GENERACIÓN DE UN COMPUESTO QUÍMICO AMBIENTALMENTE COMPATIBLE Y SU APLICACIÓN EN EL SANEAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES, PARTE I: INGENIERÍA, DISEÑO Y PUESTA EN MARCHA DEL SISTEMA

Los procesos de desinfección de agua implican un tratamiento especializado dirigido a la destrucción de los organismos nocivos o indeseables para el consumo humano, siendo el proceso más común para tal fin: la cloración. Desafortunadamente, como consecuencia después de su aplicación es la posible formación de subproductos clorados potencialmente dañinos. En este sentido, es crucial la importancia de idear y aplicar métodos que permitan el desarrollo de nuevas tecnologías con el objetivo de producir nuevos compuestos químicos compatibles con el medio ambiente para mejorar la desinfección de aguas residuales con una alta compatibilidad ambiental y la consecuente minimización de subproductos de desinfección tóxicos. Actualmente, las tecnologías electroquímicas han mostrado un amplio potencial de aplicación en el proceso de desinfección e incremento de la calidad fisicoquímica del agua y su viabilidad para su implementación en trenes de tratamiento. Bajo ese contexto, el objetivo de este trabajo se centra en la propuesta metodológica de tecnologías electroquímicas para llevar a cabo la electrosíntesis de peroxocarbonatos empleando electrodos de diamante dopados con boro (DDB) a través de soluciones de carbonato y su aplicación como un nuevo compuesto oxidante durante el proceso de desinfección de agua a partir del monitoreo de inhibición de concentraciones conocidas de Escherichia coli y su comparativo con respecto al proceso de cloración. Las variables de estudio dentro de la etapa de electrosíntesis de peroxocarbonatos son: la influencia del pH, densidad de corriente y concentración de la solución de carbonatos durante el proceso

A Comparative Electrochemical-Ozone Treatment for Removal of Phenolphthalein

The degradation of aqueous solutions containing phenolphthalein was carried out using ozone and electrochemical processes; the two different treatments were performed for 60 min at pH 3, pH 7, and pH 9. The electrochemical oxidation using boron-doped diamond electrodes processes was carried out using three current density values: 3.11 mA⋅cm −2 , 6.22 mA⋅cm −2 , and 9.33 mA⋅cm −2 , whereas the ozone dose was constantly supplied at 5 ± 0.5 mgL −1 . An optimal degradation condition for the ozonation treatment is at alkaline pH, while the electrochemical treatment works better at acidic pH. The electrochemical process is twice better compared with ozonation

Soluciones globales para vertederos locales a través del aprendizaje y servicio estudiantil

La generación de más de 3,5 millones de Ton/día de residuos sólidos urbanos convierte a esta problemática en un asunto prioritario a resolver. México, al ser el 9° país que más residuos produce (103 mil Ton/día) debe buscar soluciones al respecto, ya que tan solo en el Estado de México seis municipios concentran más del 50% de la generación de residuos debido a la gran concentración poblacional e industrial. El principal problema que el Estado de México enfrenta es que solo el 4,26% de los residuos reciclables son valorizados, por lo que una gran cantidad de toneladas de residuos deben disponerse y solo el 37% se conduce a rellenos sanitarios adecuados. El resto son colocados en espacios abiertos (comúnmente llamados vertederos o tiraderos) sin control operacional o de protección del medio ambiente y salud. Los lixiviados (efluentes líquidos percolados a través de residuos sólidos debido a agua de lluvia e hidrólisis de desechos), son otro grave problema que atañe a todos los sitios de disposición de residuos sólidos, ya que contienen grandes cantidades de materia orgánica, compuestos orgánicos organoclorados y fenólicos e incluso plaguicidas residuales y metales pesados. El presente trabajo financiado por el programa 100,000 Strong in the Americas Innovation Fund, y ExxonMobil, tiene como finalidad promover la movilidad estudiantil entre la Universidad del Norte de Texas (Denton, Texas, EE.UU.), la Universidad Nacional de La Plata (Argentina) y la Universidad Autónoma del Estado México a través del Centro Interamericano de Recursos del Agua (CIRA)-apoyado por la Universidad Tecnológica del Valle de Toluca (UTVT) con la finalidad de generar iniciativas para encontrar soluciones globales y recomendar políticas públicas que aborden la contaminación medioambiental generada por los rellenos sanitarios y sus impactos en las comunidades locales.Trabajo publicado en Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana; no. 52, supl. 2, parte II, diciembre de 2018.Universidad Nacional de La Plat

Captura sustentable del dióxido de carbono en los lixiviados de un relleno sanitario

Las actividades de tratamiento y manejo de los residuos sólidos urbanos (RSU) son fuente de emisión de gases de efecto invernadero tales como son el metano (CH4) y el dióxido de carbono (CO2), principales gases generados y emitidos por los rellenos de RSU. Según la EPA, los rellenos generan aproximadamente el 20,2% del total de las emisiones de metano antropogénico, y es el tercer más grande generador de éstos en los EE.UU. Otro producto de la descomposición de los RSU en un relleno son los lixiviados, efluente líquido formado por la infiltración del agua de lluvia e hidrólisis de los RSU, orgánicos e inorgánicos. En el sitio de estudio se utiliza un material arcilloso llamado tepetate y parcialmente también un compuesto de cal comercialmente denominado calhidra, ambos como medio de recubrimiento de los RSU previo a la compactación. En el presente trabajo se estudia la capacidad de los lixiviados para capturar, en los rellenos, el CO2 producido por la descomposición de la materia orgánica de los RSU, y por la propiedad del agua de disolver este gas y de retenerlo en forma disuelta como bicarbonato cuando el pH del lixiviado tiende a un valor básico al aumentar la edad de operación, como es el caso del sitio en estudio en el que el pH es de 8.2 a 8.7; una expresión de la concentración del CO2 capturado en el lixiviado es la alcalinidad como g/m3 de carbonato de calcio, que aquí llega a ser mayor a las 14.000 unidades de alcalinidad y que equivale a más de 12 kg de CO2/m3 de lixiviado. Una condición que promueve la interacción de fases líquido-gas para la captura del CO2 en el lixiviado es el encapsulado de los RSU en capas de recubrimiento de tepetate y calhidra.Trabajo publicado en Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana; no. 52, supl. 2, parte I, diciembre de 2018.Universidad Nacional de La Plat

Assessing the viability of electro-absorption and photoelectro-absorption for the treatment of gaseous perchloroethylene

This work focuses on the development of electro-absorption and photoelectro-absorption technologies to treat gases produced by a synthetic waste containing the highly volatile perchloroethylene (PCE). To do this, a packed absorption column coupled with a UV lamp and an undivided electrooxidation cell was used. Firstly, it was confirmed that the absorption in a packed column is a viable method to achieve retention of PCE into an absorbent-electrolyte liquid. It was observed that PCE does not only absorb but it was also transformed into phosgene and other by-products. Later, it was confirmed that the electro-absorption process influenced the PCE degradation, favoring the transformation of phosgene into final products. Opposite to what is expected, carbon dioxide is not the main product obtained, but carbon tetrachloride and trichloroacetic acid. Both species are also hazardous but their higher solubility in water opens possibilities for a successful and more environmental-friendly removal. The coupling with UV-irradiation has a negative impact on the degradation of phosgene. Finally, a reaction mechanism was proposed for the degradation of PCE based on the experimental observations. Results were not as expected during the planning of the experimental work but it is important to take in mind that PCE decomposition occurs in wet conditions, regardless of the applied technology, and this work is a first approach to try to solve the treatment problems associated to PCE gaseous waste flows in a realistic way

Electro-Absorbers: A Comparison on Their Performance with Jet-Absorbers and Absorption Columns

This work focuses on the removal of perchloroethylene (PCE) from gaseous streams using absorbers connected with electrolyzers. Two types of absorption devices (jet absorber and absorption column) were compared. In addition, it has been evaluated the different by-products generated when a simultaneous electrolysis with diamond anodes is carried out. PCE was not mineralized, but it was transformed into phosgene that mainly derivates into carbon tetrachloride. Trichloroacetic acid was also formed, but in much lower amounts. Results showed a more efficient absorption of PCE in the packed column, which it is associated to the higher gas–liquid contact surface. Jet absorber seems to favor the production of carbon tetrachloride in gaseous phase, whereas the packed column promotes a higher concentration of trichloroacetic acid in liquid. It was also evaluated the scale up of the electrolytic stage of these electro-absorption devices by using a stack with five perforated electrode packages instead of a single cell. Clarification of the effect of the applied current density on the speciation attained after the electrolysis of the absorbent has been attempted. Experiments reveal similar results in terms of PCE removal and a reduced generation of gaseous intermediates at lower current densities

Importance of Electrode Tailoring in the Coupling of Electrolysis with Renewable Energy

In this work, it has been evaluated how the performance of an electrolyzer, used to treat a clopyralid waste and directly powered without regulation by a battery, is influenced by the electrodes resistance. Electrolyzers were equipped with electrodes consisting of the same boron-doped diamond (BDD) coating deposited on different substrate (Si, Ta and Nb). The results expose great differences despite using the same coating. Faster removal rates were attained with Ta- and Nb-BDD electrodes. The amount of energy required to attain the same removal efficiency showed great differences. Up to 1.95 mg/Wh of pesticide were removed when using Si, compared to 2.14 mg/Wh removed with Ta. Furthermore, the quantity and strength of the generated oxidants were also quite different. 86.78 mmol of oxidants were needed to remove a gram of pesticide with Ta-BDD and 30.57 mmol with Si-BDD. Therefore, the electrode resistance is an important aspect that must be considered in order to get a suitable design of energy storage systems that allow the green photovoltaic powering of electrochemical technologies using conventional batteries as a booster to ensure a continuous operation.En este trabajo se ha evaluado cómo el rendimiento de un electrolizador, utilizado para tratar un residuo de clopiralida y alimentado directamente sin regulación por una batería, está influenciado por la resistencia de los electrodos. Los electrolizadores estaban equipados con electrodos que consistían en el mismo recubrimiento de diamante dopado con boro (BDD) depositado en diferentes sustratos (Si, Ta y Nb). Los resultados exponen grandes diferencias a pesar de utilizar el mismo recubrimiento. Se lograron velocidades de eliminación más rápidas con electrodos de Ta- y Nb-BDD. La cantidad de energía requerida para lograr la misma eficiencia de remoción mostró grandes diferencias. Se eliminaron hasta 1,95 mg/Wh de pesticida al usar Si, en comparación con 2,14 mg/Wh eliminados con Ta. Además, la cantidad y la fuerza de los oxidantes generados también fueron bastante diferentes. 86. Se necesitaron 78 mmol de oxidantes para eliminar un gramo de plaguicida con Ta-BDD y 30,57 mmol con Si-BDD. Por lo tanto, la resistencia de los electrodos es un aspecto importante que se debe considerar para lograr un diseño adecuado de sistemas de almacenamiento de energía que permitan la alimentación fotovoltaica verde de tecnologías electroquímicas utilizando baterías convencionales como refuerzo para garantizar una operación continua

Toward more sustainable photovoltaic solar electrochemical oxidation treatments: Influence of hydraulic and electrical distribution

Powering electrochemical technologies with renewable energies is a promising way to get more sustainable environmental remediation techniques. However, the operational conditions of those processes must be optimized to undergo fast and efficient treatments. In this work, the influence of electrical and hydraulic connections in the performance of a set of two electrolyzers directly powered by photovoltaic panels was evaluated. Despite both electrolyzers were assembled using the same electrode material, they showed different performances. Results indicate that the electrolyzer with higher ohmic resistance and higher overpotential attained a greater production of oxidant species, being produced under the most efficient strategy around 4.8 and 15.1 mmol of oxidants per Ah by electrolyzer 1 and 2, respectively. Nevertheless, an excess of oxidant production because of an inefficient energy management, led to low removal efficiencies as a consequence of a waste of energy into undesirable reactions. Regarding the hydraulic distribution of wastewater between the cells, it was found to influence on the total remediation attained, being the serial connection 2.5 and 1.8 more efficient than a parallel wastewater distribution under series and parallel electrical strategies, respectively. Regarding electrical strategies, parallel connections maximize the use of power produced by the photovoltaic panels. Furthermore, this allows the system to work under lower current densities, reducing the mass transfer limitations. Considering both advantages, a hydraulic connection of the cells in series and an electrical connection in parallel was found to reach the highest specific removal of pollutant, 2.52 mg clopyralid (Wh)-1. Conversely, the opposite strategy (parallel hydraulic connection-series electrical connection) showed the lowest remediation ratio, 0.48 mg clopyralid (Wh)-1. These results are important to be considered in the design of electrolytic treatments of waste directly powered by photovoltaic panels, because they show the way to optimize the cells stack layout in full-scale applications, exhibiting significant impact on the sustainability of the electrochemical application

Epigenetic mechanisms of particulate matter exposure: air pollution and hazards on human health

Environmental pollution nowadays has not only a direct correlation with human health changes but a direct social impact. Epidemiological studies have evidenced the increased damage to human health on a daily basis because of damage to the ecological niche. Rapid urban growth and industrialized societies importantly compromise air quality, which can be assessed by a notable accumulation of air pollutants in both the gas and the particle phases. Of them, particulate matter (PM) represents a highly complex mixture of organic and inorganic compounds of the most variable size, composition, and origin. PM being one of the most complex environmental pollutants, its accumulation also varies in a temporal and spatial manner, which challenges current analytical techniques used to investigate PM interactions. Nevertheless, the characterization of the chemical composition of PM is a reliable indicator of the composition of the atmosphere, the quality of breathed air in urbanized societies, industrial zones and consequently gives support for pertinent measures to avoid serious health damage. Epigenomic damage is one of the most promising biological mechanisms of air pollution-derived carcinogenesis. Therefore, this review aims to highlight the implication of PM exposure in diverse molecular mechanisms driving human diseases by altered epigenetic regulation. The presented findings in the context of pan-organic cancer, fibrosis, neurodegeneration and metabolic diseases may provide valuable insights into the toxicity effects of PM components at the epigenomic level and may serve as biomarkers of early detection for novel targeted therapies

Procesos de Oxidación avanzada en el tratamiento de agua

A lo largo de este libro diversos autores especializados exponen el tema permitiendo al lector encontrar desde principios básicos, hasta aplicaciones de procesos, resultando ser una fuente de consulta con una visión amplia de los procesos de oxidación avanzada y sus aplicaciones dentro del tratamiento de agua.El agua es un líquido vital, sin ella no podemos subsistir. Además de usarla en nuestro hogar, se utiliza en gran variedad de procesos industriales para la transformación de materias primas en productos terminados. El agua usada industrialmente cambia su composición fisicoquímica, ya que agregamos un sinfín de compuestos orgánicos e inorgánicos. Por ello, es necesario desarrollar nuevas metodologías que permitan de manera segura y eficiente recuperar la calidad del agua usada originalmente para poder usarla.Universidad Autónoma del Estado de Méxic