El objetivo principal de este trabajo fin de máster es realizar un estudio completo de viabilidad y eficiencia de las perovskitas como cátodos en un sistema de electrólisis para la reducción de nitratos en aguas residuales, comparando los rendimientos de los procesos con diferentes perovskitas y determinando las condiciones operativas óptimas. Por otro lado, los objetivos específicos que se han planteado son los siguientes: sintetizar y caracterizar perovskitas de diferentes tipos, evaluando su estructura, composición y propiedades electroquímicas; comparar las eficiencias electroquímicas de las perovskitas en la reducción de nitratos, identificando la estabilidad de los materiales bajo las condiciones de electrólisis; estudiar el efecto de las variables operativas clave, como puede ser la intensidad de corriente, tipo de perovskita a emplear y, temperatura; determinar estas condiciones óptimas para minimizar la formación de subproductos; evaluar la estabilidad de los cátodos después de un tiempo prolongado de electrólisis; y por último, proponer mejoras en el diseño de cátodos y condiciones operativas para la aplicación de estos materiales en procesos industriales de tratamiento de aguas residuales contaminadas con nitratos. | Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial | Universidad Politécnica de Cartagena

Se ha desarrollado un modelo matemático para el proceso químico primario que ocurre en una descarga eléctrica de 1 J/pulso en el agua. El canal de descarga se divide en dos zonas: el núcleo y la región de recombinación. El núcleo es una parte muy estrecha (aproximadamente 10 μm) del canal. donde tiene lugar la reacción de iniciación a alta temperatura y donde se forma la mayoría de la molécula de hidrógeno y el 47 % del oxigeno molecular. La región de recombinación es una zona de radio de 200 μm donde tienen lugar reacciones adicionales como la formación de peróxido de hidrógeno. La temperatura en el núcleo osciló entre 5000 K en el centro y 2000 en el límite y la presión. Se encontró que el único parámetro ajustable en el sistema era 14 atm. El modelo describe por primera vez cómo se forma el oxígeno molecular en una descarga submarina y también es capaz de describir la estequiometría observada experimentalmente de la formación de H2, O2 y H2O2. También se informan los perfiles de concentración y temperatura dentro del canal de descarga, así. | A mathematical model for the primary chemical process occurring in 1 J/pulse electrical discharge in water has been developed. The discharge channel is divided into two zones: The core and recombination region. The core is a very narrow (ca 10 μm) part of the channel where high temperature initiation reaction take place and where the majority of molecule hydrogen and 47 % of the molecular oxygen are formed. The recombination region is a 200 μm radius zone where additional reactions such as hydrogen peroxide formation take place. The temperature in the core ranged from 5000 K at the centre to 2000 K at the boundary and the pressure. The only adjustable parameter in the system was found to be 14 atm. The model describes for the first time how molecular oxygen is formed in an underwater discharge and it is also able to described the experimental observed stoichiometry of H2, O2 and H2O2 formation. The concentration and temperature profiles inside the discharge channel as well as a general scheme for the water dissociation and molecular species formation are also reported. There have been few studies in the literature that closely examined the different potential influences of High temperature – water (HTW) on chemical reactions. Although the existing reviews and overviews of reactions in aqueous media include some discussion of solvent effects, in none of these reviews is the focal point the role of the reaction medium. This previous treatment of this topic is neither complete nor critical.como un esquema general para la disociación del agua y la formación de especies moleculares.Ha habido pocos estudios en la literatura que examinen de cerca las diferentes influencias potenciales del agua a alta temperatura (HTW) sobre reacciones químicas. Aunque las revisiones existentes y las descripciones generales de las reacciones en medios acuosos incluyen alguna discusión sobre los efectos de los solventes, en ninguna de estas revisiones el punto focal es el papel del medio de reacción. Este tratamiento previo de este tema no es completo ni crítico.

Mediante el análisis de ciclo de vida (ACV) se determinan los impactos energético y ambiental del empleo de la energía solar para calentamiento de agua. Se calculan las fracciones de la demanda térmica cubiertas por la radiación solar, y por gas licuado o electricidad como fuentes auxiliares, en una instalación típica. El ACV de la instalación solar considera el suministro de materias primas, proceso de fabricación, transporte, operación y mantenimiento, donde se contabilizan la energía consumida y las emisiones de gases de efecto invernadero. La metodología usada cuantifica los beneficios energéticos y ambientales resultantes de la aplicación de la energía solar para calentamiento de agua. Cuando la instalación funciona con aporte solar, los porcentajes del ahorro neto de energía y de no emisión neta son cercanos al 72%, al compararlos con los casos en que el gas licuado o la electricidad son la única fuente energética para calentamiento de agua. | Through the life cycle analysis (LCA) it could be established the energetic and environmental impacts of the use of solar energy in heating water. Fractions of the heat demand covered by solar radiation, and liquefied gas or electricity as auxiliary sources for a typical installation are calculated. The LCA of the solar system considers the raw materials supply, manufacturing process, transportation, operation and maintenance, and the energy consumed and emissions of greenhouse gases are taking account. The methodology used quantifies the energetic and environmental benefits resulting from the application of solar energy for heating water. When the installation operates with solar contribution, the percentage of net saving of energy and no emissions are close to 72% when compared to situations where the liquefied gas or electricity are the only energy source for heating water. | Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES)

Conocer los componentes y el comportamiento del ciclo urbano del agua permite gestionar de manera adecuada los recursos ambientales y económicos de una ciudad, pues este concepto integra elementos hidrológicos, hídricos, de abastecimiento, de distribución, uso del agua, de recolección, tratamiento y reutilización. En Bogotá, las tasas de crecimiento poblacional y geográfico aumentan de manera acelerada, a tal punto que el ciclo urbano del agua cada vez adquiere mayor importancia para administraciones públicas, privadas y para los habitantes debido a la búsqueda de fuentes de abastecimiento, a la ampliación de la infraestructura de saneamiento básico y al aporte de contaminantes a ríos. Con base en lo anterior, este artículo ofrece un diagnóstico del estado actual de los componentes del ciclo urbano del agua en Bogotá, además presenta diferentes retos que tiene la ciudad para un futuro ambiental, social y económico sostenible. | Understand the components and the behavior of the Urban Water Cycle is useful to management the environmental and economic resources of a city. This concept integrates hydrological, water supply, distribution, water use, water pollution, harvesting, treatment and reuse. In Bogotá the rates of population and geographic growth are going to accelerated pace, to the point that the urban water cycle is gaining greater importance in public and private administrations, because is necessary search new sources of water supply, extension of basic sanitation infrastructure and the control of pollutants in Bogotá’s rivers. According to the above, this paper presents an analysis of the current state of the components of the urban water cycle in Bogotá, additionally presents different challenges facing the city for sustainable environmental, social and economic future.

La contaminación con Arsénico en aguas subterráneas puede ser provocada tanto por procesos naturales geológicos como por actividades antropogénicas. En Argentina, este contaminante se encuentra distribuido en diferentes áreas de la Puna y la Llanura Chaco- Pampeana. En agua subterránea el As inorgánico puede presentarse como Arsenito (As(III)) y Arseniato (As(V)), en forma individual o conjunta. As(III) es más tóxico y difícil de remover que As(V), por ello en los tratamientos convencionales para aguas se suele realizar la oxidación de As(III) a As(V). El estado de oxidación del As, y por lo tanto su movilidad, están controlados fundamentalmente por las condiciones redox (potencial redox, Eh) y el pH. En aguas subterráneas de la llanura Chaco-Pampeana de Argentina, debido al predominio de condiciones oxidantes la mayor parte del As se encuentra como As(V) (Sacha y Castro, 2001). La presencia de As en aguas para consumo humano en Argentina ha ocasionado la existencia del hidroarsenicismo crónico regional endémico (HACRE), enfermedad que se manifiesta por alteraciones dermatológicas que puede evolucionar a patologías más graves como cáncer. Debido a los graves efectos del As en la salud de la población, la Organización Mundial de la Salud ha recomendado un límite máximo permitido de 10μg/L de As en agua apta para consumo humano (OMS 2011). En la Provincia de Buenos Aires la ley provincial Nº11.820 del año 1993 estableció un límite máximo de 50 μg/L para agua de red. Por su parte el Código Alimentario Argentino en el Capítulo XII, Bebidas Hídricas, Agua y Agua Gasificada Artículos 982 y 983, modificados por Resolución Conjunta de la Secretaría de Políticas, Regulación y Relaciones Sanitarias N° 34/2012 y la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentos N° 50/2012, estableció un valor máximo de As en agua de bebida de 10 μg/L. Sin embargo, este valor límite aún se encuentra en discusión y se establecerá una vez finalizado un estudio epidemiológico. Por lo tanto, en este nuevo escenario de marco regulatorio resultará imprescindible el estudio de tecnologías de remoción de As. En los recientes años se han analizado varios métodos de remoción de As tales como: precipitación, oxidación-coagulación, membranas de intercambio iónico y adsorción (Mohan y Pittman, 2007). La adsorción constituye un método atractivo para la remoción de As en términos de costos, simplicidad de diseño y funcionamiento. Actualmente, el empleo de materiales biológicos como por ejemplo biopolímeros como adsorbentes para el tratamiento de aguas contaminadas está ganando más atención como un medio simple, eficaz y económico. La quitina (poli-β-(1,4)-N-acetil-D-glucosamina), segundo polisacárido natural más abundante después de la celulosa, es uno de los componentes principales de paredes celulares de hongos y exoesqueleto de crustáceos e insectos. Por desacetilación se transforma en quitosano (poli-β-(1,4)-D-glucosamina-Nacetil- D-glucosamina), un polielectrolito catiónico que exhibe características fisicoquímicas de notable interés. La quitina y quitosano pueden utilizarse como adsorbentes para la eliminación de As en aguas, sin embargo presentan baja capacidad de adsorción (Kwok y col, 2014). Por ello, la inclusión de metales en el quitosano ha sido propuesta para incrementar la efectividad de remoción de As. Entre los óxidos de hierro que han sido estudiados para la adsorción de As(III) y As(V) se encuentra el óxido férrico hidratado amorfo y cristalino. Los mecanismos implicados en dicho proceso incluyen: adsorción en superficies de hidróxidos de hierro, atrapamiento del As(V) con hierro como floculante y formación de arseniato férrico (FeAsO4). Resulta interesante estudiar la cinética de remoción de As) en matrices de quitosano con iones férricos (Fe+3). En trabajos previos se han determinado las isotermas de adsorción que se ajustaron con la ecuación de Langmuir. El objetivo del presente trabajo es analizar la cinética de remoción de As (V) utilizando partículas de quitosano conteniendo iones férrico en sistemas modelo y en aguas de consumo de Pcia. de Buenos Aires. | Sección: Ingeniería Química. | Facultad de Ingeniería

Posiblemente los problemas tecnológicos más importantes que afectan globalmente a la humanidad son el abastecimiento de energía y de agua en las cantidades suficientes para su bienestar y desarrollo. En el caso de la energía los recursos disponibles proceden mayoritariamente de fuentes no renovables (y por tanto limitadas en el tiempo), además su empleo provoca graves problemas ambientales (lluvia ácida, deterioro de la capa de ozono, cambio climático, contaminación radioactiva) y son claramente insuficientes para abastecer a los países en vías de desarrollo. En el caso del agua los problemas principales son los desequilibrios entre recursos y necesidades en múltiples áreas geográficas (regiones desérticas, cuencas deficitarias, aglomeraciones urbanas, etc.), el deterioro de la calidad, los costes y problemas de su regulación y almacenamiento, y los consumos energéticos implicados en su transporte y en las nuevas tecnologías de aprovechamiento (reutilización, desalación).

En este trabajo se simulan sistemas solares de mediana escala para calentamiento de agua con el software System Advisor Model. Las variables más importantes que se cargan en el programa son radiación solar, datos meteorológicos locales, perfil de demanda, temperatura del agua caliente e información técnica sobre los colectores solares y el tanque de almacenamiento. Los resultados indican que para una instalación de colectores planos selectivos con todas las baterías en paralelo, se calientan 9330 L de agua por m² de colector a 60 ºC, lo que representa el 81,8 % de la demanda térmica anual. Además, se comprueba que la inclinación óptima de los colectores es mayor que la latitud de Santa Fe y un aumento en el volumen acumulado en el tanque disminuye la contribución de la energía solar. Finalmente, si se mantiene el caudal total de circulación, se verifica que al colocar cuatro baterías en serie, la contribución solar es 82,6 %, la energía solar térmica entregada crece y la energía auxiliar para calentamiento disminuye. En estas configuraciones la potencia para bombeo es mayor debido al aumento del caudal en cada colector y al arreglo de las baterías en serie. | In this work, medium scale solar systems for water heating with System Advisor Model software are simulated. The most important variables that are charged in the program are solar radiation, local meteorological data, demand profile, hot water temperature, and technical information about the solar collectors and the storage tank. The results indicate that for an installation of selective flat collectors with all batteries in parallel, 9330 L of water per m² of collector are heated to 60 ºC, which represents 81.8 % of the annual thermal demand. In addition, the optimum inclination of the collectors is greater than the latitude of Santa Fe and an increase in the accumulated volume decreases the contribution of solar energy. Finally, if the total circulation flow is maintained, it is verified that by placing four batteries in series the solar contribution is 82.6%, the solar thermal energy delivered increases and the auxiliary energy for heating decreases. In these configurations the power for pumping is greater due to the increase of flow rate in each collector and the arrangement of batteries in series. | Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES)

El objetivo principal de este TFM es preparar un adsorbente a partir de residuos lignocelulósicos de bajo coste que permita disminuir los niveles de iones nitrato en aguas de uso agrícola. Se trata de añadir en superficie funciones catiónicas que favorezcan la interacción electrostática con los aniones en disolución. Posteriormente habrá que comprobar en ensayos batch la efectividad de los tratamientos realizados. Resumen de la Oferta: Las elevadas concentraciones de nitratos en las masas de agua son motivo de preocupación por la posibilidad de inducir una grave eutrofización de las mismas. Por tanto, la mejora continua de las tecnologías de eliminación de nitratos en aguas es de gran importancia. Los métodos comúnmente aplicados para la eliminación de nitratos del agua comprenden dos grupos: biológicos y físico-químicos. La desnitrificación biológica, es decir, la reducción de nitratos a nitrógeno gaseoso en condiciones anóxicas/anaeróbicas, suele ser el método elegido. Tiene algunas ventajas en comparación con los métodos físico-químicos: es barato, eficaz y respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, también es relativamente lento, especialmente a baja temperatura en aguas con alta carga de nitratos. Requiere a posteriori la eliminación de los lodos activados residuales y el postratamiento debido a los microorganismos. Los métodos físico-químicos para la eliminación de nitratos del agua incluyen la ósmosis inversa, la electrodiálisis, la reducción catalítica, la adsorción y el intercambio de iones. De los métodos mencionados, la adsorción está reconocida como el método más favorable y que se aplica con mayor frecuencia a escala industrial, ya que es simple en su diseño y funcionamiento, versátil, eficiente, insensible a contaminantes tóxicos y también es regenerable. | Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial | Universidad Politécnica de Cartagena

Es conocida la problemática existente de las incrustaciones calcáreas producidas por aguas duras, especialmente a nivel industrial y doméstico, debido a pérdidas significativas de eficiencia e incremento en los costes de mantenimiento. En los últimos años se han comercializado equipos de tratamiento con técnicas electromagnéticas que parecen ser efectivas, no obstante, existe controversia sobre el mecanismo por el que se inhibe la formación de incrustaciones. En este trabajo se va a utilizar el dispositivo para tratamiento electromagnético TK3K, patentado por la empresa Ecotécnica Energy Systems, a través de un convenio con la Universidad de Alicante para el desarrollo de una tesis doctoral, financiada por la Generalitat Valencia en el programa FDEGent2018. Previos trabajos de investigación desarrollados en el Instituto del Agua y de las Ciencias Ambientales (Verdú, 2016) (Gonzàlvez, 2017) y financiados por la Generalitat Valenciana permitieron comprobar la formación de aragonito (poco incrustante) en lugar de calcita (incrustante), en aguas sometidas a tratamiento electromagnético con el equipo “Antical RF” de Esaltia, utilizando la técnica de Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y el Test de Meigen. Anteriores trabajos de otros grupos de investigación (Gabrielli et al., 2001) (Cefalas et al., 2008) (Alimi et al., 2009) demuestran la formación de estos polimorfos de carbonato cálcico utilizando distintas técnicas. En este trabajo se ha profundizado en el estudio y optimización del Test de Meigen, utilizando las sales de carbonato cálcico obtenidas al evaporar aguas de distinta naturaleza y procedencia, que han sido tratadas electromagnéticamente y se han comparado con los resultados de la aplicación del test a las formas minerales de calcita y aragonito, proporcionadas por el grupo de Petrología Aplicada de la Universidad de Alicante. Además, también se ha llevado a cabo la identificación de la composición cristalina del carbonato cálcico comercial, cristales obtenidos de agua sintética y de agua procedente de la localidad de San Vicente del Raspeig, con y sin tratamiento electromagnético, utilizando el equipo de Difracción de Rayos X Bruker D8-Advance, y para observar las estructuras cristalinas formadas se ha utilizado la técnica de microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FESEM). Como resultado de la investigación se concluye que, además de las técnicas de detección habituales como Difracción de Rayos X y SEM referenciadas en diversos trabajos de investigación, la técnica FESEM permite la identificación y observación de formas cristalinas con mayor resolución que SEM. Aunque la obtención de cristales de carbonato cálcico a partir de la evaporación del agua tratada produce una transformación de calcita a aragonito, parece que se observó una mayor presencia de este último en las muestras tratadas electromagnéticamente. De esta forma, se pretende continuar con la investigación para determinar la efectividad de esta técnica, cuando sus aplicaciones habituales son tratamientos domésticos e instalaciones hoteleras. Finalmente, indicar que existen otros métodos rentables potencialmente interesantes para la identificación de aragonito, como es el caso del Test de Meigen, que también debe seguir desarrollándose para minimizar sus limitaciones. | ECOTECNICA ENERGY SYSTEMS S.L., Generalitat Valenciana (programa FDEGent2018)