A cost-efficiency and health benefit approach to improve urban air quality

When ambient air quality standards established in the EU Directive 2008/50/EC are exceeded, Member States are obliged to develop and implement Air Quality Plans (AQP) to improve air quality and health. Notwithstanding the achievements in emission reductions and air quality improvement, additional efforts need to be undertaken to improve air quality in a sustainable way - i.e. through a cost-efficiency approach. This work was developed in the scope of the recently concluded MAPLIA project "Moving from Air Pollution to Local Integrated Assessment", and focuses on the definition and assessment of emission abatement measures and their associated costs, air quality and health impacts and benefits by means of air quality modelling tools, health impact functions and cost-efficiency analysis. The MAPLIA system was applied to the Grande Porto urban area (Portugal), addressing PM10 and NOx as the most important pollutants in the region. Four different measures to reduce PM10 and NOx emissions were defined and characterized in terms of emissions and implementation costs, and combined into 15 emission scenarios, simulated by the TAPM air quality modelling tool. Air pollutant concentration fields were then used to estimate health benefits in terms of avoided costs (external costs), using dose-response health impact functions. Results revealed that, among the 15 scenarios analysed, the scenario including all 4 measures lead to a total net benefit of 0.3M€·y(-1). The largest net benefit is obtained for the scenario considering the conversion of 50% of open fire places into heat recovery wood stoves. Although the implementation costs of this measure are high, the benefits outweigh the costs. Research outcomes confirm that the MAPLIA system is useful for policy decision support on air quality improvement strategies, and could be applied to other urban areas where AQP need to be implemented and monitored.

Oxidative stress and its haemodynamic consequences in chronic kidney disease

Chronic kidney disease (CKD) is associated with increased cardiovascular risk in comparison with the general population. This can be observed even in the early stages of CKD, and rises in proportion to the degree of renal impairment. Not only is cardiovascular disease (CVD) more prevalent in CKD, but its nature differs too, with an excess of morbidity and mortality associated with congestive cardiac failure, arrhythmia and sudden death, as well as the accelerated atherosclerosis which is also observed. Conventional cardiovascular risk factors such as hypertension, dyslipidaemia, obesity, glycaemia and smoking, are highly prevalent amongst patients with CKD, although in many of these examples the interaction between risk factor and disease differs from that which exists in normal renal function. Nevertheless, the extent of CVD cannot be fully explained by these conventional risk factors, and non-conventional factors specific to CKD are now recognised to contribute to the burden of CVD. Oxidative stress is a state characterised by excessive production of reactive oxygen species (ROS) and other radical species, a reduction in the capacity of antioxidant systems, and disturbance in normal redox homeostasis with depletion of protective vascular signalling molecules such as nitric oxide (NO). This results in oxidative damage to macromolecules such as lipids, proteins and DNA which can alter their functionality. Moreover, many enzymes are sensitive to redox regulation such that oxidative modification to cysteine thiol groups results in activation of signalling cascades which result in adverse cardiovascular effects such as vascular and endothelial dysfunction. Endothelial dysfunction and oxidative stress are present in association with many conventional cardiovascular risk factors, and can be observed even prior to the development of overt, clinical, vascular pathology, suggesting that these phenomena represent the earliest stages of CVD. In the presence of CKD, there is increased ROS production due to upregulated NADPH oxidase (NOX), increase in a circulating asymmetric dimethylarginine (ADMA), uncoupling of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) as well as other mechanisms. There is also depletion in exogenous antioxidants such as ascorbic acid and tocopherol, and a reduction in activity of endogenous antioxidant systems regulated by the master gene regulator Nrf-2. In previous studies, circulating markers of oxidative stress have been shown to be increased in CKD, together with a reduction in endothelial function in a stepwise fashion relating to the severity of renal impairment. Not only is CVD linked to oxidative stress, but the progression of CKD itself is also in part dependent on redox sensitive mechanisms. For example, administration of the ROS scavenger tempol attenuates renal injury and reduces renal fibrosis seen on biopsy in a mouse model of CKD, whilst conversely, supplementation with the NOS inhibitor L-NAME causes proteinuria and renal impairment. Previous human studies examining the effect of antioxidant administration on vascular and renal function have been conflicting however. The work contained in this thesis therefore examines the effect of antioxidant administration on vascular and endothelial function in CKD. Firstly, 30 patients with CKD stages 3 – 5, and 20 matched hypertensive controls were recruited. Participants with CKD had lower ascorbic acid, higher TAP and ADMA, together with higher augmentation index and pulse wave velocity. There was no difference in baseline flow mediated dilatation (FMD) between groups. Intravenous ascorbic acid increased TAP and O2-, and reduced central BP and augmentation index in both groups, and lowered ADMA in the CKD group only. No effect on FMD was observed. The effects of ascorbic acid on kidney function was then investigated, however this was hindered by the inherent drawbacks of existing methods of non-invasively measuring kidney function. Arterial spin labelling MRI is an emerging imaging technique which allows measurement of renal perfusion without administration of an exogenous contrast agent. The technique relies upon application of an inversion pulse to blood within the vasculature proximal to the kidneys, which magnetically labels protons allowing measurement upon transit to the kidney. At the outset of this project local experience using ASL MRI was limited and there ensued a prolonged pre-clinical phase of testing with the aim of optimising imaging strategy. A study was then designed to investigate the repeatability of ASL MRI in a group of 12 healthy volunteers with normal renal function. The measured T1 longitudinal relaxation times and ASL MRI perfusion values were in keeping with those found in the literature; T1 time was 1376 ms in the cortex and 1491 ms in the whole kidney ROI, whilst perfusion was 321 mL/min/100g in the cortex, and 228 mL/min/100g in the whole kidney ROI. There was good reproducibility demonstrated on Bland Altman analysis, with a CVws was 9.2% for cortical perfusion and 7.1% for whole kidney perfusion. Subsequently, in a study of 17 patients with CKD and 24 healthy volunteers, the effects of ascorbic acid on renal perfusion was investigated. Although no change in renal perfusion was found following ascorbic acid, it was found that ASL MRI demonstrated significant differences between those with normal renal function and participants with CKD stages 3 – 5, with increased cortical and whole kidney T1, and reduced cortical and whole kidney perfusion. Interestingly, absolute perfusion showed a weak but significant correlation with progression of kidney disease over the preceding year. Ascorbic acid was therefore shown to have a significant effect on vascular biology both in CKD and in those with normal renal function, and to reduce ADMA only in patients with CKD. ASL MRI has shown promise as a non-invasive investigation of renal function and as a biomarker to identify individuals at high risk of progressive renal impairment.

Discourses and practices regarding low-carbon strategy: the case of French integrated retailers

International audience

Análisis de la viabilidad técnica y financiera de la generación de energía eléctrica a partir del recurso eólico en el municipio de Pereira

La electricidad es un insumo fundamental para el desarrollo actual de la humanidad, es la pieza clave en aspectos que cubren desde necesidades básicas como el acceso a la salud, educación, vivienda y alimentos, hasta hacer parte esencial del desarrollo tecnológico y económico de un territorio -- En Colombia, la cadena productiva de la generación de energía -bajo una matriz predominante hidroeléctrica- tiene asociados impactos ambientales y sociales como la alteración de los regímenes hidrológicos, el transporte de sedimentos, las migraciones ícticas, el desplazamiento de las comunidades, las condiciones de seguridad alimentaria de las poblaciones afectadas aguas abajo y los procesos de erosión remontante asociados con la construcción de represas, entre otros -- El impacto no solo se presenta en la etapa de construcción, puesto que la generación, transmisión, distribución y uso final generan una huella de carbono bastante significativa -- Si bien el sector eléctrico no es el único generador de gases nocivos, dicha plataforma económica genera por sí sola el 40% de emisiones de dióxido de carbono mundiales y por lo menos el 25% del total de todos los gases efecto invernadero, tal como lo afirma el GWEC, Global Wind Energy Council (Sawyer, 2011: 66); por lo que la implementación de una solución de producción de energía limpia implica la reducción sustancial de las emisiones nocivas para el planeta tierra -- Con el propósito de intensificar la aplicación de energías renovables dentro de la matriz energética internacional, la ONU designó el 2012 como el año oficial de las energías renovables -- El resultado se ve reflejado en la iniciativa Energía Sostenible para Todos - SE4ALL, mediante la cual se plantean tres objetivos que deberán ser alcanzados con la participación y contribución de los países miembros de la ONU: 1) Acceso universal a servicios modernos de energía, 2) Mejora en eficiencia energética y 3) Duplicación de la participación de energías renovables en la matriz energética mundial (SE4ALL, 2012) -- Sumado a esto, el desarrollo y aplicación de energías renovables son herramientas importantes para la mitigación y adaptación al cambio climático en la medida en que reducen gases de efecto invernadero (GEI) y diversifican la canasta energética de los países (FEDESARROLLO, 2013) -- Este trabajo evalúa la posibilidad de incrementar la competitividad nacional y regional a partir de la generación local de energía en el municipio de Pereira y las ventajas de la generación distribuida respecto a la generación centralizada en términos de eficiencia energética, evidenciando el potencial eólico del municipio para su utilización en la generación de energía eléctrica -- La energía eólica, fuente autóctona de electricidad, representa una alternativa para la modificación del modelo productivo convencional, siendo una tecnología competitiva no solo dentro de las renovables sino también con respecto a la cogeneración de energía -- La implementación de ella tiene implícito un mejor aprovechamiento del espacio, un impacto ambiental bajo y un desarrollo a nivel de investigación y tecnología importante -- Su implementación no contamina, contribuyendo a la disminución de emisiones de dióxido de carbono, aportando de este modo en la solución de la crisis ecológica mundial y la desaceleración del cambio climático -- La tecnología eólica representa entonces una alternativa a tener en cuenta para la generación de energía limpia, frente a otras formas tradicionales altamente contaminantes o de gran impacto ambiental -- Pese a todos los factores de importancia que ha adquirido el desarrollo en la materia, existe un número muy limitado de investigaciones que aborden la temática de aplicabilidad de estos criterios en Colombia; específicamente en Pereira no existía a la fecha ningún adelanto investigativo -- La importancia de este estudio radica en el potencial descubierto en un entorno que no había sido explorado, llegando a ser determinante para el futuro desarrollo tecnológico en este campo y dando apertura a otras investigaciones que complementen el presente estudio

Nutrición animal en sistemas tropicales: uso de residuos agrícolas en la producción animal

El aumento mundial en la demanda de alimentos, especialmente proteína, plantea la necesidad de aplicar estrategias más eficientes y sostenibles de alimentación animal. La capacidad de los rumiantes de utilizar eficientemente la fibra hace posible aprovechar subproductos y residuos agrícolas provenientes de cultivos tropicales como la palma aceitera, banano y mango, los cuales también aportan energía y proteína. Al respecto, Cuenca et al. (2015) mencionan que la harina de almendra de palma posee un valor aproximado de 14.8% de proteína cruda y 8.9% de grasa. Por su parte, Silva et al. (2014) reportan que el uso de harina integral de mango reduce las emisiones de gas y aumenta el contenido de grasa en la leche de cabras Saanen, aunque concentraciones crecientes disminuyen linealmente el volumen de producción. En cuanto a la digestibilidad de estos productos, DiLorenzo et al. (datos no publicados) mencionan que la cascara y fruto maduro del banano presentan una alta digestibilidad in vitro de la materia orgánica (90.45%), superior a la de otros productos del banano, kikuyo y palmiste. Un alimento menos tradicional, el ensilado de pez diablo (EPD) fue incluido en diferentes niveles por Tejeda-Arroyo et al. (2015), en dietas de corderos en crecimiento, obteniendo ganancias de peso de 211.5 g/día (18% EPD) y conversión alimenticia de 6.6 y 6.4 kilogramo de alimento por kilogramo de ganancia de peso (27% EPD y 9% EPD). Se requiere avanzar en la investigación del potencial nutritivo de estos y otros alimentos no tradicionales, así como de las técnicas adecuadas para su mejor utilización, almacenamiento y transporte. El uso de estos subproductos podría reducir los costos de producción y contribuir a disminuir el impacto ambiental de las actividades agrícolas y ganaderas.

Valoración económica de la reducción del ruido

El aumento acelerado de las emisiones de ruido, por la mayor dinámica de las actividades industriales, comerciales y de ocio, ha generado un deterioro paulatino de la calidad acústica de las ciudades con la consecuente pérdida de bienestar para la población. Dentro de estas fuentes de emisión de ruido, el tráfico vehicular se destaca como una de las fuentes que más aporta a la pérdida de la calidad de las ciudades y, en particular, de las zonas urbanas. En este sentido, los principales impactos negativos de los mayores niveles de ruido en las zonas urbanas son aquellos asociados a los daños a la salud ya la pérdida de valor de los propiedades residenciales. Así, en este libro se hace un análisis económico del problema de las emisiones de ruido en las ciudades, particularmente del impacto negativo del ruido por tráfico vehicular. La valoración económica del ruido que se presenta acá está basada en el enfoque de las preferencias declaradas, por medio del método de valoración contingente, y en el análisis socio-acústico, basado en encuestas de percepción de molestia y en los mapas de ruido de la ciudad.

El método de análisis exergético en los edificios. Su aplicación en la caracterización en régimen dinámico de los cerramientos.

356 p.

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.

OBSERVATIONS AND EMISSIONS OF ENERGY-ASSOCIATED OZONE PRECURSORS IN THE MID-ATLANTIC UNITED STATES

Surface ozone is formed in the presence of NOx (NO + NO2) and volatile organic compounds (VOCs) and is hazardous to human health. A better understanding of these precursors is needed for developing effective policies to improve air quality. To evaluate the year-to-year changes in source contributions to total VOCs, Positive Matrix Factorization (PMF) was used to perform source apportionment using available hourly observations from June through August at a Photochemical Assessment Monitoring Station (PAMS) in Essex, MD for each year from 2007-2015. Results suggest that while gasoline and vehicle exhaust emissions have fallen, the contribution of natural gas sources to total VOCs has risen. To investigate this increasing natural gas influence, ethane measurements from PAMS sites in Essex, MD and Washington, D.C. were examined. Following a period of decline, daytime ethane concentrations have increased significantly after 2009. This trend appears to be linked with the rapid shale gas production in upwind, neighboring states, especially Pennsylvania and West Virginia. Back-trajectory analyses similarly show that ethane concentrations at these monitors were significantly greater if air parcels had passed through counties containing a high density of unconventional natural gas wells. In addition to VOC emissions, the compressors and engines involved with hydraulic fracturing operations also emit NOx and particulate matter (PM). The Community Multi-scale Air Quality (CMAQ) Model was used to simulate air quality for the Eastern U.S. in 2020, including emissions from shale gas operations in the Appalachian Basin. Predicted concentrations of ozone and PM show the largest decreases when these natural gas resources are hypothetically used to convert coal-fired power plants, despite the increased emissions from hydraulic fracturing operations expanded into all possible shale regions in the Appalachian Basin. While not as clean as burning natural gas, emissions of NOx from coal-fired power plants can be reduced by utilizing post-combustion controls. However, even though capital investment has already been made, these controls are not always operated at optimal rates. CMAQ simulations for the Eastern U.S. in 2018 show ozone concentrations decrease by ~5 ppb when controls on coal-fired power plants limit NOx emissions to historically best rates.

Analysis of cyclic variations during mode switching between spark ignition and controlled auto-ignition combustion operations

© IMechE 2014. Controlled auto-ignition, also known as homogeneous charge compression ignition, has been the subject of extensive research because of their ability to provide simultaneous reductions in fuel consumption and NOx emissions from a gasoline engine. However, due to its limited operation range, switching between controlled auto-ignition and spark ignition combustion is needed to cover the complete operating range of a gasoline engine for passenger car applications. Previous research has shown that the spark ignition -controlled auto-ignition hybrid combustion (SCHC) has the potential to control the ignition timing and heat release process during the mode transition operations. However, it was found that the SCHC is often characterized with large cycle-to-cycle variations. The cyclic variations in the in-cylinder pressure are particularly noticeable in terms of both their peak values and timings while the coefficient of variation in the indicated mean effective pressure is much less. In this work, the cyclic variations in SCHC operations were analyzed by means of in-cylinder pressure and heat release analysis in a single-cylinder gasoline engine equipped with Variable Valve Actuation (VVA) systems. First, characteristics of the in-cylinder pressure traces during the spark ignition-controlled auto-ignition hybrid combustion operation are presented and their heat release processes analyzed. In order to clarify the contribution to heat release and cyclic variation in SCHC, a new method is introduced to identify the occurrence of auto-ignition combustion and its subsequent heat release process. Based on the new method developed, the characteristics of cyclic variations in the maximum rate of pressure rise and different stages of heat release process have been analyzed and discussed.

Aplicación de residuos en la fabricación de morteros industriales

La presente Tesis Doctoral estudia el uso de la fracción fina de los residuos de construcción y demolición (RCD) en la fabricación de morteros de albañilería. El principal uso de los áridos reciclados de RCD es la construcción de rellenos o firmes de carreteras, aunque su uso como áridos para la fabricación de hormigones o morteros le daría un mayor valor añadido. A nivel internacional existen numerosos estudios sobre la utilización de la fracción gruesa de los áridos reciclados de RCD en la fabricación de hormigones. Sin embargo son escasos los trabajos llevados a cabo para valorizar la fracción fina. Actualmente en España la fracción fina de los áridos reciclados de RCD está infrautilizada y en la mayoría de los casos depositada sin uso en los vertederos de las Plantas de reciclaje. En este trabajo se han utilizado dos tipos de áridos reciclados, uno procedente de residuos de hormigón (FRCA) y otro de residuos mixtos de tabiquería con un alto porcentaje de ladrillo rojo cerámico (FMRA). Todos los materiales han sido caracterizados desde un punto de vista físico, químico y mineralógico para justificar el efecto de su incorporación a la fabricación de morteros industriales de albañilería. En una primera fase se estudiaron las propiedades del mortero fresco y endurecido fabricado con FRCA y cinco niveles de sustitución volumétrica de arena natural y FRCA: 0%, 5%, 10%, 20% y 40%.Se utilizó un cemento puzolánico tipo CEM-IV y se evaluaron las propiedades a corto y largo plazo de morteros de baja resistencia (M5) En una segunda fase, se utilizó un cemento tipo CEM-II y se fabricaron morteros de mayor resistencia (M-10) utilizando FRMA. En esta etapa se llevaron a cabo sustituciones de arena natural por arena reciclada de 0%, 25%, 50%, 75% y 100%. El residuo fue evaluado medioambientalmente mediante el test de conformidad antes y después de ser ligado con cemento (lixiviación). Los resultados fueron completados con estudios de durabilidad. Con el objetivo de completar los estudios anteriores, se llevó a cabo una tercera fase, donde se sustituyó hasta un 100% de arena natural por FRCA, utilizando un cemento tipo CEM-II para fabricar un mortero tipo M-10, dosificado de manera similar al empleado en la segunda fase de este trabajo. Como conclusión general de esta tesis, se puede decir que pueden admitirse tasas de sustitución de hasta un 50% de arena natural por árido reciclado en morteros industriales de albañilería para usos de interior sin que sus propiedades puedan verse afectadas significativamente. Los resultados obtenidos contribuyen a reducir la extracción de arena natural de canteras y ríos, minimizar el consumo de energía y emisiones de CO2, mitigar el calentamiento global y evitar el depósito en vertedero de la fracción fina de RCD.

Behavioral Response to Environmental Taxation: Evidence from the Transportation Sector

This dissertation analyzes how individuals respond to the introduction of taxation aimed to reduce vehicle pollution, greenhouse gases and traffic. The first chapter analyzes a vehicle registration tax based on emissions of carbon dioxide (CO2), a major greenhouse gas, adopted in the UK in 2001 and subject to major changes in the following years. I identify the impact of the policy on new vehicle registrations and carbon emissions, compared to alternative measures. Results show that consumers respond to the tax by purchasing cleaner cars, but a carbon tax generating the same revenue would further reduce carbon emissions. The second chapter looks at a pollution charge (polluting vehicles pay to enter the city) and a congestion charge (all vehicles pay) adopted in 2008 and 2011 in Milan, Italy, and how they affected the concentration of nitrogen dioxides (NOx). I use data from pollution monitoring stations to measure the change between areas adopting the tax and other areas. Results show that in the first quarter of their introduction, both policies decreased NOx concentration in a range of -8% and -5%, but the effect declines over time, especially in the case of the pollution charge. The third chapter examines a trial conducted in 2005 in the Seattle, WA, area, in which vehicle trips by 276 volunteer households were recorded with a GPS device installed in their vehicles. Households received a monetary endowment which they used to pay a toll for each mile traveled: the toll varied with the time of the day, the day of the week and the type of road used. Using information on driving behavior, I show that in the first week a $0.10 toll per mile reduces the number of miles driven by around 7%, but the effect lasts only few weeks at most. The effect is mainly driven by a reduction in highway miles during trips from work to home, and it is strongly influenced by past driving behavior, income, the size of the initial endowment and the number of children in the household.

Influencia de la ceniza del bagazo de tequila, ceniza volante y residuo nanosílice geotérmica sobre las propiedades y microestructura de cementos compuestos

En la presente investigación se estudiaron los efectos que propicia la incorporación del nanosílice geotérmica con distintas concentraciones de cloruros totales y la temperatura sobre las propiedades mecánicas, fisicoquímicas y de durabilidad, en morteros y concretos elaborados a base de cemento portland. Para ello, se evaluó en varillas embebidas en morteros, el potencial de corrosión, velocidad de corrosión, así como las pérdidas de masa asociadas a los ensayos electroquímicos y por métodos gravimétricos; además, la resistividad, la porosidad total, el pH, la pérdida de agua evaporable, la variación de la longitud (% de expansión/contracción) y la resistencia a la compresión. En concretos fue evaluada la resistencia a la compresión, el seguimiento microestructural y formación de productos de reacción con el tiempo de curado; además, en algunos de ellos se evaluó la profundidad y velocidad de carbonatación. Los resultados demostraron que el es viable el uso del residuo de nanosílice geotérmica bajo ciertas condiciones de curado como sustituto de cemento portland, obteniéndose un mejoramiento en las propiedades mecánicas, fisicoquímicas y de durabilidad en comparación con las obtenidas en concretos de 100% de cemento portland. Se observó un incremento del 22% en la resistencia a la compresión en las muestras que contenían nanosílice geotérmica sin cloruros en comparación de los concretos elaborados con 100% de cemento. Además, los concretos adicionados con 10% de nanosílice geotérmica resultaron ser más resistentes al paso del CO2. También, los morteros reforzados que fueron adicionados hasta un 20% con nanosílice geotérmica presentaron una menor probabilidad de corrosión. Lo anterior es atribuido al alto carácter puzolánico que posee la nanosílice geotérmica, lo cual fue monitoreado mediante difracción de rayos X, observando una disminución notable en el hidróxido de calcio. Se observó también una densificación de la matriz en los concretos con adiciones de nanosílice geotérmica sin cloruros. Sin embargo, el curado a altas temperaturas y la adición de cloruros repercutieron negativamente en los procesos de hidratación de los morteros y concretos, desencadenando fenómenos agresivos que disminuyeron su durabilidad, ya que fueron observados altos niveles de corrosión en varillas de refuerzo así como la formación de fases dañinas, como gel de reacción alcali sílice y formación tardía de etringita. A pesar de ello, los resultados obtenidos hacen ver a la nanosílice geotérmica como un material potencialmente apto para su uso en la elaboración de morteros y concretos cuya implementación a nivel industrial contribuirá de manera positiva en la mitigación de las emisiones de CO2 a la atmósfera, así como en la reducción del impacto ambiental que éste genera en las zonas que es desechado.

Effect of the CeZrNd mixed oxide synthesis method in the catalytic combustion of soot

Ce0.64Zr0.27Nd0.09Oδ mixed oxides have been prepared by three different methods (nitrates calcination, coprecipitation and microemulsion), characterized by N2 adsorption, XRD, H2-TPR, Raman spectroscopy and XPS, and tested for soot combustion in NOx/O2. The catalyst prepared by microemulsion method is the most active one, which is related to its high surface area (147 m2/g) and low crystallite size (6 nm), and the lowest activity was obtained with the catalyst prepared by coprecipitation (74 m2/g; 9 nm). The catalyst prepared by nitrates precursors calcination is slightly less active to that prepared by microemulsion, but the synthesis procedure is very straightforward and surfactants or other chemicals are not required, being very convenient for scaling up and practical utilization. The high activity of the catalyst prepared by nitrates calcination can be attributed to the better introduction of Nd cations into the parent ceria framework than on catalysts prepared by coprecipitation and microemulsion, which promotes the creation of more oxygen vacancies.

Opportunities for ceria-based mixed oxides versus commercial platinum-based catalysts in the soot combustion reaction. Mechanistic implications

The aim of this paper is to study the activities of ceria–zirconia and copper/ceria–zirconia catalysts, comparing with a commercial platinum/alumina catalyst, for soot combustion reaction under different gas atmospheres and loose contact mode (simulating diesel exhaust conditions), in order to analyse the kinetics and to deduce mechanistic implications. Activity tests were performed under isothermal and TPR conditions. The NO oxidation to NO2 was studied as well. It was checked that mass transfer limitations were not influencing the rate measurements. Global activation energies for the catalysed and non-catalysed soot combustion were calculated and properly discussed. The results reveal that ceria-based catalysts greatly enhance their activities under NOx/O2 between 425 °C and 450 °C, due to the “active oxygen”-assisted soot combustion. Remarkably, copper/ceria–zirconia shows a slightly higher soot combustion rate than the Pt-based catalyst (under NOx/O2, at 450 °C).