Producción de hidrogeno a partir de plasticos mediante pirólisis y reformado catalítico en línea

Los plásticos proporcionan claros beneficios a la sociedad, es un material de innegable utilidad presente en infinidad de productos de uso cotidiano . No obstante, p ese a no ser considerados resi duos peligrosos, los res i duos plásticos representan un problema ambiental global de creciente preocupación ya que la cultura del uso y desecho que prevalece hoy en día hac e que la generación de res i duos ocurra de manera masiva y conti nua . Además, e l plástico es un material inorgánico que tiene alta durabilidad. Se calcula que puede tardar entre 100 y 1000 años en degradarse d ependiendo del tipo de plástico, lo que supone que no se reincorpore fácilmente a los ciclos naturales, permaneciendo por largos periodos y afectando de diferentes maneras los lugares donde queda dispuesto. Por lo tanto, los impactos ambientales son acumulativos, de largo plazo y lejanos. El interés de reciclar los plá sticos surge por la necesidad de eliminar su dep ó sito en vertederos, donde dada su baja degradabilidad solo originan problemas medioambientales y de deterioro del paisaje. A nivel mundial , el principal impacto ambiental de los res i duos p lásticos es la contaminación de los océanos y mares. Es un impacto acumulativo que se presenta a largo plazo y cubre gran cantidad de espacios de todo el planeta. Se han encontrado cantidades substanciales de residuos contaminando los hábitats marinos desde los polos hasta el ecuador, desde costas remotas inhabitadas hasta costas altamente pobladas y áreas profundas del océano (Barnes y cols., 2009 ) . El bajo peso del plástico, que es una ventaja en las etapas de distri bución y consumo del producto plástico, se convierte en una problemática ambiental cuando los residuos plásticos navegan por corrientes subterráneas, ríos, mares y océanos.

Adsorção dos gases NH3, NO e H2S em fosfato de vanadila, hidrogeno fosfato de vanadila e fosfatos de vanadila dopados por Al, Co, Mn e Cr

In this work were synthesized the materials called vanadyl phosphate, hydrogen vanadyl phosphate and vanadyl phosphate doped by transition metals with the aim in adsorption the following compounds: ammonia, hydrogen sulfide and nitrogen oxide. To characterize the starting compounds was used DRX, FTIR, FRX and TG analysis. After the characterization of substrates, proceeded de adsorption of NH3 and H2S gases in reactor, passing the gases with continuous flow for 30 min and room temperature. Gravimetric data indicate that the matrices of higher performance in adsorption of ammonia was those doped by aluminum and manganese, obtaining results of 216,77 mgNH3/g and 200,40 mgNH3/g of matrix, respectively. The matrice of higher performance in adsorption of hydrogen sulfide was that doped by manganese, obtaining results of 86,94 mgH2S/g of matrix. The synthesis of substrates VOPO4.2H2O and MnVOPO4.2H2O with nitrogen oxide was made in solution, aiming the final products VOPO4.G.nH2O and MnVOPO4.G.nH2O (G = NO and n = number of water molecules). The thermo analytical behavior and the infrared spectroscopy are indicative of formation of VOPO4.2,5NO.3H2O compound. Results of scanning electron microscopy (SEM) and Energy dispersive spectroscopy (EDS) of materials vanadyl phosphate and vanadyl phosphate modified after reaction in solid state or in solution with the gases show morphology changes in substrates, beyond the formation of orthorhombic sulfur crystals over their respective hosts when these adsorb hydrogen sulfide

Estrategias de arranque de biofiltros orgánicos para el tratamiento de corrientes gaseosas contaminadas con compuestos de azufre

[ES]El disulfuro de carbono (CS2) y el sulfuro de hidrógeno (H2S) son gases especialmente tóxicos presentes en una gran cantidad de emisiones gaseosas industriales, principalmente en la producción de fibras de rayón a partir de celulosa en el caso del CS2, y en la industria petroquímica en el caso del H2S. La legislación vigente en cuanto a las emisiones de estos compuestos se refiere hace que su tratamiento sea, en muchos casos, necesario. La biofiltración como tecnología para el tratamiento de corrientes gaseosas contaminadas se ha convertido en los últimos años en una alternativa a los tratamientos físico-químicos empleados hasta la fecha. Sin embargo, uno de los principales obstáculos a la hora de la implantación de este tratamiento biológico a escala industrial es la duración del periodo de aclimatación de la biomasa encargada de degradar los contaminantes, que en función del compuesto a tratar puede resultar demasiado largo para la aplicación comercial de esta tecnología. El presente trabajo se centra en el estudio de estos periodos de arranque y aclimatación, especialmente lentos en el caso del CS2, y propone una estrategia de arranque basada en la reutilización de biomasa capaz de degradar los compuestos de interés, almacenada tras usos anteriores, que permite reducir el tiempo necesario para alcanzar eficacias de eliminación elevadas. Paralelamente, se ha concluido que paradas de corta duración no afectan de manera importante a la operación del sistema.

Reutilización de escoria negra de acería como soporte en biofiltros para la eliminación de H2S del biogás.

[EN]Due to the limitations associated with fossil fuels it is necessary to promote energy sources that are renewable as well as eco-friendly, such as biogas generated in anaerobic digesters. The biogas, composed principally of methane and CO2, is the result of the biodegradation of organic matter under anaerobic conditions. Its use as fuel is limited by the presence of minority compounds such as hydrogen sulphide (H2S); therefore, its pre-treatment is necessary. Currently there are various technologies for the removal of H2S from a gas stream, but most of them are based on physic-chemical treatments which have a number of drawbacks as reactive consumption, generation of secondary flows, etc. Biofiltration has been used as an efficient and low cost alternative to conventional purification processes, and excellent results for the degradation of H2S have been obtained. However process can be limited due to the progressive ageing of the support material, along with the loss of nutrients and other specific characteristics necessary for the good development of biomass. The purpose of this project is to develop a mixed support consisting of a mixture of an organic material and an inorganic support for its application in the removal of the H2S from biogas. This support material helps to optimize the characteristics of the bed and extend its lifespan. The development of such material will contribute to the implementation of biofiltration for treating biogas from anaerobic digesters for its use as biofuel. The inorganic material used is electric arc furnace (EAF) black slag, a by-product generated in large quantities in the production of steel in the Basque Country. Although traditionally the slag has been used in civil engineering, its physicochemical characteristics make it suitable for reuse as a filter medium in biofiltration. The main conclusion drawn from the experimental results is that EAF black slag is a suitable co-packing material in organic biofilters treating H2S-polluted gaseous streams. High pollutant removal rates have been achieved during the whole experimental period. The removal capacity recorded in biofilters with less inorganic material was higher than in those with higher slag portion. Nevertheless, all the biofilters have shown a satisfactory response even at high inlet loads (48 g·m-3·h-1), where the RE has not decreased over 82%.

Revisión bibliográfica del tratamiento de biogás por biofiltración.

[ES]En el siguiente trabajo se ha realizado una revisión bibliográfica en la que se muestran los resultados obtenidos al llevar a cabo la purificación del biogás y/o la eliminación del metano, en los casos en los que su valorización no sea posible, mediante métodos biológicos (biofiltración). Se recogen asimismo las diversas fuentes desde las que se genera el biogás (generación incontrolada o producción controlada) junto con las concentraciones típicas de todos los compuestos que pueden formar su composición. En la purificación del biogás se ha estudiado la eliminación de compuestos perjudiciales para el aprovechamiento energético del biogás, como son el sulfuro de hidrógeno (H2S), los mercaptanos y los siloxanos. Para el estudio de los compuestos a eliminar se ha diferenciado entre distintas configuraciones de biorreactores (biofiltros, biofiltros percoladores y biolavadores) y para cada una de ellas se han recogido datos representativos como la temperatura óptima de operación, las diferencias entre operar a pH ácido o básico (teniendo en cuenta que el pH natural de operación es ácido pero que en estas condiciones la solubilidad del H2S es menor y el relleno se deteriora con mayor rapidez). También se ha analizado la influencia de la cantidad de oxígeno necesario para garantizar la degradación total de los contaminantes y evitar la acumulación de depósitos de azufre, llegando incluso a necesitarse proporciones de O2/H2S de 49.2 para la oxidación completa del H2S. Se ha estudiado también la cantidad necesaria de nitrógeno (nutriente) en los procesos llevados a cabo en condiciones anaerobias (cercana a 200 mgN-NO3 -/L), así como el efecto que tienen los compuestos producidos en la oxidación parcial (azufre elemental (S0), metanol, formaldehido, etc.) en el funcionamiento del sistema.

The role of H-bonds on the structure and dynamics of very concentrated polymer solutions

153 p.

Biomasaren pirolisia eta erreformatu katalitikoa lerroan hidrogenoaren ekoizpenerako: Katalizatzaile desaktibatuaren analisia

[ES] Estudio de la pírolisis rápida de biomasa y reformado catalítico en línea para la producción de hidrógeno. Se estudia el efecto de la desactivacion del catalizador en la conversión de la reacción y en el rendimiento de los productos. Analisis y caracterización del catalizador desactivado.

La tecnología del hidrógeno, una oportunidad estratégica para la perdurabilidad del sector energético en Colombia

El incremento de la actividad humana en el último siglo y el desarrollo de tecnologías ligadas con el petróleo como vector energético, han generado efectos medioambientales adversos que aunados con las limitadas reservas mundiales de crudo y su estrecha relación con el crecimiento económico mundial ha generado presiones economías, políticas y sociales en todos los países. Esta situación ha dinamizado la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías basadas en el hidrogeno como un nuevo vector energético tecnológicamente compatible que permita la portabilidad de energía con el menor impacto ambiental y económico a la luz de la prospectiva de consumo y la perdurabilidad energética. Este trabajo identifica las experiencias más relevantes respecto a la tecnología del hidrogeno a nivel mundial con el fin de consolidar un plan estratégico para la incorporación del hidrógeno como vector energético al portafolio productivo colombiano mediante la aplicación de un modelo que permite el análisis del nivel de integración de los sectores educativo, empresarial y gubernamental, teniendo como base los resultados del análisis estructural y análisis de actores.

Senescence-associated β-galactosidase activity in the in vitro ovarian stromal fibroblasts

Introduction: A growing biological research field is the cellular senescence, a mechanism that has been associated, under certain circumstances, with malignant transformation. Given the high incidence of ovarian cancer and its main origin from the ovarian surface epithelium, as well as the possibility that an epithelial-mesenchymal transition occurs, we evaluated both the in vitro growth of stromal fibroblasts from the ovarian cortex and their β-galactosidase activity at pH 6, enzyme whose expression is considered as a marker of replicative senescence. Methods: 48 samples of ovarian cortical fibroblasts from donors without a history of cancer were serially cultured until the end of their replicative life. β-galactosidase activity at pH 6 was quantified in each passage by the chemiluminiscent method. As control, we used ovarian epithelial cell cultures from the same donors. The enzyme activity was also evaluated in fibroblasts previously induced to senescence by exposure to hydrogen peroxide. Results: The analysis of the enzyme activity and the replicative capacity taken together showed that the fibroblast cultures reached the senescent state at passages 4-5, as what happened with the control epithelial cells. Fibroblasts induced to senescence showed high variability in the values of enzymatic activity. Conclusions: The similarity between both types of cells in reaching the senescent state deserves to be taken into account in relation to the epithelialmesenchymal transition that has been proposed to explain their behavior in the genesis of cancer arising from ovarian surface epithelium. Low β-galactosidase activity values at pH 6 would suggest possible inactivation of the response pathways to oxidative stress.

Síntese, caracterização e estudo termoanalítico dos succinatos de alguns metais de transição bivalentes no estado sólido

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese, caracterização e estudo do comportamento térmico dos 2-metoxibenzoatos de Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) e Zn(II) no estado sólido

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efecto del blanqueamiento dental con peroxido de hidrógeno al 35% en la resistencia de unión de dientes restaurados con resina compuesta

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effect of different bleaching protocols on dental enamel and composite resin

To evaluate changes in microhardness, roughness and surface morphology of dental enamel and composite resin after different tooth bleaching techniques. Material and Methods: Dental fragments from bovine incisors with composite resin restorations were submitted to different bleaching protocols: G1 – daily 8 hours application of a 10% carbamide peroxide (CP) gel during 21 days; G2: 3 applications of 15 minutes of a 38% hydrogen peroxide (H2O2) gel; G3: 38% H2O2 gel associated to irradiation with LED (470nm) during 6 minutes. The Knoop micro hardness of enamel and composite resin were evaluated at 1, 7, 14 and 21 days for G1, and after 1, 2 and 3 sessions for G2 and G3. The roughness and superficial morphology (atomic force microscopy) were evaluated before and at the end of the bleaching treatment. The data were analyzed by Mann-Whitney and Wilcoxon tests (=5%). Results: Significant reduction on enamel hardness was observed after 2 and 3 sessions for G2 and G3. For composite, the reduction occurred after 21 days for G1, and after 3 sessions for G2 and G3 (p<0.05). Significant reduction on roughness and superficial morphology were observed only for enamel of G1 group (p<0.05). Conclusion: The 10% CP gel promoted only superficial alterations on dental enamel, while the 38% H2O2 gel promoted mineral reduction of this dental tissue. All the bleaching protocols promoted reduction on hardness of composite resin.

A model for turbulent combustion simulation of large scale hydrogen explosions

El agotamiento, la ausencia o, simplemente, la incertidumbre sobre la cantidad de las reservas de combustibles fósiles se añaden a la variabilidad de los precios y a la creciente inestabilidad en la cadena de aprovisionamiento para crear fuertes incentivos para el desarrollo de fuentes y vectores energéticos alternativos. El atractivo de hidrógeno como vector energético es muy alto en un contexto que abarca, además, fuertes inquietudes por parte de la población sobre la contaminación y las emisiones de gases de efecto invernadero. Debido a su excelente impacto ambiental, la aceptación pública del nuevo vector energético dependería, a priori, del control de los riesgos asociados su manipulación y almacenamiento. Entre estos, la existencia de un innegable riesgo de explosión aparece como el principal inconveniente de este combustible alternativo. Esta tesis investiga la modelización numérica de explosiones en grandes volúmenes, centrándose en la simulación de la combustión turbulenta en grandes dominios de cálculo en los que la resolución que es alcanzable está fuertemente limitada. En la introducción, se aborda una descripción general de los procesos de explosión. Se concluye que las restricciones en la resolución de los cálculos hacen necesario el modelado de los procesos de turbulencia y de combustión. Posteriormente, se realiza una revisión crítica de las metodologías disponibles tanto para turbulencia como para combustión, que se lleva a cabo señalando las fortalezas, deficiencias e idoneidad de cada una de las metodologías. Como conclusión de esta investigación, se obtiene que la única estrategia viable para el modelado de la combustión, teniendo en cuenta las limitaciones existentes, es la utilización de una expresión que describa la velocidad de combustión turbulenta en función de distintos parámetros. Este tipo de modelos se denominan Modelos de velocidad de llama turbulenta y permiten cerrar una ecuación de balance para la variable de progreso de combustión. Como conclusión también se ha obtenido, que la solución más adecuada para la simulación de la turbulencia es la utilización de diferentes metodologías para la simulación de la turbulencia, LES o RANS, en función de la geometría y de las restricciones en la resolución de cada problema particular. Sobre la base de estos hallazgos, el crea de un modelo de combustión en el marco de los modelos de velocidad de la llama turbulenta. La metodología propuesta es capaz de superar las deficiencias existentes en los modelos disponibles para aquellos problemas en los que se precisa realizar cálculos con una resolución moderada o baja. Particularmente, el modelo utiliza un algoritmo heurístico para impedir el crecimiento del espesor de la llama, una deficiencia que lastraba el célebre modelo de Zimont. Bajo este enfoque, el énfasis del análisis se centra en la determinación de la velocidad de combustión, tanto laminar como turbulenta. La velocidad de combustión laminar se determina a través de una nueva formulación capaz de tener en cuenta la influencia simultánea en la velocidad de combustión laminar de la relación de equivalencia, la temperatura, la presión y la dilución con vapor de agua. La formulación obtenida es válida para un dominio de temperaturas, presiones y dilución con vapor de agua más extenso de cualquiera de las formulaciones previamente disponibles. Por otra parte, el cálculo de la velocidad de combustión turbulenta puede ser abordado mediante el uso de correlaciones que permiten el la determinación de esta magnitud en función de distintos parámetros. Con el objetivo de seleccionar la formulación más adecuada, se ha realizado una comparación entre los resultados obtenidos con diversas expresiones y los resultados obtenidos en los experimentos. Se concluye que la ecuación debida a Schmidt es la más adecuada teniendo en cuenta las condiciones del estudio. A continuación, se analiza la importancia de las inestabilidades de la llama en la propagación de los frentes de combustión. Su relevancia resulta significativa para mezclas pobres en combustible en las que la intensidad de la turbulencia permanece moderada. Estas condiciones son importantes dado que son habituales en los accidentes que ocurren en las centrales nucleares. Por ello, se lleva a cabo la creación de un modelo que permita estimar el efecto de las inestabilidades, y en concreto de la inestabilidad acústica-paramétrica, en la velocidad de propagación de llama. El modelado incluye la derivación matemática de la formulación heurística de Bauwebs et al. para el cálculo de la incremento de la velocidad de combustión debido a las inestabilidades de la llama, así como el análisis de la estabilidad de las llamas con respecto a una perturbación cíclica. Por último, los resultados se combinan para concluir el modelado de la inestabilidad acústica-paramétrica. Tras finalizar esta fase, la investigación se centro en la aplicación del modelo desarrollado en varios problemas de importancia para la seguridad industrial y el posterior análisis de los resultados y la comparación de los mismos con los datos experimentales correspondientes. Concretamente, se abordo la simulación de explosiones en túneles y en contenedores, con y sin gradiente de concentración y ventilación. Como resultados generales, se logra validar el modelo confirmando su idoneidad para estos problemas. Como última tarea, se ha realizado un analisis en profundidad de la catástrofe de Fukushima-Daiichi. El objetivo del análisis es determinar la cantidad de hidrógeno que explotó en el reactor número uno, en contraste con los otros estudios sobre el tema que se han centrado en la determinación de la cantidad de hidrógeno generado durante el accidente. Como resultado de la investigación, se determinó que la cantidad más probable de hidrogeno que fue consumida durante la explosión fue de 130 kg. Es un hecho notable el que la combustión de una relativamente pequeña cantidad de hidrogeno pueda causar un daño tan significativo. Esta es una muestra de la importancia de este tipo de investigaciones. Las ramas de la industria para las que el modelo desarrollado será de interés abarca la totalidad de la futura economía de hidrógeno (pilas de combustible, vehículos, almacenamiento energético, etc) con un impacto especial en los sectores del transporte y la energía nuclear, tanto para las tecnologías de fisión y fusión. ABSTRACT The exhaustion, absolute absence or simply the uncertainty on the amount of the reserves of fossil fuels sources added to the variability of their prices and the increasing instability and difficulties on the supply chain are strong incentives for the development of alternative energy sources and carriers. The attractiveness of hydrogen in a context that additionally comprehends concerns on pollution and emissions is very high. Due to its excellent environmental impact, the public acceptance of the new energetic vector will depend on the risk associated to its handling and storage. Fromthese, the danger of a severe explosion appears as the major drawback of this alternative fuel. This thesis investigates the numerical modeling of large scale explosions, focusing on the simulation of turbulent combustion in large domains where the resolution achievable is forcefully limited. In the introduction, a general description of explosion process is undertaken. It is concluded that the restrictions of resolution makes necessary the modeling of the turbulence and combustion processes. Subsequently, a critical review of the available methodologies for both turbulence and combustion is carried out pointing out their strengths and deficiencies. As a conclusion of this investigation, it appears clear that the only viable methodology for combustion modeling is the utilization of an expression for the turbulent burning velocity to close a balance equation for the combustion progress variable, a model of the Turbulent flame velocity kind. Also, that depending on the particular resolution restriction of each problem and on its geometry the utilization of different simulation methodologies, LES or RANS, is the most adequate solution for modeling the turbulence. Based on these findings, the candidate undertakes the creation of a combustion model in the framework of turbulent flame speed methodology which is able to overcome the deficiencies of the available ones for low resolution problems. Particularly, the model utilizes a heuristic algorithm to maintain the thickness of the flame brush under control, a serious deficiency of the Zimont model. Under the approach utilized by the candidate, the emphasis of the analysis lays on the accurate determination of the burning velocity, both laminar and turbulent. On one side, the laminar burning velocity is determined through a newly developed correlation which is able to describe the simultaneous influence of the equivalence ratio, temperature, steam dilution and pressure on the laminar burning velocity. The formulation obtained is valid for a larger domain of temperature, steam dilution and pressure than any of the previously available formulations. On the other side, a certain number of turbulent burning velocity correlations are available in the literature. For the selection of the most suitable, they have been compared with experiments and ranked, with the outcome that the formulation due to Schmidt was the most adequate for the conditions studied. Subsequently, the role of the flame instabilities on the development of explosions is assessed. Their significance appears to be of importance for lean mixtures in which the turbulence intensity remains moderate. These are important conditions which are typical for accidents on Nuclear Power Plants. Therefore, the creation of a model to account for the instabilities, and concretely, the acoustic parametric instability is undertaken. This encloses the mathematical derivation of the heuristic formulation of Bauwebs et al. for the calculation of the burning velocity enhancement due to flame instabilities as well as the analysis of the stability of flames with respect to a cyclic velocity perturbation. The results are combined to build a model of the acoustic-parametric instability. The following task in this research has been to apply the model developed to several problems significant for the industrial safety and the subsequent analysis of the results and comparison with the corresponding experimental data was performed. As a part of such task simulations of explosions in a tunnel and explosions in large containers, with and without gradient of concentration and venting have been carried out. As a general outcome, the validation of the model is achieved, confirming its suitability for the problems addressed. As a last and final undertaking, a thorough study of the Fukushima-Daiichi catastrophe has been carried out. The analysis performed aims at the determination of the amount of hydrogen participating on the explosion that happened in the reactor one, in contrast with other analysis centered on the amount of hydrogen generated during the accident. As an outcome of the research, it was determined that the most probable amount of hydrogen exploding during the catastrophe was 130 kg. It is remarkable that the combustion of such a small quantity of material can cause tremendous damage. This is an indication of the importance of these types of investigations. The industrial branches that can benefit from the applications of the model developed in this thesis include the whole future hydrogen economy, as well as nuclear safety both in fusion and fission technology.

Efecto in vitro del peróxido de hidrógeno al 35% sobre el sellado marginal de restauraciones con resina compuesta de nanopartículas

Tesis de pregrado