Emisiones de gases de efecto invernadero en el humedal natural El Madrigal

En la presente investigaci?n se estudi? la din?mica de la generaci?n y captura de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en un humedal natural eutrofizado bajo condiciones tropicales denominado El Madrigal, ubicado en la vereda El Madrigal, del municipio de Riofr?o, Valle del Cauca. Con tal prop?sito se evalu? la variaci?n espacial de las emisiones de los GEI tales como metano (CH4), di?xido de carbono (CO2) y ?xido nitroso (N2O) y se estableci? su posible correlaci?n con par?metros de calidad de agua como pH, ox?geno disuelto, potencial de ?xido reducci?n, alcalinidad, fosfatos, nitratos entre otros y a su vez con el contenido de materia org?nica y nutrientes presente en los sedimentos. En este sentido, se determinaron y compararon las emisiones en cuatro puntos de muestreo establecidos en el humedal con caracter?sticas diferentes: P1 (Zona de intercambio de agua y sedimentos con R?o Cauca), P2 (Zona influenciada por actividades pisc?colas), P3 (Zona influenciada por vertimientos de aguas residuales y presencia de vegetaci?n) y P3A (Zona sin cobertura vegetal). En cada punto se realizaron mediciones de gases de efecto invernadero, par?metros in situ, calidad de agua y, sedimentos. Los valores de flux obtenidos evidenciaron que el humedal El Madrigal actu? como fuente y sumidero de gases de efecto invernadero durante todo el per?odo de muestreo. El punto P1 present? flux promedios de -1,96 ? 3,10 g.CH4.m-2 d-1; -0,12 ? 7,63 g.CO2.m-2 d-1 y 1,73 ? 5,75 mg.N2O.m-2 d-1. Para el caso del punto P2 se obtuvieron flux promedios de 0,898 ? 1,27 g.CH4.m-2 d-1; 1,03 ? 9,31 g.CO2.m-2 d-1 y -1,19 ? 5,08 mg.N2O.m-2 d-1. Por su parte el punto P3 evidenci? flux promedios de 3,08 ? 3,99 g.CH4.m-2 d-1; -2,74 ? 9,83 g.CO2.m-2 d-1 y 2,06 ? 5,20 mg.N2O.m-2 d-1. Por ?ltimo los flux promedios obtenidos para el punto P3A fueron 1,80 ? 6,89 g.CH4.m-2 d-1; 1,40 ? 8,40 g.CO2.m-2 d-1 y -1,24 ? 6,43 mg.N2O.m-2 d-1. Las pruebas estad?sticas indicaron que los flux de los gases de efecto invernadero estudiados presentaron una variaci?n espacial significativa entre los puntos muestreados. CH4 present? variaci?n entre los puntos P1, P2 y P3 (p<0.001 Mann-Whitney) y evidenci? similitudes entre los puntos P3A-P3 y P3A-P2 (p>0.05 Mann-Whitney). Para CO2 se evidenci? similitud para los flux obtenidos en los cuatro puntos (p>0.05 Mann-Whitney). Por su parte, para el ?xido nitroso tambi?n se present? un comportamiento similar en los cuatro puntos sin variaci?n significativa (p>0.05 Mann-Whitney). Con respecto a las relaciones entre los par?metros de calidad de agua, sedimentos y los flux de gases de efecto invernadero, se determin? que los par?metros con mayor influencia sobre la producci?n y consumo de CH4 CO2 y N2O fueron hierro f?rrico (Fe+3) Coeficiente Spearman = -73%), nitratos (NO3) (Coeficiente Spearman = -65%) y los nitritos (NO2) en sedimentos Coeficiente Spearman = 86%), respectivamente. Los resultados obtenidos en este estudio evidenciaron que la intervenci?n antr?pica contribuye al estado eutr?fico del ecosistema y este a su vez influencia la din?mica de producci?n y consumo de GEI favoreciendo el incremento en la generaci?n de estos, demandando medidas de manejo y control que permitan mitigar el impacto frente al cambio clim?tico

Determination of gases in sediments

A method was developed for sampling and analysis of gases contained in interstitial water. Interstitial water was separated from sediments with a filter press-type sediment squeezer and transferred to a specially designed sampler-stripper. Gases contained in the interstitial water were stripped from solution and analyzed by gas chromatography. Argon, N2, and CH4 have been measured in sediments. The technique can be used to measure total CO2 and H2S with minor modifications.

Incorporação de resíduos cerâmicos vidrados em argamassas bastardas: estudo de propriedades físicas e mecânicas

Dissertação de Natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil Perfil de Edificações

Características de cinzas e sua aplicação no tratamento de gases durante a gasificação de biomassa

Na procura de melhores combustíveis para a produção de energia térmica e energia elétrica, a biomassa apresenta-se como uma das fontes de energia renováveis menos prejudiciais ao meio ambiente, esta é considerada como um recurso neutro do ponto de vista de emissões de dióxido de carbono. Atualmente, a tecnologia predominante no domínio da conversão energética de biomassa por via termoquímica é a combustão. Contudo, verifica-se a procura de combustíveis de melhor qualidade produzidos a partir de biomassa, como por exemplo na forma gasosa (gás de combustível). A produção deste tipo de combustíveis gasosos envolvendo processos de gasificação carece do desenvolvimento de tecnologia que permita obter um gás combustível com características adequadas às utilizações pretendidas. Os problemas mais relevantes relacionados com a conversão termoquímica da biomassa incluem a produção de cinzas e de alcatrões, estes podem levar a vários problemas operatórios. O presente trabalho teve dois objetivos, a caracterização das cinzas resultantes do processo de combustão de biomassa e o estudo do efeito da aplicação das cinzas para melhorar as propriedades do gás produzido durante o processo de gasificação de biomassa, principalmente na redução de compostos condensáveis (alcatrões). As cinzas volantes da combustão de biomassa analisadas apresentam na sua constituição elementos químicos característicos da biomassa, onde o cálcio apresenta-se em concentrações mais elevadas. Em menores concentrações encontram-se sódio, magnésio, fósforo, enxofre, cloro, potássio, manganês e ferro. As cinzas de fundo, pelo contributo que a areia do leito tem, são caracterizadas por conterem grandes concentrações de silício. Durante os processos de gasificação de biomassa a concentração de compostos condensáveis diminuiu com o aumento da razão de equivalência. As cinzas, colocadas no reator de leito fixo, apresentam um efeito positivo sobre a qualidade do gás, nomeadamente um aumento de 47,8% no teor de H2 e de 11% de CO, consequentemente obteve-se um gás combustível com PCI (poder calorífico inferior) mais elevado.

Development of ultra-high-performance concrete (UHPC) using waste glass materials ─ towards innovative eco-friendly concrete

Le béton conventionnel (BC) a de nombreux problèmes tels que la corrosion de l’acier d'armature et les faibles résistances des constructions en béton. Par conséquent, la plupart des structures fabriquées avec du BC exigent une maintenance fréquent. Le béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) peut être conçu pour éliminer certaines des faiblesses caractéristiques du BC. Le BFUP est défini à travers le monde comme un béton ayant des propriétés mécaniques, de ductilité et de durabilité supérieures. Le BFUP classique comprend entre 800 kg/m³ et 1000 kg/m³ de ciment, de 25 à 35% massique (%m) de fumée de silice (FS), de 0 à 40%m de poudre de quartz (PQ) et 110-140%m de sable de quartz (SQ) (les pourcentages massiques sont basés sur la masse totale en ciment des mélanges). Le BFUP contient des fibres d'acier pour améliorer sa ductilité et sa résistance aux efforts de traction. Les quantités importantes de ciment utilisées pour produire un BFUP affectent non seulement les coûts de production et la consommation de ressources naturelles comme le calcaire, l'argile, le charbon et l'énergie électrique, mais affectent également négativement les dommages sur l'environnement en raison de la production substantielle de gaz à effet de serre dont le gas carbonique (CO[indice inférieur 2]). Par ailleurs, la distribution granulométrique du ciment présente des vides microscopiques qui peuvent être remplis avec des matières plus fines telles que la FS. Par contre, une grande quantité de FS est nécessaire pour combler ces vides uniquement avec de la FS (25 à 30%m du ciment) ce qui engendre des coûts élevés puisqu’il s’agit d’une ressource limitée. Aussi, la FS diminue de manière significative l’ouvrabilité des BFUP en raison de sa surface spécifique Blaine élevée. L’utilisation du PQ et du SQ est également coûteuse et consomme des ressources naturelles importantes. D’ailleurs, les PQ et SQ sont considérés comme des obstacles pour l’utilisation des BFUP à grande échelle dans le marché du béton, car ils ne parviennent pas à satisfaire les exigences environnementales. D’ailleurs, un rapport d'Environnement Canada stipule que le quartz provoque des dommages environnementaux immédiats et à long terme en raison de son effet biologique. Le BFUP est généralement vendu sur le marché comme un produit préemballé, ce qui limite les modifications de conception par l'utilisateur. Il est normalement transporté sur de longues distances, contrairement aux composantes des BC. Ceci contribue également à la génération de gaz à effet de serre et conduit à un coût plus élevé du produit final. Par conséquent, il existe le besoin de développer d’autres matériaux disponibles localement ayant des fonctions similaires pour remplacer partiellement ou totalement la fumée de silice, le sable de quartz ou la poudre de quartz, et donc de réduire la teneur en ciment dans BFUP, tout en ayant des propriétés comparables ou meilleures. De grandes quantités de déchets verre ne peuvent pas être recyclées en raison de leur fragilité, de leur couleur, ou des coûts élevés de recyclage. La plupart des déchets de verre vont dans les sites d'enfouissement, ce qui est indésirable puisqu’il s’agit d’un matériau non biodégradable et donc moins respectueux de l'environnement. Au cours des dernières années, des études ont été réalisées afin d’utiliser des déchets de verre comme ajout cimentaire alternatif (ACA) ou comme granulats ultrafins dans le béton, en fonction de la distribution granulométrique et de la composition chimique de ceux-ci. Cette thèse présente un nouveau type de béton écologique à base de déchets de verre à ultra-hautes performances (BEVUP) développé à l'Université de Sherbrooke. Les bétons ont été conçus à l’aide de déchets verre de particules de tailles variées et de l’optimisation granulaire de la des matrices granulaires et cimentaires. Les BEVUP peuvent être conçus avec une quantité réduite de ciment (400 à 800 kg/m³), de FS (50 à 220 kg/m³), de PQ (0 à 400 kg/m³), et de SQ (0-1200 kg/m³), tout en intégrant divers produits de déchets de verre: du sable de verre (SV) (0-1200 kg/m³) ayant un diamètre moyen (d[indice inférieur 50]) de 275 µm, une grande quantité de poudre de verre (PV) (200-700 kg/m³) ayant un d50 de 11 µm, une teneur modérée de poudre de verre fine (PVF) (50-200 kg/m³) avec d[indice inférieur] 50 de 3,8 µm. Le BEVUP contient également des fibres d'acier (pour augmenter la résistance à la traction et améliorer la ductilité), du superplastifiants (10-60 kg/m³) ainsi qu’un rapport eau-liant (E/L) aussi bas que celui de BFUP. Le remplacement du ciment et des particules de FS avec des particules de verre non-absorbantes et lisse améliore la rhéologie des BEVUP. De plus, l’utilisation de la PVF en remplacement de la FS réduit la surface spécifique totale nette d’un mélange de FS et de PVF. Puisque la surface spécifique nette des particules diminue, la quantité d’eau nécessaire pour lubrifier les surfaces des particules est moindre, ce qui permet d’obtenir un affaissement supérieur pour un même E/L. Aussi, l'utilisation de déchets de verre dans le béton abaisse la chaleur cumulative d'hydratation, ce qui contribue à minimiser le retrait de fissuration potentiel. En fonction de la composition des BEVUP et de la température de cure, ce type de béton peut atteindre des résistances à la compression allant de 130 à 230 MPa, des résistances à la flexion supérieures à 20 MPa, des résistances à la traction supérieure à 10 MPa et un module d'élasticité supérieur à 40 GPa. Les performances mécaniques de BEVUP sont améliorées grâce à la réactivité du verre amorphe, à l'optimisation granulométrique et la densification des mélanges. Les produits de déchets de verre dans les BEVUP ont un comportement pouzzolanique et réagissent avec la portlandite générée par l'hydratation du ciment. Cependant, ceci n’est pas le cas avec le sable de quartz ni la poudre de quartz dans le BFUP classique, qui réagissent à la température élevée de 400 °C. L'addition des déchets de verre améliore la densification de l'interface entre les particules. Les particules de déchets de verre ont une grande rigidité, ce qui augmente le module d'élasticité du béton. Le BEVUP a également une très bonne durabilité. Sa porosité capillaire est très faible, et le matériau est extrêmement résistant à la pénétration d’ions chlorure (≈ 8 coulombs). Sa résistance à l'abrasion (indice de pertes volumiques) est inférieure à 1,3. Le BEVUP ne subit pratiquement aucune détérioration aux cycles de gel-dégel, même après 1000 cycles. Après une évaluation des BEVUP en laboratoire, une mise à l'échelle a été réalisée avec un malaxeur de béton industriel et une validation en chantier avec de la construction de deux passerelles. Les propriétés mécaniques supérieures des BEVUP a permis de concevoir les passerelles avec des sections réduites d’environ de 60% par rapport aux sections faites de BC. Le BEVUP offre plusieurs avantages économiques et environnementaux. Il réduit le coût de production et l’empreinte carbone des structures construites de béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) classique, en utilisant des matériaux disponibles localement. Il réduit les émissions de CO[indice inférieur 2] associées à la production de clinkers de ciment (50% de remplacement du ciment) et utilise efficacement les ressources naturelles. De plus, la production de BEVUP permet de réduire les quantités de déchets de verre stockés ou mis en décharge qui causent des problèmes environnementaux et pourrait permettre de sauver des millions de dollars qui pourraient être dépensés dans le traitement de ces déchets. Enfin, il offre une solution alternative aux entreprises de construction dans la production de BFUP à moindre coût.

Spectral self-action of THz emission from ionizing two-color laser pulses in gases

The spectrum of terahertz (THz) emission in gases via ionizing two-color femtosecond pulses is analyzed by means of a semi-analytic model and numerical simulations in 1D, 2D and 3D geometries taking into account propagation effects of both pump and THz fields. We show that produced THz signals interact with free electron trajectories and thus significantly influence further THz generation upon propagation, i.e., make the process inherently nonlocal. This self-action contributes to the observed strong spectral broadening of the generated THz field. Weshow that diffraction of the generated THz radiation is the limiting factor for the co-propagating low frequency amplitudes and thus for the self-action mechanism in 2D and 3D geometries.

Quiralidade, superfície de energia potencial e dinâmica de complexos envolvendo H2O2 + gases nobres

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2015.

Equilibration of quantum gases

Finding equilibration times is a major unsolved problem in physics with few analytical results. Here we look at equilibration times for quantum gases of bosons and fermions in the regime of negligibly weak interactions, a setting which not only includes paradigmatic systems such as gases confined to boxes, but also Luttinger liquids and the free superfluid Hubbard model. To do this, we focus on two classes of measurements: (i) coarse-grained observables, such as the number of particles in a region of space, and (ii) few-mode measurements, such as phase correlators.Weshow that, in this setting, equilibration occurs quite generally despite the fact that the particles are not interacting. Furthermore, for coarse-grained measurements the timescale is generally at most polynomial in the number of particles N, which is much faster than previous general upper bounds, which were exponential in N. For local measurements on lattice systems, the timescale is typically linear in the number of lattice sites. In fact, for one-dimensional lattices, the scaling is generally linear in the length of the lattice, which is optimal. Additionally, we look at a few specific examples, one of which consists ofNfermions initially confined on one side of a partition in a box. The partition is removed and the fermions equilibrate extremely quickly in time O(1 N).

Estandarización del método para alcoholemias por cromatografía de gases

La ingesta de etanol se ha relacionado a consecuencias lamentables a nivel social, familiar y jurídico; siendo importante el desarrollo de métodos de detección de etanol en sangre, prueba más confiable a nivel cuantitativo. En el presente trabajo se realizó la primera fase de la optimización de un método para el análisis de alcoholemia por cromatografía de gases con inyección directa y detección de ionización de llama (GC-FID). Se realizó la optimización de algunos parámetros cualitativos y cuantitativos, incluyendo tiempos de retención estables, selectividad del método demostrado por la ausencia de sustancias interferentes en el análisis; linealidad a bajos niveles con un coeficiente de determinación de R2 = 0.996. La aplicabilidad del método en un pool de 33 muestras con distintas concentraciones de etanol tomadas cómo puntos de referencia de baja, media y alta concentración. La cuantificación se realizó por estandarización interna mediante el uso de un estándar interno (n-butanol) y la estandarización externa mediante la curva de calibración a 4 niveles.

Incendios en Colombia y estimación de emisión de gases afecto invernadero por quema de biomas

En este libro de desarrolla un método "bottom up" que busca estimar la emisión de gases de efecto invernadero cuantificando las variables involucradas; si bien se utiliza solo para Colombia, los datos y los métodos pueden ser replicados en otras partes del mundo.

Formulación de estrategias de mitigación y compensación de emisiones de gases efecto invernadero de Norton rose fulbright a partir del cálculo de la huella de carbono

Bogotá (Colombia) : Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Ambiental y Sanitaria

Formulación de estrategias de mitigación y compensación de emisiones de gases efecto invernadero de Bridgestone de Colombia S.A.S. a partir del cálculo de la huella de carbono

Bogotá (Colombia) : Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Ambiental y Sanitaria

Degenerate Gases of Strontium for Studies of Quantum Magnetism

We describe the construction and characterization of a new apparatus that can produce degenerate quantum gases of strontium. The realization of degenerate gases is an important first step toward future studies of quantum magnetism. Three of the four stable isotopes of strontium have been cooled into the degenerate regime. The experiment can make nearly pure Bose-Einstein condensates containing approximately 1x10^4 atoms, for strontium-86, and approximately 4x10^5 atoms, for strontium-84. We have also created degenerate Fermi gases of strontium-87 with a reduced temperature, T/T_F of approximately 0.2. The apparatus will be able to produce Bose-Einstein condensates of strontium-88 with straightforward modifications. We also report the first experimental and theoretical results from the strontium project. We have developed a technique to accelerate the continuous loading of strontium atoms into a magnetic trap. By applying a laser addressing the 3P1 to 3S1 transition in our magneto-optical trap, the rate at which atoms populate the magnetically-trapped 3P2 state can be increased by up to 65%. Quantum degenerate gases of atoms in the metastable 3P0 and 3P2 states are a promising platform for quantum simulation of systems with long-range interactions. We have performed an initial numerical study of a method to transfer the ground state degenerate gases that we can currently produce into one of the metastable states via a three-photon transition. Numerical simulations of the Optical Bloch equations governing the three-photon transition indicate that >90% of a ground state degenerate gas can be transferred into a metastable state.

Purificación de aire mediante oxidación fotocatalítica de gases contaminantes NOₓ: estudio de los fotocatalizadores TiO₂ y ZnO

Los óxidos de nitrógeno (NOx) son gases contaminantes que afectan al medio ambiente al ser responsables de la formación de smog fotoquímico, lluvia ácida, ozono troposférico, reducción de la capa de ozono, además de participar en el efecto invernadero en la forma de N2O. Adicionalmente, la exposición a estos gases provoca daños a la salud de los seres humanos. Una propuesta tecnológica para abordar esta problemática ambiental es su eliminación mediante un proceso fotooxidativo, lo cual requiere del empleo de óxidos semiconductores con alta actividad fotocatalítica. En el presente trabajo de investigación se valoró el alcance de la tecnología de fotocatálisis heterogénea para la purificación de aire por eliminación de gases tipo NOx. Para este propósito, en una primera parte del trabajo se construyó un reactor fotocatalítico de acuerdo a la norma internacional ISO 22197-1 con el fin de realizar las pruebas fotocatalíticas en condiciones estándar a las establecidas por la regulación internacional y dar así consistencia a los resultados obtenidos. La segunda parte del trabajo consistió en la síntesis y caracterización de los óxidos semiconductores TiO2 y ZnO por el método sol-gel para lo cual en cada caso se aplicó un diseño de experimentos con el fin de encontrar las condiciones experimentales que permitieran la obtención del mejor fotocatalizador de cada sistema en base a sus propiedades fisicoquímicas. La actividad fotocatalítica de las muestras de TiO2 y ZnO se determinó en la reacción de fotooxidación de óxido nítrico (NO) en aire bajo radiación UV. Los mejores fotocatalizadores fueron seleccionados para pruebas de desempeño variando las condiciones experimentales de la reacción fotocatalítica como el caudal volumétrico que entró al reactor, la irradiancia y la cantidad de humedad presente en el medio de reacción, evaluando además el efecto de diversas variables experimentales de la reacción fotocatalítica en sus respectivos valores. Asimismo, el seguimiento de los productos de reacción confirmó la presencia iones nitrato (NO3-) como producto mayoritario de la fotooxidación de NO, lo que dota al proceso de eliminación de NO de un carácter sustentable. En una tercera parte del trabajo se probó la actividad fotocatalítica del fotocatalizador TiO2 cuando fue incorporado en un prototipo de material de construcción. El desempeño fue probado bajo condiciones simuladas y reales de exposición a la intemperie. Los resultados obtenidos indicaron la potencial aplicación de los materiales para el desarrollo comercial de productos fotocatalíticos. En la parte final del trabajo se presentan resultados obtenidos con óxidos semiconductores alternos a los convencionales como Bi2Mo3O12 y TiO2/WO3 cuyo principal propósito fue el de desarrollar fotocatalizadores cuya activación fuera mediante absorción en la porción visible del espectro solar.