Economic evaluation of bio-based supply chains with CO2 capture and utilisation

Carbon capture and storage (CCS) and carbon capture and utilisation (CCU) are acknowledged as important R&D priorities to achieve environmental goals set for next decades. This work studies biomass-based energy supply chains with CO2 capture and utilisation. The problem is formulated as a mixed-integer linear program. This study presents a flexible supply chain superstructure to answer issues on economic and environmental benefits achievable by integrating biomass-coal plants, CO2 capture and utilisation plants; i.e. location of intermediate steps, fraction of CO2 emissions captured per plant, CO2 utilisation plants' size, among others. Moreover, eventual incentives and environmental revenues will be discussed to make an economically feasible project. A large-size case study located in Spain will be presented to highlight the proposed approach. Two key scenarios are envisaged: (i) Biomass, capture or utilisation of CO2 are not contemplated; (ii) Biomass, capture and CO2 utilisation are all considered. Finally, concluding remarks are drawn.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Conceptual design of alternative energy systems from biomass

El sector energético se está dirigiendo hacia un nuevo paradigma, favoreciendo la aparición de procesos de conversión más eficientes, el uso de las fuentes de energía renovables y la micro-generación. La bioenergía es una solución prometedora para la futura combinación de energías. Los conceptos de ingeniería deben de integrarse junto con los aspectos económicos, ambientales y sociales en el desarrollo de proyectos. Los sistemas de energía centralizados y distribuidos necesitan enfoques a medida para explotar las características de cada posible sistema. Esta tesis investiga el potencial del sector bioenergético, mediante el estudio de la gasificación de biomasa a través de técnicas avanzadas de modelización de procesos y de la incorporación de la gestión de la cadena de suministro, en el marco del diseño conceptual para la toma de decisiones. Los sistemas estudiados son: (i) gasificación integrada con ciclo combinado y con métodos de captura y almacenamiento de CO2 (IGCC-CCS, 285 MWe) para los sistemas de energía centralizados, y (ii) un gasificador de biomasa combinada con un motor de gas (BG-GE, 14 kWe) para los sistemas de energía distribuidos. La superestructura concebida puede ser utilizada en el diseño preliminar de alternativas para los diferentes procesos considerados, para adaptar los ya existentes y para adquirir conocimiento sobre las condiciones de operación de plantas de gasificación. El problema de optimización multi-objetivo considerado evalúa el equilibrio entre los criterios técnico-económicos y ambientales de 25 escenarios, con mezclas de diferentes materias primas y cambios topológicos: mezclas de carbón, coque y biomasa y la generación de electricidad a partir de gas de síntesis, la generación de electricidad a partir de H2 y la producción de H2 puro, considerando o no el uso del gas de purga del PSA en el ciclo combinado. El análisis de Pareto revela que como mejores escenarios el que utiliza coque de petróleo como materia prima para producir H2, con reciclo del gas de purga del PSA y el que utiliza biomasa residual sin reaprovechamiento del gas de purga del PSA. La implementación de la tecnología CCS conlleva una penalización en la eficiencia de un 8,7% en términos de potencia neta, si el H2 se utiliza en el ciclo combinado. La gestión de cadenas de suministro de sistemas centralizados, señalan que España tiene potencial de biomasa residual, invirtiendo en nuevas centrales IGCC-CCS, o para producir electricidad mediante co-combustión en las centrales térmicas de carbón ya existentes. Para el primer caso, el valor actual neto óptimo es 230 millones de € para un periodo considerado de 25 años. Para el segundo caso, se ha calculado que las políticas de subvención en este tipo de proyectos deben de tener en cuenta la sostenibilidad económica, cubriendo en un rango de 5,84% a 20,25% el aumento de los precios de la electricidad. El caso de estudio propuesto y optimizado como ejemplo de un sistema distribuido tiene en cuenta una comunidad de Ghana en el marco de la electrificación rural, a abastecer con peladuras de yuca y mediante sistemas BG-GE. Los resultados revelan una red inviable. De las cadenas de suministro resultantes como óptimas, se puede deducir que cierto nivel de centralización es necesario para que las propuestas sean sostenibles en el tiempo. El sector de la bioenergía cumple ofrece ventajas en términos de impacto ambiental y social. Su implementación es posible con el apoyo de las tecnologías actuales de conversión de energía. Los principales retos están en la mejora de los procesos de pretratamiento de la biomasa y en su almacenamiento. La conversión de la biomasa, junto con los métodos de captura y almacenamiento de CO2, necesitan de incentivos políticos para poder penetrar definitivamente en el mercado, como sería el caso de cualquier otra tecnología alternativa de conversión de energíaThe energy sector faces a new energy paradigm, with more efficient conversion processes, renewable sources and micro-generation. Bioenergy is a promising solution. Engineering aspects must be integrated with economic, environmental and social aspects in bioenergy projects. Biomass properties enhancement is crucial. It concerns energy and matter densifications, for stabilisation and easier transport. Tailor-made approaches are needed to account for the characteristics of each potential system, being it centralised or distributed. This thesis has assessed the bioenergy potential using advanced modelling techniques, enlarged with supply chain management strategies, in the framework of conceptual design for decision-making. The studied energy systems are (i) an integrated gasification combined cycle power plant combined with carbon capture and storage (IGCC-CCS, 285 MWe) for centralised energy systems, and (ii) a biomass gasifier with a gas engine (BG-GE, 14 kWe) for distributed energy systems. Process system modelling and optimisation approaches are integrated with supply chain management to analyse co-gasification and co-production of electricity and hydrogen alternatives in IGCC-CCS, and co-combustion of biomass and coal in pulverised coal power plants in the light of economic and environmental considerations. Process modelling is integrated with supply chain management optimisation for rural electrification by BG-GE systems, considering economic, environmental and social issues. The superstructure can be used for the design of process alternatives, retrofit of existing ones and to gain knowledge on operation of IGCC-CCS. The multi-objective optimisation problem evaluates the trade-off between techno-economic and environmental criteria of 25 scenarios. Considerations comprise different coal, petcoke and biomass combinations and electricity generation from syngas, electricity generation from H2 and purified H2 production without and with PSA purge gas use in the combined cycle. The Pareto frontier analyses reveals that the scenario with petcoke as feedstock for H2 production with PSA flue gas profit is the best in terms of techno-economic optimisation. The scenario with residual biomass without PSA flue gas profit is the best in terms of environmental optimisation. CCS technology implementation leads to an efficiency penalty of 8.7% in net power terms if H2 is used in the IGCC. To maintain the same power level than that obtained with the combustion of syngas, the feedstock should be increased by 21% on a mass basis. Supply chain studies highlight, for Spain, a huge biomass waste potential for electricity and H2 production by investing on new IGCC-CCS power plants, or adaptation of existing plants. For the first case, the optimal NPV is around 230M€ for a period of 25 years. The sensitivity of the optimal solutions to changes in prices is demonstrated. For the second case, policy subsidies or alternatively price increases range from 5.84% to 20.25%. The investment is within 549M€ and 1640M€. A supply chain in a specific community from Ghana is proposed for rural electrification using cassava peels. Optimisations considers 9 communities and an overall electricity demand of 118 MWh/yr. The results reveal an unviable network. From the resulting networks, distributed approaches need a certain level of centralisation to be feasible on time. Bioenergy offers decisive advantages in terms of environmental and social impacts. Its deployment is straightforward to support with current energy conversion technologies. Challenges concern the biomass pre-treatment and storage. Despite all the striking advantages, political incentives are needed for definitive market entry, as would be the case for any energy conversion alternative.Postprint (published version

Voluntariat per a la promoció de l’activitat física i cultural en les persones majors

Los principales contenidos tratados se centran en la importancia de la actividad física y la necesidad de cambiar los hábitos, así como en la actitud personal hacia la actividad física y el mantenimiento. Se plantean las consecuencias derivadas de la actividad física limitada en la vida de las personas mayores y se destaca que la actividad física regular cumple una función muy importante en el mantenimiento y que un determinado nivel de actividad y flexibilidad permite disfrutar de la movilidad básica en el día a día a las personas mayores

Diseño, desarrollo e implementación del control de una lavadora

Debida a la obsolescencia programada que existe en las lavadoras de hoy en día, en este proyecto se diseñará su control con un software libre como es el de Arduino. Puesto que se requieren controlar varios accionamientos (motor, válvulas, bomba de agua...) se empezará con el diseño de control del motor ya que es el más complejo. El primer paso es decidir qué tipo de control se va a llevar a cabo, control en corriente alterna o en continua. Una vez analizadas las dos alternativas se ha decidido realizar un control en continua ya que es más eficiente. El siguiente paso será diseñar el circuito de potencia para el microcontrolador elegido. Basado en estudios previos, dada la resolución de la señal PWM requerida para este motor, se utilizará el Arduino Mega.Gaur egun garbitzaileetan egoten den zaharkitzapen programatua dela eta, proiektu honetan diseinatuko da garbitzaile baten kontrola. Kontrol honek, software libre batekin egingo da (Arduino). Garbitzaile baten parterik garrantzitsuena motorra da, beraz, proiektu honek motorean zentratuko da. Lehenik eta behin ze kontrol mota aukeratuko den erabaki behar da, hau da, korronte zuzenean edo korronte alternoan. Bi aukerak aztertu eta gero, erabaki da korronte zuzenean egitea kontrola efizienteagoa delako. Hurrengo pausoa potentzia zirkuitua diseinatzea da, kontuan izanda ze mikrokontrolatzaile erabiliko den (Kasu honetan Arduino Mega erabiliko da).Nowadays in a lot of devices, like washing machines, exist planned obsolescence. Because of this, in this Project is going to be design the control of a washing machine with a free software like Arduino is. Considering that this device is composed with a engine, valves, a water pump...the Project is going to focus on the control of the engine as is the most complica ted part of the machine. At first, it is going to decide what kind of control will be choose (control in direct current or alternating current). Secondly, it is going to design the power circuit and study what is the best Arduino for this projec

Diseño, desarrollo e implementación del control de una lavadora

Debida a la obsolescencia programada que existe en las lavadoras de hoy en día, en este proyecto se diseñará su control con un software libre como es el de Arduino. Puesto que se requieren controlar varios accionamientos (motor, válvulas, bomba de agua...) se empezará con el diseño de control del motor ya que es el más complejo. El primer paso es decidir qué tipo de control se va a llevar a cabo, control en corriente alterna o en continua. Una vez analizadas las dos alternativas se ha decidido realizar un control en continua ya que es más eficiente. El siguiente paso será diseñar el circuito de potencia para el microcontrolador elegido. Basado en estudios previos, dada la resolución de la señal PWM requerida para este motor, se utilizará el Arduino Mega.Gaur egun garbitzaileetan egoten den zaharkitzapen programatua dela eta, proiektu honetan diseinatuko da garbitzaile baten kontrola. Kontrol honek, software libre batekin egingo da (Arduino). Garbitzaile baten parterik garrantzitsuena motorra da, beraz, proiektu honek motorean zentratuko da. Lehenik eta behin ze kontrol mota aukeratuko den erabaki behar da, hau da, korronte zuzenean edo korronte alternoan. Bi aukerak aztertu eta gero, erabaki da korronte zuzenean egitea kontrola efizienteagoa delako. Hurrengo pausoa potentzia zirkuitua diseinatzea da, kontuan izanda ze mikrokontrolatzaile erabiliko den (Kasu honetan Arduino Mega erabiliko da).Nowadays in a lot of devices, like washing machines, exist planned obsolescence. Because of this, in this Project is going to be design the control of a washing machine with a free software like Arduino is. Considering that this device is composed with a engine, valves, a water pump...the Project is going to focus on the control of the engine as is the most complica ted part of the machine. At first, it is going to decide what kind of control will be choose (control in direct current or alternating current). Secondly, it is going to design the power circuit and study what is the best Arduino for this projec

Lente de contacto híbrida de geometría inversa en córnea irregular con presencia de isla central tras cirugía LASIK

La lente híbrida de geometría inversa PS ofrece una mejoría de la calidad visual en pacientes con córneas irregulares tras cirugía refractiva miópica, mostrándose como una excelente opción en aquellos casos en que el insuficiente lecho corneal imposibilita retratamientos posteriores

Optimización de la producción de áridos procedentes de canteras con frentes complejos: cantera de Touro, A Coruña (España)

La cantera de Touro (A Coruña) es una explotación a cielo abierto de la que se extraen anfibolitas y esquistos para su uso como árido de machaqueo. Estos materiales geológicos han sufrido una evolución metamórfica compleja, lo que dificulta su identificación y posterior separación en cantera. Por este motivo, es necesario buscar técnicas analíticas sencillas de campo y laboratorio que permitan identificar y caracterizar el material en los frentes y evaluar su calidad en relación a sus posteriores usos en obra. Con este objetivo, se identificaron las variedades litológicas presentes en los frentes de extracción y se estudió su dureza superficial, porosidad, expresada como la capacidad de absorción del agua, y velocidad de propagación de ondas P. A partir de los resultados obtenidos, se concluyó que la textura, tamaño de grano, porosidad y dureza superficial, son los mejores indicadores de la calidad de los materiales y se propone un sistema de sectorización de los frentes de explotación para un mejor aprovechamiento de los recursos geológicos y un control adecuado de la calidad del producto final en cantera

Adaptación de lente de contacto cosmética en un caso de midriasis máxima irrefléxica y estrabismo tras cirugía complicada de cataratas

Se presenta un caso clínico con solución de lente de contacto cosmética para una paciente con midriasis máxima irrefléxica provocada por una complicación en cirugía de cataratas. El caso se complica al tener la paciente, además, una endo e hipertropía en ojo izquierdo (OI). Se realiza un estudio optométrico y contactológico en profundidad para establecer la idoneidad del tratamiento elegido y la solución propuesta y aceptada, que es la de adaptar una LC de material biocompatible y trabajada artesanalmente. Con ella se consigue un resultado muy natural y nos aseguramos que el material respeta por completo la fisiología del ojo. Después de una serie de pruebas adaptativas se consigue dotar a la paciente de la comodidad y similitud facial inicialmente consideradas en la primera visita, quedando así subsanada estéticamente esta atrofia ocular inicial

Why synthetic fuels are necessary in future energy systems

We propose a hypothesis that fuels will continue to be critical elements of future energy systems. The reasons behind this are explored, such as the immense benefits conferred by fuels from their low cost of storage, transport and handling, and especially in the management of the seasonal swing in heating demand for a country with a summer and winter season such as the UK. Empirical time-series data from Great Britain are used to examine the seasonal nature of the demand for liquid fuels, natural gas and electricity, with the aid of a daily Shared Axis Energy Diagram. The logic of the continued need of fuels is examined, and the advantages and disadvantages of synthetic fuels are considered in comparison to fossil fuels

Clinical outcomes at one year following keratoconus treatment with accelerated transepithelial cross-linking

This study evaluated the clinical outcomes in keratoconus corneas following accelerated transepithelial corneal collagen cross-linking (CXL) (Avedro KXL® system, Waltham, MA, USA) over one year of follow-up. The mean depth of the demarcation line measured by optical coherence tomography (OCT) was 205.19 μm. One month after surgery, a non-statistically significant change was noted in sphere (P=0.18) and in spherical equivalent (P=0.17), whereas a significant improvement was observed in corrected distance visual acuity (P=0.04). A significant change was observed in topographic astigmatism (P=0.03) and posterior corneal a sphericity (P=0.04). Accelerated transepithelial CXL may be a useful technique for the management of progressive keratoconus