Search

This study was aimed at understanding the effect of applied voltage, catholyte and reactor scale on nitrogen recovery from two different organic wastes (digestate and pig slurry) by means of microbial electrolysis cell (MEC) technology. For this purpose, MEC sizes of 100, 500 and 1000 mL were tested at applied voltages of 0.6, 1 and 1.4 V using either a phosphate-buffered solution or NaCl solution as the catholyte. By increasing the reactor size from 500 mL to 1000 mL, a decrease in the ammonia recovery efficiency from 47 to 42 % was observed. The results also showed that the phosphate-buffered solution is preferable as the catholyte and that the voltage applied does not have a noticeable effect on current production and ammonia recovery. Low biodegradability of the wastes was identified as the main bottleneck. This research was supported by the European Union Horizon 2020 Research and Innovation Programme (GA nº 668128-Newfert-H2020-BBI-PPP-2014-1). Financing: This project has received funding from the Bio Based Industries Joint Undertaking under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 668128

This study investigates the potential opportunities of hydrogen evolution treating landfill leachate in a set of two microbial electrolysis cells (MEC-1 and 2) under 30 C and 17 ± 3 C temperatures, respectively. The system achieved a projected current density of 1000e1200 mA m 2 (MEC-1) and 530e755 mA m 2 (MEC-2) coupled with low cost hydrogen production rate of 0.148 L La 1 d 1 (MEC-1) and 0.04 L La 1 d 1 (MEC-2) at an applied voltage of 1.0 V. Current generation led to a maximum COD oxidation of 73 ± 8% (MEC-1) and 65 ± 7% (MEC-2) with 100% energy recovery. The system also exhibited a high hydrogen recovery (66e95%), pure hydrogen yield (98%) and tremendous working stability during two months of operation. Electroactive microbes such as Pseudomonadaceae, Geobacteraceae and Comamonadaceae were found in anodophilic biofim, along with Rhodospirillaceae and Rhodocyclaceae, which could be involved in hydrogen production. These results demonstrated an energy-efficient approach for hydrogen production coupled with pollutants removal. This research was supported by the regional government ‘Junta de Castilla y León, Consejería de Educación’ and Ana Sotres thanks for the postdoctoral contract associated with project reference: LE060U16, co-financed by FEDER funds

In this study, the effects on process performance and changes in microbial populations with the addition of biochar to the anaerobic digestion of sludge and orange peels were evaluated. Biochar had a positive influence in batch digestions, leading to a decrease in the lag phase and an increase in methane yields; this was even more evident for citrus peel wastes, which reached an increase of approximately 33% when 10 g L−1 of biochar was added and 56% when 30 g L−1 was added. Particle size analysis performed for the experiments shows greater surface area available in biochar systems for biomass immobilization. Analysis of the microbial communities by means of 16S rRNA gene pyrosequencing shows that the biochar addition favoured the electro-active microorganisms consortia creating a synthrophic metabolism between eubacterial and archaeal populations, which resulted in an improvement of the anaerobic digestion performance. The codigestion of the mixture under a semicontinuous regimen showed an improvement in methane yields of approximately 60% and at hydraulic retention times of 30–20 days (reaching methane production values above 500 L CH4 kg VS−1 at an OLR of 1.49 kg VS m−3 d−1). The enhancement observe in biochar supplemented fermentations may be explained by the adsorption of inhibitors and the relatively high surface area favoured the adhesion and growth of microorganisms. This research was possible thanks to the financial support of the "Ministerio de Economía y Competitividad" and Fondo Europeo de Desarrollo Regional through the project (ref: CTQ2015-68925-R) and ‘Junta de Castilla y León, Consejería de Educación’ (ref: LE060U16) projects cofinanced by FEDER funds. A. Sotres thanks the regional ‘Junta de Castilla y León’for the postdoctoral contract associated with project ref: LE060U16

Carbon capture and utilization at biocathodes provides a solution to minimize CO2 emissions meanwhile commodity chemicals are being generating from an inexpensive substrate. The aim of this work is to develop biocathodes for MES systems capable of making use of CO2 in order to generate valuable chemicals. The biocathodes were inoculated using two different inocula and following two different strategies. These different start-up conditions showed distinct electrical behavior in three of the four cases. These microbial electro-synthesis systems (MES) were capable of achieving an acetic acid production between 70-196mg/L depending on the strategy. The use of a river mud inoculum resulted in a sharp enrichment, and when the potential was invert to force it to work as a biocathode, the biofilm got mostly specific in acetic acid producing bacteria, Acterobacteraceae, and some hydrogen generating bacteria. The hydrogenotrophic methanogen Methanobacteriaceae, was the only family identified on the cathode. However, the use of an anaerobic digestion inoculum resulted in a highly diverse biofilm and in a lower acetic acid production with hydrogen detected. The Archaeal population was inhibited under this condition. To conclude it is observed that specialisation of biofilm in certain Eubacterial families improves bioelectrosynthesis, and acetic acid production in particular. In addition, it is highlighted that being the Archaeal community quite similar within both biofilms, the dominant families on the cathode biofilms were drastically different, likely due to the difference in the Eubacterial microorganisms. Thanks “Junta de Castilla y Leon” for postdoctoral contract associated to project ref: LE060U16. The authors acknowledge the funding of the Spanish “Ministerio de Economía y Competitividad” via project CTQ2015-68925-R.

This study seeks to assess the impact that the anodic electrodeposition of graphene oxide (GO) has on the start-up process and on the development of microbial communities on the anode of BESs. The GO electrodeposited electrodes were characterised in abiotic conditions to verify the extent of the modifcation and were then transferred to a bioelectrochemical reactor. Results showed that the modifed electrode allowed for a reduced start-up time compared to the control electrode. After three months, high throughput sequencing was performed, revealing that electrochemically reduced graphene oxide acts as a selective agent toward exoelectrogenic bacteria as Geobacter. Overall, this study shows that GO modifed electrodes enhance bioflm build up in BES. This research was possible thanks to the financial support of the ‘Ministerio de Economía y Competitividad’ project ref: CTQ2015-68925-R, cofinanced by FEDER funds. Ana Sotres thanks the regional ‘Junta de Castilla y León’ for the postdoctoral contract associated with project ref: LE060U16, cofinanced by FEDER funds

El desarrollo de celdas microbianas para la recuperación de nutrientes es un paso crucial para la implementación de esta tecnología en el tratamiento de residuos orgánicos líquidos. En el presente trabajo se describen los resultados preliminares obtenidos durante la caracterización de un electrolizador biocatalíticos de 16 L, diseñado para el tratamiento de purines y recuperación de nitrógeno. El reactor fue alimentado con residuos de una granja de ganado porcino diluidos a diferentes concentraciones. Los resultados muestran que tras un periodo de aclimatación de 15-20 días es posible obtener recuperaciones máximas del 57 % del nitrógeno total presente en el residuo inicial.

Carbon capture and utilization at biocathodes provides a solution to minimize CO2 emissions meanwhile commodity chemicals are being generating from an inexpensive substrate. The aim of this work is to develop biocathodes for MES systems capable of making use of CO2 in order to generate valuable chemicals. The biocathodes were inoculated using two different inocula and following two different strategies. These different start-up conditions showed distinct electrical behavior in three of the four cases. These microbial electro-synthesis systems (MES) were capable of achieving an acetic acid production between 70-196mg/L depending on the strategy. The use of a river mud inoculum resulted in a sharp enrichment, and when the potential was invert to force it to work as a biocathode, the biofilm got mostly specific in acetic acid producing bacteria, Acterobacteraceae, and some hydrogen generating bacteria. The hydrogenotrophic methanogen Methanobacteriaceae, was the only family identified on the cathode. However, the use of an anaerobic digestion inoculum resulted in a highly diverse biofilm and in a lower acetic acid production with hydrogen detected. The Archaeal population was inhibited under this condition. To conclude it is observed that specialisation of biofilm in certain Eubacterial families improves bioelectrosynthesis, and acetic acid production in particular. In addition, it is highlighted that being the Archaeal community quite similar within both biofilms, the dominant families on the cathode biofilms were drastically different, likely due to the difference in the Eubacterial microorganisms. Thanks “Junta de Castilla y Leon” for postdoctoral contract associated to project ref: LE060U16. The authors acknowledge the funding of the Spanish “Ministerio de Economía y Competitividad” via project CTQ2015-68925-R.

El desarrollo de celdas microbianas para la recuperación de nutrientes es un paso crucial para la implementación de esta tecnología en el tratamiento de residuos orgánicos líquidos. En el presente trabajo se describen los resultados preliminares obtenidos durante la caracterización de un electrolizador biocatalíticos de 16 L, diseñado para el tratamiento de purines y recuperación de nitrógeno. El reactor fue alimentado con residuos de una granja de ganado porcino diluidos a diferentes concentraciones. Los resultados muestran que tras un periodo de aclimatación de 15-20 días es posible obtener recuperaciones máximas del 57 % del nitrógeno total presente en el residuo inicial.

This study seeks to assess the impact that the anodic electrodeposition of graphene oxide (GO) has on the start-up process and on the development of microbial communities on the anode of BESs. The GO electrodeposited electrodes were characterised in abiotic conditions to verify the extent of the modifcation and were then transferred to a bioelectrochemical reactor. Results showed that the modifed electrode allowed for a reduced start-up time compared to the control electrode. After three months, high throughput sequencing was performed, revealing that electrochemically reduced graphene oxide acts as a selective agent toward exoelectrogenic bacteria as Geobacter. Overall, this study shows that GO modifed electrodes enhance bioflm build up in BES. This research was possible thanks to the financial support of the ‘Ministerio de Economía y Competitividad’ project ref: CTQ2015-68925-R, cofinanced by FEDER funds. Ana Sotres thanks the regional ‘Junta de Castilla y León’ for the postdoctoral contract associated with project ref: LE060U16, cofinanced by FEDER funds

Hydrogen is a key versatile biomolecule in microbial electrosynthesis (MES). It can be directly produced by electrolysis to be used as an intermediate, directly biosynthesize by electroactive microorganisms from protons and electrons, or externally added to drive other bioelectrochemical or biological reactions. The aim of this study is to bring further understanding on how externally added hydrogen impacts product formation on MES. Two double-chamber microbial electrolysis cells were built in 500mL modified Schott-Duran bottles (Figure 1A). The cathode consisted of a 175 cm2 carbon felt (+1V vs. Ag/AgCl) and a platinum wire was used as counter electrode. The cathode was inoculated according to the procedure detailed in Bajracharya et al. 2017, and following the acclimation period the biocathode was fed with a gas mixture containing 20% H2 / 20% N2 / 60% CO2. After 2 weeks of operation hydrogen was removed from the feed ( 20% N2 / 80% CO2). When the cell was fed with the hydrogen-containing mixture, acetate and ethanol concentrations (Figure 1B) grew steadily with time (composition ratio around 1:1 (w/w)). This behavior suggested that hydrogen was acting as a reducing agent driving direct production of ethanol, or even its production from acetate. However, when hydrogen was removed from the feed, ethanol concentration declined, while acetate concentration sharply increased showing CO2-acetate selectivities near 100%. These results indicate how ethanol production is highly dependent on externally-added hydrogen, while the synthesis of acetate only requires the cathode as a source of electrons. A.Sotres thanks “Junta de Castilla y Leon” for postdoctoral contract associated to project ref: LE060U16, cofinanced by FEDER funds

Las celdas de electrolísis microbiana (MEC) han experimentado un creciente interés en la comunidad científica en los últimos años. Pero uno de factores limitantes para su implementación a gran escala es el coste de los materiales. En este trabajo se estudia la posibilidad de emplear cáscara de almendra pirolizada (CAP) como una alternativa de bajo coste a los materiales electródicos tradicionales en las MEC. La pirolisis se llevó a cabo en un horno tubular a 1000 ºC en corriente de nitrógeno para hacer a este material electroconductor. Se montaron cuatro celdas con CAP (CAP-MEC) y cuatro con fieltro de carbono (FC-MEC). Las celdas son bicamerales y separadas por membrana de intercambio catiónico. Se empleó lodo digerido de una EDAR como inóculo microbiano y se puso a operar las FC-MEC y las CAP-MEC a 1.0V durante tres meses. Los resultados obtenidos apuntan a que las FC-MEC arrancaron antes que las CAP-MEC pero a lo largo de los ciclos CAP-MEC y FC-MEC alcanzaron densidades de corrientes similares dando eficiencias coulombicas de 12% y 11% para FC-MEC y CAP-MEC, respectivamente. Lo que demuestra que las CAP pueden reemplazar al FC como material de bajo coste. Sin embargo, los futuros esfuerzos deben ir a superar el factor limitante del tamaño de las CAP. Además, se llevó a cabo secuenciación masiva de 16S rRNA génica de poblaciones eubacteriales para estudiar las diferencias y similitudes entre las poblaciones adheridas a cada tipo de electrodo. Por otro lado, las comunidades microbianas son cuantificadas por PCR a tiempo real para determinar la cantidad de bacterias capaces de crecer en la superficie de ambos electrodos. Este trabajo ha sido realizado gracias al proyecto de la Junta de Castilla y León (ref: LE060U16) cofinanciado con fondos FEDER. Ana Sotres agradece el contrato postdoctoral asociado a este proyecto ref: LE060U16. Cristian Bernabé Arenas agradece el contrato predoctoral asociado a este proyecto ref: CTQ-2015-68925-R

The amounts of slurry and manure produced each year are steadily rising as a result of an increasing demand for livestock products, which are expected to almost double by 2050 [1]. This two byproducts of farm-activity are commonly used as a fertilizer for crops production. However, their direct disposal may also overcome soils capacity to absorb nutrients in some areas [2], thus giving to rise to health and environmental issues. This demands the use of feasible and efficient waste management technologies that help to limit the impact of these wastes

Specific refraction, specific volume and viscosity of the anionic surfactant-water-sodium chloride systems were studied, the surfactants in question being sodium alkylether-sulfate, sodium dodecylsulfate and sodium dodecylbenzenesulfonate, in a temperature range from 278 to 313 K.Surfactant and sodium chloride concentrations up to 20% and 3% (W/W), respectively, were studied.Rheological behaviour of the systems varies from Newtonian, in the systems with lower surfactant and sodium chloride concentrations, to pseudoplastic (Ostwald-type) and even viscoelastic when those concentrations are high.It has been found an abnoimal behaviour in the systems containing sodium alkylether-sulfate, where the viscosity shows a maximum at 283 K. It is explained in terms of dehydration of the ethoxy groups as temperature increases.The addition of sodium chloride increases the dynamic viscosity of the systems, except in AES/water systems at low sodium chloride concentration. This fact is explained considering the changes in micellar structure caused by the electrolyte.

A number of properties such as surface tension, critical micelle concentration, specific condlictivity, viscosity, solubility, biodegradability, toxicity and water hardness stability of linear alkylbenzene sulfonate magnesium salts have been measured and compared to those sodium salts. Other tests like Zein, wetting, laundry detergency performance or dishwashing tests have been conducted as well.Some specific abilities of magnesium salts have been confirmed or established, giving way to new, potential applications in the detergent and cosmetic field.

Modificación de electrodos de carbono con óxido de grafeno para la mejora del rendimiento en sistemas bioelectroquímicos. This research was supported by the regional government ‘Junta de Castilla y León, Consejería de Educación’, project reference: LE060U16, co-financed by FEDER funds

As most of you know, carbon capture and utilisation is one of the major challenges in Environmental engineering nowadays. Several novel ideas have been proposed to generate chemicals from CO2, one of them is microbial electrosynthesis. CO2 electroreduction opens a wide viriety of posibilities to produce chemicals such as carboxylic acids or combustible gases. This goal can be achieved in a biocathode using a mixed or pure culture biofilm. This technology is currently in the first stages of development showing promising results. This research was possible thanks to the financial support of the ‘Ministerio de Economía y Competitividad’ project ref: CTQ2015-68925-R, cofinanced by FEDER funds. Ana Sotres thanks the regional ‘Junta de Castilla y León’ for the postdoctoral contract associated with project ref: LE060U16, cofinanced by FEDER funds

El objetivo principal de esta tesis es evaluar la integración de los sistemas bioelectroquímicos y procesos biológicos convencionales (como la digestión anaerobia o la fermentación oscura) como alternativa tecnológica para el tratamiento de aguas residuales tanto de origen industrial (lactosuero) como de origen doméstico

Modificación de electrodos de carbono con óxido de grafeno para la mejora del rendimiento en sistemas bioelectroquímicos. This research was supported by the regional government ‘Junta de Castilla y León, Consejería de Educación’, project reference: LE060U16, co-financed by FEDER funds

El objetivo principal de esta tesis es evaluar la integración de los sistemas bioelectroquímicos y procesos biológicos convencionales (como la digestión anaerobia o la fermentación oscura) como alternativa tecnológica para el tratamiento de aguas residuales tanto de origen industrial (lactosuero) como de origen doméstico

As most of you know, carbon capture and utilisation is one of the major challenges in Environmental engineering nowadays. Several novel ideas have been proposed to generate chemicals from CO2, one of them is microbial electrosynthesis. CO2 electroreduction opens a wide viriety of posibilities to produce chemicals such as carboxylic acids or combustible gases. This goal can be achieved in a biocathode using a mixed or pure culture biofilm. This technology is currently in the first stages of development showing promising results. This research was possible thanks to the financial support of the ‘Ministerio de Economía y Competitividad’ project ref: CTQ2015-68925-R, cofinanced by FEDER funds. Ana Sotres thanks the regional ‘Junta de Castilla y León’ for the postdoctoral contract associated with project ref: LE060U16, cofinanced by FEDER funds

La industria de la pasta y del papel es un sector estratégico para la economía de la Unión Europea, con una importante contribución al crecimiento financiero y la creación de empleo. Sin embargo, los procesos de producción de pasta y de papel requieren altos consumos de energía y agua, siendo esta industria altamente contaminante. Como consecuencia del elevado consumo de agua, se generan grandes volúmenes de aguas residuales, cuyo tratamiento da lugar a la producción de lodos primarios (L1) y secundarios (L2). La práctica más habitual en la industria papelera es mezclar L1 y L2, para después gestionar esa mezcla (lodos mixtos). En media se generan un total de 50 kg de lodos mixtos por cada tonelada de papel que se produce, siendo el 70% de L1 y el 30% L2. En este contexto, y en el ámbito de la economía circular, esta tesis se centra en el aprovechamiento energético y valorización de estos lodos, y tiene por objetivo determinar las características del procesamiento térmico (combustión y pirolisis) de L1 y L2 así como de su co-procesamiento con carbón (C). Además, se pretende también estudiar la utilización del carbonizado residual de la pirólisis de los lodos para la adsorción de fármacos en aguas residuales. Los resultados obtenidos mostraron que las propiedades térmicas de los L1 utilizados en este trabajo fueron muy diferentes de las de los L2 y de las de C. Mediante análisis térmico simultáneo (STA, del inglés Simultaneous Thermal Analysis) fueron determinadas las curvas de termogravimetría derivada (DTG, del inglés Differential Thermogravimetry) y de calorimetría diferencial de barrido (DSC, del inglés Differential Thermogravimetry) para la combustión y pirólisis de L1, L2, C y sus respectivas mezclas, CL1 y CL2 (con un 10% en masa de L1 o L2, respectivamente). Las curvas DTG y DSC de la combustión de C mostraron perfiles típicos de carbones bituminosos, con una única etapa de pérdida de masa y liberación de calor. En el caso de L1, la pérdida de masa durante la

La presente tesis propone la oxicombustión como tecnología de generación de energía complementaria con las convencionales y, en particular, como método de valoración energética de residuos. Para estudiar y aplicar esta técnica se parte de residuos lignocelulósicos procedentes de cultivos energéticos, como son el maíz, el girasol y la colza, con una producción garantizada, y una microalga. Se estudia y analiza el proceso tradicional de combustión y de oxicombustión de estas biomasas, así como la mezcla de las mismas con una matriz de maíz. Para ello se emplea el análisis térmico y la termobalanza como principal herramienta experimental. Paralelamente, se analiza el factor económico como aspecto básico para garantizar la viabilidad del proceso industrial. Entre las conclusiones destacan, por un lado, que se necesita una política de subvención pública mucho más importante que la actual para conseguir que la planta de oxicombustión de biomasa tenga viabilidad económica (valor actual neto positivo. Y, por otro lado,se establece la necesidad de una estabilidad en las políticas energéticas de los gobiernos para atraer potenciales inversores a los países que contribuyan a su desarrollo económico y social y a la mejora de la sostenibilidad de nuestro planeta

El principal objetivo de esta tesis es evaluar la capacidad de varias configuraciones de reactores bioelectroquímicos (BES) para convertir las aguas residuales urbanas en aguas sostenibles aumentando la eficacia energética de los tratamientos de aguas residuales al transformar la materia orgánica del agua en hidrógeno o electricidad. El trabajo concluye que la huella de carbono de una planta de tratamiento de aguas urbanas con la tecnología de electrolizador biocatalítico (EB) es menor que la de una planta convencional con tratamiento de fangos activados y las emisiones son aún menores si se añaden las emisiones que se evitan en el caso de utilizar el hidrógeno generado para el propio abastecimiento de la planta o bien para su inyección en la red

La presente tesis propone la oxicombustión como tecnología de generación de energía complementaria con las convencionales y, en particular, como método de valoración energética de residuos. Para estudiar y aplicar esta técnica se parte de residuos lignocelulósicos procedentes de cultivos energéticos, como son el maíz, el girasol y la colza, con una producción garantizada, y una microalga. Se estudia y analiza el proceso tradicional de combustión y de oxicombustión de estas biomasas, así como la mezcla de las mismas con una matriz de maíz. Para ello se emplea el análisis térmico y la termobalanza como principal herramienta experimental. Paralelamente, se analiza el factor económico como aspecto básico para garantizar la viabilidad del proceso industrial. Entre las conclusiones destacan, por un lado, que se necesita una política de subvención pública mucho más importante que la actual para conseguir que la planta de oxicombustión de biomasa tenga viabilidad económica (valor actual neto positivo. Y, por otro lado,se establece la necesidad de una estabilidad en las políticas energéticas de los gobiernos para atraer potenciales inversores a los países que contribuyan a su desarrollo económico y social y a la mejora de la sostenibilidad de nuestro planeta

El principal objetivo de esta tesis es evaluar la capacidad de varias configuraciones de reactores bioelectroquímicos (BES) para convertir las aguas residuales urbanas en aguas sostenibles aumentando la eficacia energética de los tratamientos de aguas residuales al transformar la materia orgánica del agua en hidrógeno o electricidad. El trabajo concluye que la huella de carbono de una planta de tratamiento de aguas urbanas con la tecnología de electrolizador biocatalítico (EB) es menor que la de una planta convencional con tratamiento de fangos activados y las emisiones son aún menores si se añaden las emisiones que se evitan en el caso de utilizar el hidrógeno generado para el propio abastecimiento de la planta o bien para su inyección en la red

El presente trabajo se centra en la producción de biochar mediante el tratamiento térmico de pirólisis a partir de biomasa lignocelulósica , desde una perspectiva práctica, controlada y sostenible. Además, también se establecen las bases para el diseño y fabricación de un reactor de pirólisis térmicamente auto-sostenible a escala demostración que pueda ser transportado a distintos emplazamientos sin infraestructuras, y su posible escalado a nivel industrial. En este trabajo se plantea la gestión de un residuo de la industria vitivinícola (madera de cepas arrancadas), con el menor pretratamiento posible, generando un producto con mayor valor añadido, logrando a la vez una disminución en la huella de carbono y no incurriendo en excesivos costes de operación. Como punto final se realizó el diseño conceptual y dimensionamiento de un pirolizador a gran escala (2t/h) para el tratamiento de madera de cepas arrancadas y otros materiales de características similares. La tecnología elegida para tal finalidad fue la de los hornos rotatorios ya que presentan cierto grado de flexibilidad en su operación que resulta ventajoso para un proceso de pirólisis

En el presente proyecto se aborda el Sellado del Vertedero de residuos sólidos urbanos situado en Villaviudas (provincia de Palencia), ya en desuso. El adecuado tratamiento de los residuos se constituye como una exigencia para la conservación del medio ambiente y la mejora de la calidad de vida en nuestras localidades. En dicho vertedero depositaban los residuos los municipios de Villaviudas y Baltañas. Para la realización de las obras del sellado del vertedero, el Ayuntamiento de Villaviudas pone a disposición los terrenos donde se ubica el vertedero para la realización de las citadas obras. Por este motivo, se realiza el presente Proyecto que servirá para describir, calcular y valorar las obras necesarias para la realización del sellado del vertedero de residuos urbanos de Villaviudas. Estas obras tendrán como finalidad la recuperación medioambiental del espacio ocupado por el vertedero de residuos, que ha provocado una degradación del medio natural en el que se encuentra

El estudio se enmarca dentro las distintas acciones que se están desarrollando en la Unión Europea para solucionar el problema que plantean los residuos orgánicos, promoviendo procesos de valorización que permitan su aprovechamiento. Destacando entre estos, en primer lugar, los ganaderos que son la mayor fuente de residuos orgánicos producida en la Unión Europea, especialmente los del sector porcino como generador de purines por su alto riesgo de contaminación por nitratos y fosfatos de aguas superficiales y acuíferos.; y, en segundo lugar, la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU). Esta tesis se centra en estudio de la co-digestión de purín y FORSU utilizando como co-sustratos los residuos obtenidos en el proceso de biodiésel, a fin de incrementar la estabilidad del sistema y la producción de metano.

El estudio se enmarca dentro las distintas acciones que se están desarrollando en la Unión Europea para solucionar el problema que plantean los residuos orgánicos, promoviendo procesos de valorización que permitan su aprovechamiento. Destacando entre estos, en primer lugar, los ganaderos que son la mayor fuente de residuos orgánicos producida en la Unión Europea, especialmente los del sector porcino como generador de purines por su alto riesgo de contaminación por nitratos y fosfatos de aguas superficiales y acuíferos.; y, en segundo lugar, la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU). Esta tesis se centra en estudio de la co-digestión de purín y FORSU utilizando como co-sustratos los residuos obtenidos en el proceso de biodiésel, a fin de incrementar la estabilidad del sistema y la producción de metano.

En el presente proyecto se aborda el Sellado del Vertedero de residuos sólidos urbanos situado en Villaviudas (provincia de Palencia), ya en desuso. El adecuado tratamiento de los residuos se constituye como una exigencia para la conservación del medio ambiente y la mejora de la calidad de vida en nuestras localidades. En dicho vertedero depositaban los residuos los municipios de Villaviudas y Baltañas. Para la realización de las obras del sellado del vertedero, el Ayuntamiento de Villaviudas pone a disposición los terrenos donde se ubica el vertedero para la realización de las citadas obras. Por este motivo, se realiza el presente Proyecto que servirá para describir, calcular y valorar las obras necesarias para la realización del sellado del vertedero de residuos urbanos de Villaviudas. Estas obras tendrán como finalidad la recuperación medioambiental del espacio ocupado por el vertedero de residuos, que ha provocado una degradación del medio natural en el que se encuentra

En este trabajo fue estudiada la primera etapa del proceso de fermentación en dos fases para el tratamiento de residuos de comida y lactosuero, destinada a la recuperación de hidrógeno. Los principales obstáculos para la aplicación práctica de esta tecnología fueron fijados y posteriormente fueron estudiadas diferentes alternativas orientadas a solventar dichas limitaciones. Una de ellas es la necesidad de incluir una etapa de pre-tratamiento para la generación de la microflora productora de hidrógeno, debido a los costes asociados y a la posible proliferación de nuevos microorganismos metanogénicos cuando son utilizados sustratos no estériles. En este trabajo fue planteado el uso de pellets de biosólidos producidos a partir de lodos de aguas residuales municipales digeridos anaeróbicamente como fuente de inóculo. También fue estudiada la fermentación sin inoculación aprovechando la microflora indígena presente en el lactosuero

El lactosuero, que se genera como subproducto durante el proceso de elaboración del queso, puede valorizarse económicamente gracias al aprovechamiento energético del biogás. En este trabajo se evaluaron diferentes alternativas de tratamiento que incluyeron la digestión anaerobia para la producción de biogás y la fermentación oscura para la producción de hidrógeno

La obtención de energía es un factor clave para el desarrollo de la actividad humana. La digestión anaerobia aplicada a residuos orgánicos es una opción adecuada de gestión y valorización económica gracias al aprovechamiento del biogás producido y a la estabilización del residuo. Sin embargo, este proceso fermentativo suele estar dificultado por diversos factores relativos a la naturaleza del substrato, como pueden ser el balance de nutrientes, el pH o la presencia de tóxicos e inhibidores. La inclusión de un co-substrato puede ser una opción valida para conseguir un substrato-mezcla adecuado al proceso.Este trabajo está enfocado a la gestión de los residuos ganaderos (ovino, vacuno y porcino), considerando residuos de la industria alimentaria (peladura de patata y patata frita) y bioenergética (glicerina) como posibles co-substratos

El objetivo principal de esta tesis es el estudio de la capacidad de la electrolisis biocatalítica (EB) para eliminar materia orgánica y generar energía durante el tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales. Asimismo, se plantea la realización de una estimación de la viabilidad de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas en la cual se combina la EB con un tratamiento convencional de lodos activos

La presente tesis comprende las investigaciones llevadas a cabo para el aislamiento, optimización de los parámetros de crecimiento y puesta a punto de un fotobiorreactor a escala piloto para el cultivo de una especie de microalga o cianobacteria autóctona adecuada para la fijación de CO2 en el sistema descrito anteriormente. Los resultados presentados demuestran que un sistema de bio-fijación de CO2, acoplado a una fuente emisora de gases de combustión, en regiones interiores templadas del norte de España, es posible mediante el cultivo de la cianobacteria autóctona de agua dulce Synechocystis sp. Investigaciones futuras son necesarias para establecer el tipo de reactor más eficiente y modo de aprovechamiento del fenómeno de biofloculación espontánea, que permitan reducir los costes del proceso. El aprovechamiento de la biomasa y el ingreso por créditos de carbono pueden convertir la necesidad medioambiental de fijación de CO2 con microalgas en un proceso económicamente viable y rentable

La presente tesis comprende las investigaciones llevadas a cabo para el aislamiento, optimización de los parámetros de crecimiento y puesta a punto de un fotobiorreactor a escala piloto para el cultivo de una especie de microalga o cianobacteria autóctona adecuada para la fijación de CO2 en el sistema descrito anteriormente. Los resultados presentados demuestran que un sistema de bio-fijación de CO2, acoplado a una fuente emisora de gases de combustión, en regiones interiores templadas del norte de España, es posible mediante el cultivo de la cianobacteria autóctona de agua dulce Synechocystis sp. Investigaciones futuras son necesarias para establecer el tipo de reactor más eficiente y modo de aprovechamiento del fenómeno de biofloculación espontánea, que permitan reducir los costes del proceso. El aprovechamiento de la biomasa y el ingreso por créditos de carbono pueden convertir la necesidad medioambiental de fijación de CO2 con microalgas en un proceso económicamente viable y rentable

Se propone en este trabajo un proceso de tratamiento de deyecciones ganaderas orientado al rango más bajo de capacidad de tratamiento. Para ello, se recurre a un sistema de tratamiento mixto, que combina secuencialmente la digestión anaerobia (producción de biogás) y el compostaje (producción de compost), en un proceso de digestión seca y en discontinuo. Estas características están encaminadas a conseguir plantas descentralizadas con bajos costes de inversión, operación y mantenimiento. Los residuos considerados aquí son el estiércol de ganado bovino y la gallinaza; ambos se generan en grandes cantidades en Castilla y León su alto contenido en sólidos los hace aptos para el tratamiento seco. La parte experimental de este trabajo se hizo a dos niveles: semi-piloto (reactores de 60 l) y piloto (reactor de 23 m3). Los ensayos a escala semi-piloto permitieron obtener información sobre la viabilidad técnica del proceso, su eficacia, y cómo le afectan determinados factores de interés: el régimen de recirculación del lixiviado, la proporción de líquido libre, la duración de la fase anaerobia y el uso de distintos cosustratos (restos triturados de poda, restos de colza y girasol). Los resultados de la digestión anaerobia, evaluados mediante indicadores de eficacia biológica (producción de CH4 del sustrato, producción específica de CH4 del reactor, carga orgánica) fueron buenos y comparables a otros sistemas de digestión en el caso del estiércol. La digestión de la gallinaza dio, en cambio, resultados significativamente menores de lo esperado, indicando que su alta concentración inhibe la biometanización. El ajuste de los datos de producción a la ecuación modificada de Gompertz permitió establecer una duración óptima de la digestión de estiércol para maximizar el aprovechamiento del reactor, que fue de 37,5 días. En planta piloto se realizaron cuatro ensayos o cargas, tres con estiércol de bovino y una con gallinaza. Sólo una de las cargas, con estiércol, tuvo éxito en la pr

[ESP]La Universidad Politécnica de Cartagena en España oferta un Minirreactor para llevar a cabo estudios de desarrollo de producto y de proceso en polímeros de condensación. Su principal ventaja radica en su pequeño tamaño lo cual permite la obtención de mucha información con pequeño gasto en monómeros. El reactor está provisto con avanzados sistemas de control de temperatura y de vacío que le confieren una alta repetitividad y confianza en los resultados obtenidos. Buscamos colaboraciones con centros de investigación, universidades o empresas, españolas o extranjeras interesadas en la investigación básica y aplicada sobre los procesos de polimerización por condensación y en particular en aquellos ligados a la fabricación de los poliésteres, poliamidas o policarbonatos.[ENG]A Spanish University offers a Minireactor for product development and process improvement on policondensation reactions. Its main advantage lies in its small volume which makes it a versatile and marketable tool for manufacture or research of polyesters, polyamides or polycarbonates. The reactor is provided with advanced temperature and vacuum control systems which guarantees high repeatability and confidence on the results obtained. We are seeking technical co-operation or Commercial Agreements with Technical Assistance.

This work is a first approach of an articulated hand with the purpose of solving the basic needs of a hand-amputated person. The anthropomorphic hand has two active degrees of freedom and 6 passive actuated by a pneumatic system. The main objectives are simplicity low weight and minimum consumption minimum control and natural appearance., Papers from the 23rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, October 25-28, 2001, held in Istanbul, Turkey. See also ADM001351 for entire conference on cd-rom. The original document contains color images.

The development and construction of a thermometry system based on optical fiber sensors is presented. This system is used in a laboratory of experimental hyperthermia to characterize the distribution of temperature on a substitute material of biological tissue (phantom), when it is subjected to controlled electromagnetic or ultrasonic radiation. The experiments are carried out inside an anechoic chamber. The temperature sensors were developed based on plastic optical fibers that work under the principle of evanescent sensors. Its presence in the phantom doesn't disturb the electromagnetic fields. The sensors are positioned inside the phantom by means of a system of automated positioning, controlled in precise form through a personal computer (PC) located inside the chamber. An external PC carries out the automation of the experiments using a control software that also allows to visualize the temperature mapping inside the phantom. The measurement of the temperature is carried out with a precision of plus or minus 0.2 degrees C in the interval of 35 degrees C at 45 degrees C. The sensors positioning system has a resolution of 2.5 mm and a load capacity of 3 kg. The control and visualization software presents a friendly interface for the user. According to the tests carried out until the moment with this thermometry system, we can conclude that the obtained results are satisfaction., Papers from the 23rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, October 25-28, 2001 held in Istanbul, Turkey. See also ADM001351 for entire conference on cd-rom. The original document contains color images.

The textile industry generates millions of tons of waste annually, making this sector one of the most polluting in the world. The objective of this research was to study the energy potential of three industrial textile wastes of vegetable and animal origin: CW (card waste), SFW (short fibre waste) and W (wool), using conventional and flash pyrolysis at 500 °C and 750 °C. CW and SFW thermogravimetric profiles were very different from W. In general, the bio-oil yield was higher in the conventional and in the low-temperature flash pyrolysis (up to 55 %). The gas obtained by flash pyrolysis at 750 °C has higher flue gas content and lower CO2 content so their high heating value (HHV) is higher (up to 15.34 MJ/kg). Bio-oils obtained by flash pyrolysis at high temperature stood out for their higher HHV (>30 MJ/kg), with the highest value (34.15 MJ/kg) obtained from SFW waste. Both low temperature flash pyrolysis and conventional pyrolysis produce bio-oils that contain aromatic (35–48 %) and non-aromatic (18–34 %) organic compounds. Additionally, they have high levels of phenols and benzenes. High-temperature flash pyrolysis bio-oils are mainly composed of polycyclic aromatic hydrocarbons. The textile samples are suitable for an energetic valorisation, highlighting the best SWF behaviour.

[EN] Microbial electrosynthesis (MES) allow CO2 capture and utilization for the electricity-driven bioproduction of organics such as acetic acid. Such systems can be coupled to any renewable electricity supply, especially those derived from solar and wind energy. However, fluctuations or even absence of electricity may cause damages or changes in the microbial community, and/or affect the performance and robustness of MES. Therefore, the transformation of gaseous CO2 into organic products in a MES was assessed continuously during 120 days of operation. Time-increasing power outages, from 4 h to 64 h, were applied in order to evaluate the effects of electric energy (current) absence on microbial community, organics formation, production rates and product accumulation. Acetic acid was the main product observed before and after the power outages. A maximum titer and production rate of 6965 mg L−1 and 516.2 mg L−1 d−1 (35.8 g m−2 d−1) of acetic acid were observed, respectively. During the absence of power supply, it was observed that acetic acid is oxidized back to CO2 which suggests microbial activity and/or pathway reversal. However, the electro-autotrophic activity recovered after the power gaps, and acetic acid production was restored after reconnecting the energy supply, reaching a current density of −25 A m−2. The microbial community of the biofilm responsible for this behavior was characterized by means of high-throughput sequencing, revealing that Clostridium, Desulfovibrio and Sporomusa accounted for 93% of the total community attached onto the cathodic biofilm. Such resilience of electrotrophic microorganisms reinforces the opportunity to couple bioelectrochemical systems to renewable energy, overcoming the eventual electrical power fluctuations.

[EN] Microbial electrosynthesis (MES) can potentially provide a mean for storing renewable energy surpluses as chemical energy. However, the fluctuating nature of these energy sources may represent a threat to MES, as the microbial communities that develop on the biocathode rely on the continuous existence of a polarized electrode. This work assesses how MES performance, product generation and microbial community evolution are affected by a long-period (6 weeks) power off (open circuit). Acetogenic and H2-producing bacteria activity recovered after reconnection. However, few days later syntrophic acetate oxidation bacteria and H2-consuming methanogens became dominant, producing CH4 as the main product, via electromethanogenesis and the syntrophic interaction between eubacterial and archaeal communities which consume both the acetic acid and the hydrogen present in the cathode environment. Thus, the system proved to be resilient to a long-term power interruption in terms of electroactivity. At the same time, these results demonstrated that the system could be extensively affected in both end product generation and microbial communities.

Pore size distributions and degree of anisotropy (pore channel orientation) affect the mechanical properties, fragmentation, and dissolution kinetics of granular composites. Especially in porous solids such as granular urea fertilizers, uncontrolled dissolution leads to soil and water contamination from nutrient leaching. In this work, a dry compaction method and a bilayer granulation process were compared to investigate their ability to control the nutrient release from granular urea fertilizers. Urea and binary mixtures of urea and a xanthan and konjac gum binder were dry compacted. The compacts were then milled to specific particle sizes producing core granules. The core granules were drum granulated along with a known percent of fines and water to produce bilayer granules. The drum granulation parameters were optimized based on the granules’ particle size distri- butions and color analysis. Dissolution and porosity distributions of core and bilayer granules were investigated and compared to market urea granules. Core granules with or without a binder compacted at 100 MPa had smaller pore size distributions compared with core granules compacted at 50 MPa, bilayer granules, and market urea granules. Core granules compacted at 100 MPa showed a significant decrease in the dissolution rate compared to less dense systems, such as core granules at 50 MPa, bilayer, and market urea granules. The addition of gums as binder caused an additional delay in the dissolution rate, indicating that formulation design is essential in controlling nutrient release. Less porous structures, i.e., higher compaction pressure to produce core granules, along with binder addition resulted in delayed dissolution rates due to binder migration and gelation at

[EN]This study elucidates the impact of the start-up strategies on the microbial communities that evolve on the biofilm of a biocathode. Using reductive start-up potentials and a highly diverse inoculum, this start-up failed to produce any biofilm. When a less species richness inoculum from an anaerobic environment was used with the same reductive initial potential, a specialised biofilm was formed and a highly productive biocathode was developed in terms of acetic acid and also current production. However, using oxidative start-up potential led to rapid electroactive biofilm development, although the final composition of the biofilm was highly dependent on the inoculum used. So, using the diverse RM inoculum, a final specialised biofilm grew on the electrode, also giving high acetate and current generation. However, when using the less species richness AD inoculum, it was found that a nonspecialised biofilm was developed and lower acetic acid production was found. Importantly, a higher specialisation of the biofilm leads to an improvement in acetate generation, probably due to lowered influence of undesirable secondary methabolic pathways. Moreover, it has been shown that the coupling of H2 producing bacteria and acetic acid bacteria play an important role in acetate production

Cortaderia selloana (CS), is an invasive and exotic species that is generating significant invasive problems in the Iberian Peninsula ecosystems. The objective of this research was to study this plant potential thorough a pyrolytic process helping to reduce its expansion. Stems and leaves were subjected to conventional and flash pyrolysis. These processes were carried out in an original design oven using a 25°C/min heating ramp at a 750°C temperature and during 60 min at the pyrolysis temperature for conventional pyrolysis and with 750°C and 850°C pyrolysis temperatures for flash. Gas-fraction obtained by flash pyrolysis had higher HHV data when compared with conventional ones (~17 MJ/kg vs ~ 5 MJ/kg) due to their less CO2 and higher CO, CH4 and H2. The greater bio-oil yield was obtained for CSS-P (33.58%). The composition of conventional pyrolysis bio-oils had an overbearing of nonaromatic and monoaromatic hydrocarbons nature whereas bio-oils from flash pyrolysis were composed mainly of polycyclic aromatic hydrocarbons. Bio-char fraction was higher in CSL than CSS with HHV similar to lignite and bituminous coals (22.74 to 29.12 MJ/kg). After done the quantification and characterization of the fractions, it was concluded that a possible energetic valorization of Cortaderia selloana biomass was possible.

The current energy demand requires new energy sources. The use of biomass is an attractive option. In this work, the combustion thermal behaviour and kinetic of custard apple (Annona cherimola) crop remains derived from different plot fertilisation conditions (organic and inorganic) were studied. Thermogravimetry procedures were applied to seeds and wood under four heating rates (5, 10, 20 and 40 °C/min). Iso-conversional methods (Friedman, Flynn–Wall–Ozawa and Kissinger–Akahira–Sunose) were used to determine the activation energy and the frequency factor. Fuel results showed a higher high heating value for seeds (~ 24.78 MJ/mol) when compared with wood (~ 19.33 MJ/mol). Thermogravimetric profiles denoted that, while seed samples were only affected by heating ramps, pruning remains were also influenced by the type of fertiliser. Organic fertiliser was responsible for higher maximum values on the second decomposition peak for wood samples, at 20 and 40 °C/min (56.78%/min and 23.03%/min). Kinetic indexes were also notably influenced by the fertiliser nature. Organic manure reduced the average activation energy results, being more perceptible in seeds (135.51–172.32 kJ/ mol) than wood (140.32–144.43 kJ/mol). Hence, it is proven that the type of fertilisation affects the thermal behaviour of custard apple residues

Thermal conversion of biomass derived from energy crops is one alternative for the production of energy. In this work, thermogravimetric analysis of poplar biomass was carried out and both the kinetic parameters (activation energy and frequency factor) and characteristic indexes were determined. Four poplar clones (UNAL, I-214, AF-2 and AF-8) under no fertilization (CONTROL) or under fertilization with either dehydrated composted sewage sludge (BIOSOLIDS) or sludge from dairy wastewater treatment (MUD) were used in this work. Five weight loss stages were identified in the DTG pyrolysis curves: moisture loss, active pyrolysis (two phases), passive pyrolysis and a high-rank pyrolysis phase. Among them, the second pyrolysis active phase was the most representative one. For this stage, BIOSOLIDS-UNAL poplars biomass was the one that achieved the highest weight loss values. The characteristic parameters and indexes (especially P and Pi indexes) also pointed to UNAL poplars under BIOSOLIDS fertilization as the most favourable for pyrolytic thermal conversion.

[EN] Carbon coatings are used in many different industrial areas, for example in cutting, electronics, or medical applications. On the one hand, carbon coatings have improved the functional properties of medical products because of their high biotolerance, which makes them an important material for implant coatings. On the other hand, high rigidity and abrasion resistance are properties needed in case of surgical tools. Thus, the aim of this research was to study the influence of mechanical abrasion by tumbling and chemical passivation on carbon coatings deposited by reactive magnetron sputtering (RMS) and radio frequency plasma activated chemical vapor deposition (RF PACVD) of X39Cr13 (mainly used for surgical tools) and 316LVM (mainly used for implants). Functional properties, such as roughness, coatings adhesion (scratch test), and wettability were investigated. As a result, DLC coatings applied by magnetron sputtering were found to be the optimum surface treatment in terms of adhesion and wettability properties, being more appropriate for the use of X39Cr13 base than 316LVM for carbon layer deposition.