin muestreo correlacionado. Si el tiempo de cómputo es escaso, se propone una heurística para decidir el acomodo de bicicletas en diferentes periodos elegidos a priori, siendo este más rápido que los métodos tradicionales de búsqueda estocástica. Para finalizar, se utilizan ambos enfoques para entregar una política de inventario adecuada.
- Estudio de la pirólisis de los residuos de poliestireno expandido para producir estireno y su aplicación en adhesivos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-11) Pérez Bravo, GerardoEn esta investigación se pretende contribuir a la disminución de la contaminación del medio ambiente en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México, estudiando las alternativas para poder reciclar, aprovechar y procesar grandes cantidades de residuos de poliestireno expandido (mejor conocido en México como unicel) y, de esta manera, evitar que estos desechos terminen en rellenos sanitarios, tiraderos al aire libre, océanos o en cuerpos de agua. A diferencia de la mayoría de los polímeros, el poliestireno tiene una gran tendencia a generar su monómero de estireno mediante una reacción de pirólisis, razón por la cual se estudió la reacción de pirólisis de los residuos de poliestireno expandido que permite transformar estos desechos urbanos a su correspondiente monómero de estireno, con el propósito de ser reutilizado en la industria del poliestireno para la elaboración de nuevos productos o en la manufactura de otros productos de alto valor agregado, tales como los adhesivos y, de esta manera, efectuar su reciclaje. Se llevaron a cabo pruebas preliminares con catalizadores de MgO, BaO y dolomita, con una proporción de poliestireno/catalizador de 10:1 en masa, así como pruebas sin catalizador en un reactor de vidrio semi-continuo, utilizando como solvente al tolueno y al N2 como gas de arrastre, con la finalidad de determinar que catalizador es el que aporta el mejor rendimiento de estireno. El MgO se seleccionó como el catalizador más adecuado por su relativamente bajo costo y estabilidad. Posteriormente, se llevaron a cabo los experimentos principales de pirólisis de los residuos de poliestireno expandido con un reactor rotatorio semi-continuo, además, con este reactor no se utilizaron solventes ni gas de arrastre. El mejor rendimiento de estireno que se logró con este reactor rotatorio fue del 94% en masa. Se advirtió que en los experimentos realizados con el reactor rotatorio semi-continuo sin emplear catalizador se alcanzaron rendimientos de estireno semejantes a los obtenidos con catalizador, a temperaturas entre 430-530°C, por lo tanto, este proceso se podría operar sin utilizar catalizador con buenos rendimientos del monómero de estireno. Se obtuvo la ecuación cinética de la pirólisis del poliestireno a baja temperatura (250°C), así como los parámetros cinéticos y se propuso un modelo del balance de masa de la reacción de pirólisis de los residuos de poliestireno expandido. El reactor rotatorio se calentó a fuego directo con gas LP y se determinó que se produjeron 0.535 kg de estireno/kg de gas LP consumido. Se observó que es muy importante colocar un aislamiento térmico apropiado para reducir las pérdidas de calor en el reactor, así como para un mejor control de fugas, operar el reactor rotatorio con una velocidad de rotación lenta (1.6 rpm), instalar sellos mecánicos y juntas de expansión. Por otra parte, se realizó la aplicación del poliestireno en la obtención de adhesivos utilizando otros polímeros conjuntamente, tales como el neopreno y el acetato de polivinilo con diferentes concentraciones, los cuales fueron probados en diversos materiales, tales como madera-madera, aluminio-aluminio, cuero-cuero, cuero-madera, cuero-cartón y cuero-aluminio. El adhesivo elaborado con 50% poliestireno y 50% acetato de polivinilo presentó la mejor resistencia a la tensión en madera-madera.
- Diagnóstico, monitoreo y control mediante metodologías multiescala estandarizadas aplicadas en la ingeniería de procesos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2022-05) Moguel-Castañeda, JazaelEl acceso a información relevante que permita entender el comportamiento de los sistemas industriales, su estado actual y/o rendimiento previo y durante su funcionamiento, es requerido para garantizar la seguridad, reducir costos de producción y mejorar la calidad de los productos. Por lo tanto, disponer de sistemas de diagnóstico, monitoreo y control de fácil implementación y a bajo costo es de gran relevancia. Por ello, en este trabajo se presenta un estudio detallado para facilitar y generalizar la aplicación de diferentes metodologías multiescala para el análisis de series de tiempo de procesos de ingeniería, con motivo de apoyar a las estrategias de diagnóstico y monitoreo. Se consideraron varios procesos industriales relevantes como casos de estudio. El análisis aplicado se realiza utilizando datos experimentales o series de tiempo simuladas en condiciones cercanas o iguales a las de la operación industrial. A partir del análisis multiescala realizado en todos los casos de estudio, se propuso un procedimiento sistemático dividido en cuatro pasos: (i) La utilización de una función objetivo para detectar las escalas de tiempo características asociadas a los fenómenos físicos intrínsecos. (ii) La búsqueda de patrones repetitivos asociados a condiciones de operación específicas para el diagnóstico. (iii) La identificación de los tamaños de escala y de ventana móvil considerando la naturaleza del proceso para inferir cualitativamente las variables clave. (iv) Una metodología general para obtener exponentes de escalamiento que muestren cambios de sensibilidad en procesos de naturaleza distribuida. Dos contribuciones principales de esta investigación son: (i) La extensión y mejora del análisis fractal multiescala a una amplia clase de procesos químicos. (ii) Un procedimiento general que mejora y facilita el monitoreo y el diagnóstico basado en la aplicación objetiva de los métodos multiescala.
- Recuperación de cobalto de baterías de desecho de ion litio mediante un reactor rotatorio electroquímico de cilindros concéntricos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-03) Vengoechea Pimienta, Alejandra ManuelaEste proyecto se centró en la recuperación de cobalto a partir de baterías de iones de litio desechadas, empleando un enfoque combinado de lixiviación, electrodeposición y simulaciones CFD. Para ello, se utilizó polvo de cátodo extraído de las baterías, que fuelixiviado durante 24 horas con hidracina como agente reductor y ácido cítrico como agente complejante, obteniéndose una solución rica en cobalto que sirvió como materia prima para los experimentos de microelectrólisis y macroelectrólisis. Inicialmente, se llevaron a cabo experimentos de microelectrólisis, se realizaron voltamperometría y cronoamperometría con soluciones sintéticas de cobalto. Se evaluaron dos fuentes principales de cobalto: sulfato de cobalto (CoSO₄) y cloruro de cobalto (CoCl₂), ambas a una concentración de 5000 mg/L. Asimismo, se analizaron combinaciones de estas fuentes con ácido cítrico en concentraciones de 0.10 M, 0.14 M y 0.18 M. Como controles, se realizaron experimentos empleando únicamente ácido cítrico en las concentraciones mencionadas y por separado, cada una de las fuentes de cobalto. Además, se incluyeron experimentos con la solución lixiviada. Los estudios electroquímicos demostraron que la electrodeposición de cobalto, tanto en soluciones sintéticas como la solución lixiviada, está controlada por la transferencia de masa en la capa límite de difusión. Para estas pruebas, se utilizó un electrodo de acero inoxidable 304, y se determinó que el potencial optimo de electrodeposición del cobalto es de −1.2 V vs. SCE. Los resultados indicaron que la combinación más efectiva para maximizar la electrodeposición correspondía a una solución con 5000 mg/L de Co proveniente de CoSO₄ y 0.14 M de ácido cítrico. Se realizo un modelado de nucleación para evaluar el crecimiento instantáneo o progresivo en soluciones sintéticas, determinando que la electrodeposición de Co en presencia de citrato corresponde a un mecanismo de nucleación instantánea. Este análisis permitió calcular el coeficiente de difusión (D) de Co(II) es 3.73x10⁻⁶ cm・s-¹ ±0.9. Adicionalmente, se llevaron a cabo experimentos de microelectrólisis utilizando un electrodo rotatorio cilíndrico de acero inoxidable 304, variando las velocidades de rotación para determinar el coeficiente de transferencia de masa (km). Para ello, se emplearon la primera ley de Faraday, la corriente limite y la definición de (km). Se evaluaron tres diseños de reactores electroquímicos rotatorios (RCE1, RCE2 y RCE3) mediante simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD), analizando el consumo de potencia por volumen de trabajo. Los reactores RCE1 y RCE2 fueron seleccionados para los experimentos de macro electrolisis. RCE1 consistía en un cátodo rotatorio con fondo abierto y un ánodo cilindro externo, mientras que RCE2 incorporaba un ánodo interno adicional. Las simulaciones, validadas experimentalmente, permitieron identificar patrones de flujo y velocidades de rotación del cátodo (50 a 1000 rpm) que inducen vórtices de Taylor. Se determino que las velocidades mínimas para generar estos vórtices oscilaban entre 50 y 125 rpm. Los reactores RCE1 y RCE2, construidos en acero inoxidable 304, se utilizaron en experimentos de macroelectrólisis aplicando un potencial de −1.2 V durante 12 horas, con velocidades de rotación del cátodo de 50, 75 y 125 rpm, seleccionadas con base en las simulaciones. La configuración RCE2, con un ánodo interno adicional, mostro un rendimiento superior a RCE1, alcanzando una recuperación de cobalto del 72% a 125 rpm, una eficiencia de corriente del 99.5% a 50 rpm y una mayor pureza en el depósito obtenido. Los resultados indicaron que la cinética de electrodeposición seguía un modelo de segundo orden, con una constante mayor para RCE2, lo que refleja condiciones más favorables y una velocidad de reacción superior. La pureza del cobalto en los depósitos alcanzo el 90%, destacando un crecimiento homogéneo de la película electrodepositada a altas velocidades de rotación. Estos hallazgos subrayan el potencial de la configuración RCE2 para aplicaciones industriales, ofreciendo una recuperación eficiente de cobalto a partir de LIBs desechadas, con alta eficiencia de corriente, pureza del material recuperado.
- Degradación de cianuro en soluciones sintéticas características del proceso de post-lixiviación de plata mediante fotocatálisis heterogénea con vanadato de bismuto: efecto del ozono y co-catalizadores cianometálicos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025) Vargas Rueda, Johan AndrésLa implementación a gran escala de procesos de oxidación avanzada en el tratamiento de aguas residuales requiere una mayor comprensión de los mecanismos subyacentes. Hasta el momento, el comportamiento de las nanopartículas de TiO₂ en la degradación de contaminantes orgánicos e inorgánicos ha sido objeto de extensas investigaciones. No obstante, su principal limitante es la foto-activación del catalizador mediante radiación ultravioleta. Una alternativa ha sido el dopaje del TiO₂ mediante la incorporación de diferentes átomos metálicos o elementos no metálicos como el nitrógeno y carbono, favoreciendo la absorción de fotones en el espectro visible. También, como material emergente fotocatalítico, se ha investigado al compuesto ternario de vanadato de bismuto (BiVO₄), producto de sus propiedades fisicoquímicas, tales como su alta absorción en el espectro visible, así como sus propiedades texturales y de transporte eléctrico en función de su tamaño y morfología. Aun así, la eficiencia fotocatalítica del BiVO₄ se ve limitada por la rápida recombinación de los pares electrón-hueco, lo que restringe la movilidad de los portadores de carga hacia la superficie del material. Una alternativa es la implementación de técnicas híbridas que integran el uso de ozono en presencia del BiVO₄ activado mediante irradiación electromagnética. Este enfoque potencia las propiedades altamente reactivas del ozono, el cual actúa simultáneamente como un potente agente oxidante y una especie electrofílica, lo que a su vez le permite interactuar con los electrones fotogenerados en la banda de conducción del catalizador. Esta interacción favorece la generación de especies reactivas intermedias esenciales para la degradación eficiente de contaminantes. Otra estrategia viable para inhibir la recombinación de los portadores de carga es la incorporación de co-catalizadores en el BiVO₄ en procesos de fotocatálisis heterogénea, prescindiendo del uso de ozono. La integración de compuestos sólidos coordinativos de cianuro, enlazados con metales de transición como hierro y cobalto, permitió la modificación superficial del 𝐵𝑖𝑉𝑂₄ con especies de la forma 𝑀𝑎[𝑀𝑏 (𝐶𝑁)6]𝑦, donde 𝑀 representa el catión metálico de naturaleza divalente o trivalente. Además, la presencia de los compuestos cianometálicos actúan como centros activos para la transferencia de carga, favoreciendo la generación de especies reactivas y mejorando la selectividad del proceso. La presente investigación se centró en el análisis de la fotocatálisis heterogénea utilizando co-catalizadores acoplados al BiVO₄, así como en la ozonización fotocatalítica heterogénea con BiVO₄, como estrategias para la degradación del cianuro. Estos métodos avanzados de oxidación ofrecen un enfoque prometedor para mitigar los riesgos ambientales y de salud asociados con la presencia de cianuro; particularmente en aguas residuales provenientes de actividades industriales. El cianuro es uno de los compuestos químicos más empleados en la industria hidrometalúrgica, a pesar de que se le clasifica como un contaminante inorgánico recalcitrante debido a su notable toxicidad y elevada estabilidad en el medio ambiente. Por ello, este estudio se enfocó en evaluar la eficiencia de degradación de cianuro en matrices acuosas que contienen especies metálicas como plata, cobre, hierro, plomo y zinc. Para ello, se utilizaron soluciones sintéticas que representan las características de los efluentes generados durante los procesos de post-lixiviación de plata en la Compañía Minera Real del Monte y Pachuca, S.A.
- Modelado y optimización de una planta híbrida tipo túnel para la deshidratación de productos agroindustriales(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025) González Bravo, Humberto EduardoEsta tesis aborda la evaluación de estrategias operativas para reducir el consumo energético y el impacto ambiental en una planta deshidratadora híbrida de productos agroindustriales en Xochitepec, Morelos. La planta, con capacidad de deshidratación de 100 a 200 kg de producto fresco, emplea fuentes térmicas solares y de gas, lo que la hace particularmente eficiente y flexible. Se desarrolló un modelo matemático basado en balances de masa y energía para predecir el comportamiento de la planta bajo diversas condiciones operativas, validado con datos experimentales obtenidos durante la deshidratación de piña. Los resultados mostraron un error relativo máximo del 7%, garantizando la confiabilidad del modelo para evaluar estrategias energéticas y ambientales. Entre los hallazgos más destacados, se identificó que la eliminación de infiltraciones de aire puede reducir hasta 24 minutos el tiempo de secado, mientras que un flujo reducido hacia los colectores solares incrementa la temperatura de secado, disminuyendo el tiempo hasta en 40 minutos. También se analizó el impacto de establecer temperaturas mínimas en el túnel, concluyendo que incrementos de 45°C a 70°C reducen los tiempos de secado significativamente. En el caso del chile rojo, el modelo identificó una relación de recirculación óptima del 70%, maximizando la eficiencia térmica y minimizando las emisiones de CO₂. Las estrategias operativas se optimizaron mediante un algoritmo genético multiobjetivo, considerando variables como el flujo másico de aire, la temperatura mínima y la relación de recirculación. Los resultados de optimización lograron reducir el contenido de humedad residual a menos de 10% b.h., con costos específicos competitivos de 0.3-0.36 USD/kg y emisiones de CO₂ de 120-150 kg por lote. Las estrategias propuestas ofrecen un balance entre eficiencia energética, costo operativo y sostenibilidad ambiental, destacando el uso de modelos matemáticos y algoritmos avanzados como herramientas clave para optimizar procesos industriales sostenibles.
- Control robusto del cultivo continuo de micro-algas y sus aplicaciones(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-02-27) Rodríguez Jara, MarianaEl incremento de la población mundial y la mejora de la calidad de vida genera una demanda de energía creciente. Actualmente, los combustibles fósiles son la mayor fuente de energía. Debido a la preocupación por disminuir la contaminación y el agotamiento de recursos no-renovables, diversas materias primas a partir de biomasa se han estudiado para generar combustibles renovables. Las microalgas tienen el potencial de ser fuentes de combustibles renovables debido a que poseen numerosas ventajas. Entre ellas rápidas velocidades de crecimiento, la capacidad de almacenar lípidos de alta calidad y carbohidratos en sus células, útiles para la producción de biocombustibles. Además de la producción de biocombustibles, las microalgas son una alternativa atractiva para la captura de CO₂, la reducción de contaminantes de aguas residuales, y la generación de subproductos con usos farmacéuticos y suplementos alimentarios de alta calidad. Tres clases de reactores biológicos que se usan para el cultivo de microalgas son los fotobiorreactores tubulares, fotobiorreactores de elevación por gas, y fotobiorreactores de placa plana. Independientemente del tipo de fotobiorreactor, su desempeño para la fijación de CO₂ y la producción de biomasa depende fuertemente de los parámetros y las condiciones del proceso. Más aun, el cultivo de microalgas en fotobiorreactores está sujeto a fluctuaciones en el medio ambiente, concentraciones de CO₂, altas temperaturas, agentes tóxicos, etc. Así, con la finalidad de mejorar el desempeño del cultivo de microalgas en fotobiorreactores es deseable establecer y operar en las mejores condiciones de operación. En este proyecto de tesis doctoral se establecen las mejores condiciones de operación y se diseñan esquemas de control robustos para distintos casos de estudio de cultivo de microalgas. Entre estos casos de estudio se consideran la productividad óptima de lípidos, la bio-fijación de CO₂, y la digestión anaerobia de residuos de microalgas.