Determinació de compostos orgànics contaminants en aigües residuals industrials

La determinació de compostos orgànics contaminants en aigües residuals d’origen urbà i industrial és un tema que ha suscitat un creixent interès, tant des del punt de vista del problema mediambiental que es deriva de l’abocament d’aquestes aigües al medi aquàtic públic com des de la perspectiva de reutilització de les aigües tractades en processos industrials. La majoria d’aquests contaminants no s’eliminen completament en plantes de tractament d’aigües convencionals, pel que s’han de controlar. Aquest fet implica desenvolupar nous processos de tractament que permetin millorar l'eficiència de l'eliminació de les plantes de tractament convencionals. Per tal d'investigar la presència d'aquests compostos contaminants a baixes concentracions és necessari desenvolupar nous mètodes analítics altament sensibles. En el nostre projecte s'han desenvolupat diferents mètodes analítics per determinar compostos orgànics contaminants en aigües residuals provinents de plantes de tractament d'aigües industrials, urbanes i plantes potabilitzadores, utilizant principalment la microextracció en fase sòlida (SPME) seguida de la cromatografia de gasos acoblada a un espectròmetre de masses (GC-MS). S'ha estudiat la presència de diferents famílies de compostos en aquestes aigües, com són: ftalats, amines alifàtiques primàries i nitrosamines. A més a més, s'han desenvolupat mètodes analítics per determinar amines alifàtiques primàries en llots actius provinents de diferents tipus de plantes de tractament d'aigües i plantes potabilitzadores.

Anàlisi dels contaminants orgànics persistents en Citharus linguatula en el litoral català

S’ha estudiat la bioacumulació de contaminants orgànics persistents en el múscul d’una espècie de peix en dos punts del litoral català: al Port de Barcelona i a la costa de Blanes. Citharus linguatula ha estat escollida per les seves característiques d’hàbitats (està més exposada a la contaminació al ser una espècie bentònica). La metodologia emprada consisteix en la homogeneïtzació amb sulfat de sodi i una extracció assistida amb microones amb n-hexà-acetona(1:1 v/v) durant 20 minuts. Els extractes es netegen i es fraccionen amb una columna cromatogràfica d’alúmina que permet la separació dels extractes en dos fraccions: un amb la majoria dels compostos organoclorats (hexaclorbenzè, DDTs, ciclodiens clorats i policlorbifenils) i l’altre amb els isòmers hexaclorciclohexans i els PAHs. Aquestes dos fraccions són posteriorment analitzades en el GC-MS. S’ha pogut corroborar l’elevada presència de PCBs a Barcelona, així com que en aquest punt de mostreig les espècies estan més exposades a la contaminació per organoclorats. S’ha identificat la presència de DDTs en els dos llocs estudiats. Pel que fa als PAHs s’ha pogut observar que a Barcelona també hi ha més presència d’aquests. Cal destacar que la concentració obtinguda dels compostos no es pot donar com a vàlida per l’existència d’indicis d’errors experimentals o d’injecció.

Estudi de les càrregues ambientals del compostatge casolà. Simulació d'un sistema de compostatge domèstic i determinació d'emissions de gasos contaminants

Aquest treball s’enfoca cap l’anàlisi de les emissions de gasos amb un potencial impacte negatiu sobre l’entorn que es poden emetre a l’atmosfera durant el compostatge casolà com són el metà i l’òxid nitrós pel seu paper de gasos d’efecte hivernacle i l’amoníac, però sense oblidar el seguiment dels paràmetres del procés en si i la determinació de la qualitat del compost produït. Durant poc més de 6 mesos s’ha simulat un sistema de compostatge casolà tal i com podria donar‐se en un domicili particular i s’ha confirmat la seva eficàcia en la reducció en pes del residu tractat així com l’obtenció d’un producte final altament estable i d’una qualitat més que acceptable. Pel que fa a les emissions de gasos, les quantitats determinades no són menyspreables. L’experiment s’ha realitzat per triplicat. Les emissions són molt erràtiques i no s’han trobat patrons clars en la seva evolució durant el procés de compostatge més enllà d’una certa correlació entre les emissions d’amoníac i la diferència de temperatures entre l’ambient i l’interior dels compostadors. Cal destacat un elevat grau de biaix en la determinació d’emissions gasoses a petita escala, com és el cas del compostatge casolà. Finalment constatar que la generació de lixiviats en el compostatge domèstic pot ser important donat el contingut en aigua de la matèria orgànica tractada a nivell casolà i el limitat accés a material estructurant sec que es té per a compensar‐les.

Eliminació autotròfica de nitrogen en una pila biològica (microbial fuel cells )

L’aigua i l’energia formen un binomi indissociable. En relació al cicle de l’aigua, des de fa varies dècades s’han desenvolupat diferents formes per recuperar part de l’energia relacionada amb l’aigua, per exemple a partir de centrals hidroelèctriques. No obstant, l’ús d’aquesta aigua també porta associat un gran consum energètic, relacionat sobretot amb el transport, la distribució, la depuració, etc... La depuració d’aigües residuals porta associada una elevada demanda energètica (Obis et al.,2009). En termes energètics, tot i que la despesa elèctrica d’una EDAR varia en funció de diferents paràmetres com la configuració i la capacitat de la planta, la càrrega a tractar, etc... es podria considerar que el rati mig seria d’ aproximadament 0.5 KWh•m-3.Els principals costos d’explotació estan relacionats tant amb la gestió de fangs (28%) com amb el consum elèctric (25%) (50% tractament biològic). Tot i que moltes investigacions relacionades amb el tractament d’aigua residual estan encaminades en disminuir els costos d’operació, des de fa poques dècades s’està investigant la viabilitat de que l’aigua residual fins i tot sigui una font d’energia, canviant la perspectiva, i començant a veure l’aigua residual no com a una problemàtica sinó com a un recurs. Concretament s’estima que l’aigua domèstica conté 9.3 vegades més energia que la necessària per el seu tractament mitjançant processos aerobis (Shizas et al., 2004). Un dels processos més desenvolupats relacionats amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica és la digestió anaeròbia. No obstant, aquesta tecnologia permet el tractament d’altes càrregues de matèria orgànica generant un efluent ric en nitrogen que s’haurà de tractar amb altres tecnologies. Per altre banda, recentment s’està investigant una nova tecnologia relacionada amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica: les piles biològiques (microbial fuel cells, MFC). Aquesta tecnologia permet obtenir directament energia elèctrica a partir de la degradació de substrats biodegradables (Rabaey et al., 2005). Les piles biològiques, més conegudes com a Microbial Fuel Cells (acrònim en anglès, MFC), són una emergent tecnologia que està centrant moltes mirades en el camp de l’ investigació, i que es basa en la producció d’energia elèctrica a partir de substrats biodegradables presents en l’aigua residual (Logan., 2008). Els fonaments de les piles biològiques és molt semblant al funcionament d’una pila Daniell, en la qual es separa en dos compartiments la reacció d’oxidació (compartiment anòdic) i la de reducció (compartiment catòdic) amb l’objectiu de generar un determinat corrent elèctric. En aquest estudi, bàsicament es mostra la posada en marxa d'una pila biològica per a l'eliminació de matèria orgànica i nitrogen de les aigües residuals.

Growth and functionalization of carbon nanotubes on quartz filter for environmental applications

Background: Air pollution has become an important issue worldwide due to its adverse health effects. Among the different air contaminants, volatile organic compounds (VOCs) are liquids or solids with a high vapor pressure at room temperature that are extremely dangerous for human health. Removal of these compounds can be achieved using nanomaterials with tailored properties such as carbon nanotubes. Methods: Vertically-aligned multiwall carbon nanotubes (CNTs) were successfully grown on quartz filters by means of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Furthermore, a plasma treatment was performed in order to modify the surface properties of the CNTs. The adsorption/desorption processes of three chlorinated compounds (trichloroethylene, 1,2-dichlorobenzene and chloroform) on the CNTs were studied using mass spectrometry measurements with a residual gas analyzer. Results: The adsorption capability of the CNTs increased after functionalization of their surface with a water plasma treatment. In addition, it was found that the presence of aromatic rings, water solubility and polarity of the VOCs play an important role on the adsorption/desorption kinetics at the CNTs surface. Conclusions: This study demonstrates the applicability of CNTs deposited on quartz filters for the removal or selective detection of volatile organic compounds (VOCs). The presence of aromatic rings in VOCs results in π -stacking interactions with a significant increase of their adsorption. On the other hand, it was found that CNTs surface interactions increase with water solubility and polarity of the VOC.

Effects of inorganic nitrogen (NH4Cl) and biodegradable organic carbon (CH3COONa) additions on a pilot-scale seawater biofilter

Biofilters degrade only a small fraction of the natural organic matter (NOM) contained in seawater which is the leading cause of biofouling in downstream processes. This work studies the effects of chemical additions on NOM biodegradation by biofilters. In this work, biofiltration of seawater with an empty bed contact time (EBCT) of 6 min and a hydraulic loading rate of 10 m h-1 reduces the biological oxygen demand (BOD7) by 8%, the dissolved organic carbon (DOC) by 6% and the UV absorbance at 254 nm (A254) by 7%. Different amounts of ammonium chloride are added to the seawater (up to twice the total dissolved nitrogen in untreated seawater) to study its possible effect on the removal of NOM by a pilot-scale biofilter. Seawater is amended with different amounts of easily biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) supplied as sodium acetate (up to twice the DOC) for the same purpose. The results of this work reveal that the ammonium chloride additions do not significantly affect NOM removal and the sodium acetate is completely consumed by the biofiltration process. For both types of chemical additions, the BOD7, DOC and A254 in the outlet stream of the biofilter are similar to the values for the untreated control. These results indicate that this biofilter easily removes the BDOC from the seawater when the EBCT is not above 6 min. Furthermore, nitrogen does not limit the NOM biodegradation in seawater under these experimental conditions.

Study on the removal of biodegradable NOM from seawater using biofiltration

Despite the low biodegradability of seawater NOM, problems associated with biofouling are common in facilities that handle seawater. In this work, a fixed-film aerobic biofilter is proposed as an effective unit for preventing biofouling in such facilities. A packed-bed biofilter with an EBCT = 6 - 11 min was employed. The results demonstrated that the DOC is reduced by 6% and the BOD7 is reduced up to 15%. The LC-OCD analysis revealed that biofiltration abates the LMW neutrals and biopolymer fractions by 33 and 17%, respectively. However, the fractionation with UF membrane showed that the biofiltration process is able to degrade the more biodegradable compounds that have molecular weights that are greater than 1 kDa and compounds with molecular weights of less than 1 kDa. After biofiltration, the biological activity measured in terms of ATP removal was reduced by 60%. Finally, a test to evaluate the biofilm formation capacity of a water sample revealed reductions of ~94% when comparing biofiltered and non-biofiltered seawater. Therefore, a fixed-film aerobic biofiltration process could be a useful treatment for the removal of biodegradable organic matter from seawater and for improving the water quality in terms of less biofilm formation capacity.

Influence of EfOM on the oxidation of micropollutants by Ozone and UV/H2O2 in secondary effluents

The aim of this work was to study the influence of effluent organic matter (EfOM) on micropollutants removal by ozone and UV/H2O2. To perform the experiments, deionized water and municipal secondary effluents (SE) were artificially contaminated with atrazine (ATZ) and treated by the two proposed methods. ATZ concentration, COD and TOC were recorded along the reaction time and used to evaluate EfOM effect on the system efficiency. Results demonstrate that the presence of EfOM can significantly reduce the micropollutant removal rate due to competition of EfOM components to react with radicals and/or molecular ozone. The hydroxyl radical scavenging caused by EfOM was quantified as well as the contribution of molecular ozone and �OH radicals during the ozonation of SE. EfOM components promoted higher inhibition of ATZ oxidation by hydroxyl radicals than by molecular ozone.

Pharmaceuticals occurrence in a WWTP with significant industrial contribution and its input into the river system

Occurrence and removal of 81 representative Pharmaceutical Active Compounds (PhACs) were assessed in a municipal WWTP located in a highly industrialized area, with partial water reuse after UV tertiary treatment and discharge to a Mediterranean river. Water monitoring was performed in an integrated way at different points in the WWTP and river along three seasons. Consistent differences between therapeutic classes were observed in terms of influent concentration, removal efficiencies and seasonal variation. Conventional (primary and secondary) treatment was unable to completely remove numerous compounds and UV-based tertiary treatment played a complementary role for some of them. Industrial activity influence was highlighted in terms of PhACs presence and seasonal distribution. Even if global WWTP effluent impact on the studied river appeared to be minor, PhACs resulted widespread pollutants in river waters. Contamination can be particularly critical in summer in water scarcity areas, when water flow decreases considerably

Chaotic dynamics in credit constrained emerging economies

This paper analyzes the role of financial development as a source of endogenous instability in small open economies. By assuming that firms face credit constraints, our model displays a complex dynamic behavior for intermediate values of the parameter representing the level of financial development of the economy. The basic implication of our model is that economies experiencing a process of financial development are more unstable than both very underdeveloped and very developed economies. Our instability concept means that small shocks have a persistent effect on the long run behavior of the model and also that economies can exhibit cycles with a very high period or even chaotic dynamic patterns.

Real equilibrium exchange rates. A panel data approach for advanced and emerging economies.

Based on an behavioral equilibrium exchange rate model, this paper examines the determinants of the real effective exchange rate and evaluates the degree of misalignment of a group of currencies since 1980. Within a panel cointegration setting, we estimate the relationship between exchange rate and a set of economic fundamentals, such as traded-nontraded productivity differentials and the stock of foreign assets. Having ascertained the variables are integrated and cointegrated, the long-run equilibrium value of the fundamentals are estimated and used to derive equilibrium exchange rates and misalignments. Although there is statistical homogeneity, some structural differences were found to exist between advanced and emerging economies.

Degradació en planta pilot de colorants reactius mitjançant el procés de foto-Fenton assistit amb llum solar: aplicació del procés com a pre-tractament d'un procés biològic

Estudi elaborat a partir d’una estada a la Plataforma Solar de Almería entre desembre del 2006 i gener del 2007. S’ha dut a terme la degradació en planta pilot dels colorants reactius Procion Red H-E7B i Cibacron Red FN-R mitjançant el procés de foto-Fenton aplicat com a tractament únic i com a pretractament d’un procés biològic. El procés de foto-Fenton, assistit amb llum solar, es va realitzar en un fotoreactor solar tipus Col•lector Parabòlic Compost (CPC) i el tractament biològic en un Reactor de Biomassa Immobilitzada (RBI). Com a punt de partida, i amb l’objectiu d’estudiar la reproductibilitat del sistema, es van prendre resultats obtinguts d’experiments realitzats prèviament a escala de laboratori i amb llum artificial. El paràmetre Carboni Orgànic Total (COT) es va emprar com a indicador de l’eliminació dels colorants i dels seus intermedis. En aplicar únicament el procés de foto-Fenton com a tractament, concentracions de 10 mg•l-1 de Fe (II) i 250 mg•l-1 de H2O2 per degradar 250 mg•l-1 Procion Red H-E7B, i de 20 mg•l-1 de Fe (II) i 500 mg•l-1 de H2O2 per degradar 250 mg•l-1 Cibacron Red FN-R, van reproduir els resultants obtinguts al laboratori, amb uns nivells d’eliminació de COT del 82 i 86%, respectivament. A més, l’ús beneficiós de la llum solar en el procés de foto-Fenton, juntament amb la configuració del CPC, van incrementar la velocitat de degradació respecte als resultats previs, permetent la reducció de la concentració de Fe (II) de 10 a 2 mg•l-1 (Procion Red H-E7B) i de 20 a 5 mg•l-1 (Cibacron Red FN-R) sense pèrdues d’efectivitat. D’altre banda, el sistema combinat foto-Fenton/tractament biològic en planta pilot, unes concentracions d’oxidant de 225 mg•l-1 H2O2 per Cibacron Red FN-R i 65 mg•l-1 H2O2 per Procion Red H-E7B van ser suficients per generar solucions intermèdies biodegradables i alimentar així el RBI, millorant inclús els resultats obtinguts prèviament al laboratori.

Contaminació atmosfèrica pels municipis de Granollers i Santa Coloma de Gramanet pels anys 2005-2006 dels contaminants SO2, NO2, NO, CO i O3

El Govern de la Generalitat de Catalunya va aprovar, el 23 de maig de 2006, el Decret 226/2006, que declara diferents municipis zones de protecció especial i estableix que s’ha d’elaborar el pla d’actuació per millorar la qualitat de l’aire. El departament de Medi Ambient i Habitatge ha elaborat una memòria en relació al projecte de Decret per a la declaració de les zones de protecció especial pels contaminants diòxid de nitrogen i partícules en suspensió inferior a 10 micres. Aquest projecte però s’ha enfocat a avaluar l’impacte de contaminants que no estan esmentats en la memòria elaborada pel Departament de Medi Ambient i Habitatge de la Generalitat en relació al projecte del Decret 226/2006 i s’han considerat igual d’importants els precursors de la pluja àcida, de l’efecte hivernacle i de l’smog fotoquímic (CO2, NO, NO2, SO2, O3). Per tant el treball pretén la comparativa d’aquests contaminants que no entren dins aquest decret per a dues zones en dos anys consecutius 2005 i 2006. La zona 1 (Barcelona), que és la més problemàtica, i la zona 2, que és la que pertoca a l’Ajuntament de Granollers. Es van agafar el municipi de Granollers ja que es un projecte vinculat a l’Ajuntament d’aquest municipi i un municipi amb característiques semblants a Granollers però situat en la zona 1, Zona de Barcelona, per fer la comparativa.

From creative ideas to new emerging ventures: the process of identification and exploitation among finnish design entrepreneurs

This study focuses on identification and exploitation processes among Finnish design entrepreneurs (i.e. selfemployed industrial designers). More specifically, this study strives to find out what design entrepreneurs do when they create new ventures, how venture ideas are identified and how entrepreneurial processes are organized to identify and exploit such venture ideas in the given industrial context. Indeed, what does educated and creative individuals do when they decide to create new ventures, where do the venture ideas originally come from, and moreover, how are venture ideas identified and developed into viable business concepts that are introduced on the markets? From an academic perspective: there is a need to increase our understanding of the interaction between the identification and exploitation of emerging ventures, in this and other empirical contexts. Rather than assuming that venture ideas are constant in time, this study examines how emerging ideas are adjusted to enable exploitation in dynamic market settings. It builds on the insights from previous entrepreneurship process research. The interpretations from the theoretical discussion build on the assumption that the subprocesses of identification and exploitation interact, and moreover, they are closely entwined with each other (e.g. McKelvie & Wiklund, 2004, Davidsson, 2005). This explanation challenges the common assumption that entrepreneurs would first identify venture ideas and then exploit them (e.g. Shane, 2003). The assumption is that exploitation influences identification, just as identification influences exploitation. Based on interviews with design entrepreneurs and external actors (e.g. potential customers, suppliers and collaborators), it appears as identification and exploitation of venture ideas are carried out in close interaction between a number of actors, rather than alone by entrepreneurs. Due to their available resources, design entrepreneurs have a desire to focus on identification related activities and to find external actors that take care of exploitation related activities. The involvement of external actors may have a direct impact on decisionmaking and various activities along the processes of identification and exploitation, which is something that previous research does not particularly emphasize. For instance, Bhave (1994) suggests both operative and strategic feedback from the market, but does not explain how external parties are actually involved in the decisionmaking, and in carrying out various activities along the entrepreneurial process.

Desarrollo y aplicación de estrategias de control avanzado en procesos biológicos de tratamiento de efluentes contaminados

En este proyecto se ha desarrollado estrategias de control avanzadas para plantas de depuración de aguas residuales urbanas que eliminan conjuntamente materia orgánica, nitrógeno y fósforo. Las estrategias se han basado en el estudio multivariable del comportamiento del sistema, que ha producido subsidios para la utilización de lazos de control feedforward, de control predictivo y de un control de costes que automáticamente enviaba las consignas más adecuadas para los controladores de proceso. Para el desarrollo de las estrategias, se ha creado un sistema virtual de simulación (simulador) de plantas de depuradoras, basado en datos de literatura. Para el caso de una planta real, se ha desarrollado un simulador de la planta de Manresa (Catalunya). Sin embargo, el sistema de Manresa se ha utilizado exclusivamente para auxiliar los ingenieros de la planta en la tomada de decisiones de cambio de configuración para que la eliminación de fósforo se dé por la ruta biológica y no por la ruta química. La implementación de los simuladores ha permitido hacer muchas pruebas que en una planta real demandarían mucho tiempo y consumirían muchos recursos energéticos y financieros. Las estrategias de control más elaboradas han podido ahorrar hasta 150.000,00 Euros por año en relación a la operación de la planta sin el control automático. Cuanto a los estudios del modelo de la planta real, se concluyó que la eliminación biológica de fósforo puede sustituir el actual proceso químico de eliminación de fósforo, bajando los costes operacionales (costes del agente precipitante).