Integración de procesos biológicos y CWPO asistidos con catalizadores magnéticos para la eliminación eficiente de compuestos farmacéuticos presentes en aguas residuales

La presente Tesis Doctoral titulada “Integración de procesos biológicos y CWPO asistidos con catalizadores magnéticos para la eliminación eficiente de compuestos farmacéuticos presentes en aguas residuales” tuvo como objetivo evaluar, a escala laboratorio, la efectividad de los procesos biológicos (TBA) y CWPO (Oxidación Húmeda Catalítica promovida por Peróxido de Hidrógeno, proceso químico) para la eliminación de contaminantes farmacéuticos. Esta Tesis Doctoral se pudo realizar gracias a dos proyectos: Red Madrileña de Tratamientos para la Reutilización de Aguas Residuales y Valorización de Fangos (S2018/EMT) y PLASTIC-TO-FUEL-MAT - Upcycling waste plastics into Fuel and Carbon Nanomaterials (POCI-01-0145-FEDER-031439). Según las numerosas referencias científicas consultadas, el naproxeno, ibuprofeno y diclofenaco son los fármacos antiinflamatorios no esteroideos más detectados en diversas matrices ambientales a nivel mundial, y sus concentraciones en aguas superficiales superan las concentraciones predichas sin efecto. Esto significa que estos fármacos pueden presentar efectos agudos, crónicos y letales sobre la vida de los organismos en estos ambientes. En ese sentido, la investigación se dirigió en evaluar la efectividad del método CWPO (total 5 estudios) y el método de integración del proceso de lodos activados y CWPO (un estudio) para la eliminación de contaminantes emergentes..

Magnetite-Based Catalyst in the Catalytic Wet Peroxide Oxidation for Different Aqueous Matrices Spiked with Naproxen–Diclofenac Mixture

Magnetite supported on multiwalled carbon nanotubes catalysts were synthesized by co-precipitation and hydrothermal treatment. The magnetic catalysts were characterized by X-ray diffraction, Fourier-transform infrared spectrometry, thermogravimetric analysis and N2 physisorption. The catalysts were then tested for their ability to remove diclofenac (DCF) and naproxen (NAP) from an aqueous solution at different conditions (pH, temperature, and hydrogen peroxide) to determine the optimum conditions for chemical oxidation. The optimization of the process parameters was conducted using response surface methodology (RSM) coupled with Box–Behnken design (BBD). By RSM–BBD methodology, the optimal parameters (1.75 mM H2O2 dosage, 70 °C and pH 6.5) were determined, and the removal percentages of NAP and DCF were 19 and 54%, respectively. The NAP–DCF degradation by catalytic wet peroxide oxidation (CWPO) was caused by •OH radicals. In CWPO of mixed drug solutions, DCF and NAP showed competitive oxidation. Hydrophobic interactions played an important role during the CWPO process. On the other hand, the magnetic catalyst reduced its activity after the second cycle of reuse. In addition, proof of concept and disinfection tests performed at the operating conditions showed results following the complexity of the water matrices. In this sense, the magnetic catalyst in CWPO has adequate potential to treat water contaminated with NAP–DCF mixtures.Depto. de Ingeniería Química y de MaterialesFac. de Ciencias QuímicasTRUEComunidad de Madridpu

Estrategias de motivación en el aula: Aplicación del modelo TARGET en asignaturas del Grado y Máster en Ingeniería Química

La titulación en Ingeniería Química ostenta una larga tradición en la Universidad Complutense, que se ha constituido como un referente a nivel nacional en la implantación de nuevos planes de estudio dentro de esta disciplina. En el año 1944 se implantaron por primera vez los estudios de Doctorado en Química Industrial, que incluían asignaturas de especialización en el área de Ingeniería Química. En 1960 se pone en marcha la especialidad de Química Industrial en los dos últimos cursos de la Licenciatura en Ciencias Químicas, cuyo plan de estudios se modificó posteriormente en el año 1970. Finalmente, en 1992 comenzó a impartirse el título de Ingeniero Químico, que se ha mantenido hasta la reciente implantación del Grado en Ingeniería Química, conforme a las directrices del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES). Asimismo, los estudios de Posgrado a nivel de Máster se comenzaron a impartir en el año 2006, obteniendo el Programa Oficial de Posgrado en ese mismo año la Mención de Calidad. Actualmente muchos profesores universitarios hemos detectado en el aula una elevada falta de motivación e interés por parte del alumnado, independientemente de la materia o titulación de la que se trate. En muchas ocasiones, nos vemos en la obligación de hablarles en el aula de forma repetitiva e incansable acerca de la importancia del compromiso y la responsabilidad de, por ejemplo, entregar un trabajo en tiempo y forma y sobre la responsabilidad y seriedad que deben ejercer a la hora de ser parte de un grupo de trabajo. Por tanto, en este sentido, la motivación en el aula universitaria se erige como una necesidad pedagógica. Mediante las estrategias propuestas en este proyecto (siguiendo el modelo TARGET), se pretende motivar al alumno, orientándolo en la dirección correcta en el desarrollo de diversas actividades, pero haciéndolo partícipe y responsable de sus propios resultados y metas, haciendo especial hincapié en el reconocimiento del esfuerzo personal. Así, la utilización de recursos digitales y material multimedia, así como el desarrollo de actividades que promueven la participación del alumno (metodologías activas para el aprendizaje) cobra especial relevancia en los estudios de Máster, dado el carácter autónomo que se pretende imprimir a este alumnado, además de la frecuente simultaneidad que se ejerce de los estudios con la actividad profesional. El desarrollo de actividades que promuevan la participación y, como consecuencia, fortalezcan la entidad y autonomía del estudiante en su aprendizaje es el leitmotiv de este Proyecto de Innovación Educativa. Se trata de seguir los pasos necesarios para optimizar el vínculo entre la enseñanza y el aprendizaje, consiguiendo un aprendizaje eficaz. Mediante la aplicación del modelo TARGET se va a incentivar el reconocimiento del alumno -no basado exclusivamente en el resultado final-, lo que favorece la generación de autoestima, la autorrealización del alumno y, por tanto, la motivación. Se prevé, además, que esto redundará en otro beneficio de suma importancia, la reducción en la tasa de abandono durante los primeros cursos, consecuencia directa de la falta de motivación por parte del estudiante y de la necesidad de tener una valoración estable y sensación de pertenencia que no encuentra en el aula. Se ha publicado recientemente que España se consolida como el país de la Unión Europea con mayor tasa de abandono de los estudios (17,9%) entre los jóvenes de 18 a 24 años. La situación es de tal gravedad que muchos de ellos no tienen ni estudios superiores a la Educación Secundaria Obligatoria (ESO). Asimismo, según un estudio publicado por el informe U-Ranking de la Fundación BBVA, 1 de cada 3 alumnos abandona el sistema universitario sin haber terminado la carrera que inició. En este sentido, los analistas educativos, como Francesca Borgonovi, analista de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) refrendan que para mejorar esta circunstancia se deben “potenciar las fortalezas de carácter: autoconfianza, la asertividad, la capacidad de esfuerzo, los altos niveles de motivación interna para el logro del éxito y la ambición de sus aspiraciones de futuro”

Lab at home: prácticas de Ingeniería Química en tiempos de confinamiento

En este proyecto de innovación docente se han desarrollado prácticas de laboratorio de dos asignaturas del Grado en Ingeniería Química, Ingeniería Térmica y Operaciones de Separación, para así garantizar la experimentalidad en situaciones de docencia no presencial empleando materiales cotidianos e instalaciones confeccionadas por impresión 3D, que podrán ser empleadas por los estudiantes en situación de confinamiento

Estudio de la eliminación de nutrientes en aguas residuales a escala planta piloto de configuración A2/O en combinación con la EBPR

TesisLas concentraciones de fósforo y nitrógeno por encima de los valores máximos admisibles en las aguas residuales muchas veces alteran los ecosistemas acuáticos debido a los procesos de eutrofización que allí se generan. Por tanto resulta interesante utilizar una estrategia de eliminación de nutrientes utilizando los procesos de nitrificación y desnitrificación en combinación con la EBPR. Par tal estrategia de estudio se utilizó un sistema de configuración A2/O a nivel piloto y agua residual sintética a fin de demostrar la eficiencia de eliminación y su posterior optimización. Durante la realización de la serie de experimentos se logró caracterizar las condiciones óptimas para la operación del sistema de tratamiento. La planta piloto se operó a 23 °C, a 7.4 de pH, 1mg*L-1 de DO y en condiciones anóxicas en el reactor anóxico. Además, los parámetros óptimos de operación se situaron en una relación de recirculación externa de 0.6 y una relación de recirculación interna de 3.8, donde se favoreció el proceso de desnitrificación en el reactor anóxico y el proceso de absorción de fósforo en el reactor aerobio; Mientras, a una relación de recirculación interna de 0.5, una relación de recirculación externa de 1.1, mientras se mantenía la concentración de 2.5 mg*L-1 DO, se favoreció la nitrificación pero no se consiguió una significativa desnitrificación ni absorción de fósforo. Tales resultados demuestran ser interesantes para la eliminación de nutrientes en planta piloto de configuración anaerobio-Anóxico-Óxico (A2/O). Desde la respirometría, se determinó la velocidad de consumo de amonio en 0.0068 gN-NH₄*(gVSS*h)-1 lo cual indica que las amonioxidante tienen actividad en el proceso de eliminación de nitrógeno. Además, la velocidad de consumo de oxigeno exógeno máximo para las bacterias amonioxidantes tiene un valor de 0.024gO₂*(gVSS*h)-1 y representa ser el necesario para permitir llevar el proceso de oxidación del amonio en el reactor aerobio

Optimization Parameters, Kinetics, and Mechanism of Naproxen Removal by Catalytic Wet Peroxide Oxidation with a Hybrid Iron-Based Magnetic Catalyst

This work presents a study of the assessment of the operating parameters of the catalytic wet peroxide oxidation (CWPO) of naproxen (NAP) using magnetite/multi-walled carbon nanotubes (Fe3O4/MWCNTs) as a catalyst. The effect of pH, temperature, and H2O2 dosage on CWPO process was evaluated by using the response surface model (RSM), allowing us to obtain an optimum NAP removal of 82% at the following operating conditions: pH = 5, T = 70 °C, [H2O2]0 = 1.5 mM, and [NAP]0 = 10.0 mg/L. Therefore, NAP degradation kinetics were revealed to follow a pseudo-second-order kinetic model, and an activation energy value of 4.75 kJ/mol was determined. Adsorption and using only H2O2 experiments, both considered as blank tests, showed no significant removal of the pollutant. Moreover, Fe3O4/MWCNTs material exhibited good recyclability along three consecutive cycles, finding an average NAP removal percentage close to 80% in each cycle of 3 h reaction time. In addition, the scavenging tests confirmed that the degradation of NAP was mainly governed by •OH radicals attack. Two reaction sequences were proposed for the degradation mechanism according to the detected byproducts. Finally, the versatility of the catalyst was evidenced in the treatment of different environmentally relevant aqueous matrices (wastewater treatment plant effluent (WWTP), surface water (SW), and a hospital wastewater (HW)) spiked with NAP, obtaining total organic carbon (TOC) removal efficiencies after 8 h in the following order: NAP-SW > NAP-HW > NAP-WWTP

Learn to entrepreneurship: from the final degree project in the Degree of Chemical Engineering to the labor market

Se constituirá una Empresa de Ingeniería con un grupo de estudiantes del TFG del Grado en Ingeniería Química que diseñe una planta química. Diferentes agentes asesorarán en la búsqueda de financiación, diseminación y desarrollo de las actividades.An Engineering Company will be constituted with a group of students from the final degree project of the Degree in Chemical Engineering who design a chemical plant. Different agents will advise in the search for funding, dissemination and development of activities.Depto. de Ingeniería Química y de MaterialesFac. de Ciencias QuímicasFALSEUCMsubmitte