Alternativas tecnológicas para la recuperación y valorización del nitrógeno presente en los residuos orgánicos

La conciencia de los problemas asociados a la gestión de los residuos orgánicos y el interés por las oportunidades de su recuperación y valorización han ido tomando importancia en los últimos años, tanto en el campo de las deyecciones ganaderas como en el sector de las aguas residuales. Consecuentemente, las combinaciones tecnológicas que permitan cerrar los ciclos de los nutrientes y la recuperación energética han adquirido mayor importancia en la investigación así como en las nuevas normativas sectoriales. En este contexto se sitúa el trabajo realizado durante el periodo becado (octubre 2010 - noviembre 2011). En una primera etapa de estudio bibliográfico se identificaron i) el aumento de la eficiencia en el uso del nitrógeno en la agricultura y en la ganadería, ii) la reutilización del nitrógeno en los mismos ecosistemas agrícolas y iii) el tratamiento de las deyecciones para redistribuir el nitrógeno a zonas con poca disponibilidad, como las tres direcciones principales hacia las cuales se está focalizando el interés del sector agrícola. Se puso en marcha una planta piloto de stripping y absorción para estudiar la posibilidad de recuperar y valorizar el amoniaco presente en los purines en forma de solución amoniacal para la industria de fertilizantes. Los resultados obtenidos evidenciaron el rol fundamental de las características iníciales del substrato en el rendimiento global del proceso. En particular, elevados contenidos en materia orgánica resultaron en bajas eficiencias y en elevadas contaminaciones del producto obtenido. Finalmente, considerando sus potenciales ventajas tanto en la gestión de los residuos ganaderos como de las aguas residuales y focalizándose en las perdidas de nitrógeno se estudió un sistema descentralizado de separación de orina instalado en un centro de investigación. Los resultados preliminares permitieron caracterizar los principales procesos que ocurren en el sistema e identificar las posibles líneas futuras de investigación.

Use of nitrification inhibitor DMPP to improve nitrogen recovery in irrigated wheat on a calcareous soil

The 3,4-dimethyilpyirazole phosphate (DMPP), commercialized as Entec, is a nitrification inhibitor developed by BASF (Germany) that may help to minimize N losses and to obtain a higher profit from N fertilizers. A two-year field trial was established in 2001 in the Northeast of Spain to assess the effects of DMPP on N use efficiency (NUE) and to determine the economic returns. Seven treatments have been carried out comparing the effect of DMPP on pig slurry and on mineral fertilizers. The application of DMPP resulted in better efficiency indexes on mineral fertilizers. An apparent nitrogen recovery of 0.465 kg kg-1, on average, was obtained for the Entec treatment. A net benefit of € 809 ha-1, on average, was obtained for the Entec treatment compared with € 607 ha-1 for the control treatment. The results of this study suggest that the nitrification inhibitor could improve farmer profit in irrigated wheat on a calcareous soil.

Phosphorous and nitrogen changes in compost-amended schist soils in vineyards in the D.O. Priorat wine-producing area (NE Spain)

The impact, on nitrogen and phosphorous dynamics, of applying compost at different rates was investigated in soils developed on schist in new terraced vineyards (NTV) and in undisturbed areas (NC). Repacked soil columns amended with 0 (control), 50 t ha –1 (T1) and 100 t ha–1 (T2) of compost were studied under laboratory conditions simulating both situations. The columns were maintained for 1 year, during which time a total of 300 mm of simulated rainfall was applied in ten 30 mm applications. Soil organic matter (OM), nitrogen and phosphorous contents were analysed at the end of the study period and leachates were analysed after each simulated rainfall event. Significant differences in nitrate leaching were observed between the control and the treated soils and these differences were greater in the NC (control = 1.368 g, T1 = 1.526 g and T2 = 1.686 g) than in the NTV soils (control = 0.61 g, T1 = = 1.068 g and T2 = 1.283 g). The relative effect was greater in the NTV soils (T1/control = 1.11 vs. 1.75 and T2/control = 1.23 vs. 2.1 for NC and NTV, respectively). The nitrate concentration in the leached water reached up to 400 mg L–1, which implied a risk of groundwater pollution. Phosphorous losses through leaching were very low with concentrations of < 0.15 mg L–1, without any significant differences between treatments. The phosphorous concentrations in the surface horizon increased by 50.8% in T1 and by 66.8% in T2 in the NC soils, compared with increases of 20.3% and 38%, respectively, in the NTV soils. Due to the high infiltration capacity of the study soils, leaching effects must be considered in order to prevent groundwater pollution.

Balanç de nitrogen i anàlisi del consum d'aigua al Baix Empordà

El present treball pretén avaluar l’impacte de les activitats agràries sobre les aigües subterrànies, al Baix Empordà. La ramaderia intensiva genera uns residus que l’agricultura no és capaç d’assumir. Els excedents generats s’infiltren al subsòl, generalment en forma de nitrats (NO3-), provocant la contaminació de les aigües subterrànies. Aquesta pot provocar greus problemes ecològics en els sistemes aquàtics, i afectar a la salut humana. S’ha realitzat un balanç de nitrogen per a les zones agrícoles de l’àrea d’estudi, avaluant els diversos processos que incorporen o extreuen nitrogen al sòl. Paral·lelament, s’ha estudiat el consum d’aigua provocat pel diversos sectors presents a la zona d’estudi, per tal d’avaluar quantitativament la pressió que provoquen sobre els aqüífers. Els resultats obtinguts mostren que la majoria de municipis estudiats generen excedents de nitrogen, justificant la presència de nitrats al subsòl.

Eliminació simultània de fòsfor i nitrogen en aigües residuals, utilitzant microorganismes DPAO en un reactor discontinu seqüencial (SBR)

En aquest estudi es realitzà eliminació biològica simultània de fòsfor i nitrogen en un Reactor Discontinu Seqüencial (SBR), el qual conté una biomassa enriquida amb Organismes Desnitrificadors Acumuladors de Fòsfor (DPAO) que utilitzen com a única font de carboni l’àcid propiònic i com acceptors d’electrons: nitrit en la fase anòxica i oxigen en l’aeròbica. L’SBR opera amb cicle de 8 h alternant fase anaeròbica, anòxica i aeròbica. El seguiment del sistema es realitzà mitjançant mesures on-line (titrimetria) i off-line (quantificació d’àcid propiònic, nitrit i fòsfor), utilitzant l’HPLC per quantificar l’àcid propiònic i cromatografia iònica per les mesures de nitrit i fòsfor. Amb aquest sistema es pretén augmentar la captació de fòsfor en la fase anòxica fet que s’aconseguí realitzant diferents canvis al reactor per tal de maximitzar el consum de nitrit en aquesta fase, ja fos allargant el temps de fase o augmentant la concentració de biomassa. Aquest experiment ha suposat un augment de la captació de fòsfor (33 mg P-PO4 3-/L), de l’eliminació neta de fòsfor (17 mg P-PO4 3-/L) i de consum de nitrit (27 mg N-NO2-). Per altra banda, es pretenia veure els efectes a curt termini de l’eliminació de la fase aeròbica a partir del seguiment de 2 cicle puntuals i d’un cicle de 32 h sense fase aeròbica. En ambdós casos s’aconseguí una eliminació neta de fòsfor.

Job losses, outsourcing and relocation: Empirical evidence using microdata

Using microdata, we analyse the determinants of firm relocation and conventional outsourcing decisions as a way to reduce employment. The results for a sample of 32 countries show the relevance of factors not considered previously in the literature. Firms that are below average in quality or innovation have a higher propensity to externalise part of their production through outsourcing, while lower relative profitability and longer time to market for new products each imply a higher probability of relocation.

Study of the influence of grain size and precipitates on the electromagnetic losses in different grades of non-oriented fully processed electrical steel

The study was performed in the installations of OCAS, a Steel Research Centre of ArcelorMittal. Taking M32 steel (3.25%Si+0.9%Al) as the basis chemical composition and three different thicknesses (0.35, 0.5 and 0.65mm), different annealing conditions (temperature and time) have been applied in the laboratory simulator at St. Chély, France. The aim was to link annealing parameters, grain size and energy loss. It was determined the optimum annealing parameters to reach the lowest power losses for three different grades of non-oriented fully processed electrical steel. In addition, M250-50 samples having different magnetic behaviour (high and low losses) but the same grain size and texture, have been analyzed in terms of TEM observations of their precipitates, in the University of Marseille. The results reveal that a high amount of medium and big precipitates (&10 nm) worsen the magnetic properties of the material. The small precipitates (&10nm) do not have a strong influence on the magnetic properties. The presence of precipitates can have a great influence on the power losses and further work is clearly necessary.

Haar wavelets-based approach for quantifying credit portfolio losses

This paper proposes a new methodology to compute Value at Risk (VaR) for quantifying losses in credit portfolios. We approximate the cumulative distribution of the loss function by a finite combination of Haar wavelet basis functions and calculate the coefficients of the approximation by inverting its Laplace transform. The Wavelet Approximation (WA) method is specially suitable for non-smooth distributions, often arising in small or concentrated portfolios, when the hypothesis of the Basel II formulas are violated. To test the methodology we consider the Vasicek one-factor portfolio credit loss model as our model framework. WA is an accurate, robust and fast method, allowing to estimate VaR much more quickly than with a Monte Carlo (MC) method at the same level of accuracy and reliability.

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.

Anàlisi comparativa dels processos emergents sharon i anammox per al tractament d’aigües amb una alta càrrega de nitrogen

Estudi de tractaments innovadors en aigües residuals amb elevada concentració de nitrogen mitjançant la tecnologia ANAMMOX (Anaerobic Ammonium Oxidation) i SHARON i posterior anàlisi teòrica de la gestió dels fangs residuals d’una EDAR

Procompetitive Losses from Trade

We argue that the procompetitive effect of international trade may bring about significant welfare costs that have not been recognized. We formulate a stylized general equilibrium model with a continuum of imperfectly competitive industries to show that, under plausible conditions, a trade-induced increase in competition can actually amplify monopoly distortions. This happens because trade, while lowering the average level of market power, may increase its cross-sectoral dispersion. Using data on US industries, we document a dramatic increase in the dispersion of market power overtime. We also show evidence that trade might be responsible for it and provide some quantifications of the induced welfare cost. Our results suggest that, to avoid some unpleasant effects of globalization, trade integration should be accompanied by procompetitive reforms (i.e., deregulation) in the nontraded sectors.

Reflections on gains and losses: A 2x2x7 experiment

We test whether risk attitudes change when losses instead of gains areinvolved. The study of gain-loss asymmetries has been largely confinedto reflected choices, where all the money amounts of a positiveprospect are multiplied by minus one. We define the decomposition reflection = translation + probability switch, and experimentally findboth a translation effect (risk attraction becomes more frequent whengains are translated into losses) and a probability switch effect (riskattraction becomes more frequent when the probability of the best outcomedecreases). Surprisingly, the switch effect is somewhat stronger than thetranslation effect, negating a conventional reflection effect when onestarts with choices between gains with a low probability of the bestoutcome. We conclude by arguing that, while both the translation effectand the switch effect contradict the expected utility hypothesis, thetranslation effect implies a deeper violation of standard preference theory.

Properties of nitrogen doped silicon films deposited by low-pressure chemical vapor deposition from silane and ammonia

Nitrogen doped silicon (NIDOS) films have been deposited by low-pressure chemical vapor deposition from silane SiH4 and ammonia NH3 at high temperature (750°C) and the influences of the NH3/SiH4 gas ratio on the films deposition rate, refractive index, stoichiometry, microstructure, electrical conductivity, and thermomechanical stress are studied. The chemical species derived from silylene SiH2 into the gaseous phase are shown to be responsible for the deposition of NIDOS and/or (silicon rich) silicon nitride. The competition between these two deposition phenomena leads finally to very high deposition rates (100 nm/min) for low NH3/SiH4 gas ratio (R¿0.1). Moreover, complex variations of NIDOS film properties are evidenced and related to the dual behavior of the nitrogen atom into silicon, either n-type substitutional impurity or insulative intersticial impurity, according to the Si¿N atomic bound. Finally, the use of NIDOS deposition for the realization of microelectromechanical systems is investigated.

Nitrogen incorporation effects in Fe(001) thin films

Nitrogen incorporates into Fe thin films during reactively sputtered TiN capping layer deposition. The influence that this nitrogen incorporation has both on the structure and magnetic properties is discussed for a series of Fe~001! thin films grown at different temperatures. A higher nitrogen content is accompanied by distortion in the Fe lattice and by reduction in the Fe magnetization saturation as well as in the effective anisotropy constant, K. The reduction of K brings as a consequence lowering in the coercive field with respect to equivalent Fe films with no nitrogen present.