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Traballo de Fin de Máster en Enxeñaría Química e Bioprocesos. Curso 2021-2022 El lodo sanitario constituye un residuo con alta carga orgánica y organismos patógenos, requiriendo tratamiento para su disposición final. Actualmente Biodiversa S.A. se encarga de la gestión de 83.049 toneladas de lodo al año, fracción que se trata con cal, obteniendo lodo de clase B (es decir, con contenido de coliformes fecales inferior a 2x106 unidades/g sólidos totales) para disposición en rellenos sanitarios o predios forestales. En este trabajo, se planteó la extracción de sustancias poliméricas extracelulares (EPS) del lodo y se evaluó la capacidad de biosorción de cationes Cu2+, Pb2+, Cd2+, La3+, Ce3+ y Nd3+ y desorción de los primeros tres metales. Se empleó el método de extracción de EPS con NaCl 0,85% m/m en proporción 1:1 con lodo, a pH=12, para aumentar la solubilidad de las proteínas y de los polisacáridos que lo componen, de lo que se obtuvo un rendimiento de extracción de 3,33 kg EPS/t lodo (base húmeda, BH), con una capacidad de adsorción de hasta 441,5 mg Cu/g EPS; 1124,7 mg Pb/g; 417,6 mg Cd/g; 310,5 mg La/g; 287,8 mg Ce/g; 223,2 mg Nd/g. Cobre y cadmio presentaron un ajuste a cinética de pseudo-primer orden y plomo a pseudo-segundo orden. La isoterma de Langmuir se ajustó a los datos de Cu2+, Pb2+ y Cd2+. Se obtuvo un proceso de adsorción endotérmico entre 10°C y 30°C. El estudio económico indica una disminución del costo de tratamiento de lodo desde 23 USD/t lodo (tratamiento actual de Biodiversa S.A. con adición de cal) a 2,1 USD/t lodo, al reemplazar el tratamiento actual por tratamiento por extracción de EPS, además se obtiene lodo clase A, que es un lodo sin restricciones sanitarias para aplicación al suelo. Las utilidades netas por recuperación de neodimio con EPS corresponden a 181.057 USD/año. Se mejoró el proceso de extracción reemplazando el uso de solución de NaCl 0,85% m/m, por adición directa de sal al lodo, con lo que se consiguió una disminución del costo de tratamiento por extracción de EPS desde 2,1 USD/t lodo a 0,732 USD/t lodo, que se concluye como proceso óptimo de extracción de EPS. Los resultados de este trabajo permiten desarrollar un proceso de economía circular en la gestión de lodos, donde el lodo corresponde a la materia prima para el desarrollo de un material sorbente de origen orgánico. Os lodos sanitarios son un residuo cunha elevada carga orgánica e organismos patóxenos, que requiren tratamento para a súa eliminación definitiva. Actualmente Biodiversi S.A. encárgase de xestionar 83.049 toneladas de lodos anuais, fracción que se trata con cal, obtendo lodos de clase B (é dicir, cun contido de coliformes fecais inferior a 2x106 unidades sólidas totais/g) para a súa eliminación en vertedoiros sanitarios ou polígonos forestais. Neste traballo propúxose a extracción de substancias poliméricas extracelulares (EPS) dos lodos e avaliouse a capacidade de biosorción dos catións Cu2+, Pb2+, Cd2+, La3+, Ce3+ e Nd3+ e a desorción dos tres primeiros metais. Utilizouse o método de extracción EPS con NaCl 0,85% m/m en proporción 1:1 con barro, a pH=12, para aumentar a solubilidade das proteínas e polisacáridos que o compoñen, do que se obtivo un rendemento de extracción de 3,33. kg de EPS/t de lodo (base húmida, WB), cunha capacidade de adsorción de ata 441,5 mg Cu/g de EPS; 1124,7 mg Pb/g; 417,6 mg Cd/g; 310,5 mgLa/g; 287,8 mg Ce/g; 223,2 mg Nd/g. O cobre e o cadmio presentaron un axuste á cinética de pseudo-primeira orde e conduciron á pseudo-segunda orde. A isoterma de Langmuir axustouse aos datos de Cu2+, Pb2+ e Cd2+. Obtívose un proceso de adsorción endotérmica entre 10°C e 30°C. O estudo económico indica unha diminución do custo do tratamento de lodos de 23 USD/tonelada de lodos (tratamento actual de Biodiversa S.A. con adición de cal) a 2,1 USD/tonelada de lodos, ao substituír o tratamento actual por tratamento de extracción de EPS, Ademais , obtéñense lodos de clase A, que son lodos sen restricións sanitarias de aplicación ó terreo. Os beneficios netos da recuperación de neodimio con EPS corresponden a 181.057 USD/ano. O proceso de extracción mellorouse ao substituír o uso dunha solución de NaCl ao 0,85% m/m pola adición directa de sal ao lodo, o que resultou nunha redución do custo do tratamento para a extracción de EPS de 2,1 USD/tonelada de lodo a 0,732 USD/ tonelada de lodo, que se conclúe como o proceso óptimo de extracción de EPS. Os resultados deste traballo permiten desenvolver un proceso de economía circular na xestión de lodos, onde os lodos corresponden á materia prima para o desenvolvemento dun material adsorbente de orixe orgánica. Waste sludge is a product containing high organic load and pathogenic organisms, requiring treatment for its final disposal. Biodiversa S.A. currently processes 83.049 t/yr, where a fraction of it, is treated by lime stabilization, obtaining B-class sludge (with a fecal coliform content of less than 2x106 units/g of total solids) for disposal in landfills or forest areas. Extracellular polymeric substances (EPS) extraction from waste sludge was studied and adsorption capacity for Cu2+, Pb2+, Cd2+, La3+, Ce3+ y Nd3+, and desorption efficiency of the first three metals was determined. NaCl 0,85% m/m in 1:1 proportion to the sludge, at pH = 12 is used to extract the EPS, to improve the presence of proteins and polysaccharides in supernatant, from which the extraction yield was 3,33 kg EPS/t sludge (BH) and adsorption capacities were 441,5 mg Cu/g EPS; 1124,7 mg Pb/g; 417,6 mg Cd/g; 310,5 mg La/g; 287,8 mg Ce/g; 223,2 mg Nd/g. Copper and cadmium kinetics fits the pseudofirst order model, and lead fits pseudo-second order model. Langmuir model was fitted well for Cu2+, Pb2+ y Cd2+. The adsorption reactions showed the endothermic nature of the sorption process between 10°C and 30 °C. The economic study indicates a decrease in the cost of sludge treatment from 23 USD/t sludge (with the current process treatment with lime) to 2,1 USD/t sludge, by replacing lime stabilization with the EPS extraction process, were A-class sludge is obtained, which is a sludge without sanitary restrictions for application to the soil. The net income of the extraction and adsorption process for neodymium is 181.057 USD/yr. By direct addition of NaCl to sludge, the treatment cost diminished from 2,1 USD/t sludge to 0,32 USD/t sludge, which was the optimal EPS extraction process. These results allow to develop a circular economy model for waste sludge management, where sludge can be considered as a raw material to produce an organic biosorbent.

Traballo Fin de Máster en Enxeñaría Química e Bioprocesos. Curso 2018-2019 Los métodos convencionales de tratamiento de aguas residuales solo eliminan parcialmente algunos de los contaminantes presentes en ellas, lo que representa una amenaza para la salud pública y el medio ambiente. En este contexto, los procesos de oxidación avanzados (AOPs), como la fotocatálisis y las reacciones foto-Fenton, se presentan como tecnologías más robustas, capaces de degradar la materia orgánica más resistente a otros métodos. En el ámbito de la fotocatálisis con semiconductores nanoestructurados, la deposición de clústeres de plata sobre la superficie de nanopartículas de ZnO mejora el aprovechamiento de la radiación incidente (tanto visible como ultravioleta), mejorando de esta forma las cinéticas. En el campo de las reacciones Fenton y foto-Fenton, el empleo de magnetita nanoestructurada como catalizador heterogéneo proporciona ventajas significativas de cara a su aplicación en un proceso industrial, ya que facilita su separación. Además, mediante modificaciones estructurales de estas nanopartículas se pueden mejorar los rendimientos obtenidos. Por otro lado, son también conocidas las ventajas de la irradiación con luz ultravioleta y/o visible sobre los procesos Fenton, aumentando la eficiencia de degradación de los compuestos objetivo. En el presente trabajo se han abordado el estudio y el desarrollo de tecnologías de fotocatálisis, Fenton y foto-Fenton, usando catalizadores nanoestructurados de diferente naturaleza, según sus propiedades catalíticas y fotoquímicas. La estrategia de la investigación ha consistido en un screening inicial para la identificación de los catalizadores con mayor potencial considerando su futura implementación en AOPs, así como la elección de contaminantes modelo apropiados para una correcta evaluación de las cinéticas y rendimientos de degradación. Mediante un diseño de experimentos Box-Benhken se han valorado las condiciones de reacción más favorables, para luego extrapolarlas a una matriz de mayor volumen, investigando también los ciclos de reúso de los catalizadores. Además, el efecto matriz en muestras de agua reales ha sido considerado para obtener una perspectiva más aproximada a una futura aplicación industrial.

Traballo Fin de Máster en Enxeñaría Ambiental. Curso 2017-2018 El presente trabajo de fin de máster plantea como objetivo principal la realización de una evaluación ambiental del tratamiento de las aguas residuales de la depuradora biológica de Xinzo de Limia (Ourense). Esta planta de tratamiento construida en el año 1.999 fue sometida a dos obras de mejora. La primera de ellas en el año 2.010 y la última en el 2.015. El objetivo de esta última fue mejorar la capacidad de eliminación de nutrientes ya que el medio receptor está declarado como zona sensible por Resolución del 10 de julio de 2.006 de la Secretaría General para el Territorio y la Biodiversidad. Para ello, se ha empleado la metodología del Análisis del Ciclo de Vida (ACV), que permite identificar la distribución de las cargas medioambientales en los productos generados a lo largo de la vida útil de un proceso, identificando y cuantificando el uso de materia, energía y los vertidos al entorno para determinar el impacto de los mismos, y poder evaluar y llevar a la práctica estrategias de mejora ambiental. Para la realización del ACV se ha elegido 1 m3 de agua tratada como unidad funcional, referenciando a ella todos los datos necesarios (caracterización del agua, consumo de reactivos, generación de residuos y fangos, consumo eléctrico y transporte) para realizar el estudio. Se han definido 2 escenarios, uno anterior a las obras de 2.015 y otro posterior a las mismas, para poder compararlos mediante esta metodología. A través del software SimaPro 7.0 y la metodología ReCiPe Midpoint (H), se han evaluado todos los datos del estudio que completan el ACV. Los resultados obtenidos muestran una disminución significativa del impacto en el escenario 2 respecto al escenario 1, excepto en la eutrofización del agua dulce, donde se produce un leve incremento, y se define como principal hot spot el consumo de electricidad. Para completar el estudio de la EDAR se realizó una evaluación de la ecoeficiencia desde la perspectiva del ciclo de vida, a partir de los costes y del análisis del ciclo de vida de la EDAR de Xinzo de Limia. Obteniéndose como resultado una disminución de los costes en el escenario 2, de manera que se puede afirmar que la gestión ambiental en este estudio integra el beneficio ambiental con el económico.