Power-to-Gas: catalytic developments to store the surplus of renewable electricity as methane

267 p.Esta tesis doctoral comenzó en octubre de 2014 con el apoyo del grupo de investigaciónSustainable Process Engineering (SuPrEn) del Departamento de Ingeniería Química y delMedio Ambiente de la Escuela de Ingeniería de Bilbao, Universidad del País Vasco/EuskalHerriko Unibertsitatea (UVP/EHU). El trabajo ha sido llevado a cabo bajo la supervisióndel Profesor Dr. José Francisco Cambra Ibáñez y la Dr. Victoria Laura Barrio Cagigal.Durante la realización de esta tesis doctoral se realizó una estancia en el grupo deinvestigación Particles and Catalysis (PartCat) de la University of New South Wales(UNSW) en Sídney, Australia, bajo la supervision del Dr. Jason Scott y la Profesora RoseAmal, junto a la inestimable ayuda de la Dr. Emma Lovell.El trabajo realizado durante estos años ha permitido el desarrollo de sistemas catalíticospara producir metano a partir de dióxido de carbono e hidrógeno, permitiendo laintegración de electricidad de origen renovable en el sistema energético y reduciendolas emisiones de dióxido de carbono. Esta tesis doctoral ha permitido la publicación devarios artículos en revistas científicas y en congresos internacionales. Este trabajo hasido dividido en siete capítulos.Capítulo I, se trata de una breve introducción del contexto en el que se enmarca eltrabajo. Se describe la relación entre la raza humana y la energía, su necesidadinevitable, además del sistema energético actual. Esto se relaciona con el cambioclimático, y sus problemas derivados, y la dependencia energética de los distintos países.Finalmente, se describen diferentes tecnologías para el almacenamiento de energía.Capítulo II, partiendo de las tecnologías de almacenamiento de energía descritas en elCapítulo I, se selecciona Power-to-Gas (PtG) como una de las más prometedoras. En estecapítulo se realiza una revisión exhaustiva del estado del arte en el campo del PtG,prestando especial atención a la proceso de metanación de dióxido de carbono.Capítulo III, se define el objetivo de la presente tesis doctoral. Además, se definen losdiferentes hitos necesarios para llevar a cabo de manera satisfactoria dicho objetivo.3Capítulo IV, se describe el procedimiento experimental empleado durante el desarrollode la tesis. Se describen los procedimientos de síntesis y caracterización así como los derealización de los ensayos de actividad. Además, se enumeran los materiales y equiposutilizados.Capítulo V, todos los resultados obtenido durante la realización de la presente tesisdoctoral se encuentran en este capítulo. Para facilitar la lectura del mismo, se encuentradividido en cuatro sub-secciones principales, incluyendo: I) Análisis de las condicionesde operación idóneas, II) Catalizadores probados en reactores de lecho fijo, III) Tests deestabilidad y IV) Catalizadores para fotoreactores.Capítulo VI, se propone el diseño de una planta de escala industrial. Además dedimensionar todo el equipamiento necesario, se realiza un análisis de la viabilidadeconómica teniendo en cuenta tanto el coste material como el del funcionamiento dela planta.Capítulo VII, consiste en las conclusiones obtenidas tras la realización de esta tesisdoctoral. Se enumeran las propiedades fisicoquímicas necesarias para que uncatalizador sea eficiente en la reacción de metanación de dióxido de carbono y ademásse presentan algunos sistemas catalíticos con un rendimiento prometedor. Finalmente,se presentan las conclusiones sobre la viabilidad de construir una planta industrial parala realización de este proceso

Memoria de Prácticas en la empresa 1A Ingenieros: “Cálculo de la Huella de Carbono de 1A Ingenieros mediante las metodologías MC3 y del GHG Protocol”

El presente Trabajo Fin de Máster corresponde a una memoria de las prácticas de un total de 282 horas realizadas en la empresa 1A Ingenieros, sita en Valladolid. En las mencionadas prácticas fueron llevadas a cabo, no solo una, sino varias tareas. Éstas correspondieron a: Estudio de los Términos de Referencia del proyecto Slovseff. Slovseff es, en pocas palabras, un proyecto en el que el Banco Europeo para la Reconstrucción y Desarrollo concede una serie de créditos a bancos, para que éstos, con la ayuda de un consultor del proyecto, los ceda a proyectos de Eficiencia energética industrial, Proyectos de energías renovables y Proyectos de eficiencia energética en el sector residencial, todos ellos en Eslovaquia. Estudio teórico de la realización de Auditorías Energéticas en el sector industrial y residencial. Investigación sobre Huella de Carbono. Realización de una aplicación práctica: Cálculo de la Huella de Carbono de la propia empresa 1A Ingenieros mediante la aplicación de dos metodologías distintas: el Método Compuesto de las Cuentas Contables (MC3) y el del GHG Protocol, y comparación entre ellas. Como las tareas realizadas han sido varias, la presente memoria se va a centrar detalladamente en una de ellas: la Aplicación práctica del cálculo de la huella de carbono de la empresa 1A Ingenieros utilizando las metodologías MC3 y del GHG Protocol. Los resultados obtenidos de huella de carbono bruta fueron de 141.1 tCO2 con MC3 y de 208.4 tCO2 con GHG Protocol. Las diferencias son debidas a que GHG Protocol considera la categoría “Transporte hogar-puesto de trabajo” (55.4 tCO2), siendo esta además una de las tres categorías más relevantes en cuanto a emisiones, estas son: la primera “Servicios y Contratas” (27.1%), la segunda “Transporte hogar-puesto de trabajo” (26.6%) y la tercera “Consumo de combustible en los vehículos de empresa” (22%), contabilizando entre las tres más de ¾ de las emisiones totales de la empresa (75.7%). Es interesante resaltar el ratio de emisiones por empleado y año, que asciende a 4.96 tCO2 (3.64 tCO2 sin considerar “Transporte hogar-puesto de trabajo”); dato que se encuentra en valores similares, aunque un poco más elevados que otras empresas del mismo sector. Las categorías de consumo detectadas donde la empresa puede realizar mejoras para reducir emisiones son “Consumo de combustible en los vehículos de empresa”, “Transporte hogar-puesto de trabajo” y “Consumo de electricidad”.Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio AmbienteMáster en Gestión y Tecnología Ambienta

Assessment and modeling of the generation and transport of water and solutes in representative watersheds of Navarre (Spain): toward an optimal and sustainable agrarian activity

El objetivo general de esta tesis es ampliar la base de conocimiento sobre la dinámica de los sólidos disueltos totales, con especial atención a los nutrientes más extendidos en los sistemas agrícolas (N, y en menor medida P). Para ello, (1) se han cuantificado las exportaciones de los sólidos disueltos totales y su dinámica en la red de cuencas experimentales de Navarra, considerando diferentes agrosistemas de la región de Navarra (España). Reconociendo la influencia de estos compuestos en diferentes masas de agua, y con el objetivo de arrojar más luz sobre el enfoque de la caja negra de las cuencas en la calidad del agua, (2) se ha evaluado el concepto relativamente novedoso de conectividad de flujo superficial a través de un índice de conectividad del flujo superficial. Este índice se basa en índices de conectividad de flujos superficiales ampliamente contrastados, aplicándose en dos cuencas de secano con cultivo de cereal de invierno (Latxaga y La Tejería). En cuanto a los nutrientes, y centrándonos en la dinámica de los nitratos y fosfatos, (3) se ha caracterizado la concentración y la exportación de nitratos y fosfatos en diferentes escalas temporales en estas dos cuencas. En ellas se han identificado los factores controladores de estas dinámicas para estas dos cuencas. Por último, (4) se han cuantificado los factores controladores de nutrientes previamente identificados considerando diferentes escenarios posibles, y se ha evaluado la capacidad del modelo AnnAGNPS para las exportaciones de nitrógeno disuelto en las dos cuencas de secano con cultivo de cereal de invierno.Tesi honen helburu orokorra disolbatutako solido totalen dinamikari buruzko ezagutza-oinarria zabaltzea da, nekazaritza-sistemetan gehien hedatuta dauden nutrienteetan arreta berezia jarriz (nitratoak, eta neurri txikiagoan fosfatoak). Horretarako, (1) disolbatutako solido totalen esportazioak eta horien dinamika kuantifikatu dira Nafarroako arro esperimentalen sarean, Nafarroako (Espainia) hainbat agrosistema ezberdin kontuan hartuta. Konposatu horiek ur-gorputz ezberdinetan duten eragina ezagututa, eta arroen kutxa beltzak uraren kalitatean duen ikuspegian argi gehiago emateko helburuarekin, (2) gainazaleko fluxuaren konektibitatearen kontzeptu nahiko berritzailea ebaluatu da, gainazaleko fluxuen konektibitate-indize baten bidez. Indize hori zabalki egiaztatuta dauden gainazaleko fluxuen konektibitate-indizeetan oinarritzen da, eta lehorreko neguko zereala duten bi arrotan aplikatu da (Latxaga eta La Tejería). Nutrienteei dagokienez, eta nitratoen eta fosfatoen dinamikan arreta jarrita, (3) bi arro horietan denbora-eskala desberdinetan nitratoen eta fosfatoen kontzentrazioa eta esportazioa karakterizatu dira. Bi arro hauetan nutriente hauen dinamika kontrolatzen dituzten faktoreak identifikatu dira. Azkenik, (4) aurretik identifikatutako nutrienteen faktore kontroladoreak kuantifikatu dira, hainbat egoera posible kontuan hartuta, eta AnnAGNPS modeloak disolbatutako nitrogenoaren esportazioetarako duen gaitasuna ebaluatu bi arroetan.The overarching aim of this thesis is to expand the knowledge base on the dynamics of total dissolved solids, with special focus on the most widespread nutrients in agricultural systems (N, and to a lesser extent P). To this end, (1) the exports of dissolved solids and their dynamics in a watershed network have been quantified, considering different agrosystems of the region of Navarre (Spain). Recognizing the influence of these compounds on different water bodies, and with the aim of shedding more light on the black box watershed approach in water quality, (2) the relatively recent concept of overland flow connectivity has been assessed through an Overland Flow Connectivity index. This index is based on broadly adopted overland flow connectivity indices, and implemented at two rainfed winter cereal watersheds (Latxaga and La Tejería). Regarding nutrients, and focusing on nitrate and phosphate dynamics, (3) these two watersheds have been characterized in terms of concentration and exports of nitrate and phosphate, for a range of temporal scales, with insights on the controlling factors of these processes. Finally, (4) the nutrient controlling factors previously identified have been quantified considering different possible scenarios. The AnnAGNPS model capacity has been evaluated for dissolved nitrogen exports at the two rainfed winter cereal watersheds.Ministerio de Economía y Competitividad, ayudas a jóvenes investigadores. Universidad Pública de NavarraPrograma de Doctorado en Ciencias y Tecnologías Industriales (RD 99/2011)Industria Zientzietako eta Teknologietako Doktoretza Programa (ED 99/2011

Magnetic properties of iron oxide nanoflowers

Treballs Finals de Grau de Física, Facultat de Física, Universitat de Barcelona, Curs: 2021, Tutor: Amílcar Labarta RodríguezMaghemite multi-core nanoparticles have been modelled to better understand their magnetic properties and the collective interactions from where they arise. Micromagnetic simulations with different values of the relevant parameters have been performed to reproduce the experimental results. The role of the exchange interaction between cores is studied. An analysis of the resulting magnetisation hysteresis loops is done, as well as the vorticity and topological properties of the magnetisation configuration

A common semantic space for monolingual and cross-lingual meta-embeddings

This master’s thesis presents a new technique for creating monolingual and cross-lingual meta-embeddings. Our method integrates multiple word embeddings created from complementary techniques, textual sources, knowledge bases and languages. Existing word vectors are projected to a common semantic space using linear transformations and averaging. With our method the resulting meta-embeddings maintain the dimensionality of the original embeddings without losing information while dealing with the out-of-vocabulary (OOV) problem. Furthermore, empirical evaluation demonstrates the effectiveness of our technique with respect to previous work on various intrinsic and extrinsic multilingual evaluations

Power-to-Gas: catalytic developments to store the surplus of renewable electricity as methane

267 p.Esta tesis doctoral comenzó en octubre de 2014 con el apoyo del grupo de investigaciónSustainable Process Engineering (SuPrEn) del Departamento de Ingeniería Química y delMedio Ambiente de la Escuela de Ingeniería de Bilbao, Universidad del País Vasco/EuskalHerriko Unibertsitatea (UVP/EHU). El trabajo ha sido llevado a cabo bajo la supervisióndel Profesor Dr. José Francisco Cambra Ibáñez y la Dr. Victoria Laura Barrio Cagigal.Durante la realización de esta tesis doctoral se realizó una estancia en el grupo deinvestigación Particles and Catalysis (PartCat) de la University of New South Wales(UNSW) en Sídney, Australia, bajo la supervision del Dr. Jason Scott y la Profesora RoseAmal, junto a la inestimable ayuda de la Dr. Emma Lovell.El trabajo realizado durante estos años ha permitido el desarrollo de sistemas catalíticospara producir metano a partir de dióxido de carbono e hidrógeno, permitiendo laintegración de electricidad de origen renovable en el sistema energético y reduciendolas emisiones de dióxido de carbono. Esta tesis doctoral ha permitido la publicación devarios artículos en revistas científicas y en congresos internacionales. Este trabajo hasido dividido en siete capítulos.Capítulo I, se trata de una breve introducción del contexto en el que se enmarca eltrabajo. Se describe la relación entre la raza humana y la energía, su necesidadinevitable, además del sistema energético actual. Esto se relaciona con el cambioclimático, y sus problemas derivados, y la dependencia energética de los distintos países.Finalmente, se describen diferentes tecnologías para el almacenamiento de energía.Capítulo II, partiendo de las tecnologías de almacenamiento de energía descritas en elCapítulo I, se selecciona Power-to-Gas (PtG) como una de las más prometedoras. En estecapítulo se realiza una revisión exhaustiva del estado del arte en el campo del PtG,prestando especial atención a la proceso de metanación de dióxido de carbono.Capítulo III, se define el objetivo de la presente tesis doctoral. Además, se definen losdiferentes hitos necesarios para llevar a cabo de manera satisfactoria dicho objetivo.3Capítulo IV, se describe el procedimiento experimental empleado durante el desarrollode la tesis. Se describen los procedimientos de síntesis y caracterización así como los derealización de los ensayos de actividad. Además, se enumeran los materiales y equiposutilizados.Capítulo V, todos los resultados obtenido durante la realización de la presente tesisdoctoral se encuentran en este capítulo. Para facilitar la lectura del mismo, se encuentradividido en cuatro sub-secciones principales, incluyendo: I) Análisis de las condicionesde operación idóneas, II) Catalizadores probados en reactores de lecho fijo, III) Tests deestabilidad y IV) Catalizadores para fotoreactores.Capítulo VI, se propone el diseño de una planta de escala industrial. Además dedimensionar todo el equipamiento necesario, se realiza un análisis de la viabilidadeconómica teniendo en cuenta tanto el coste material como el del funcionamiento dela planta.Capítulo VII, consiste en las conclusiones obtenidas tras la realización de esta tesisdoctoral. Se enumeran las propiedades fisicoquímicas necesarias para que uncatalizador sea eficiente en la reacción de metanación de dióxido de carbono y ademásse presentan algunos sistemas catalíticos con un rendimiento prometedor. Finalmente,se presentan las conclusiones sobre la viabilidad de construir una planta industrial parala realización de este proceso

Evolución del aprovechamiento del agua y contaminación por sales y nitratos en un regadío tradicional. El caso de la Comunidad nº V de Riegos de Bardenas (Zaragoza)

Los entornos agrícolas tienden a la implantación de nuevos sistemas de gestión sin tener en cuenta la respuesta agroambiental de los cambios efectuados. Este trabajo analiza la evolución de la eficiencia de riego y el impacto agroambiental de la cuenca de regadío tradicional C-XIX-6 (95 ha) en la Comunidad de Regantes nº V de Bardenas (Zaragoza) entre los años 2001 y el periodo 2005-2008 (cambios en la gestión del riego con i. asignación de dotaciones, ii. riego a la demanda, y iii. facturación por consumo) mediante el desarrollo de balances anuales de agua sales y nitrógeno. Tras los cambios, la eficiencia de riego se incrementó un 27%, reduciéndose la masa de sales y nitrato exportadas en un 63% y un 60% respectivamente. Los índices de contaminación por sales y nitratos disminuyeron un 70% y un 24%, resultando más efectivos los cambios en la reducción del impacto salino que por nitrato

Model and Data Transfer for Cross-Lingual Sequence Labelling in Zero-Resource Settings

Zero-resource cross-lingual transfer approaches aim to apply supervised models from a source language to unlabelled target languages. In this paper we perform an in-depth study of the two main techniques employed so far for cross-lingual zero-resource sequence labelling, based either on data or model transfer. Although previous research has proposed translation and annotation projection (data-based cross-lingual transfer) as an effective technique for cross-lingual sequence labelling, in this paper we experimentally demonstrate that high capacity multilingual language models applied in a zero-shot (model-based cross-lingual transfer) setting consistently outperform data-based cross-lingual transfer approaches. A detailed analysis of our results suggests that this might be due to important differences in language use. More specifically, machine translation often generates a textual signal which is different to what the models are exposed to when using gold standard data, which affects both the fine-tuning and evaluation processes. Our results also indicate that data-based cross-lingual transfer approaches remain a competitive option when high-capacity multilingual language models are not available.Comment: Findings of the Association for Computational Linguistics: EMNLP 202

T-Projection: High Quality Annotation Projection for Sequence Labeling Tasks

In the absence of readily available labeled data for a given sequence labeling task and language, annotation projection has been proposed as one of the possible strategies to automatically generate annotated data. Annotation projection has often been formulated as the task of transporting, on parallel corpora, the labels pertaining to a given span in the source language into its corresponding span in the target language. In this paper we present T-Projection, a novel approach for annotation projection that leverages large pretrained text-to-text language models and state-of-the-art machine translation technology. T-Projection decomposes the label projection task into two subtasks: (i) A candidate generation step, in which a set of projection candidates using a multilingual T5 model is generated and, (ii) a candidate selection step, in which the generated candidates are ranked based on translation probabilities. We conducted experiments on intrinsic and extrinsic tasks in 5 Indo-European and 8 low-resource African languages. We demostrate that T-projection outperforms previous annotation projection methods by a wide margin. We believe that T-Projection can help to automatically alleviate the lack of high-quality training data for sequence labeling tasks. Code and data are publicly available.Comment: Findings of the EMNLP 202