Proposta didàctica. Encapsulació de pols de peles de mandarina en boles d'alginat de calci. Aplicació com a sorbent del blau de metilè

Les aigües residuals de la indústria tèxtil han estat estudiades al llarg del temps degut als problemes ambientals que genera el seu abocament a les aigües naturals. El blau de metilè és un colorant catiònic àmpliament utilitzat en la indústria de paper i del teixit. Tot i que no es considera un colorant molt tòxic, pot tenir diversos efectes nocius sobre els organismes vius i un cop inhalat pot causar diversos trastorns per a la salut humana. En aquesta experiència didàctica s'explica com encapsular pols d'un residu de fruita en alginat de calci i posteriorment s'ha estudiat la seva capacitat d'eliminació del blau de metilè en fase aquosa en funció de diferents temps de contacte. La següent experiència didàctica consta de cinc sessions amb una durada total de 16 hores que s'ha extret del treball de recerca dut a terme per un alumne de 1r de Batxillerat, Sergi Ortiz Aparicio.Waste water in the textile industry has been studied over time due to the environmental problems generated by its spillage in natural waters. Methylene blue is a catiònic dye widely used in paper colouring, cotton and wool dyeing, and coating for paper stock. Although it is not considered as a very tòxic dye, it can have various harmful effects on líving organisms and once inhaled it may cause several disorders to human health. In this study, removal capacities of aqueous methylene blue (MB) by different formats of tangerine peels have been investigated: hidrated, dehydrated and dust tangerine peels encapsulated in alginated beads have been investigated in function of diferent contact times. The following teaching experience consists of five sessions with a total duration of 16 hours. It has been inspired from a research work carried out by student in the 1st year of Batxillerat named Sergi Ortiz Aparicio.Las aguas residuales de la industria textil han estado estudiadas a lo largo del tiempo debido a los problemas ambientales que genera su vertido en las aguas naturales. El azul de metileno es un colorante catiónico ampliamente utilizado en la industria de papel i del tejido. A pesar de que no se considera un colorante muy tóxico, puede tener distintos efectos nocivos sobre los organismos vivos y, una vez inhalado, puede causar diversos trastornos para la salud humana. En esta experiencia didáctica se explica como encapsular polvo de un residuo de fruta en alginato de calcio y posteriormente se ha estudiado su capacidad de eliminación del azul de metileno en fase acuosa en función de distintos tiempos de contacto. La siguiente experiencia didáctica consta de cinco sesiones con una duración total de 16 horas que se ha extraído del trabajo de investigación llevado a cabo por un alumno de 1º de Bachillerato, Sergio Ortiz Aparici

Proposta didàctica : obtenció de nanopartícules de plata a partir d'extracte de te verd

En els darrers temps ha adquirit gran importància la síntesi de nanopartícules metàl·liques a partir d'extractes naturals fornint mètodes de preparació més respectuosos amb el medi ambient (l'anomenada "síntesi verda"). Molts extractes de plantes s'han emprat per obtenir nanopartícules principalment de plata i or. Aquest treball proposa la utilització de te verd com a extracte a partir del qual sintetitzar nanopartícules de plata. Tot i que la bibliografia esmenta ja la síntesi de nanopartícules de plata amb te, tractarem d'aprofundir en les condicions experimentals en què té lloc. La caracterització de les nanopartícules es farà mitjançant la seva absorbància en la regió del visible. Aquesta proposta didàctica està destinada a alumnes de 4t ESO o batxillerat. Per tal de fer un seguiment de l'alumnat i una avaluació formativa de l'activitat es proposa que els alumnes facin un bloc explicatiu de cada etapa de la proposta didàctica.In recent times, the synthesis of metal nanoparticles from natural extracts has become veryimportant, providing more environmentally friendly preparation methods (the so-called "green synthesis").Many plant extracts have been used to obtain nanoparticles, mainly silver and gold. This work proposes theuse of green tea as extract to synthesize silver nanoparticles. Although the literature already mentions thesynthesis of silver nanoparticles with tea, we will try to go in deep into the experimental conditions in which ittakes place. The characterization of the nanoparticles will be done by their absorbance in the visible region.This didactic proposal is addressed to students of 4th ESO and "batxillerat" (upper-secondary education). Inorder to monitor the students and their formative evaluation of the activity, it is proposed to make anexplanatory blog of each stage of the didactic proposal.En los últimos tiempos ha adquirido gran importancia la síntesis de nanopartículas metálicas a partir de extractos naturales proporcionando métodos de preparación más respetuosos con el medio ambiente (la llamada "síntesis verde"). Muchos extractos de plantas se han empleado para obtener nanopartículas principalmente de plata y oro. Este trabajo propone la utilización de té verde como extracto a partir del cual sintetizar nanopartículas de plata. Aunque la bibliografía menciona ya la síntesis de nanopartículas de plata con té, trataremos de profundizar en las condiciones experimentales en las que tiene lugar. La caracterización de las nanopartículas se hará mediante su absorbancia en la región de lo visible. Esta propuesta didáctica está destinada a alumnos de 4º ESO o bachillerato. Con el fin de realizar un seguimiento del alumnado y una evaluación formativa de la actividad se propone que los alumnos hagan un blog explicativo de cada etapa de la propuesta didáctica

Estudi del sofre en combustibles fòssils

En els darrers anys s'han iniciat nombrosos estudis de tipus geoquímic, bioquímic i mediambiental, amb l'objectiu d'esbrinar les implicacions del sofre en els sistemes ecològics. El sofre no només és propi dels organismes biològics, on és un element essencial per a la síntesi d'aminoàcids, coenzims i vitamines, sinó que també està associat a aspectes econòmics i mediambientals.L'augment progressiu de les emissions antropogèniques de compostos sofrats a l'atmosfera, com a conseqüència del consum de combustibles fòssils i l'impacte ambiental d'aquestes, ha contribuït a aprofundir més en l'estudi del cicle atmosfèric del sofre.El carbó no és una font d'energia inesgotable, però la seva utilització amb enfocs moderns produiria l'efecte de potenciar les seves reserves amb una menor influència negativa en el medi ambient. Les possibilitats d'utilització del carbó com a font energètica són diverses: combustió en llit fluïditzat, gasificació, piròlisi, liqüefacció. Aquesta tesi obre camí a dues possibles alternatives que pot oferir el carbó: gasificació i captació de metalls pesants, així com s'estudia dos aspectes d'interès geoquímic relacionats amb la presència del sofre: influència en la gènesi d'hidrocarburs i estudi qualitatiu i quantitatiu del sofre mitjançant mètodes analítics destructius i no destructius.Per aquest estudi s'han seleccionat quatre conques sedimentàries que destaquen de forma significativa pel seu alt contingut en sofre. Les conques escollides són: Utrilles, Ribesalbes, Mequinensa, Organyà i Calaf.La tesi consta de quatre capítols: en el primer capítol s'estudia quantitativament i qualitativa les diferents funcions de sofre presents mitjançant els mètodes analítics no destructius XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure) i SEM-EDX (Scanning Electron Microscopy- X-Ray Analysis)i els mètodes destructius ASTM (American Standard Test of Materials) i Py-GC-MS (Pyrolysis Gas Chromatography Mass Spectrometry) establint una comparació dels diferents resultats obtinguts.En el segon capítol es caracteritza la fracció húmica de la leonardita de Torrelapaja que pertany a la conca d'Utrilles. La leonardita és un carbó immadur amb un alt contingut en substàncies húmiques. Per això aquest material s'utilitza com a fertilitzant, però també té propietats útils per aplicacions mediambientals. La leonardita s'ha utilitzat per complexar metalls pesants presents en plantes nuclears (Grau et al., 2000) o per eliminar contaminants orgànics (Rebhun et al., 1998). Per aquest motiu i per les possibles aplicacions mediambientals d'aquest lignit, l'estudi de la fracció húmica pren una importància més rellevant. La fracció húmica ha estat caracteritzada per piròlisi (Py-GC_MS) i piròlisi metilació amb el reactiu hidroxi de tetrametilamoni (TMAH). Finalment, en aquest capítol s'estudien diferents fraccions húmiques i les seves propietats per complexar metalls pesants mitjançant la tècnica EPR (Electron Paramagnetic Resonance).En el tercer capítol s'ha emprat l'anàlisi termogravimètrica (TG), en la qual s'avaluen les pèrdues de pes de les mostres a mesura que es van escalfant a temperatures cada cop més elevades (concretament entre 25ºC i 800ºC) i a diferents velocitats d'escalfament (5,15 i 25ºC/min). En l'etapa relacionada amb la descomposició del sofre orgànic es determinen els paràmetres cinètics (energia d'activació, factor preexponencial i ordre de reacció) a partir de diferents mètodes integrals i diferencials basats en una i vàries corbes termogravimètriques. A partir de les energies d'activació obtingudes pels mètodes basats en vàries corbes s'ha descrit l'esquema cinètic pel qual es podrien regir la descomposició en aquesta etapa. Finalment, es fa un estudi comparatiu dels resultats obtinguts pels diferents mètodes. Els diferents mètodes diferencials i integrals es classifiquen segons un valor nomenat valor del mètode (Popescu i Segal, 1998) el qual no reflecteix en molts casos la fiabilitat del mètode. Per establir la fiabilitat dels paràmetres cinètics calculats s'han simulat les corbes amb el programa SIMNON i s'han comparat aquestes amb les corbes experimentals. Per millorar l'aproximació a les corbes experimentals s'ha aplicat un model matemàtic que utilitza algorismes de mínims quadrats no lineals (NLS) calculant els paràmetres cinètics que minimitzen l'error en cada punt entre les dades experimentals i les calculades. Una vegada determinats els paràmetres cinètics i acceptats com a vàlids s'han comparat les constants cinètiques a les tres velocitats d'escalfament aplicant un factor determinat per Font et al. (2000). Per últim és correlaciona la quantitat de sofre existent amb els paràmetres cinètics obtinguts mostrant relacions importants i confirmant algunes de les hipòtesis més recents.Finalment, el quart capítol estudia un dels principals paràmetres que afecten el procés de gasificació: la reactivitat. S'han calculat i comparat les reactivitats en aire i diòxid de carboni dels carbons de Mequinensa, Cañizara i Calaf.Font R., Martín I., Esperanza M., i Fullana A. (2000): Kinetic law for solid decomposition. Application to thermal degradation of heterogeneus materials. J. Anal. Appl. Pyrol. In pressPopescu i Segal (1998): Critical Considerations on the Methods for Evaluating Kinetic Parameters from Nonisothermal Experiments. International Journal of Chemical Kinetics 30, 313-327.The atmospheric sulfur cycle has drawn considerable attention recently because of increasing antropogenic emissions of sulfur gases (largely sulfur dioxide) from burning fossil fuels. The sulfur gases, and the aerosols formed from them, cause acidic deposition, and affect the radiation balance of the atmosphere, climatic change and human health.This thesis focus on the study of sulfur from different points of view. Firstly, we study two alternatives for Spain coals which are characterized by a high content of sulfur: gasification and bind heavy metals. Also, we study two important geoquimic aspects related to the presence of sulfur in fossil fuels: study of kinetic parameters in the interval related with oil generation and qualitatively and quantitatively study of functionalities of sulfur by means of destructive and non destructive methods.The selected samples for this study are organic sulfur rich Spanish lignites mined in Mequinensa and Utrillas regions, oil shales from Ribesalbes and calcareous rocks from Organyà. This thesis are divided into four chapters described below, each one representing a separate theme related to the sulfur present in fossil fuels:1.- In the first chapter, a set of coals and oil shales from Spain with a high sulfur content were studied by destructive (ASTM, Py-GC-MS) and non-destructive (SEM-EDX, XPS and XANES) methods in order to determine the functionalities of the sulfur-containing compounds. Non-destructive techniques, such as XANES and XPS, were employed to investigate the composition of the sulfur functionalities (such as sulfide, polysulfide, pyritic, elemental sulfur, thiophene, sulfoxide, sulfonate and sulfate). A comparison is made of XPS and XANES results for the coals and oil shales. The combination of XANES, XPS and ASTM methods offers a more reliable quantification of the organic and pyritic sulfur and to differentiate between organic and inorganic sulfate forms. Intercomparison between these different approaches allows a more complete study the sulfur-containing structures in coals and oil shales.2.- We studied the humic-acid fraction isolated from a Cretaceous basin belonging to the Utrillas facies) using a suite of chromatographic and spectroscopic techniques to characterize the structure of the carbon skeleton and the nature of the sulfur-containing compounds from Spanish leonardite coal (Torrelapaja). In particular, pyrolysis coupled to gas chromatography-mass spectrometry was used to gain detailed molecular information on the organic structures and pyrolysis in the presence of a methylating agent (tetramethyl-ammonium hydroxide, TMAH) was used to characterize polar moieties. There has been much interest in understanding the structure of organic moieties in such coals because of the potential role of the oxidized functionalities to bind many heavy metallic ions through complexation.3.- The abundance of sulfur in sedimentary organic matter may be an important factor changing the kinetics parameters (preexponential factor, activation energy and reaction order) and therefore, in controlling the depth at which petroleum is generated.In this part, we calculate kinetic parameters in the interval related to oil generation by means of integral and differential methods. According to Popescu and Segal (1997) in order to compare the methods of estimating the kinetic parameters we shall use the value of the method. However this value do not reflect the reliability of the method.In order to establish the reliability of the methods proposed, SIMNON program was used to compared simulated curves with those obtained by experimental data. Also NLS method have been applied to determinate the most approximate kinetic parameters. 4.- Finally, we use a procedure (particle size @ 500mm, sample mass 15.5 mg, CO2 and air reactant gases, near isothermal conditions) adopted to determinate the reactivity of chars from Utrillas subbituminous coal, Calaf and Mequinenza lignites by thermogravimetry at 900ºC. The procedure also provides proximate analyses information and affords a quick comparison between different coal types. This part presents the results of the reactivities of chars from one subbituminous and two lignite coals from Spain. Popescu and Segal (1998): Critical Considerations on the Methods for Evaluating Kinetic Parameters from Nonisothermal Experiments. International Journal of Chemical Kinetics 30, 313-327

Suberin Composition from different Bark Layers of Quercus Suber L. by py-gc/ms in the Presence of Tetramethylammonium Hydroxide (TMAH)

In previous studies we found significant differences in the suberin content with respect to the bark layer of Quercus suber samples. In this study the monomer composition of suberin from the two bark layers (i.e., back and cork) of three provenances (Extremadura, Castile-la Mancha, and Portugal) was investigated using pyrolysis in the presence of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) with gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS). The major compounds released were octadec-9-enedioic acid, docosanedioic acid, and 9,10-epoxyocta-decanedioic acid with mean values of 17%, 14.5%, and 11%, respectively. The former is more abundant in back than in cork, and the latter in cork than in back with mean differences, in terms of percentages, between the back and cork of 4.3 ± 0.81 and 2.2 ± 0.52, respectivelyThis research was funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation as part of the project CTM CTM2010-1518

Study of the variability in chemical composition of bark layers of Quercus Suber L. from different production areas

Cork is the bark of the cork oak tree (Quercus suber L), a renewable and biodegradable raw bioresource concentrated mainly in the Mediterranean region. Development of its potential uses as a biosorbent will require the investigation of its chemical composition; such information can be of help to understand its interactions with organic pollutants. The present study investigates the summative chemical composition of three bark layers (back, cork, and belly) of five Spanish cork samples and one cork sample from Portugal. Suberin was the main component in all the samples (21.1 to 53.1%), followed by lignin (14.8 to 31%), holocellulose (2.3 to 33.6%), extractives (7.3 to 20.4%), and ash (0.4 to 3.3%). The Kruskal-Wallis test was used to determine whether the variations in chemical composition with respect to the production area and bark layers were significant. The results indicate that, with respect to the bark layer, significant differences were found only for suberin and holocellulose contents: they were higher in the belly and cork than in the back. Based on the results presented, cork is a material with a lot of potential because of its heterogeneity in chemical compositio

Removal of chromium (vi) in aqueous environments using cork and heat-treated cork samples from quercus cerris and quercus suber

Chromium (VI) removal and its reduction to chromium (III) from aqueous solution by untreated and heat-treated Quercus cerris and heat-treated Quercus suber black agglomerate cork granules was investigated. Initial screening studies revealed that among the sorbents tested, untreated Q. cerris and Q. suber black agglomerate are the most efficient in the removal of Cr(VI) ions and were selected for adsorption essays. Heat treatment adversely affected chromium adsorption and chromium (VI) reduction in Q. cerris cork. The highest metal uptake was found at pH 3.0 for Q. cerris and pH 2.0 for black agglomerate. The experimental data fitted the Langmuir model and the calculated qmax was 22.98 mg/g in black agglomerate and 21.69 mg/g in untreated Q. cerris cork. The FTIR results indicated that while in black agglomerate, lignin is the sole component responsible for Cr(VI) sorption, and in untreated Q. cerris cork, suberin and polysaccharides also play a significant role on the sorption. The SEM-EDX results imply that chromium has a homogenous distribution within both cork granules. Also, phloemic residues in Q. cerris granules showed higher chromium concentration. The results obtained in this study show that untreated Q. cerris and black agglomerate cork granules can be an effective and economical alternative to more costly materials for the treatment of liquid wastes containing chromiu

Fungal biodegradation of anthracene-polluted cork: A comparative study

The efficiency of cork waste in adsorbing aqueous polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) has been previously reported. Biodegradation of contaminated cork using filamentous fungi could be a good alternative for detoxifying cork to facilitate its final processing. For this purpose, the degradation efficiency of anthracene by three ligninolytic white-rot fungi (Phanerochaete chrysosporium, Irpex lacteus and Pleurotus ostreatus) and three non-ligninolytic fungi which are found in the cork itself (Aspergillus Niger, Penicillium simplicissimum and Mucor racemosus) are compared.Anthracene degradation by all fungi was examined in solid-phase cultures after 0, 16, 30 and 61 days. The degradation products of anthracene by P. simplicissimum and I. lacteus were also identified by GC-MS and a metabolic pathway was proposed for P. simplicissimum. Results show that all the fungi tested degraded anthracene. After 61 days of incubation, approximately 86%, 40%, and 38% of the initial concentration of anthracene (i.e., 100 μM) was degraded by P. simplicissimum, P. chrysosporium and I. lacteus, respectively. The rest of the fungi degraded anthracene to a lesser extent (<30%). As a final remark, the results obtained in this study indicate that P. simplicissimum, a non-ligninolytic fungi characteristic of cork itself, could be used as an efficient degrader of PAH-contaminated corkThis research was funded by the Spanish Ministerio de Ciencia e Innovación as part of the project CTM 2009-07162 and CTM2010-1518

Geochemical characterization of a spanish leonardite coal

Postprint (published version