Estudio de factibilidad para implementar una central eléctrica aprovechando el biogás generado por el relleno sanitario del inga

In this thesis, addresses the use of biomass resources in the form of biogas purification and further electricity generation. The Inga Landfill, which is the site of final disposal of municipal solid waste produced in the Metropolitan District of Quito, is the place chosen for this study. The amount of gas estimated to be obtained from the filling of Inga, was calculated from the model of first order decay suggested by the EPA and adapted for Ecuador. For use requires knowledge of the average annual waste reception, the number of years the landfill has been open or has been closed landfill without receiving waste, the CH4 generation potential of the waste and the annual generation rate of CH4 waste. Once filled these fields the program yields the results we approximate the amount of biogas that can get the fill per year for the duration of the project which is about fifteen years from the year 2013.En la presente tesis de grado, se aborda el aprovechamiento de los recursos biomásicos en forma de biogás, su purificación y posterior utilización para la generación de energía eléctrica. El Relleno Sanitario del Inga, sitio de disposición final de los residuos sólidos urbanos producidos en el Distrito Metropolitano de Quito, lugar escogido para la realización de este estudio. La cantidad de gas estimada a ser obtenida del Relleno del Inga, se calculó a partir del modelo de degradación de primer orden sugerido por la EPA y adaptado para el Ecuador. Para su uso es necesario conocer el promedio anual de recepción de residuos sólidos, el número de años que el relleno lleva abierto o que relleno lleva cerrado, sin recibir residuos, el potencial de generación de metano y la tasa de generación anual de metano de los residuos

Adsorption processes for CO2 capture from biogas streams

Tesis doctorial presentada en el Departamento de Energía de la Universidad de Oviedo, Junio 2016[EN] In the current energy scenario, commitment to the reduction of fossil fuel dependency has increased interest in alternative energy sources, one example of which is biogas, whose commercial value has grown remarkably in recent years. The present study deals with the topic of CO2 capture by means of adsorption on solid sorbents. More precisely, it focuses on the separation of CO2 from representative biogas streams (CO2/CH4 mixtures) at different pressures and feed concentrations. Adsorption using solid sorbents is a promising alternative technology to the more widely deployed physical absorption. In this PhD dissertation the use of sustainable low-cost adsorbents produced from cherry stones by means of single-step activation with carbon dioxide and steam is explored. Activation conditions were optimized by applying Response Surface Methodology to study the combined effect of temperature, solid yield and heating rate during activation on CO2 uptake at 25 ˚C and at atmospheric pressure. An experimental design was pursued and the activation conditions that maximize CO2 capture capacity of each activating agent were identified. Activated carbons were then produced on a larger scale for the adsorption tests. Carbons were characterized in terms of texture and chemical composition and CO2 adsorption capacities were evaluated under static conditions, by means of thermogravimetry, and dynamic conditions, in a purpose-built fixed-bed. Single component adsorption isotherms of CO2 and CH4 were measured at different temperatures (30, 50 and 70 ˚C) and up to pressures of 10 bar to screen adsorbents in terms of equilibrium selectivity for the separation of CO2 from CO2/CH4 mixtures. The results indicate that the biomass-based carbons are highly selective, high-capacity CO2 adsorbents. Single component adsorption isotherms were fitted to the Toth and Sips models and the parameters were used to estimate the adsorption equilibrium from binary CO2/CH4 mixtures. From these data an Adsorption Performance Indicator (API) was estimated and the values confirmed the potential of the biomass-based activated carbons for biogas upgrading. The performance of the adsorbents under dynamic conditions was evaluated in a lab-scale fixedbed setup by means of consecutive adsorption-desorption cycles to assess the breakthrough curves of CO2 and CH4. For this purpose, a binary equimolar mixture of CO2 and CH4 was fed into the bed at different pressures (1, 3, 5 and 10 bar) and under isothermal (30 ˚C) conditions. The biomass-based carbons showed a superior performance to a commercial activated carbon, Calgon BPL, which was used as a reference in the present study. The kinetic performance of the adsorbents was also explored by means of transient breakthrough experiments at atmospheric pressure and at 30 ˚C and by feeding CO2/CH4 mixtures of variable compositions into the bed. The experimental data obtained were fitted to kinetic models (pseudo-first order, pseudo-second order and Avrami) and the mechanism involved in the mass transfer during adsorption was analysed by means of diffusion-based models (intra-particle and Boyd). The results indicate that there was more than one mass mass transfer mechanism involved in the adsorption of CO2 from CO2/CH4 on these biomass-based carbons. Moreover, the cherry stone-based carbons showed faster kinetics than the commercial carbon Calgon BPL.[ES] En el escenario energético actual, el compromiso hacia la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles ha hecho crecer el interés por la investigación en fuentes de energía alternativas; tal es el caso del biogás, cuyo valor comercial ha aumentado en los últimos años. El presente trabajo se enmarca dentro de la temática de captura de CO2 mediante adsorción con sólidos. En concreto, en la separación de CO2 de corrientes de biogás (CO2/CH4) a diferentes presiones y concentraciones. La adsorción con sólidos se plantea como una tecnología prometedora frente a otros procesos como la absorción física. En esta Tesis Doctoral se propone el uso de adsorbentes sostenibles y de bajo coste, preparados a partir de huesos de cereza mediante activación física en una sola etapa con dos agentes activantes: dióxido de carbono y vapor de agua. La optimización de las condiciones de activación se ha llevado a cabo mediante la aplicación de la Metodología de Superficies de Respuesta, estudiando el efecto combinado de la temperatura, el rendimiento de sólido y la velocidad de calentamiento del proceso de activación sobre la capacidad de captura de CO2 a 25 ˚C y presión atmosférica. Para ello, se ha aplicado un diseño estadístico de experimentos y se han identificado aquellas condiciones que maximizan la capacidad de captura de CO2 para cada uno de los agentes activantes. Una vez identificadas dichas condiciones, los carbones activados se prepararon en cantidad suficiente para realizar estudios de adsorción a mayor escala. Seguidamente, se caracterizaron los adsorbentes química y texturalmente, y se evaluó su capacidad de adsorción de CO2 en condiciones estáticas, por termogravimetría, y dinámicas, en lecho fijo. Se determinaron las isotermas de adsorción de CO2 y CH4 a diferentes temperaturas (30, 50 y 70 ˚C) y hasta 10 bar de presión, con objeto de evaluar la selectividad de los adsorbentes para la separación de CO2 de mezclas CO2/CH4. Los resultados obtenidos indicaron unas selectividades y capacidades de adsorción de CO2 elevadas. Las isotermas se ajustaron a los modelos de Sips y Toth cuyos parámetros de ajuste permitieron estimar el equilibrio de adsorción de una mezcla binaria CO2/CH4. A partir de estos resultados se determinó un indicador de rendimiento (API, acrónimo del inglés Adsorption Performance Indicator) el cual corroboró el potencial de los carbones activados biomásicos para la purificación de biogás. El comportamiento de los adsorbentes en condiciones dinámicas se evaluó en un lecho fijo, mediante ciclos múltiples de adsorción y desorción, obteniendo las curvas de ruptura de CO2 y CH4. Para ello, se trabajó con una mezcla binaria equimolar de CO2 y CH4 a distintas presiones (1, 3, 5 y 10 bar) y a 30 ˚C, como alimentación al lecho. El comportamiento mostrado por los carbones activados preparados a partir de huesos de cereza fue superior al del carbón activado comercial Calgon BPL, utilizado como referencia en este trabajo. Asimismo, se evaluó el comportamiento cinético de los adsorbentes para lo cual se realizaron experimentos dinámicos a presión atmosférica y a 30 ºC alimentando mezclas binarias CO2/CH4 de distinta composición. Los datos experimentales se ajustaron a modelos cinéticos (pseudoprimer orden, pseudo-segundo orden, y Avrami) y se estudió el mecanismo de transferencia de materia durante el proceso de adsorción mediante modelos difusionales (intra-particular y Boyd). Los resultados obtenidos indican que no existe una única etapa controlante en el proceso de adsorción de CO2 de mezclas CO2/CH4 en los adsorbentes biomásicos preparados. Por otro lado, la cinética de adsorción es significativamente más rápida en los carbones activados biomásicos que en el carbón comercial, Calgon BPL.Peer reviewe

Aprovechamiento de residuos agroindustriales para el desarrollo de sistemas adsorbentes para el tratamiento de efluentes de la industria textil

Para lograr sistemas productivos más sustentables es fundamental rediseñar los mismos en aras de optimizar los recursos disponibles y minimizar la contaminación del medio ambiente. La industria textil es una de las industrias más contaminantes del mundo, no solo consume grandes cantidades de agua, sino que también genera grandes volúmenes de agua residuales. La cantidad de agua consumida y liberada depende del tipo de tejido, se utilizan aproximadamente 0,08 a 0,15 m3 de agua para producir 1 kg de tejido. Se estima que entre 1000 y 3000 m3 de agua residual se desechan por cada 12 a 20 toneladas de textiles que se producen por día en el mundo (Hassan & El Nemr, 2017). Los efluentes de la industria textil son mezclas complejas de productos químicos tanto orgánicos como inorgánicos (colorantes, sales, metales, detergentes, disolventes orgánicos, nutrientes, ftalatos, etc.) algunos de los cuales no son biodegradables y son cancerígenos, representando una gran amenaza tanto a la salud como al medio ambiente. Estos efluentes cambian las concentraciones de sólidos en suspensión, demanda biológica y química de oxígeno, conductividad, temperatura, color y olor del cuerpo de agua receptor que afectan la estructura del hábitat, perturbando significativamente la biodiversidad y abundancia de la biota acuática (Gómez et al, 2008). En particular los colorantes, son compuestos orgánicos que absorben luz en la región visible del espectro, los cuales obstaculizan el paso de la luz en los cuerpos de agua interfiriendo con los procesos fotosintéticos de los organismos acuáticos, por tanto, provocando una disminución en el oxígeno disuelto y favoreciendo la eutrofización de los cuerpos de agua. Además, aun cuando los colorantes como tales no son tóxicos, existe la posibilidad de formación de compuestos recalcitrantes y tóxicos para las células, como la formación de aminas aromáticas por reducción grupo azo de algunos colorantes (Garay & Gómez, 2016).Facultad de Ciencias Exacta

Recuperación de biobutanol para la producción de combustibles mediante ciclos de adsorción-desorción

El aumento de los precios del petróleo, las emisiones de CO2 o la necesidad de reducir la dependencia energética actual han impulsado la producción de biocombustibles como bioetanol o biobutanol. El butanol, como combustible, presenta varias ventajas sobre el etanol, como su mayor contenido energético (33,1 MJ/kg vs 26,8 MJ/kg) y mejor miscibilidad con gasolina. El biobutanol se produce mediante la fermentación ABE, normalmente empleando microorganismos del género Clostridium. Los productos principales de esta fermentación son acetona, butanol y etanol, junto con intermedios de reacción (ácido acético y ácido butírico) y algunos gases (H2 y CO2). La concentración total de acetona, butanol y etanol en estos caldos suele estar en torno al 2 % en peso, con un ratio de 3:6:1 respectivamente. El butanol a partir de concentraciones entre el 0,7-1,3 % en peso es tóxico para los microorganismos productores, inhibiendo así su crecimiento. La recuperación del butanol de una mezcla tan diluida mediante destilación clásica requiere un elevado consumo energético. Además, el sistema butanol-agua presenta un azeótropo, lo que dificulta aún más la separación. Por todo ello, surge la necesidad de desarrollar nuevos procesos de separación que presenten bajo consumo energético y permitan retirar y recuperar el butanol producido en los caldos, reduciendo al mismo tiempo la inhibición de los microorganismos y, por tanto, prolongando el proceso de fermentación..

Eliminación de cadmio (II) en agua mediante el uso de biomasa de pomelo (Citrus paradisi L.) en estado natural y protonado : Isotermas y cinética de adsorción

El presente Trabajo Fin de Máster tiene como objetivo principal, realizar estudio más exhaustivo de la capacidad de adsorción de polvo de pomelo como extractante natural y de bajo coste, siendo este un residuo de la industria alimentaria, para la eliminación de cadmio (II) en disolución acuosa. Para ello emplearemos una biomasa de pomelo en su forma natural y tratada con ácido sulfúrico, denominada forma protonada. En este contexto, se plantean los siguientes objetivos: 1.Descripción de la utilización de la biomasa de pomelo natural y protonado como un bioadsorbente eficaz y de bajo costo para la eliminación de cadmio en disoluciones acuosas. 2.Realizar un análisis de la composición de la biomasa mediante cromatografía de líquidos de alto rendimiento, microscopía electrónica de barrido, rayos X, análisis de energía dispersiva y espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier. 3.Describir los distintos grupos funcionales implicados en la bioadsorción de Cd (II). 4.Estudiar los diferentes parámetros que afectan en el proceso de bioadsorción de Cd (II). 4.Estudio de los efectos que el valor de pH, la concentración inicial de cadmio, la dosis de bioadsorbente y la presencia de metales alcalino-térreos tienen sobre la adsorción de cadmio. 5.Ajustar los datos obtenidos de adsorción a distintos modelos de equilibrio para conseguir describir el proceso. 6.Estudio de modelos cinéticos encargados de describir el proceso.Escuela Técnica superior de Ingeniería AgronómicaUniversidad Politécnica de Cartagen

Tratamiento de aguas residuales para aporte a central térmica de ciclo combinado

En primer lugar se desarrolla un análisis previo de las tecnologías utilizables en una planta de tratamiento de agua. Se tratan tanto las tecnologías ampliamente desarrolladas con años de experiencia como las tecnologías en actual investigación y desarrollo. Se analizarán las características de los diferentes procesos, como son costes de ejecución del proyecto, costes de operación, utilización de terreno, necesidad de mantenimiento, de aporte de químicos, etc.; y sus posibilidades de aplicación en función de las propiedades de los afluentes y efluentes, agua potable, agua salobre, agua de mar, agua residual, etc. Para realizar este análisis se divide la planta de tratamiento de agua en una serie de procesos que de forma generalizada serán: • Pretratamiento. • Tratamiento biológico. • Tratamiento terciario. • Desmineralización. • Tratamiento de afino. • Tratamiento de lodos. La idea es establecer un diagrama de estados, que pueda aplicarse a los diferentes afluentes de la planta de tratamiento de agua, en función de las características de dicho afluente, las características requeridas en el efluente, los costes asumibles, la utilización de terreno requerida y los objetivos a conseguir (revalorización del residuo, eliminación, innovación, ecología,...)Ingeniería Industria

Examinar material documental sobre la remoción del mercurio (Hg+2) en disoluciones acuosas utilizando bioadsorbentes orgánicos.

no aplicaLa contaminación con mercurio (Hg+2) en la actualidad es un problema para la sociedad dado su uso en la industria minera, farmacológica e industrial, el mercurio (Hg+2) es usado especialmente en la industria minera para la amalgamación ocasionando gran contaminación a las fuentes hídricas. Dado esto es necesario profundizar sobre estudios frente al tema, para proponer soluciones desde la química como la descontaminación mediante la precipitación química, intercambio iónico, filtración con membrana, coagulación y floculación, tratamiento electroquímico, electrocoagulación, oxidación-reducción, extracción líquido-líquido de todas estas técnicas mencionadas una de las más utilizadas es la de adsorción debido a su eficiencia y su bajo costo en la utilización de bioadsorbentes orgánicos, que gracias a su composición química. (Grupos funcionales), poseen gran afinidad por los metales pesados (Hg+2). La presente investigación se enfoca en la revisión de las diferentes tecnologías convencionales y no convencionales implementadas en la remoción de metales pesados (mercurio) en las fuentes hídricas, y los mecanismos de acción y reacción que se dan el proceso de remoción de mercurio, con el propósito de identificar su efectiva o su capacidad de adsorción de los diferentes métodos y bioadsorbentes orgánicos utilizados en la remoción de mercurio (Hg+2), con el propósito de reducir la contaminación por mercurio en fuentes hídricas.Mercury (Hg+2) contamination is currently a problem for society given its use in the mining, pharmacological and industrial industries, mercury (Hg+2) is used especially in the mining industry for amalgamation causing great contamination to water sources. Given this, it is necessary to deepen studies on the subject, to propose solutions from chemistry such as decontamination through chemical precipitation, ion exchange, membrane filtration, coagulation and flocculation, electrochemical treatment, electrocoagulation, oxidation-reduction, liquid-liquid extraction of all these techniques mentioned one of the most used is adsorption due to its efficiency and low cost in the use of organic bioadsorbents, which thanks to its chemical composition. (Functional groups), they have great affinity for heavy metals (Hg+2). This research focuses on the review of the different conventional and unconventional technologies implemented in the removal of heavy metals (mercury) in water sources, and the mechanisms of action and reaction that occur in the mercury removal process, with the purpose of identifying its effectiveness or adsorption capacity of the different methods and organic bioadsorbents used in the removal of mercury (Hg+2), with the purpose of reducing mercury contamination in water sources

Nuevas estrategias para la oxidación catalítica de compuestos orgánicos en medio acuoso

En este trabajo se estudiaron diferentes alternativas de tratamiento de efluentes acuosos que contienen contaminantes orgánicos coloreados, basadas en procesos de oxidación avanzada homogéneos y heterogéneos. Se investigó la eficiencia de los procesos Fenton y foto-Fenton-solar (a escalas laboratorio y piloto) en la degradación de un colorante modelo, el colorante azoico Orange G (OG), y de un efluente textil simulado. Se analizó el efecto de distintas condiciones de operación sobre la eficiencia del proceso Fenton homogéneo en la oxidación de soluciones acuosas de OG, y se propuso un modelo cinético global (“lumped kinetic model”) para estimar la velocidad de eliminación de carbono orgánico disuelto (COD). Se encontró que los procesos Fenton y foto-Fenton tradicionales se ven limitados en su eficiencia para alcanzar la mineralización del efluente textil simulado debido a la precipitación de complejos insolubles entre el Fe y la materia orgánica. Sin embargo, al promover la formación de complejos solubles, estables y fotoactivos de Fe mediante el agregado de ácido oxálico, se lograron niveles satisfactorios de oxidación en escala laboratorio y de planta piloto. Posteriormente, se desarrollaron y caracterizaron catalizadores sólidos con el fin de llevar a cabo un proceso tipo-Fenton heterogéneo que permita eliminar las etapas de remoción de precipitados y catalizador posteriores a los procesos homogéneos. La fase activa de estos catalizadores es azul de Prusia (compuesto de hierro de valencia mixta), y se empleó carbón activado granular o esferas de ɣ-Al2O3 mesoporosa comercial como soportes. Se estudió la influencia del método de preparación sobre la actividad catalítica y estabilidad en la oxidación tipo-Fenton de soluciones de OG. Los mejores resultados se obtuvieron con catalizadores en los que se sintetizaron las nano-partículas de azul de Prusia por un método indirecto y adsorción inmediata de las mismas sobre ɣ-Al2O3. Este catalizador tipo egg-shell demostró ser activo y estable para la oxidación de OG en condiciones suaves de operación. PALABRAS CLAVES: Fenton homogénea, Foto-Fenton-solar, oxidación tipo-Fenton heterogénea, Nanopartículas de azul de Prusia, Orange G, Alúmina, Efluente textil, Carbón activado.The homogeneous and heterogeneous advanced oxidation processes were studied for the treatment of wastewaters with colored organic pollutants. The efficiency of the Fenton and the solar-photo-Fenton processes (at laboratory and pilot scales) was studied for the degradation of the model azo-dye Orange G (OG), and a simulated textile wastewater. The effect of different operating conditions on the efficiency of the homogeneous Fenton oxidation of aqueous solutions of OG was analyzed, and a lumped kinetic model for the dissolved organic carbon (DOC) removal rate was proposed. The traditional Fenton and photo-Fenton processes are limited in their efficiency to degrade and mineralize the simulated textile wastewater due to precipitation of insoluble iron-organics complexes. However, by promoting formation of soluble, stable and photoactive iron complexes by adding oxalic acid, the simulated effluent could be successfully treated both at laboratory and pilot plant scales. Afterwards, solid catalysts for a Fenton-like heterogeneous process were developed and characterized, to avoid separation stages that are required for homogeneous processes. The active phase for these catalysts is Prussian Blue (a mixed-valent iron compound), and granular activated carbon or ɣ-Al2O3 commercial mesoporous spheres were used as supports. The influence of the preparation method on the catalytic activity and stability in the Fenton-like oxidation of OG aqueous solutions was studied. The best results were obtained with the catalyst containing Prussian Blue nanoparticles synthesized using an indirect method, and immediate adsorption onto ɣ-Al2O3. The resulting egg-shell catalyst proved to be active and stable for the oxidation of model compounds under mild operating conditions. KEY WORDS: Homogeneous Fenton, Solar-photo-Fenton, Heterogeneous Fenton-like oxidation, Prussian Blue nanoparticles, Orange G, Alumina, Textile wastewater, Activated carbon.Fil:Doumic, Lucila Inés. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Efecto de la incorporación del óxido de cerio en la estructura y reactividad de catalizadores de hierro en la síntesis Fischer-Tropsch

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Química Física Aplicada. Fecha de lectura 21-09-200

Eficiencia de la cáscara de naranja pulverizada con la piedra Alumbre en el tratamiento de aguas residuales domésticas del distrito de Puente Piedra - 2019

El objetivo de la investigación fue evaluar en qué medida la cáscara de naranja pulverizada y la piedra alumbre mejoran la calidad de las aguas residuales domesticas del distrito de Puente Piedra. Aplicó una investigación innovadora que se está desarrollando en otros paises con resultados favorables que nos permiten dar soluciones ante la escasez de agua. La investigación fue de tipo aplicada y de diseño experimental, su población fue las aguas residuales domesticas del fundo Gallinazo, en el distrito de Puente Piedra y su muestra fue un compósito de 27L. Los instrumentos empleados en el trabajo de investigación fuero: Ficha de registro de campo, Ficha para la identificación inicial y final de las propiedades físicas y químicas del agua residual doméstica. Se determinó la dosis optima de la cáscara de naranja pulverizada dando como resultado (60 g), presentó parámetros : 6,01 pH; de igual forma 2293,6 de CE; 64,72 de NTU; 72,53 mg/L de ST; 47,66 mg/L de SST; 23,9 mg/L de SDT. Finalmente, se concluye que el usó de la cáscara de naranja pulverizada influye en la reducción de los parametros físicoquímicos en las aguas residuales y es una alternativa sostenible