Aplicación de la técnica de espectrometría de fluorescencia de rayos-X en el estudio de la dispersión de metales en áreas mineras

One critical factor for success in characterizing metals polluting mining environments so as to be able to eliminate them and subsequently recover these areas depends upon a speedy and correct response in the analysis of samples. Rapid, simultaneous, multi-element analysis can be undertaken using X-ray fluorescence spectrometry, a versatile, non-destructive analytical technique commonly employed to identify both major and minor elements in samples related to environmental studies. An additional advantage of this technique is the possibility of conducting the analysis directly on solid samples, which is extremely convenient when dealing with environmental samples that are difficult to dissolve, such as soils, sediments and mining wastes. Moreover, in recent years the development of spectrometers equipped with digital-signal processors combined with enlarged X-ray production, using better designs for excitation-detection, has contributed to an improvement in instrumental sensitivity, thus allowing us to detect important polluting elements such as Cd and Pb at trace levels. In this paper the authors describe, on the basis of their own experience, some interesting applications of XRF spectrometry for the analysis of several types of environmental samples related to the study of the dispersion of metals within mining environments: (A) analysis of mining wastes, soils and sediments; (B) analysis of samples of vegetation used as bioindicators or related to phytoremediation studies; and (C) analysis of water samples related to mining operations

Utilización de alimentos líquidos para el ganado porcino

La distribución de alimentos líquidos al ganado porcino es un sistema alternativo en el cual el alimento se prepara y distribuye a través de un equipo totalmente informatizado y automatizado. Además de materias primas y piensos permite también el uso de co-productos líquidos de la industria agroalimentaria o productos fermentados. Su utilización evita el coste de su transformación o eliminación permitiendo rebajar el coste de producción del cerdo porque su precio es altamente competitivo. La aplicación de alimentos líquidos fermentados tiene efectos benéficos sobre el epitelio intestinal, la microflora digestiva y el estado sanitario de los lechones, reduciendo la morbilidad y aumentando los resultados de crecimiento. Este sistema de alimentación facilita igualmente la aplicación de programas multifase ajustando diariamente el aporte a las necesidades en nutrientes del cerdo reduciendo la excreción (N, P, metales pesados) y con ello, el riesgo de contaminación medioambiental. The distribution of liquid diets for swine is an alternative system where feed is prepared and distributed by an automatic computerized device. In addition to feedstuffs and complementary dry feed, this system allows the use of fresh or fermented agri-food liquid by-products. These products are cheaper and its use as feed avoids the cost of its transformation or elimination, reducing the environmental load and the cost per kg of pig meat. The fermented liquid feed protects the intestinal epithelium, helps to control digestive microflora and animal health improving piglet growth performance after weaning. This feeding device also helps implementation of multiphase feeding programs, adjusting nutrient supplies to requirements daily, and consequently reducing the nutrient excretion (N, P, heavy metals) and the risk of environmental pollution.

Comportamiento tribomecánico de sistemas de sustrato: recubrimiento duros

En aplicaciones como la conformación en frío, donde los metales duros recubiertos con películas de naturaleza cerámica son ampliamente empleados, la existencia de un contacto mecánico repetitivo induce tensiones Hertzianas y origina el fallo por fatiga. En este trabajo, se investigan diversos recubrimientos cerámicos depositados por deposición física desde fase vapor sobre calidades diferentes de metal duro y un acero rápido pulvimetalúrgico para evaluar sus respectivas respuesta al contacto y comportamiento a fatiga. El trabajo experimental incluye la caracterización de los sistemas mediante ensayos de rayado y nanoindentación y la evaluación de las curvas tensión-deformación de indentación esférica de los sustratos, tanto desnudos como recubiertos, poniendo especial atención en determinar las tensiones de contacto críticas asociadas a la deformación plástica y a la aparición de grietas circulares en la superficie recubierta. A este estudio, le siguen numerosos ensayos a fatiga a cargas inferiores a aquéllas identificadas como críticas bajo carga monotónica y para un número de ciclos comprendido entre 1.000 y 1.000.000 de ciclos. Los resultados experimentales indican que las películas cerámicas no parecen desempeñar un papel relevante en la aparición de la cedencia plástica, siendo la deformación plástica global controlada por la deformación del sustrato. No obstante, para tensiones elevadas de indentación durante el régimen plástico, existe la aparición de grietas circulares en los recubrimientos cerámicos. Además, la aparición de las mismas es sensible a la fatiga por contacto. Este análisis mecánico se complementa con una inspección detallada del daño generado en profundidad y superficie.

El suro com a adsorbent del plom i el poloni

S’ha estudiat la utilització del suro com a adsorbent de metalls i radionúclids, com el plom i el poloni. Aquesta metodologia es pot aplicar en diferents camps, principalment per la separació d’aquests elements tant per a la seva posterior anàlisi com per l’eliminació i descontaminació en medis naturals. El suro és un bon adsorbent del plom, ja que de promig n’adsorbeix un 80%, i existeix dependència amb la relació superfície – volum del suro. La capacitat de càrrega màxima, a partir de les vuit hores, correspon al suro de diàmetre de partícula de 0.5 a 1 mm, amb un valor proper a 6·10-2 mmol Pb/g suro. El poloni presenta una eficiència d’adsorció menor a la del plom, d’un 50% del poloni present en la solució de càrrega inicial. Del present treball es pot concloure que el suro és un bon material adsorbent per a metalls i/o radionúclids, i per tan pot ser emprat com a una tècnica de separació i/o recuperació alternativa a les actualment establertes, sent més econòmica i biodegradable.

Analisi de compostos orgànics persistents i estudi de la procedència d'hidrocarburs en sediments del mar Mediterrani català

Els sediments del fons marí són molt importants en els ecosistemes aquàtics. Aquests sediments són considerats absorbents naturals, ja que s’hi acumulen moltes substàncies nocives, com ara metalls pesants i contaminants orgànics persistents (COPs). En aquest estudi s’han analitzat mostres de sediments del mar Mediterrani amb la finalitat d’examinar els COPs i la possible procedència d’hidrocarburs derivats del petroli. Les mostres han estat extretes davant de la desembocadura del riu Besòs (se n’ha fet una extracció a 8 km i una altra a 54 km de distància respecte la costa) i davant del municipi català anomenat Vilanova i la Geltrú (se n’ha fet, també, una extracció a 8-10 km i una altra a 30-40 km de distància respecte la costa). D’aquestes mostres, obtingudes per perforació, se n’han analitzat el primer i segon centímetres. S’han quantificat els hidrocarburs aromàtics policíclics (PAHs), els bifenils policlorats (PCBs) i els compostos organoclorats (OCPs) utilitzats antigament com a pesticides. S’ha posat de manifest que en les zones més properes a la costa, les concertacions COPs són més elevades a la regió més meridional, tot i estar davant de la desembocadura del riu Besòs. Segurament això és degut a la influència de la deriva litoral (corrent costaner marí en direcció NE-SW). Finalment, l’índex Phytane/Pristane, l’índex de preferència de carboni o, en anglès Carbon Preference Index (CPI) i la barreja complexa sense resoldre o, en anglès, Unresolved Complex Mixture (UCM) apunten a la conclusió que l’origen dels hidrocarburs analitzats (n-alcans) podria ser petrogènic.

Elaboració de membranes de fibra buida modificades amb nanopartícules metàl·liques per aplicacions catalítiques

Investigación producida a partir de una estancia en la Université Paul Sabatier, Toulouse III - CNRS, entre 2007 y 2009. Durante los últimos años la investigación centrada en nuevos materiales de tamaño nanoscòpico (nanopartículas, quantum dots, nanotubos de carbono,...) ha experimentado un crecimiento considerable debido a las especiales propiedades de los "nanoobjetos" con respecto a magnetismo, catálisis, conductividad eléctrica, etc ... Sin embargo, hoy en día todavía existen pocas aplicaciones de las nanopartículas en temas medioambientales. Uno de los motivos de esta situación es la posible toxicidad de los nanoobjetos, pero existe también una dificultad tecnológica dado que las nanopartículas tienden a agregarse y es muy difícil manipularlas sin que pierdan sus propiedades especiales. Así, aunque la preparación de materiales catalíticos nanoestructurados es muy interesante, es necesario definir nuevas estrategias para prepararlos. Este proyecto de investigación tiene como objetivo principal la preparación de nuevas membranas catalíticas con nanopartículas metálicas en el interior para aplicaciones de tratamiento de agua. La innovación principal de este proyecto consiste en que las nanopartículas no son introducidas en la matriz polimérica una vez preformadas sino que se hacen crecer en el interior de la matriz polimérica mediante una síntesis intermatricial. El único requisito es que la matriz polimérica contenga grupos funcionales capaces de interaccionar con los precursores de las nanopartículas. Una vez finalizado el proyecto se puede afirmar que se han logrado parte de los objetivos planteados inicialmente. Concreamente ha quedado demostrado que se pueden sintetizar nanopartículas metálicas de metales nobles (platino y paladio) en membranas de fibra hueca de micro- y ultrafiltración siguiendo dos metodologías diferentes: modificación fotoquímica de polímeros y deposición de multicapas de polielectrolitos. Los nuevos materiales son efectivos en la catálisis de reducción de un compuesto modelo (4-nitrofenol con borohidruro de sodio) y, en general, los resultados han sido satisfactorios. Sin embargo, se ha puesto de manifiesto que el uso de un reactivo que genera hidrógeno gas en contacto con la solución acuosa dificulta enormemente la implementación de la reacción catalítica al ser el medio de la membrana una matriz porosa. Así, como conclusión principal se puede decir que se han encontrado las limitaciones de esta aproximación y se sugieren dos posibilidades de continuidad: la utilización de las membranas sintetizadas en contactores gas-líquido o bien el estudio y optimización del sistema de membrana en configuración de membranas planas, un objetivo más asequible dada su menor complejidad. Esta investigación se ha realizado en el seno del “Laboratoire de Génie Chimique” de Toulouse y del Departamento de Química de la Michigan State University y ha sido posible gracias a un proyecto financiado por la “Agence National pour la Recherce” y al programa PERMEANT entre el CNRS y la NSF.

Estudio de una nueva metodología de α-hidroxilación directa de β-cetoésteres catalizada por iterbio

Aquesta memòria recull l'estudi realitzat sobre els paràmetres que influeixen en la α-hidroxilació directa de β-cetoesters catalitzada per metalls amb l'objectiu d'assolir una transformació més eficaç. Es van estudiar els paràmetres com la temperatura, metall, dissolvent, atmosfera, oxidant i additius. Es va estudiar l'abast del la reacció amb els paràmetres optimitzats utilitzant diferents β-cetoesters comercials o sintetitzats prèviament. Es va estudiar l'ee de la reacció utilitzant diferents β-cetoesters i complexos metàl•lics amb lligands quirals mitjançant HPLC.

Bioacumulació de 210Po a nivell subcel·lular

S’ha analitzat la concentració de 210Po en les fraccions subcel·lulars en òrgans digestius per diferents espècies de peixos. S’ha determinat que al voltant d'un 50% del 210Po es concentra en la fracció de citoplasma. La fracció de citoplasma es va separar en diferents especiacions químiques on es va determinar que la fracció de proteïna era la més enriquida en 210Po amb un 69%. Per una altra banda s'han estudiat les concentracions de metalls (Fe, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb i Hg) en relació a la concentració de 210Po on s'ha trobat una correlació entre el 210Po i els metalls de Fe i Hg per als teixits de les espècies estudiades. També s'han analitzat les concentracions de metalls respecte a la fracció de citoplasma i s'ha relacionat amb la concentració de 210Po. Amb metalls com Fe, Cu, Ni i Hg analitzats s'ha trobat una relació front a la concentració de 210Po.

Síntesis y caracterización de complejos moleculares de rutenio que incorporan el ligando Py4lm en su estructura. Aplicación en catálisis de oxidación de agua y de epoxidación de olefinas

El ligando Py4Im contiene 4 grupos piridina y 1 grupo imidazol, y se puede considerar un miembro de la familia de ligandos Py5H2 y de sus derivados Py5R2. Este tipo de ligandos tienen la particularidad de aumentar la estabilidad de los estados de oxidación altos de los metales de la segunda y tercera serie de transición a los que se coordinan y a su vez favorecer cambios de estados de oxidación dielectrónicos. En este trabajo se pretende sintetizar complejos de rutenio que incorporen el ligando Py4Im en su estructura, con el objetivo de utilizar sus propiedades como catalizadores en los procesos de oxidación del agua, a partir de los cuales se produce oxígeno molecular, y también en los procesos de epoxidación de olefinas.

Planta de producción de acrilonitrilo

El proyecto realizado, se basa en la producción de acrilonitrilo mediante el proceso Sohio. El proceso consiste en la amonoxidación catalítica del propileno, mediante un catalizador de óxidos de metales tales como vanadio y molibdeno. Junto al acrilonitrilo se obtienen como subproductos sulfato de amonio, cianuro de hidrógeno y acetonitrilo “bruto”. Éste último es utilizado como materia prima por otras industrias. Para lograr el objetivo del proyecto, se requiere de un reactor catalítico de tipo lecho fluidizado de grandes dimensiones y por ello, se opta por duplicarlo. También se requiere un cristalizador, para la obtención de la sal de amonio, y además un conjunto de 9 columnas de separación, de las cuales dos son de absorción, cinco de rectificación convencionales y dos de rectificación especiales. Estas dos últimas columnas, son necesarias para la ruptura de los azeótropos resultantes de la interacción acrilonitriloagua y acrilonitrilo-agua, respectivamente (se tiene en una de las dos columnas, una mezcla ternaria acrilonitrilo-acetonitrilo-agua). Debido a la naturaleza de los compuestos manipulados, es estrictamente necesario disponer de unas medias de seguridad especiales en toda la planta, así como en el parque de tanques. Además, hace falta destacar que el proceso, requiere un sistema de control de notable envergadura, (alrededor de 300 señales analógicas y digitales), debido a la complejidad del tren de purificación. En el proceso se intenta optimizar, tanto el consumo de recursos (reutilización del agua generada en el reactor para su uso como absorbente en las unidades de Quench y absorción), como el consumo energético (aprovechamiento de flujos calientes para precalentar otros fríos, generación de vapor en el reactor y a lo largo del proceso con corrientes que requieren de enfriamiento de caudales elevados a altas temperaturas, generación de electricidad con una turbina de cogeneración…). A pesar de esto, no se consiguen beneficios económicos, considerándolo así económicamente inviable. Este ha sido el resultado del estudio del flujo de caja de cada año que siempre ha resultado negativo debido a los elevados costes de producción. Finalmente, se proponen posibles mejoras para hacer viable el proceso. Algunas de estas son: cambiar la materia prima por otra de menor coste (propano en vez de propileno), cambiar el catalizador por uno de conversión mayor, minimizar los costes de tratamiento de residuos reduciendo así los gastos de nueva materia prima, u optimizar el proceso incrementado el precio del inmovilizado para disminuir el coste de producción.

El placer lateral de playa Mejías (noreste de Cuba Oriental): un ejemplo de interacción de procesos aluviales y marinos en la concentración de minerales de elementos preciosos

El placer lateral de playa Mejías es el más importante de Cuba, y su composición mineral principal (magnetita, cromita, rutilo, ilmenita, ortopiroxeno) revela que la principal área fuente son las rocas ofiolíticas de la Faja de Mayarí-Baracoa. No obstante, hay aportes de diversa procedencia, como lo prueban la presencia de hasta 4 tipos de cristales de zircón, así como de minerales típicos de asociaciones listveníticas (calcosilicatos, carbonatos). Se reconocen además partículas de metales preciosos. Los granos de oro fueron afectados en las áreas fuente por procesos de alteración laterítica, que produjeron un lavado selectivo de oro en relación a la plata. Las partículas de minerales de oro se transportaron en medio fluvial como partículas finas de electrum de diversas composiciones y de amalgama, que se aglutinaron por coalescencia formando granos cada vez mayores. En los granos de electrum se produce,en el medio fluvial, una precipitación de oro en las juntas entre subgranos. Estas partículas se redepositaron en un placer lateral de p l aya, interaccionando con agua marina y produciéndose una disolución selectiva de Ag y Au del electrum o de Hg de la amalgama. Las partículas de minerales de elementos del grupo del platino (EGP) consisten en una primera generación de laurita rica en osmio, reemplazada por vetas de laurita muy pura, con crecimientos simplectíticos de otra generación de laurita (de composición intermedia entre las dos anteriores) e iridoarsenita. Estos reemplazamientos tuvieron lugar durante los procesos de serpentinización en las ofiolitas del área fuente. Durante los procesos de interacción con agua marina se produce una lixiviación selectiva de osmio en relación al restode los EGP.

Estudio de la reaccion de sulfurizacion de precursores Cu/In para la formacion de capas delgadas policristalinas de CuInS2 para celulas solares

En este trabajo se presenta un estudio detallado de los procesos implicados en la sulfurización de capas metálicas de Cu-In para la fabricación de células solares de CuInS2. Con este objeto, se ha desarrollado un experimento de sulfurización parcial de las capas, que han sido sometidas posteriormente a un tratamiento de selenización. El estudio de estas estructuras mediante Espectroscopía Raman y Espectroscopía de Electrones Auger (AES) ha permitido conocer algunos de los detalles de la reacción química, en concreto la identificación del frente de crecimiento de la reacción de sulfurización. Paralelamente, se ha desarrollado un sistema experimental que ha hecho posible investigar in-situ la reacción de sulfurización por Espectroscopía Raman, lo cual ha permitido un seguimiento preciso de la evolución estructural del material durante el proceso. Los resultados experimentales demuestran que la reacción de sulfurización se inicia en la superficie de la capa, dando lugar a la formación de CuInS2, coexistiendo dos estructuras cristalinas polimórficas (calcopirita y orden catiónico CuAu). Posteriormente la reacción química continúa asistida por la difusión de los metales hacia la superficie, que reaccionan con la atmósfera de azufre, de forma simultánea se produce una transformación de la fase CuAu del compuesto en la estructura calcopirita.

Avaluació de l'aptitud de bioestabilitzats com a esmena orgànica per a la rehabilitació de sòls

L’objectiu d’aquest estudi ha estat avaluar l’efecte que té sobre algunes propietats fisicoquímiques del sòl i el creixement de plantes, l’adició del producte compostat obtingut a partir de la fracció orgànica dels residus sòlids urbans de recollida no selectiva, material anomenat bioestabilitzat. S’ha dut a terme un bioassaig amb blat (Triticum aestivum), utilitzant bioestabilitzat procedent de dues plantes de tractament mecànic i biològic, Vacarisses i Mataró, que s’ha aplicat a diferents dosis en un sòl de baixa qualitat. S’ha observat una relació positiva entre el creixement del blat i la dosis de bioestabilitzat aplicada. Pel que fa a la germinació, ha estat lleugerament estimulada per les dosis intermèdies de bioestabilitzat assajades. En quant a les propietats fisicoquímiques del sòl, s’ha observat un increment de la salinitat en funció de la dosis de bioestabilitzat aplicada, que en les més elevades podria ser problemàtica. També, el contingut de matèria orgànica ha augmentat de manera proporcional a la dosis, cosa que ha millorat les propietats físiques del sòl. Per altra banda, s’han trobat continguts d’impropis (vidre, plàstic ...) i concentracions d’alguns metalls pesants bastant elevades, així com una considerable variabilitat entre les partides de bioestabilitzat. Finalment, es conclou que abans de permetre l’aplicació de bioestabilitzat per a la rehabilitació de sòls degradats, cal aprofundir més en l’estudi d’aquest material.

Disponibilitat per a les plantes de Mn, Cu, Zn i Cd en els sòls de diferents sistemes agrícoles a Catalunya

Es va avaluar el contingut del sòl en Mn, Cu, Zn, Ni i Cd fent una extracció amb DTPA, segons el mètode de Lindsay i Norvell (1969). Les mostres analitzades procedien de parcel·les agrícoles d'arreu de Catalunya, conservades al Banc de Mostres de Sòls del Mapa de Sòls de Catalunya del DARP. Els resultats es van agrupar per sistemes agrícoles en funció de l'origen de les mostres, ja que dins de cada un es pot assumir una reducció important en l'interval de variació de diferents factors. Es va realitzar una comparació estadística entre els valors mitjans dels diferents sistemes agrícoles, entre els valors mitjans de les dues profunditats de sòl considerades, i una interpretació agronòmica. Els resultats van indicar que els sòls procedents d'horticultura intensiva del Maresme són els que tenen continguts disponibles més elevats dels metalls considerats. D'altra banda, es fa palès que els valors estan condicionats tant pel material originari del sòl com per l'acció antròpica. Per al Cu i el Zn en les mostres de sòls del Maresme els continguts trobats estan molt per sobre dels mínims considerats com a agronòmicament satisfactoris.

Regioselectividad en fullerenos, una visión computacional

Fullerenes are wonderful molecules that exhibit a wealth of interesting properties, which promises a major role for this family in the future in the (bio)medicine and nanotechnology fields. However, there are still many unknowns such as for instance the reactivity of these molecules and how this is affected by metals. These aspects are difficult to apprehend by experiments alone, for which reason there is a widespread interest in the description and simulation of them by theoretical chemistry. Here we briefly describe our results from the past five years and their future impact