pablo cañizares

PRESENTACIÓN DE LÍNEAS DE TRABAJO DEL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELECTROQUÍMICA Y AMBIENTAL, “E3L”

(GRUPO TEQUIMA-UCLM)

WORKSHOPS CYTEMA. PROGRAMAS EXCELENTES DE I+D EN ENERGÍA Y MEDIOAMBIENTE

“EFICIENCIA ENERGÉTICA E INNOVACIÓN EN ENERGÍA RENOVABLE:

HACIA UN NUEVO MODELO SOCIAL DE PRODUCCIÓN”

ITQUIMA, Ciudad Real, 17/6/2016

Grupo TEQUIMA

(Departamento de Ingeniería Química de la UCLM)

Instituto de Tecnología Química y Ambiental Facultad de CC. Químicas

Ingeniería Electroquímica y

Ambiental

Tecnología de Catálisis y de

los Materiales

Operaciones de Separación y

Tecnología de Polímeros

OBJETIVOS E3L:

Agua Residual UrbanaAguas Residuales Industriales

Lodos, RSUResiduos Industriales, Agro-ganaderos y Agro-alimentarios, Bio-Residuos

Suelos Contaminados y Aguas Subterráneas

DepuraciónRegeneración y Reutilización

EliminaciónValorización (Materia y Energía)

Procesos Electroquímicosy…

Procesos Fisico-químicosProcesos Biológicos

INTEGRANTES E3L:

Dr. Pablo Cañizares Cañizares (CU)

Dr. Manuel Andrés Rodrigo Rodrigo (CU)

Dr. José Villaseñor Camacho (TU)

Dr. Luis Rodríguez Romero (TU)

Dr. Justo Lobato Bajo (TU)

Dra. Cristina Sáez Jiménez (TU)

Dr. Francisco Jesús Fernández Morales (TU)

Dr. Javier Llanos López (CD) Dr Salvador Cotillas Soriano (post-doc)

Dra . Carmen M. Fernández Marchante (CD) Dra Esperanza Mena Ramírez (post-doc)

9 PhD en formación:Silvia Barba Piedrabuena

Alexandra Raschitor

Inmaculada Moraleda Nuñez

Sara Mateo Fernández

Yeray Asensio Ramírez

Héctor Zamora Triguero

Mª Belén Carboneras Contreras

Carolina Risco Manzano

José Fernando Pérez Serrano

Virtudes Sánchez Sánchez

PROGRAMAS DE I+D

1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica

2. Biotecnología Ambiental

4. Desarrollo de Celdas de Combustible tipo PEM y de otros sistemas energéticos

basados en tecnología electroquímica

3. Obtención de oxidantes de interés industrial


1.1 Regeneracion electroquímica de aguas depuradas

A) Eliminación de turbidez, materia orgánica y nutrientes mediante procesos de electrocoagulación

• Objetivo: Eliminación de turbidez, materia orgánica y nutrientes mediante electrocoagulación.

• Tecnología de electrocoagulación con ánodos de aluminio y hierro.

Electrofloculación

Contaminantes

ElectroflotaciónElectrocoagulaciónAl3+

Electrodisolución

e-

e-H2O

H2 + OH-

H2O

H+ + O2

e-

Sedimentación

Agua a tratar

Agua tratadaFangos sedimentados

Fangos

f lotados

Cátodo

Ánodo

+ PO43-Al3+

precipitado

e-

+-

Gases

Fangos sedimentados

Fangos flotados

Agua

depurada

ELECTROCOAGULACIÓN

FILTRACIÓN

+


1.1 Regeneración electroquímica de aguas depuradas

A) Eliminación de turbidez, materia orgánica y nutrientes mediante procesos de electrocoagulación

CTM2013-46512-R:

497300 €

FEDER 2007-2013 PP201010:

300000 €

Grant Agreement number

(689925689925): 281482 €


1.1 Regeneracion electroquímica de aguas depuradas

B) Desinfección electroquímica

• Objetivo: Inactivación de microorganismos en aguas. Minimización de subproductos de desinfección

• Tecnología de electrolisis con diferentes materiales electródicos.

Ánodo

Agua con contaminantes persistentes,

nitrógeno y microorganismos

Agua sin contaminación orgánica,

nitrógeno y desinfectada

DQO

CO2

SO42-

Cl-

S2O82-

Cl2

DQO

CO2

NO3-

N2

DQO

DQO

Ánodo

Desnitrificación electroquímica

directa

Desinfección electroquímica

directa

Electrolisis directa de

orgánicos

Electrolisis indirecta de

orgánicos

Desinfección electroquímica

indirecta

gases

e-

e-

e-

e-

e-

Cátodo

NO3-

NH3

e-

NHxCl 3-x

N2

Cl2

Cl2

+

-

Desnitrificación electroquímica

indirecta

-

+

ELECTROLISIS

gases


1.1 Regeneración electroquímica de aguas depuradas

B) Desinfección electroquímica

PEII-2014-039-P: 121537 €

Grant Agreement number (689925689925):

281482 €

FEDER 2007-2013 PP201010:

300000 €

CONV120312: 20000 €


1.2 Eliminación electrolítica de contaminantes prioritarios y emergentes

Objetivos:

• Eliminación de contaminantes prioritarios y

emergentes (tales como pesticidas, hormonas,

fungicidas….) de aguas residuales depuradas

• Estudio de optimización del proceso

electrolítico mediante el acoplamiento de

tecnologías irradiadas de sono y fotolisis.

• Estudio a escala piloto de tecnología

electroquímica


1.2 Eliminación electrolítica de contaminantes prioritarios y emergentes

Celda monopolar (10 DDB, 700 cm2)

Entrada

salida

CA CA CA CA ACA

-

CELDA DE

ELECTRÓLISIS

220V ó 380 V alterna

Agua electrolizada

Purga/limpieza tanque

+

Tanque de

electrólisis

V-17

B-13

B-14

PRE-FILTRO 1

V-18

V-19

RECOGIDA DE MUESTRAS

V-18A

A UNIDAD DE ED/OI

V-18B

V-18C

AGUA COAGULADA

V-16

CTM2010-18833/TECNO: 338000 €

CTM2013-46512-R: 497300 €

CTM2006-03314/TECNO: 125000 €

CSD2006-0044: 206.000 €

http://www.consolider-tragua.com/en1024.htm





1.3 Tratamiento de aguas residuales industriales mediante tecnología electroquímica

Objetivos:

• Reducción de los consumos energéticos

asociados al tratamiento de aguas ácidas para

lo que se plantea el tratamiento de estas

corrientes mediante distintas tecnologías

electroquímicas (electrocoagulación,

electrodiálisis, electrolisis directa y electrolisis

mediada).

• Diseño de planta piloto de tratamiento de

aguas ácidas mediante las tecnologías

electroquímicas que hayan mostrada una

mejor eficacia y mayor viabilidad técnica y

económica.

UCTR120227: 48.625 €

UCTR140356: 27.250 €

1

2

3

1) Planta piloto electrolisis

2) Planta piloto electrocoagulación

3) Planta piloto electrodiálisis

AGUAS ÁCIDAS DE REFINERÍA

http://www.repsol.com/es_es

http://www.repsol.com/es_es



UCTR080224.2: 57.350 €

UCTR130212: 136.488 €

Objetivos:

• Evaluación de distintas alternativas de gestión

de los efluentes líquidos generados en el

complejo de Laboratorios Servier en Toledo

• Desarrollo de prototipo integrador de

tecnologías y evaluación de condiciones

óptimas de tratamiento para la aplicación y

comprobación en planta real de la mejor

tecnología desarrollada.

• Elaboración de un Sistema de Gestión

Integral de los Residuos Acuosos .

Tratamiento OHP (25%)

Aguas con elevada conductividad (10%)

Refractarias al OHP (50%)

Afluentes OHP

DQO < 2.000 mgO2 /LL < 5 mS/cm

DQO > 100.000 mgO2 /L

2.000 < DQO < 100.000 mgO2 /LL > 5 mS/cm

Grupo 4 (5%)

Grupo 1 (10%)

Grupo 2 y 3 (85%)

Segregación de corrientes

AGUAS DE INDUSTRIA

FARMACEÚTICA



AGUAS CONTAMINADAS CON

FLUIDOS TÉRMICOS EN PLANTAS

TERMOSOLARES

Objetivos:

• Evaluación de distintas alternativas de

tratamiento de aguas contaminadas con

fluido caloportador

• Optimización de un proceso de

tratamiento basado en tecnología

física/electroquímica.

UCTR150005: 75000 €


1.4 Lavado electrocinético de Suelos Contaminados y tratamiento de Aguas Subterráneas

Objetivos:

• Evaluación de la movilidad de pesticidas y compuestos organoclorados en

suelos

• Desarrollo de procesos de barrera electrocinética para la contención de

vertidos puntuales y de lavado electrocinético para extracción de

contaminantes en suelos contaminados con pesticidas y compuestos

organoclorados


Planta Piloto de 32 m3

CTM2010-18833/TECNO: 338000 €

CTM2013-46512-R: 497300 €

CTM2006-03314/TECNO: 125000 €

1.4 Lavado electrocinético de Suelos Contaminados y tratamiento de Aguas Subterráneas


2.1 Remediación de Suelos Contaminados y Aguas Subterráneas

A) Tratamiento “in-situ” de suelos contaminados mediante Electro-Bio-Remediación

Cathode (-) Anode (+)

e- e-

Soil

Electro-BioremediationTechnology

DC Power Supply

• Objetivo: Biorremediación asistida mediante

fenómenos de transporte electrocinético.

• Tecnología de BioBarreras

• Aplicable a: NO3-, HC, pesticidas, organoclorados



A) Tratamiento “in-situ” de suelos contaminados mediante Electro-Bio-Remediación

CTM2010-18833/TECNO: 338000 €

CTM2013-46512-R: 497300 €

CTM2006-03314/TECNO: 125000 €


B) Tratamiento in-situ de suelos contaminados mediante Electro-Fito-Remediación


• Fitorremediación: tecnología que emplea

plantas para eliminar, transformar, estabilizar o

degradar contaminantes en el suelo.

Mecanismos: fitoextración, biodegradación

mejorada de la rizosfera, fitodegradación y

fitoestabilización.

Objetivos de la investigación:

1. Evaluar la capacidad de ciertas plantas para

degradar contaminantes orgánicos

(pesticidas, PCBs,…) con y sin electricidad.

2. Estudiar su posibilidad de mejorar los

rendimientos de degradación usando

electricidad: electro-fitorremediación.

3. Obtener resultados a escala de bancada y/o

planta piloto con la finalidad de desarrollar

una tecnología efectiva para su aplicación a

casos reales.


B) Tratamiento in-situ de suelos contaminados mediante Electro-Fitorremediación


CTM2013-46512-R: 497300 €

REN2003-04788/TECNO: 100000 €


2.2 Desarrollo de celdas de combustible microbiológicas MFC

A) Tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales mediante MFC

Objetivo: Valorizar energéticamente la

energía química contenida en los

contaminantes de las aguas residuales enCOorgánicaMateria 2

OH2e4H4O 22

OHCOOorgánicaMateria 222

Celda microbiana de combustible

Microbial Fuel Cell

Anode Cathode

Wastewater

POII10-0329-5194: 180.000 €

CTQ2013-49748-EXP: 60.000 €

CTM2015-71982-REDT: 30.000 €



A) Tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales mediante MFC



B) Desarrollo de celdas microbianas fotosintéticas

• Celdas Fotomicrobiológicas autosuficientes para la producción de electricidad a partir de energía solar

CTQ2013-49748-EXP: 60.000€

O2ÁNODO CÁTODO

CCM bicompartimentada con alimentación de biomasa algal

en el ánodo


2.2 Desarrollo de celdas de combustible microbiológicas MFCB) Desarrollo de celdas microbianas fotosintéticas

ESCALADO DE CELDAS DE COMBUSTIBLES MICROBIOLÓGICAS PANELES SOLARES FOTOMICROBIOLÓGICOS

ENCENDIDO DE DISPOSITIVOS DE BAJA POTENCIA

(DIODO LED)

ÁnodoO2

H2O

BIOMASA

ALGAL

CO2

ENCENDIDO DE LUCES DE JARDÍN CON PANELES SOLARES

FOTOMICROBIOLÓGICOS (EXPLORA)

10 CCMs 196 CCMs


2.3 Valorización de Residuos Agro ganaderos

Obtención de Biogás e H2 a partir de aguas residuales agroalimentarias (bodegas, mosto, zumos) mediante

D.A. y a partir de Lodos y Bioresiduos agrícolas y ganaderos.

Tratamiento Anaerobio Acidogénico, o Metanogénico

H2, CH4



POII10-0329-5194: 180000 €

PAI06-0076-5012: 87000 €

Compostaje de lodos EDAR, RSU y residuos

vegetales (Biomasa, vinaza, alpeorujo, …)



MMA 071/2004/3 y 4.3-087/2005/2-B:

103000 €

Captura de CO2 de gases de combustión, y depuración de aguas mediante microalgas


2.4 Otros

Captura de CO2 de gases de combustión, y depuración de aguas mediante microalgas


2.4 Otros

150000 €

3. Obtención de Oxidantes de interés industrial

Agentes

blanqueantes

Detergentes

Explosivos

Objetivos:

• Generación de oxidantes de interés industrial y

medioambiental entre los que se encuentras:

• Peroxosales de cloro: hipoclorito, clorato y

perclorato

• Peroxo compuestos orgánicas:

peroxoacético, percarbonato

• Peroxo compuestos inorgánicos:

perbromato, persulfato, perfosfato

• Ferrato (Fe (VI))

PCI08-0068: 238.000 €

PEII-2014-039-P: 144.630 €

PBI-05-043: 85.640 €

4. Desarrollo de celdas de combustible tipo PEM y de otros sistemas energéticos


PROYECTO PBI08-151-2045. 180.000 €

- Desarrollo de Membranas poliméricas

- Desarrollo de electrodos

- Testeo de diferentes combustibles

- Escalado del sistema

http://www.micinn.es/portal/site/MICINN/menuitem.abd9b51cad64425c8674c210a14041a0/?vgnextoid=d9581f4368aef110VgnVCM1000001034e20aRCRD

http://www.micinn.es/portal/site/MICINN/menuitem.abd9b51cad64425c8674c210a14041a0/?vgnextoid=d9581f4368aef110VgnVCM1000001034e20aRCRD

http://www.educa.jccm.es/educa-jccm/cm/ciencia

http://www.educa.jccm.es/educa-jccm/cm/ciencia

4. Desarrollo de celdas de combustible tipo PEM y de otros sistemas energéticos


PROYECTO CISTEM (6 Millones €). DPTO. INGENIERÍA QUÍMICA. Work Package Leader. 450.000 €

BANCO DE PRUEBAS PARA

STACK DE HASTA 800W

RESUMEN: FINANCIACIÓN PÚBLICA O PRIVADA ACTUAL



4. Desarrollo de Celdas de Combustible tipo PEM

3. Obtención de oxidantes de interés industrial

FP7

FINANCIACIÓN PÚBLICA

Pertenencia a REDES de EXCELENCIA

RED IBERIMET: Red nacional de tecnologías electroquímicas microbianas

(CTM2015-71982-REDT)

RED BAT-FLU: Baterias de flujo para almacenamiento de energía eléctrica

(ENE2015-71935-REDT)

RED CONSOLIDER TRAGUA. (CTM2014-53485-REDC)

RED E3TECH: Aplicaciones medioambientales y

energéticas de la tecnología electroquímica

(CTQ2015-71650-REDT)

http://www.consolider-tragua.com/

http://www.consolider-tragua.com/

http://www.ingenio2010.es/

http://www.ingenio2010.es/

Enfoque de los Proyectos de I+D

Demanda social o legal (Proyectos Públicos) , o iniciativa privadaCarácter novedoso, estratégico o local

Descripción de la tecnología desarrolladaAnálisis de Mercado

Posibilidad de TransferenciaPublicaciones

Patentes

1. Laboratorio (datos de diseño)2. Planta Piloto (scale-up)

3. Análisis de sostenibilidad económica y medioambiental (ACV, Huella hídrica, o huella C)

Resumen Indicadores de Calidad Quinquenio 2011-2016

• Proyectos I+D:

2 EU (1 FP7, 1 H2020)

6 Nacionales/Regionales

6 Privados

• Redes Excelencia: 4

• Publicaciones SCI: > 100

• Comunicaciones: > 100

• Patentes: 3

• Tesis Doctorales: 10

pablo cañizares

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