Aprovechamiento térmico de residuos estériles de carbón para generación eléctrica mediante tecnologías de combustión y gasificación eficientes y con mínimo impacto ambiental

La presente tesis doctoral, “Aprovechamiento térmico de residuos estériles de carbón para generación eléctrica mediante tecnologías de combustión y gasificación eficientes y con mínimo impacto ambiental”, desarrolla la valorización energética de los residuos del carbón, estériles de carbón, producidos durante las etapas de extracción y lavado del carbón. El sistema energético se encuentra en una encrucijada, estamos asistiendo a un cambio en el paradigma energético y, en concreto, en el sector de la generación eléctrica. Se precipita un cambio en la generación y el consumo eléctricos. Una mayor concienciación por la salud está forzando la contención y eliminación de agentes contaminantes que se generan por la utilización de combustibles fósiles de la forma en la que se viene haciendo. Aumenta la preocupación por el cambio climático y por contener en 2°C el aumento de la temperatura de la Tierra para final de este siglo, circunstancia que está impulsando el desarrollo e implantación definitiva de tecnología de control y reducción de emisiones CO2. Generar electricidad de una manera sostenible se está convirtiendo en una obligación. Esto se materializa en generar electricidad respetando el medioambiente, de una forma eficiente en la utilización de los recursos naturales y a un coste competitivo, pensando en el desarrollo de la sociedad y en el beneficio de las personas. En la actualidad, el carbón es la principal fuente de energía utilizada para generar electricidad, y su empleo presenta la forma de energía más barata para mejorar el nivel de vida de cualquier grupo y sociedad. Además, se espera que el carbón siga presente en el mix de generación eléctrica, manteniendo una significativa presencia y extrayéndose en elevadas cantidades. Pero la producción de carbón lleva asociada la generación de un residuo, estéril, que se produce durante la extracción y el lavado del mineral de carbón. Durante décadas se ha estudiado la posibilidad de utilizar el estéril y actualmente se utiliza, en un limitado porcentaje, en la construcción de carreteras, terraplenes y rellenos, y en la producción de algunos materiales de construcción. Esta tesis doctoral aborda la valorización energética del estéril, y analiza el potencial aprovechamiento del residuo para generar electricidad, en una instalación que integre tecnología disponible para minimizar el impacto medioambiental. Además, persigue aprovechar el significativo contenido en azufre que presenta el estéril para producir ácido sulfúrico (H2SO4) como subproducto de la instalación, un compuesto químico muy demandado por la industria de los fertilizantes y con multitud de aplicaciones en otros mercados. Se ha realizado el análisis de caracterización del estéril, los parámetros significativos y los valores de referencia para su empleo como combustible, encontrándose que su empleo como combustible para generar electricidad es posible. Aunque en España se lleva extrayendo carbón desde principios del siglo XVIII, se ha evaluado para un período más reciente la disponibilidad del recurso en España y la normativa existente que condiciona su aplicación en el territorio nacional. Para el período evaluado, se ha calculado que podrían estar disponibles más de 68 millones de toneladas de estéril susceptibles de ser valorizados energéticamente. Una vez realizado el análisis de la tecnología disponible y que podría considerarse para emplear el estéril como combustible, se proponen cuatro configuraciones posibles de planta, tres de ellas basadas en un proceso de combustión y una de ellas en un proceso de gasificación. Tras evaluar las cuatro configuraciones por su interés tecnológico, innovador y económico, se desarrolla el análisis conceptual de una de ellas, basada en un proceso de combustión. La instalación propuesta tiene una capacidad de 65 MW y emplea como combustible una mezcla de carbón y estéril en relación 20/80 en peso. La instalación integra tecnología para eliminar en un 99,8% el SO2 presente en el gas de combustión y en más de un 99% las partículas generadas. La instalación incorpora una unidad de producción de H2SO4, capaz de producir 18,5 t/h de producto, y otra unidad de captura para retirar un 60% del CO2 presente en la corriente de gases de combustión, produciendo 48 tCO2/h. La potencia neta de la planta es 49,7 MW. Se ha calculado el coste de inversión de la instalación, y su cálculo resulta en un coste de inversión unitario de 3.685 €/kW. ABSTRACT The present doctoral thesis, “Thermal utilisation of waste coal for electricity generation by deployment of efficient combustion and gasification technologies with minimum environmental impact”, develops an innovative waste-to-energy concept of waste coals produced during coal mining and washing. The energy system is at a dilemma, we are witnessing a shift in the energy paradigm and specifically in the field of electricity generation. A change in the generation and electrical consumption is foreseen. An increased health consciousness is forcing the containment and elimination of pollutants that are generated by the use of fossil fuels in the way that is being done. Increasing concern about climate change and to contain the rise of global temperature by 2°C by the end of this century, is promoting the development and final implementation of technology to control and reduce the CO2 emission. Electricity generation in a sustainable manner is becoming an obligation. This concept materialised in generating electricity while protecting the environment and deployment of natural resources at a competitive cost, considering the development of society and people´s benefit. Currently, coal is the main source of energy employ to generate electricity, and its use represents the most cost competitive form of energy to increase the standard of living of any group or society. Moreover, coal will keep playing a key role in the global electricity generation mix, maintaining a significant presence and being extracting in large amounts. However, coal production implies the production of waste, termed waste coal or culm in Pennsylvania anthracite extraction, produced during coal mining and coal washing activities. During the last decades, the potential use of waste coal has been studied, and currently, in a limited amount, waste coal is used in roads construction, embankments and fillings, and to produce some construction materials. This doctoral thesis evaluates the waste to energy of waste coals and assesses its potential use to generate electricity, implementing available technology to minimise the environment impact. Additionally, it pursues the significant advantage that presents sulphur content in waste coal to produce sulphuric acid (H2SO4) as a byproduct of the waste-to-energy process, a chemical compound highly demanded by the fertiliser industry and many applications in other markets. It analyses the characteristics of waste coal, and assesses the significant parameters and reference values for its use as fuel, being its fuel use for electricity generation very possible. While mining coal is taking place in Spain since the 1700s, it has been evaluated for a more recent period the waste coal available in Spain and the existing legislation that affects its application and deploy to generate electricity in the country. For the evaluation period has been calculated that may be available more than 68 million tons of waste coal that can be waste-toenergy. The potential available technology to deploy waste coal as fuel has been evaluated and assessed. After considering this, the doctoral thesis proposes four innovative alternatives of facility configuration, three of them based on a combustion process and one in a gasification process. After evaluating the four configurations for its technological, innovative and economic interest, the conceptual analysis of one of alternatives, based on a combustion process, takes place. The proposed alternative facility developed has a capacity of 65 MW, using as fuel a mixture of coal and waste coal 80/20 by weight. The facility comprises technology to remove 99.8% SO2 present in the flue gas and more than 99% of the particles. The facility includes a unit capable of producing 18.5 t/h of H2SO4, and another capture facility, removing 60% of CO2 present in the flue gas stream, producing 48 tCO2/h. The net capacity of the power station is 49.7 MW. The facility unitary cost of investment is 3,685 €/kW.

O pressuposto ambiental nas guerras : obrigação de análise prévia de impacto ambiental nas guerras

Inclui notas explicativas, bibliográficas e bibliografia

Canales, sifones y almenaras: el impacto ambiental de las infraestructuras del Canal de Isabel II (Madrid)

El presente artículo tiene como finalidad, valorar el impacto ambiental de las conducciones del Canal de Isabel II en el contexto del paisaje. Partimos de la idea según la cual, las infraestructuras del Canal de Isabel II, y más que formar parte del paisaje por el que se extienden, son el propio paisaje. Nuestra zona de estudio es el noroeste de la Comunidad de Madrid (síntesis de la interacción de los propios agentes naturales, de la ocupación humana y de los usos del suelo), área a la que nos aproximarnos a través de la investigación de la integración paisajística, entendida ésta como una estrategia de intervención en el territorio, que tiene como objetivo principal orientar las transformaciones del paisaje o corregir las ya realizadas, para conseguir su adaptación al propio paisaje. En definitiva, nos encontramos ante la necesidad de ajustar un objeto o actuación territorial a las características fisonómicas de un paisaje dado, o de algunos de sus componentes, así como a su carácter y a sus contenidos semánticos.

Recanto do vale do pium: condomínio de habitações com ênfase no baixo impacto ambiental e no desempenho térmico do ambiente construído

This work describes the design process of a small recreational gated community in Pium, Nísia Floresta/RN, from concept to final design stages, with emphasis on low environmental impact, thermal comfort and the spatial quality of housing. The process consisted in a review of the literature and relevant standards, studies of design references and architectural programming. The project development was initially focused on the project’s feasibility, with the definition of the number of units, implantation, size and location of the dwellings and the common areas of the development. Two types of houses (four low rise and five duplex units) have been proposed in order to attend the premises of architectural programming. The conception of the architectural design began with the rooms’ zoning according to the lots. This resulted in the pre-selection of three alternatives that were evaluated in terms of spatial quality and environmental performance. The development of sketches focused on the envelope consistent with the bioclimatic guidelines and on the language of the compatible proposal with the lowest possible environmental impact of the building system, which resulted in the selection of the eucalyptus wood type. During the working drawings, the Quality Technical Regulation for the Level of Energy Efficiency Residential Buildings (RTQ -R) was adopted for the evaluation of the envelope, which resulted in "B" level of efficiency for the first case. After minor adjustments, mainly in frames, the efficiency level rose to "A", demonstrating that early project decisions contributed to the envelope energy performance. Besides the design of the two types of units, the final proposal of the gated community includes the design of the equipment for the common areas (entrance, multipurpose room and support and service sector), and the descriptive texts explaining the project and construction’s details.

Redução do Impacto Ambiental de Poluentes Orgânicos Persistentes

Nos dias de hoje a contaminação dos solos e águas subterrâneas com pesticidas através da agricultura tornou-se um problema. Problema este, considerado ainda maior nas áreas onde o abastecimento de água potável é quase totalmente à base de água subterrânea, causando deste modo risco para a saúde humana devido à exposição directa de possíveis resíduos de pesticidas na água potável. É certo que a persistência dos pesticidas no solo é importante para obter um bom controlo sob as ervas daninhas durante a sua época de crescimento, contudo o uso desses pesticidas contamina não só o solo como as águas superficiais. As questões acerca do uso de pesticidas na actualidade continuarão a persistir, uma vez que existem muitos factores e características inerentes a este processo que necessitam de ser abordadas e mais importante que isso estudadas, como por exemplo a sua degradação e toxicidade. Neste trabalho efectuou-se o encapsulamento de pesticidas em moléculas de β – ciclodextrina (β-CD). O que se pretende com este encapsulamento, é aumentar a hidrofilicidade do pesticida de forma a garantir que este persista o tempo suficiente permitindo um bom controlo das ervas daninhas, tendo sempre em conta as preocupações inerentes ao uso dos pesticidas, como por exemplo a dificuldade de biodegradação. O estudo centrou-se em torno de dois dos pesticidas mais utilizados em Portugal: MCPA e Bentazona. Estes herbicidas foram encapsulados individualmente na β-CD formando assim complexos, mais solúveis e eventualmente mais estáveis quimicamente garantindo uma redução dos efeitos dos pesticidas no meio ambiente. Este estudo foi dividido essencialmente em duas partes: a síntese e caracterização dos complexos pesticida-β-CD e posteriormente a avaliação da estabilidade química em solução aquosa e da solubilidade dos complexos formados. A utilização de diversas técnicas analíticas nomeadamente DSC, FTIR, Espectrofotometria de UV, HPLC e Electroquímica permitiram concluir que o pesticida MCPA encapsula pela acção da β-CD aquando do complexo formado em solução etanólica e numa proporção estequiométrica MCPA:β-CD de 1:2 respectivamente. Obteve-se para as várias soluções estudadas, todas elas com concentrações diferentes de β-CD, uma constante de estabilidade de 102,4. No caso da Bentazona, os resultados preliminares obtidos indiciam claramente a formação de um complexo com a β-CD para o complexo formado em solução etanólica.

Avaliação de Impacto Ambiental, Valorização do Efluente e dos Resíduos Sólidos da Indústria Corticeira

A preocupação com o meio ambiente, nomeadamente na descarga de águas residuais, consumo de água excessivo e produção de resíduos industriais, está cada vez mais presente no quotidiano. Devido a estas problemáticas, efetuou-se a avaliação de impacte ambiental (AIA) do processo produtivo das rolhas de cortiça naturais, tratamento das águas de cozedura da cortiça (estudo da possível reutilização do efluente tratado) e valorização de subprodutos – resíduo sólido (raspa de cortiça), sendo estes os objetivos propostos para a realização da presente dissertação. Na AIA, efetuada no decorrer das fases da Análise do Ciclo de Vida (ACV), foram selecionadas 8 categorias de impacte – aquecimento global, acidificação, dessecação, toxicidade e ecotoxicidade, eutrofização, consumo de recursos não renováveis e oxidação foto-química. A água de cozedura caracterizou-se por uma elevada carga poluente, apresentando elevada concentração de cor, Carência Química de Oxigénio (CQO), taninos e lenhina e Sólidos Suspensos Totais (SST). O processo de tratamento proposto consistiu num pré-tratamento por ultrafiltração (UF), com membranas de 30.000 e 20.000 MWCO, seguido de adsorção por carvão ativado (comercial e produzido a partir de raspa de cortiça). No tratamento por UF, utilizando uma membrana de 30.000 MWCO, foram obtidas percentagens de remoção para a primeira amostra de água de cozedura de 74,8 % para a cor, 33,1 % para a CQO e para a segunda amostra de 85,2 % para a cor e 41,8 % para a CQO. Posteriormente, apenas para a segunda amostra de água de cozedura e com uma membrana de 20.000 MWCO, as percentagens de remoção obtidas foram superiores, de 93% para a cor, 68,9 % para a CQO, 88,4 % para taninos e lenhina e 43,0 % para azoto total. No tratamento por adsorção com carvão ativado estudou-se o tempo de equilíbrio do carvão ativado comercial e do carvão ativado produzido a partir de aparas de cortiça, seguindo-se o estudo das isotérmicas de adsorção, no qual foram analisados os parâmetros da cor e CQO para cada solução. Os ajustes dos modelos teóricos aos pontos experimentais demonstraram que ambos os modelos (Langmuir e Freundlich) poderiam ser considerados, uma vez que apresentaram ajustes idênticos. Relativamente ao tratamento de adsorção em contínuo do permeado, obtido por UF com membrana de 20.000 MWCO, constatou-se que ambos os carvões ativados (comercial e produzido) não ficaram saturados, tendo em consideração os tempos de saturação estimados pela capacidade máxima de adsorção (determinada para a isotérmica de Langmuir) e as representações gráficas dos valores experimentais obtidos para cada ensaio. No ensaio de adsorção com carvão ativado comercial verificou-se que o efluente tratado poderia ser descarregado no meio hídrico ou reutilizado no processo industrial (considerando os parâmetros analisados), uma vez que até aos 11 minutos de ensaio a concentração da solução à saída foi de 111,50 mg/L O2, para a CQO, e incolor, numa diluição de 1:20. Em relação à adsorção em contínuo com carvão ativado produzido verificou-se no ensaio 4 que o efluente resultante apresentou uma concentração de CQO de 134,5 mg/L O2 e cor não visível, numa diluição de 1:20, ao fim de 1h22 min de ensaio. Assim, concluiu-se que os valores obtidos são inferiores aos valores limite de emissão (VLE) presentes no Decreto-Lei n.º 236/98 de 1 de Agosto. O carvão ativado produzido apresentou elevada área superficial específica, com 870 m2/g, comparativamente ao carvão comercial que foi de 661 m2/g. O processo de extração da suberina a partir de raspa de cortiça isenta de extraíveis, efetuado através da metanólise alcalina, apresentou percentagens de extração superiores aos restantes métodos. No processo efetuado em scale-up, por hidrólise alcalina, obteve-se uma extração de 3,76 % de suberina. A aplicação da suberina no couro demonstrou que esta cera apresenta enormes potencialidades, uma vez que a sua aplicação confere ao couro um aspeto sedoso, com mais brilho e um efeito de “pull-up”.

Modelo de gestión para el impacto ambiental de hospitales: El caso del hospital general de la zona occidental de Managua

Esta tesis doctoral tiene como objeto principal elaborar un estudio de impacto ambiental para un nuevo hospital general en la zona occidental de Managua, en la República de Nicaragua, tanto para la fase de actuación (construcción) como para la etapa de explotación (funcionamiento), así como analizar y verificar la aplicabilidad de una metodología habitualmente utilizada para proyectos en países desarrollados, en un país en vías de desarrollo, con las particularidades y singularidades de Nicaragua y de una ciudad como Managua. Este trabajo se desarrolla mediante la caracterización de los aspectos ambientales del sistema ambiental objeto del presente estudio, de tal modo que se pueda determinar su incidencia ambiental sobre el medio atmosférico (contaminación atmosférica y contaminación acústica), el medio hídrico (recursos superficiales, recursos subterráneos, contaminación difusa y contaminación de acuíferos), el entorno territorial (suelo, patrimonio cultural, flora y fauna) y el medio socio-económico del área de influencia del hospital, todo ello para posteriormente identificar y evaluar los impactos ambientales del sistema, determinados por cualquier alteración significativa positiva o negativa de uno o más de los componentes del ambiente, provocados por la acción humana y/o por acontecimientos de la naturaleza, en el ámbito o área de influencia objeto del presente trabajo. Una vez realizado la caracterización, identificación y evaluación de los impactos ambientales significativos, se han analizado, diseñado e implementado medidas de eliminación, reducción, mitigación y prevención de los impactos ambientales negativos del estudio. También se han establecido medidas de conservación y potenciación de los impactos ambientales positivos identificados en el mismo. Se incluyen adicionalmente medidas preventivas y/o de respuesta ante riesgos ambientales propios de la zona de referencia, justificado por los innumerables desastres naturales ocurridos en el país. Y finalmente, se plantea la monitorización y el seguimiento de las medidas de mitigación y prevención de los impactos ambientales negativos, así como de las medidas de conservación y potenciación de los impactos ambientales positivos. La metodología seleccionada, así como las numerosas referencias y fuentes utilizadas, han sido adecuadas para la elaboración de presente trabajo. Se puede concluir que el estudio de impacto ambiental se corresponde de forma clara y concreta con la finalidad general planteada en esta tesis.

Impacto ambiental associado à utilização intensive de algumas energies renováveis – Pequeno contributo

A utilização da energia hídrica, obtida em grandes barragens, é uma prática muito antiga, em Portugal. Nas ultimas décadas de anos , o seu número tem aumentado, existindo ou estando em fase de conclusão, 57 grandes barragens, no Alentejo. Os problemas associados a este tipo de barragens são conhecidos. Iremos falar de um, extremamente importante, na região. Devido à profundidade atingida, existe pouco oxigénio no fundo destes reservatórios, e a decomposição de matéria morta origina grandes quantidades de metano. Em termos de efeito de estufa o metano é 30 vezes mais potente que o CO2. O facto de não ter havido limpeza do solo antes do enchimento das albufeiras e de algumas se encontrarem com problemas de eutrofização, vem aumentar este problema. Outro tipo de energia muito utilizada é a energia solar, existindo grandes centrais fotovoltaicas em funcionamento e prevendo-se a construção de novas centrais com uma potência total de 1300 MW para o país. Em Évora, Ourique, Alcoutim e Nisa já foi anunciada a construção de novas centrais com uma potência total de 155 MW. Os problemas associados a este tipo de centrais, são de vários tipos. Iremos debruçar-nos sobre os produtos tóxicos que as células solares contêm e que variam com o tipo de célula. Estando algumas centrais já em funcionamento e outras em fase de montagem, importa refletir sobre o que fazer depois de a central deixar de funcionar. O que fazer com os resíduos tóxicos, as toneladas de aço e outros materiais envolvidos, formação de pessoal que saiba manusear os produtos tóxicos, custos associados às soluções possíveis, etc. Não se conhecendo informação relativa a estes problemas, por parte da comunicação social, importa refletir sobre a informação fornecida à população e autoridades locais envolvidas.