Spelling suggestions: "subject:"504 - ciències del med ambient"" "subject:"504 - ciències del medo ambient""
91 |
Multi-Objective Integrated Representation (MOIR): an innovative tool for farming system analysisGomiero, Tiziano 15 March 2005 (has links)
No description available.
|
92 |
Development of a decision support system for the integrated control of membrane bioreactorsMonclús Sales, Hèctor 08 November 2011 (has links)
The work presented in this PhD thesis includes various partial studies aimed at developing a decision support system for membrane bioreactor integrated control. The decision support systems (DSS) have as a main goal to facilitate the operation of complex processes due to the multiple variables that are processed. For this reason, the research used has focused on aspects related to nutrient removal, and on the development of indicators or sensors capable of facilitating, automating and controlling the filtration process in an integrated way with the biological processes that taking place. Work has also been done on the design, development, implementation and validation of tools based on the knowledge made available by the automatic control and the supervision of the MBRs / El treball presentat en aquesta tesi doctoral inclou diversos estudis parcials amb l’objectiu final de desenvolupar un sistema d’ajuda a la decisió pel control integrat dels bioreactors de membrana. Els sistemes d’ajuda a la decisió, SAD o DSS de l’anglès, decision support system, tenen com a objectiu facilitar l’operació de processos complexes degut a multitud de variables de procés. Per aquest motiu, la recerca realitzada s’ha centrat en aspectes relacionats amb l’eliminació de nutrients, i en el desenvolupament d’indicadors o sensors pel procés de filtració capaços d’integrar-se amb els processos biològics que hi tenen lloc. També s’ha treballat en el disseny, desenvolupament, implementació i validació d’eines basades en el coneixement que facilitin el control automàtic i la supervisió dels MBR mitjançant un DSS.
|
93 |
Facing current EBPR bottlenecks in view of full-scale implementationTayà Cristellys, Carlota 21 June 2013 (has links)
Des de fa temps s’han estudiat els processos d’eliminació biològica de fòsfor (EBPR) en aigües residuals, però la seva implementació a escala real ve associada moltes vegades a fallades no esperades. S’han detectat interaccions negatives amb el procés d’eliminació de nitrogen i matèria orgànica que no s’havien previst en l’estudi dels mateixos de manera individual. Aquesta tesi aprofundeix en la caracterització, l’estudi i la solució de problemes existents a l’hora d’implementar l’eliminació biològica de fòsfor en aigües residuals conjuntament amb l’eliminació biològica de matèria orgànica i nitrogen. La investigació duta a terme en aquesta tesi té dos enfocaments diferents dins d’aquest marc. D’una banda s’estudien les causes de la interacció negativa entre els processos d’eliminació biològica de nitrogen i de fòsfor. D’altra banda s’estudia la possibilitat d’utilitzar, per part dels organismes acumuladors de fòsfor (PAO), fonts de carboni alternatives, que també s’utilitzen en el procés d’eliminació de nitrogen. En el primer lloc, s’estudia una nova estratègia per l’eliminació de nutrients (nitrogen i fòsfor) que consisteix en la bioaugmentació de microorganismes PAO dins d’un sistema de nitrificació i desnitrificació. En aquest estudi es va comprovar que una configuració de SBR amb una fase anòxica amb dues alimentacions i una fase aeròbica permet aconseguir nitrificació, desnitrificació i EBPR. Un punt clau per l’èxit d’aquesta estratègia és proporcionar condicions operacionals adequades per evitar els problemes de “rising”. Es proporcionar una fase aeròbia amb la suficient durada per assegurar el consum del PHA acumulat pels PAO, i evitar la disponibilitat de font de carboni requerida per la desnitrificació. En aquest mateix context també s’estudia la interacció de diferents espècies intermèdies del procés d’eliminació de nitrogen, com són el nitrit i el nitrat, en el procés EBPR. D’altra banda, s’ha estudiat un dels principals problemes per a implementar a nivell real l’EBPR, la manca d’àcids grassos volàtils a l’aigua residual d’entrada al procés. És per això que, en segon lloc, s’han estudiat diverses estratègies per a la utilització de fonts de carboni diferents a les convencionals en el procés EBPR. S’han provat fonts de carboni que actualment s’utilitzen en el procés d’eliminació de nitrogen, com són el metanol i el glicerol, i que, per tant, abaratirien els costos quan ens trobem aigües residuals amb poca DQO disponible per dur a terme l’eliminació simultània de nitrogen i fòsfor. Les estratègies que es proven també són dues: la primera és la substitució directa de la font de carboni convencional (àcid propiònic) per la font de carboni en qüestió dins d’un sistema enriquit en microorganismes PAO. La segona estratègia, més innovadora, és la formació d’un consorci microbià amb llots de digestió anaeròbia, prèviament seleccionat, amb microorganismes PAO on els primers seran capaços de fermentar la font de carboni més complexa cap a àcids grassos volàtils de cadena curta (àcid acètic i propiònic) que seran utilitzats pels PAO per dur a terme el procés EBPR. En el darrer capítol de la tesi, s’estudia una nova estratègia per a aconseguir uns llots enriquits majoritàriament amb microorganismes PAO. Aquest procediment permet eliminar del sistema aquells microorganismes competidors (GAO) que capten la font de carboni que hi ha disponible pels PAO i perjudiquen al procés EBPR. L’aplicació d’aquesta estratègia va resultar en un llot amb un 85% de PAO i en el rentat dels GAO del sistema. / Enhanced biological phosphorus removal (EBPR) has been extensively studied, but its implementation at full-scale is still associated to unpredictable failures. Furthermore, when EBPR is implemented simultaneously to nitrogen and organic matter removal, some negative interactions have been found, while individually does not occur.
This thesis aims to improve the understanding of EBPR and solve some of the issues reported when EBPR is implemented in wastewater treatments together with biological removal of nitrogen and organic matter.
The research conducted in this thesis has two different approaches within this framework. On the one hand, the negative interaction between the nitrogen and phosphorus removal processes has been studied. On the other hand, the possibility to use alternative carbon sources, also used in nitrogen removal, has been assessed by developing novel strategies focused on obtaining new syntrophic consortia for application in EBPR.
In chapter 4, new insights for simultaneous nitrogen and phosphorus removal are presented. These strategies are based on the bioaugmentation of PAO microorganisms in nitrification/denitrification systems. A cycle configuration with an anoxic phase with two feedings and an aerobic phase was used to achieve nitrification, denitrification and EBPR. A key point for the success of this strategy was to provide proper operational conditions to avoid rising problems. Enough aerobic phase length was required to ensure complete PHA depletion for PAO microorganisms, which avoided the carbon source availability required for denitrification.
In this context, the interaction of different intermediates of the nitrogen removal process, such as nitrite and nitrate, on the EBPR processes was studied. The conclusion of such experiments was that intermediate products of the nitrogen removal process, such as nitrate, can affect EBPR process when PAO microorganisms have not been previously acclimated to these conditions.
Low concentration of volatile fatty acid in wastewaters has been also reported to be one of the main hurdles problems to implement EBPR process in full-scale WWTPs. For this reason, Chapter 5 presents the studies done in order to use different carbon sources for EBPR. Two carbon sources commonly used in nitrogen removal processes, namely methanol and glycerol, were tested, resulting in a cost reduction when nitrogen and phosphorus were removed simultaneously in wastewaters with low COD content. Two different strategies were assessed: first, the direct replacement of conventional carbon source (propionic acid) to the desired carbon source in a PAO-enriched sludge system. The second strategy, a novel one, was to develop a consortium of anaerobic sludge, comprising previously selected microorganisms, and PAO where the first ferment the complex carbon source to short-chain volatile fatty acids (i.e. acetic and propionic acid) which are subsequently used by the PAO in the EBPR process.
Finally, Chapter 6 presents the study of a new strategy to achieve a predominantly PAO-enriched sludge, removing GAO, which uptake significant proportions of the carbon source available for EBPR. The application of this strategy resulted in the 85% of PAO in the enriched sludge, washing out GAO of the system.
|
94 |
The international distribution of the ecological footprint: an empirical approachTeixidó Figueras, Jordi Josep 09 October 2013 (has links)
La desigualtat internacional en el volum de recursos naturals consumits per part dels diferents països és un aspecte clau en un context internacional on l’escassetat d’aquests recursos es fa cada cop més palesa. En conseqüència, es generen tensions geopolítiques que posen traves a l’objectiu últim d’un desenvolupament sostenible, tant des del punt de vista ecològic com social. La tesi analitza empíricament l’evolució i les causes d’aquesta desigualtat i proposa mesures de política ambiental emmarcades en la governabilitat internacional per la sostenibilitat. Concretament, la tesi té com a principal objectiu l’anàlisi de la distribució internacional de la Petjada Ecològica (PE), com a indicador de consum de recursos naturals. L’anàlisi proposat contribueix a la tradició literària de l’Economia Ecològica que tracta qüestions distributives des de l’enfocament de l’Economia de la Desigualtat. L’anàlisi es justifica des de quatre racons d’aquesta literatura: en primer lloc, considera que l'escenari d'escassetat de recursos exigeix un seguiment minuciós de la distribució d’aquests. En segon lloc, des d’un plantejament normatiu, es defensa la necessitat de perseguir una distribució equitativa dels recursos naturals. En tercer lloc, la governabilitat global per temes ambientals pot millorar considerablement la seva eficàcia si té en compte els patrons de la distribució internacional. Finalment, les teories d'intercanvi ecològic desigual serveixen de paraigües teòric des de l’economia política. La metodologia utilitzada per a l’anàlisi distributiu de la PE és la de l’Economia de la Desigualtat. Aquesta metodologia, àmpliament acceptada en l’anàlisi de la distribució de la renda, s’ha utilitzat de manera més aviat escassa per avaluar qüestions de l’economia ambiental i ecològica. En aquest sentit, la tesi aporta discussions que permeten adaptar aquestes eines empíriques a l’anàlisi de la desigualtat ecològica (en lloc de la merament econòmica). Per tant, a més de les contribucions purament empíriques, la tesi aporta contribucions metodològiques. Addicionalment, la tesi també analitza la distribució internacional de la PE des de l’enfocament de la polarització. / Ecological distribution refers to the social, spatial and temporal asymmetries in the human use of environmental resources and services. This doctoral thesis focusses on empirical analyses of such ecological distribution from an Inequality economics perspective and also makes its primary contribution in this area. We analyse the international distribution of natural resource consumption as measured by the Ecological Footprint (henceforth, EF). Our main contributions represent an assessment of the international distribution of EF by analysing its change over time, as well as its underlying drivers. In the process, some methodological aspects are discussed in order to properly repurpose them from the income inequality viewpoint to that of environmental inequality. Additionally, the inequality approach has been complemented by the polarization approach. The thesis has been orientated towards contributing to the discussion of the range of topics found in the ecological economics literature, which usually have been tackled with different methodologies: firstly, the current scenario of resource scarcity unavoidably demands the monitoring of the distribution issues; secondly, fair consumption natural resources is also driven by the ethical motivation of environmental justice; thirdly, global environmental governance may improve its effectiveness if it considers distributional issues; and finally, the political economy of ecologically unequal exchange may underlie the distribution of natural resources itself. The conclusions drawn from the analyses point towards using the information derived from distributional analyses as an additional tool in order to build a more sustainable and equitable world. On the other hand, the conclusions are framed under a political economy umbrella and so contribute to the discussion of unequal exchange theories and world-system analyses.
|
95 |
Estudi de les emissions gasoses en processos biològics de valorització material de residus sòlids. Caracterització de l’emissió de compostos orgànics volàtilsMaulini Duran, Caterina 04 February 2015 (has links)
El
creixement
econòmic
mundial
viscut
durant
la
segona
meitat
del
segle
XX,
ha
provocat
un
gran
increment
en
la
generació
de
residus.
És
per
això
que
les
darreres
polítiques
europees
defineixen
l’objectiu
de
tractar
un
mínim
del
50%
dels
residus
municipals
mitjançant
el
reciclatge
abans
de
l’any
2020.
En
el
cas
dels
residus
orgànics
biodegradables,
aquest
reciclatge
o
valorització
s’aconsegueix
principalment
mitjançant
processos
biològics
com
el
compostatge
i
la
digestió
anaeròbia.
L’actual
escenari
europeu
pel
que
fa
a
instal·lacions
de
valorització
de
residus
orgànics
i
l’aparició
d’aquestes
noves
polítiques,
fan
pensar
en
una
futura
proliferació
d’instal·lacions,
entre
les
quals
hi
haurà
una
gran
quantitat
de
plantes
de
compostatge,
que
permetin
assolir
l’objectiu
fixat.
Davant
aquesta
futura
proliferació
d’instal·lacions
de
compostatge
(i
de
tractament
de
residus
en
general)
caldrà
tenir
en
compte
els
impactes
ambientals
associats
al
propi
procés,
entre
els
quals
destaquen
les
emissions
gasoses
derivades
de
la
degradació
biològica
de
la
matèria
orgànica.
Entre
els
compostos
gasosos
presents
en
aquestes
emissions
cal
destacar
el
metà,
l’amoníac,
l’òxid
nitrós
i
els
compostos
orgànics
volàtils
(COV).
D’aquests
compostos,
el
metà
i
l’òxid
nitrós
són
considerats
gasos
d’efecte
hivernacle,
mentre
que
l’amoníac
i
els
COV
són
els
principals
causants
de
les
males
olors
associades
a
aquestes
instal·lacions
de
tractament.
El
Grup
de
Recerca
en
Compostatge
(GICOM),
en
el
que
s’ha
desenvolupat
aquesta
tesi,
té
una
àmplia
experiència
en
l’estudi
del
compostatge,
ja
sigui
a
nivell
del
propi
procés,
del
seu
control
o
de
les
seves
emissions
a
escala
industrial.
Tanmateix,
en
els
darrers
anys
s’ha
iniciat
una
nova
línia
de
recerca
dins
el
grup
per
explorar
el
potencial
de
la
fermentació
en
estat
sòlid
(SSF)
com
una
altra
via
de
valorització
material
de
residus,
habitualment
industrials,
amb
l’objectiu
d’obtenir
productes
de
valor
afegit
(enzims,
biopesticides,
biosurfactants,
etc.)
a
partir
de
residus.
Així
doncs,
en
aquesta
tesi
s’ha
volgut
aprofitar
l’àmplia
experiència
en
compostatge
del
grup
de
recerca
per
tal
d’aprofundir
en
el
coneixement
de
les
emissions
gasoses
derivades
dels
processos
biològics
de
valorització
material
de
residus
sòlids
orgànics,
determinant
els
factors
d’emissió
per
COV,
CH4,
N2O,
NH3
i
caracteritzant,
per
identificació
i
quantificació,
els
COV
emesos
durant
el
tractament
de
diferents
residus
a
escala
pilot.
Per
assolir
aquest
objectiu
genèric,
s’ha
posat
en
marxa
un
mètode
d’identificació
i
quantificació
dels
COV
mitjançant
la
cromatografia
de
gasos
acoblada
a
l’espectrometria
de
masses
i
s’han
estudiat
les
emissions
de
COV
d’un
procés
de
compostatge
convencional
sota
diferents
estratègies
d’aeració
del
procés.
D’aquesta
manera
es
defineixen
dos
aspectes
metodològics
que
permetran
continuar
la
recerca
d’aquesta
tesi,
l’estratègia
de
procés,
per
una
banda,
i
la
metodologia
de
presa
de
mostra
i
anàlisi
dels
gasos
per
l’altra.
A
partir
d’aquesta
base
metodològica
es
procedeix
a
analitzar,
quantitativament
i
qualitativa,
les
emissions
derivades
del
procés
de
compostatge
de
residus
d’origen
urbà
com
poden
ser
els
fangs
d’EDAR,
frescos
i
digerits,
o
bé
la
Fracció
Orgànica
dels
Residus
Municipals
(FORM).
En
aquest
darrer
cas,
comparant
el
desenvolupament
del
procés
de
compostatge
de
la
FORM
separada
selectivament
i
dels
Residus
Sòlids
Urbans
no
separats
selectivament
amb
les
emissions
que
se’n
deriven,
així
com
determinant
la
contribució
de
la
fusta
utilitzada
com
a
agent
estructurant
a
les
emissions
del
procés.
Finalment,
s’han
estudiat
també
les
emissions
associades
a
la
valorització
material
de
residus
més
específics
com
són
la
pela
de
taronja,
el
residu
de
pèl
i
el
residu
de
winterització
amb
l’objectiu
de
produir
diferents
enzims
a
través
de
la
SSF. / World
economic
growth
during
the
second
half
of
the
XX
century
has
caused
a
great
increase
in
waste
generation.
This
fact
has
been
reflected
in
European
policies
which
define
the
objective
of
recycling,
at
least,
50%
of
municipal
waste
before
2020.
In
the
case
of
biodegradable
organic
wastes,
this
purpose
can
be
achieved
mainly
through
biological
treatments
such
as
composting
and
anaerobic
digestion.
In
order
to
achieve
the
proposed
target,
the
current
European
scenario
in
terms
of
organic
waste
valorisation
facilities
and
the
emergence
of
these
new
policies,
suggest
a
future
proliferation
of
biological
treatment
facilities,
among
which
there
will
be
a
lot
of
composting
plants.
Given
this
upcoming
proliferation
of
composting
facilities
(and
waste
treatment
plants
in
general),
the
environmental
impacts
associated
with
the
composting
process
must
be
taken
into
account,
paying
special
attention
to
gaseous
emissions
resulting
from
biological
degradation
of
organic
matter.
The
main
contaminants
in
these
emissions
are
methane,
ammonia,
nitrous
oxide
and
volatile
organic
compounds
(VOC).
Methane
and
nitrous
oxide
are
considered
greenhouse
gases,
while
ammonia
and
VOC
are
the
main
cause
of
odours
associated
with
these
treatment
facilities.
The
Composting
Research
Group
(GICOM),
where
this
thesis
has
been
developed,
has
a
wide
research
experience
in
composting,
either
studying
the
biological
process
itself,
process
control
or
process
gaseous
emissions
at
full
scale.
Besides,
in
recent
years
GICOM
has
started
a
new
research
line
exploring
the
potentiality
of
solid
state
fermentation
(SSF)
as
another
way
to
valorise
organic
wastes,
commonly
from
industrial
processes,
with
the
aim
of
obtaining
value-‐added
products
(enzymes,
biopesticides,
biosurfactants,
etc.).
In
this
thesis
the
research
experience
of
the
group
has
been
used
to
analyse
in
depth
the
gaseous
emissions
from
biological
valorisation
processes
of
solid
organic
wastes,
determining
emission
factors
for
VOC,
CH4,
N2O,
NH3
and
characterizing,
by
identification
and
quantification,
VOC
emissions
during
the
treatment
of
different
wastes
at
pilot
scale.
To
achieve
this
overall
objective,
a
methodology
to
identify
and
quantify
VOC
by
gas
chromatography
coupled
to
mass
spectrometry
has
been
set-‐up.
Also,
VOC
emissions
during
a
conventional
composting
process
under
different
aeration
strategies
have
been
studied.
Thus,
two
methodological
issues
essential
for
the
development
of
this
thesis
have
been
defined
on
one
hand,
the
process
strategy
and
on
the
other
hand,
the
gaseous
emission
sampling
methodology
and
analysis.
From
this
methodological
basis,
gaseous
emissions
from
the
composting
process
of
urban
wastes,
such
as
WWTP
sludge,
either
raw
or
digested,
and
also
de
Organic
Fraction
of
Municipal
Solid
Wastes
(OFMSW)
have
been
analysed,
quantitatively
and
qualitatively.
The
OFMSW
composting
process
and
its
emissions
have
been
compared
to
non-‐source
selected
Municipal
Solid
Wastes
(MSW).
Also,
the
contribution
of
wood
chips
(used
as
bulking
agent)
to
the
composting
process
emissions
has
been
determined.
Finally,
the
emissions
associated
to
the
material
valorisation
of
specific
wastes
such
as
orange
peel,
hair
wastes
and
residue
of
winterization
in
order
to
produce
various
enzymes
through
SSF,
have
also
been
studied.
In
addition
to
the
scientific
interest
of
this
thesis,
which
is
reflected
by
the
papers
published
in
high
impact
journals
in
the
field
of
Environmental
Engineering,
it
increases
the
research
group
know-‐how
on
the
treatment
of
different
wastes
at
pilot
scale.
The
definition
of
a
methodology
for
gaseous
emissions
determination
that
can
be
implemented
in
future
experiments
performed
in
the
GICOM
pilot
plant
is
also
relevant.
This
methodology
will
allow
the
quantification
of
CH4,
N2O
and
NH3,
the
qualitatively
determination
of
VOC
emissions
and
the
quantification
of
the
most
commonly
found
compounds.
This
last
point
will
permit
to
include
data
on
the
emissions
of
the
material
valorisation
processes
carried
out
in
the
research
group
pilot
plant,
reporting
valuable
information
on
the
environmental
impact
of
the
process
also
useful
in
the
design
of
the
required
emissions
equipment.
|
96 |
Impacto ambiental de las áreas de minería metálica: Aplicación de metodologías analíticas no destructivas al análisis geoquímicoGonzález Fernández, Óscar 27 July 2011 (has links)
La recerca que es presenta en aquesta tesi se centra en l’aplicació de diferents metodologies de mostreig i de diferents tècniques analítiques per l’estudi dels efectes ambientals de la dispersió de metalls al voltant de zones de mineria metàl·lica abandonada.
En aquest cas, la metodologia està basada principalment en un anàlisi geoquímic de conca, on es realitzen anàlisis del curs alt d’aquesta conca, per veure la dispersió de metalls des de la mineralització cap a la vegetació i el medi hídric, del curs mitjà, on s’avalua la distribució dels metalls als sediments del llit i de la plana d’inundació i el seu risc potencial, i a la plana al·luvial, on es realitza un anàlisi de la distribució dels metalls als sediments dipositats en aquesta zona i els processos de mobilitat i de precipitació que es poden donar en ells.
Per realitzar l’avaluació de l’impacte en aquest tipus de zones és necessari analitzar un gran nombre de mostres i per això es va utilitzar un mètode analític d’altra productivitat com es la fluorescència de raigs X (XRF). En aquest cas es van utilitzar 3 tipus d’instrumentació de raigs X (EDXRF amb geometria triaxial, micro-EDXRF i WDXRF). També es van utilitzar tècniques geofísiques com la tomografia elèctrica per determinar l’extensió i el gruix dels residus miners transportats i dipositats per la rambla a la plana al·luvial i anàlisis microbiològics per veure la possible influència dels bacteris presents als sediments per explicar els processos de mobilitat i precipitació de metalls.
Com a principals conclusions, es va observar una lixiviació de metalls cap al medi hídric fins i tot a pHs bàsics cosa que no és habitual, l’existència d’un risc de remobilització de metalls a partir dels sediments de la plana al·luvial en episodis de pluja intensa i la possibilitat de la tomografia elèctrica com a tècnica per delimitar l’extensió dels residus miners en la plana al·luvial. A més, també es va demostrar la capacitat de la tècnica de XRF per determinació elemental en aigües de mina com a tècnica alternativa a les classiques. / La investigación que se presenta en esta tesis se centra en la aplicación de diferentes metodologías de muestreo y de diferentes técnicas analíticas para el estudio de los efectos ambientales de la dispersión de metales alrededor de zonas de minería metálica abandonada.
En este caso, la metodología está basada principalmente en un análisis geoquímico de cuenca, donde se realizan análisis en la parte superior de esta cuenca, para ver la dispersión de metales desde la mineralización hacia vegetación y hacia el medio hídrico, del cauce medio donde se evalúa la distribución de los metales en los sedimentos del cauce y de la llanura de inundación y su potencial riesgo, y en la llanura aluvial donde se realiza un análisis de la distribución de los metales en los sedimentos depositados en esta zona y los procesos de movilidad y de precipitación que se pueden dar en ellos.
Para realizar la evaluación del impacto en este tipo de zonas es necesario analizar un gran número de muestras y por esto se utilizó un método analítico de alta productividad como es la fluorescencia de rayos X (XRF). En este caso se utilizaron 3 tipos de instrumentación de rayos X (EDXRF con geometría triaxial, micro-EDXRF y WDXRF). También se utilizaron técnicas geofísicas como la tomografía eléctrica para determinar la extensión y el espesor de los residuos mineros transportados y depositados por la rambla en la llanura aluvial y análisis microbiológicos para ver la posible influencia de las bacterias presentes en los sedimentos para explicar los procesos de movilidad y precipitación de los metales.
Como principales conclusiones, se observó una lixiviación de metales hacia el medio hídrico incluso a pHs básicos cosa que no cabría esperar, la existencia de un riesgo de removilización de metales a partir de los sedimentos de la llanura aluvial en eventos de lluvia intensa y la posibilidad de la tomografía eléctrica como técnica para delimitar la extensión de los residuos mineros en la llanura aluvial. Aparte, también se demostró la capacidad de la técnica de XRF para determinación elemental en aguas mineras como técnica alternativa a las clásicas. / This thesis is focused on the application of different sampling methodologies and analytical techniques in order to determine the environmental impacts produced by metals’ dispersion around abandoned mining zones.
In this case, the analytical methodology chosen is a geochemical basin analysis. In the upper part of the basin were done some analyses in order to determine metals’ dispersion from the mineralized zone to vegetables and to the hydric media. In the middle zone was evaluated the distribution of metals in alluvial and also in overbank sediments and their potential risk. Finally, on the alluvial plain was done an in-depth analysis of the metals in the sediments and were studied the mobility and precipitation processes of them.
In order to evaluate the environmental impact in these kind of zones is needed to carry out a huge quantity of analysis and due to this was chosen a high productivity analytical method as X-Ray fluorescence (XRF). Three different X-ray instruments were employed (triaxial geometry EDXRF, micro-EDXRF and WDXRF). Also were employed some geophysical techniques, such as electrical tomography to determine the extension and thickness of the mining wastes that were transported and deposited in the alluvial plain. Finally, some microbiological analysis were done in order to study the influence of bacteria to explain the mobility and precipitation of metals in sediments.
As a main conclusion was observed that, there is an important leaching of metals to the hydric media at basic pH values, there is an important remobilization risk for metals in intense rain episodes and there is a possibility of using electrical tomography as a technique to establish the extension of mining wastes in alluvial plain. Moreover was demonstrated the capacity of XRF techniques to analyze mining waters as an alternative technique to the classical techniques.
|
97 |
Walking the line between survival and deathHeres, Ana-Maria 22 November 2013 (has links)
La presente tesis doctoral se centra en el estudio de la mortalidad inducida por la sequía del pino silvestre (Pinus sylvestris L.) en dos sitios, Prades y Arcalís, situados en el noreste de la Península Ibérica, donde ésta extendida especie de árbol boreal alcanza su límite suroccidental (y seco) de distribución. Más precisamente, en esta tesis estudio la relación de la mortalidad del pino silvestre con los eventos de sequía que la precedieron, un fenómeno que se ha comenzado a observar sobre todo después de la década de los 1990, coincidiendo con el aumento de las temperaturas. Al mismo tiempo, en esta tesis comparo diferentes patrones de crecimiento anuales (a partir de los anillos de los árboles) entre los árboles vivos y muertos de pino silvestre, centrándome en las décadas previas a la mortalidad. El propósito de hacerlo es identificar las características que podrían diferenciar árboles vivos y muertos, y que podrían contribuir a la comprensión de los mecanismos que subyacen la mortalidad inducida por la sequía. Las variables estudiadas se refieren al crecimiento (expresado como incremento en área basal), la eficiencia intrínseca del uso del agua (extrapolada a partir de los análisis de 13C en la madera) y varias características anatómicas de la madera (número de traqueidas, tamaño de éstas, etc.). Los resultados de esta tesis muestran una asociación directa entre la mortalidad de pino silvestre y los eventos severos de sequía caracterizados por una baja disponibilidad de agua en verano, en ambas zonas de estudio. Los patrones de crecimiento de los árboles muertos difirieron de los de los sobrevivientes, ya que los pinos silvestres muertos comenzaron a crecer menos que sus vecinos vivos entre 15 y 40 años antes de que ocurriera su muerte. Estas bajas tasas de crecimiento fueron causadas principalmente por una baja producción de traqueidas, lo que apunta hacia depósitos de carbono limitados y/o no disponibles, como lo sugiere también la baja producción de tubos resiníferos que se encontró en los árboles muertos. Otro patrón que diferenciaba los árboles muertos de los vivos fue una conductividad hidráulica baja que estaba vinculada tanto con la producción reducida de traqueidas como al tamaño reducido del lúmen de éstas. En conjunto, los resultados presentados en esta tesis muestran que la mortalidad de pino silvestre en estos dos sitios se caracterizó por una capacidad hidráulica baja y una reducción de la inversión de carbono en el crecimiento y la defensa. Sin embargo, los dos sitios de estudio parecieron tener dos historias diferentes, ya que los árboles vivos y muertos mostraron un crecimiento y un rendimiento hidráulico divergente a largo plazo en Prades, y dicha divergencia era menos acentuada y más reciente en Arcalís. Esta tesis aporta nuevas evidencias que sugieren que si las proyecciones de cambio climático se cumplen los episodios de mortalidad en bosques de pino silvestre continuarán, induciendo cambios en la vegetación dominante en algunas zonas. / The present PhD thesis focuses on the study of Scots pine (Pinus sylvestris L.) drought-induced mortality at two sites (Prades and Arcalís) located in the north east of the Iberian Peninsula, where this widespread boreal tree species reaches its south-western (and dry) distribution limit. More precisely, in this thesis I study the association of Scots pine mortality with drought events that predated it, a phenomenon that has started to be observed especially after the 1990s, coinciding with increasing temperatures. At the same time, in this thesis I compare different annual (tree-ring level) patterns between co-occurring living Scots pine trees and dead ones, focusing on the previous to death decades. The purpose of doing so is to identify characteristics that differentiate living and dead trees and could contribute to our understanding of the mechanisms that underlie drought-induced mortality. Studied variables include growth (expressed as basal area increment), intrinsic-water use efficiency (extrapolated from 13C analyses in wood) and several wood anatomical features (number of tracheids, tracheid size, etc.). The results of this thesis show a direct association between Scots pine mortality and severe drought events characterized by low summer water availability at the two study sites. The growth patterns of the dead trees differed from the ones of the surviving ones, as dead Scots pines started to grow less than their living neighbours 15-40 years before their death occurred. This low growth rates were mainly caused by a low tracheid production, thus pointing towards limited and/or unavailable carbon pools as suggested also by the low resin ducts’ production that was found in the dead trees. Now-dead trees were also characterized by low hydraulic conductance, as a result of reduced tracheid production and the small lumen size that characterized their tracheids. Altogether, the results presented in this thesis show that the mortality of Scots pine at these two sites was characterized by a low hydraulic capacity and a reduced investment of carbon into growth and defence. Nevertheless, the two study sites seemed to have two different stories, since living and dead trees showed a long-term divergent growth and hydraulic performance in Prades, whereas this divergence was less accentuated and more recent in Arcalís. This thesis adds to the evidence suggesting that if the projections of more frequent and intense drought events come true, episodes of Scots pine mortality are likely to continue, leading eventually to a shift in the dominant vegetation in some areas.
|
98 |
Scale-up opportunities of microbial electrolysis cells for hydrogen production from wastewaterRuiz Franco, Yolanda 25 May 2015 (has links)
El tractament d’aigües residuals és avui en dia un procés energèticament intensiu, tot i l’energia química emmagatzemada dins la matèria orgànica contaminant. Mitjançant l’aplicació d’un potencial elèctric, les cel·les d’electròlisi microbiana (MEC) permeten recuperar part d’aquesta energia en forma d’hidrogen. Aquesta tecnologia, però, encara ha de superar obstacles abans de poder ser implementada a escala real.
En aquesta tesi, es va avaluar el potencial d’ampliació de MEC en configuració d’una sola cambra, la qual presenta un disseny i operació més senzills i uns requeriments energètics inferiors. Per contra, la disponibilitat de l’hidrogen per altres microorganismes en pot reduir la recuperació i la puresa. L’operació a llarg termini d’una MEC va permetre la quantificació de les pèrdues d’hidrogen lligades al seu consum per part d’homoacetògens o metanògens per a la producció d’acetat i metà, respectivament. En tots dos casos, la recuperació d’hidrogen va ser baixa, i per tant, aquesta configuració va ser exclosa.
La configuració de MEC en doble cambra evita que l’hidrogen sigui consumit, però la presència d’una membrana provoca pèrdues de potencial associades a gradients de pH. Per això, una gran part dels experiments a escala laboratori reportats s’han dut a terme amb medis amb una alta capacitat tamponant en comparació a la de les aigües residuals. Així doncs, el funcionament de les MEC treballant amb un medi de cultiu sense tamponar va ser avaluat. Es va observar que tant l’ànode com el càtode presentaven unes pèrdues de potencial més grans que amb el medi tamponat, sent aquestes però, més elevades en el cas de l’ànode pel fet de tractar-se d’un sistema biològic i per tant, més sensible als canvis de pH.
Per tal de millorar el funcionament de les MEC en doble cambra, es va implementar una estratègia de control de pH. Controlant el pH de l’ànode a valors propers a 7, l’activitat biològica es mantenia. A més, la termodinàmica del sistema va ser afavorida controlant el pH del càtode a valors baixos, la qual cosa va permetre produir hidrogen amb un contingut energètic fins a 8 cops superior a l’energia invertida en produir-lo. Posteriorment, el control de pH al càtode va ser substituït per l’ús d’un efluent àcid de la indústria formatgera com a catòlit.
Durant aquesta tesi es van dur a terme les primeres proves d’inoculació i operació en discontinu en una unitat que formarà part d’una planta pilot MEC. Els resultats van ser satisfactoris, si bé és cert que algunes modificacions són necessàries per tal de millorar-ne el funcionament. En aquest sentit, s’haurà de millorar la recuperació de l’hidrogen i la duració d’un cicle en discontinu s’haurà de reduir per tal de minimitzar el consum de matèria orgànica per part d’altres microorganismes, i maximitzar per tant, la recuperació energètica de les aigües residuals en forma d’hidrogen.
Per últim, es va investigar la resistència dels exoelectrògens a la inanició. Es va observar que l’activitat biològica del sistema no es veia afectada per un període de fins a 10 dies sense substrat sempre i quan el potencial elèctric es mantingués aplicat, ja que d’aquesta manera, es permetia el consum del substrat acumulat com a polímer a l’interior cel·lular.
Segons el treball desenvolupat en aquesta tesi, la implementació de les MEC a escala real per a la producció d’hidrogen serà possible si: (i) es treballa en configuració de doble cambra evitant el consum d’hidrogen per part d’altres microorganismes, (ii) s’evita un gran descens en el pH de l’ànode i (iii) s’aconsegueix reduir el potencial elèctric aplicat per a la producció d’hidrogen seguint estratègies similars a la utilització d’un efluent àcid com a catòlit. / Nowadays wastewater treatment is an energy-intensive process, even though wastewater contains a large amount of chemical energy stored within the organic contaminants. Microbial electrolysis cells (MEC) are able to recover part of this energy as hydrogen by applying an electric potential. However, there are still important hurdles to overcome before implementation at full-scale of this technology.
In this thesis, the scale-up potential of single-chamber MEC was first evaluated. Single-chamber configuration has as advantage the simple design and operation and lower energy requirements. However, the availability of hydrogen for other microorganisms can reduce both its recovery and purity. The long-term operation of MEC allowed quantifying hydrogen losses related to the consumption by either homoacetogens or methanogens for acetate and methane production, respectively. In both cases the recovery of hydrogen was low and therefore this configuration was excluded.
Two-chamber configuration prevents hydrogen to be consumed, but on the drawback side, the presence of a membrane causes potential losses associated to pH gradients. For this reason, much of the reported experiments at lab-scale have been carried out with media with high buffering capacity when compared to that in wastewater. The performance of MEC with non-buffered medium was assessed and it was observed that both anode and cathode had a higher overpotential than when working with buffered media. The overpotential of the anode, however, was significantly higher as it is a biological system and thus, more sensitive to pH changes.
A pH control was implemented to improve the performance of two-chamber MEC. It was observed that the biological activity could be maintained by controlling the anodic pH at a value close to 7. Furthermore, thermodynamics of the system was favoured by controlling the cathodic pH at low values, leading to hydrogen productions with an energy content 8 times higher than the energy invested on producing it. Thereafter, pH control in the cathode was replaced by the use of an acid effluent from the dairy industry as catholyte.
During this thesis, preliminary experiments regarding inoculation and discontinuous operation were carried out in one unit that will be part of a pilot-scale MEC. The obtained results were quite promising but some modifications are required for improving the cell performance. Hydrogen recovery must be improved and the duration of batch cycles must be reduced in order to minimize the organic matter consumption by other microorganisms and maximize therefore, the energy recovery from wastewater as hydrogen.
Finally, the resistance of exoelectrogens to starvation was also investigated. It was observed that biological activity was not affected by a period up to 10 days without substrate as long as an electric voltage was applied, thus allowing the consumption of the accumulated substrate as polymer inside the bacterial cell.
With the work developed in this thesis it was concluded that the implementation of MEC aiming at hydrogen production at full-scale has opportunities if a series of strategies are addressed: (i) working in two-chamber configuration thus, preventing hydrogen consumption by other microorganisms, (ii) avoiding a large pH drop in the anode and (iii) reducing the applied potential requirements for hydrogen production by following strategies similar to the use of acid effluents as catholytes.
|
99 |
Estudio de la producción de lipasas por fermentación en estado sólido a partir de residuos ricos en grasas. Impacto ambiental y posibles usosSantis Navarro, Angélica María 03 October 2013 (has links)
Las actividades agroindustriales han venido experimentando un inusitado y acelerado desarrollo. Una de las principales consecuencias de este desarrollo ha sido el aumento en la generación de los desechos sólidos provenientes de las mismas. Esto implica el origen de un problema tanto económico como ecológico por la acumulación de residuos. En la búsqueda de reducir estos impactos en el ambiente se han planteado estrategias que conllevan a obtener a partir de estos residuos, una serie de compuestos que resultan útiles por sus propiedades y ofrecen múltiples ventajas en diversos campos.
Una alternativa para el aprovechamiento de los residuos es la fermentación en estado sólido. Ésta se ha aplicado en diferentes áreas y se han obtenido productos interesantes, entre los que se pueden mencionar alimentos para animales, ácidos orgánicos, pesticidas, enzimas, entre otros. En lo que respecta a enzimas, se han producido lipasas por fermentación en estado sólido a partir de varios sustratos entre los que se incluyen salvados (trigo, arroz, soja, cebada), las tortas oleaginosas (soja, oliva, sésamo, babasú), y el bagazo (caña de azúcar).
En vista de lo anterior, esta investigación se enmarca en la obtención de lipasas con características novedosas a partir de los residuos provenientes de la industria de producción y refinado de aceites vegetales, aprovechando las herramientas que ofrece la biotecnología.
Para la producción de lipasas por fermentación en estado sólido, se evaluaron los diferentes elementos (sustratos, cosustrato, contenido de humedad, nutrientes) que facilitaron la formación del producto. Asimismo, soportados en técnicas utilizadas en el compostaje, las cuales se han utilizado con éxito en la fermentación en estado sólido, se valoraron diferentes parámetros como herramientas de seguimiento y optimización del proceso, tales como velocidades de degradación, de consumo de oxígeno (OUR), y el índice respirométrico dinámico (IRD). Estos parámetros ayudaron ofreciendo información acerca de la evolución del proceso, el crecimiento y desarrollo de los microorganismos, la disponibilidad del sustrato, condiciones de operación, rendimientos, tiempos de producción, entre otras.
Una vez producida la lipasa, se determinaron procesos posteriores como su extracción, la medida de su actividad y la identificación de características como la termoestabilidad.
Obtenida la información de la lipasa, se prestó atención a la fermentación y su realización en reactores en diferentes escalas con el objetivo de evaluar el proceso con miras a la puesta en marcha de sistemas a gran escala. Así mismo, se estudió el impacto ambiental que se puede producir especialmente por emisiones gaseosas de compuestos orgánicos volátiles (COVs), metano (CH4), amoníaco (NH3) y óxido nitroso, (N2O) durante este tipo de fermentaciones.
Para finalizar, se evaluó el potencial de la lipasa producida por fermentación en estado sólido (SSF), aplicándola en la mejora de procesos ambientales, como la digestión anaerobia de residuos con alto contenido de grasas, acelerando el proceso de degradación, y en consecuencia logrando que el proceso sea más ventajoso. / Agro-industrial activities have been experiencing an unusual and rapid development. One of the main consequences of this development has been the increase in the generation of solid waste. The accumulation of this waste is a problem both economically and ecologically. In seeking to reduce the impact of this waste on the environment, strategies have emerged for obtaining a series of compounds from these residues that have useful properties and offer many advantages in various fields.
An alternative use for the residues is solid state fermentation (SSF). This has been applied in different areas and interesting products have been obtained including animal feed, organic acids, pesticides, and enzymes, amongst others. With regard to enzymes, lipases have been produced by solid state fermentation from several substrates including bran (wheat, rice, soybean, barley), oil cake (soybean, olive, sesame, babassu) and bagasse (sugar cane).
In view of the above, this research focuses on the collection of lipases with novel features from vegetable oil-refining wastes, using the tools of biotechnology.
Various elements were evaluated that facilitated the production of lipases by solid state fermentation (substrates, co-substrate, moisture, and nutrients). Also, techniques based on those previously used in composting were used with success in solid state fermentation, and different parameters were evaluated as a means of monitoring and optimising the process, such as degradation rates of oxygen uptake (OUR), and dynamic respiration index (DRI). These parameters amongst others helped provide information about the evolution of the process, the growth and development of microorganisms, substrate availability, operating conditions, yields, and production times.
Once the lipase was produced, processes were established for it’s extraction, the measure of its activity and identification of features such as its thermostability.
Having obtained information on the lipase, attention was given to the fermentation, using reactors of different scales in order to evaluate the process with a view to the implementation of large-scale systems. Furthermore, the environmental impact that may occur during such fermentations was investigated, especially gaseous emissions of volatile organic compounds (VOCs), methane (CH4), ammonia (NH3) and nitrous oxide (N2O).
Finally, the potential of the lipase produced by solid state fermentation (SSF) was assessed, applying it to the improvement of environmental processes such as anaerobic digestion of waste with high fat content accelerating the process of degradation, and thus making the process more advantageous.
|
100 |
Les varietats hortícoles locals del Vallès Oriental, estat de situació socioambientalPuig Roca, Jordi 30 May 2013 (has links)
La present tesi doctoral ha recollit la situació de l’agrobiodiversitat cultivada a la comarca del Vallès Oriental i municipis circumveïns. En concret, s’ha focalitzat en les varietats hortícoles -les més abundants però, també, les més amenaçades-.
S’ha escollit el Vallès Oriental ja que l’autor de la tesi ha fet prospeccions per la zona durant més de 10 anys. L’àmbit d’estudi s’ha estès fora dels límits administratius comarcals ja que, en la majoria de casos, les distribucions d’algunes varietats se situaven a cavall entre comarques, seguint paràmetres biofísics o biogeogràfics.
En general, s’ha pogut observar que l’àmbit d’estudi té una gran diversitat de contextos socioeconòmics (des dels continus urbans i d’economia industrial i de serveis del sud del Vallès, a les economies eminentment agràries de les masies aïllades de les parts culminals del Parc Natural del Montseny). Aquesta diversitat d’estratègies d’assentament urbà, d’economia i de model d’organització social són, també manifestes en l’àmbit biofísic -gran diversitat paisatgística, climàtica i geològica-. Aquesta elevada complexitat en una zona relativament petita (menys de 900km2) ha generat una important riquesa varietal.
En aquest sentit, l’objectiu essencial d’aquesta tesi ha estat realitzar l’inventari de les varietats hortícoles locals de l’àmbit, així com reconstruir el cos bàsic –llavorer- de varietats locals cultivades abans de la dècada dels anys 60 del s.XX. També ha pretès estudiar les xarxes socials que permeten la conservació de l’agrobiodiversitat.
Per tal d’assolir aquests objectius s’ha fet una recerca de documentació històrica que ha permès recopilar informació de varietats que es cultivaven a l’àmbit d’estudi, així com definir diversos paràmetres agronòmics i de maneig de les varietats. En paral·lel, s’han realitzat entrevistes (seguint mètodes estructurats i no estructurats) a 79 agricultors que prèviament es sabia que conservaven varietats locals.
Pel que fa als resultats, s’ha pogut constatar que existeixen dues xarxes d’agricultors. Una formada per individus d’avançada edat, la major part jubilats, que produeixen en explotacions petites i que ho fan de manera convencional i una altra, la secundària, aglutinadora de gent jove -nous pagesos-, que produeixen en explotacions mitjanes i en ecològic.
S’ha constatat que entre aquestes dues xarxes es conserva un total de 110 varietats locals hortícoles i que la xarxa primària recorda el cultiu de 96 varietats més abans de 1960. Un dels altres resultats destacats és la constatació d’una erosió genètica interespecífica baixa, que contrasta amb una d’intraespecífica alta i d’acord amb la mitjana d’altres estudis realitzats.
S’ha observat que molts del paràmetres sociodemogràfics dels enquestats no es poden relacionar amb la conservació de varietats, ja que existeix una segona capa d’informació, la xarxa d’intercanvi, que exerceix una influència molt més destacada. Així s’explica que els joves de l’àmbit siguin els que conserven major nombre de varietats locals a diferència d’altres zones estudiades.
També s’ha pogut observar que l’aïllament geogràfic permet incrementar la conservació de varietats a la xarxa primària, però no passa així a la secundària, on les explotacions més conservacionistes són les més properes a les urbs. S’ha determinat que el sistema productiu ecològic i, en menor mesura, les explotacions petites, són les més conservacionistes.
També de la recerca oral i documental s’ha pogut constatar que un gran nombre de varietats locals d’avui són procedents de l’exterior, especialment d’altres països europeus, i de varietats comercials introduïdes majoritàriament per planteristes o cases de llavor i distribuïdes per la geografia a través dels mercats setmanals.
Finalment, s’ha analitzat el concepte de varietat local i s’ha proposat la modificació d’aquest en quan a termini temporal i flexibilitat en l’àmbit geogràfic, per tal d’atendre la complexitat de l’agrobiodiversitat cultivada. / The present thesis has summarised the situation of cultivated agrobiodiversity in the Vallès Oriental region and neighbouring municipalities. Specifically, it has focused horticultural landraces –the most common ones but, also, the most threatened ones-.
One has chosen Vallès Oriental region because the author of this thesis has done surveys in this area during more than 10 years. The field of study has been extended out of the administrative limits of the region because, in most of the cases, the distribution of some landraces was situated between two regions, following biophysical or biogeographic parameters.
In general terms, one could observe that the field of study has a great diversity of socioeconomic contexts (from the continuous urban areas with an industrial and services economy of the south of Vallès, to the mainly agricultural economies of the isolated farms of the summit areas of Montseny Natural Park).These diversity of urban settlement strategies, of economies and of social organisation is also present in the biophysical ambit –a huge landscape, climatic and geological diversity-. This high complexity in a relatively small area (less than 900 square kilometres) has generated an important varietal wealth.
In this sense, the main objective of this thesis has been to make an inventory of the local horticultural landraces of the field of study, as well as to rebuilt the basic body of cultivated local landraces before the 60s decade of 20th century. It has also intended to study social networks which allow agrobiodiversity conservation.
In order to reach these objectives, one has done a historical records research that has allowed finding information about landraces that were cultivated in the field of study, as well as defining several agronomic and handling parameters of landraces. At the same time, one has done interviews (following structured and unstructured methods) to 79 farmers that one knew that conserved local landraces.
Regarding the results, one has noted that there are two farmers’ networks. One constituted by elderly people, most of them retired, that produce in small farms and in a conventional way; and another one, the secondary, that includes young people –new farmers-, that produce in sized farms and organically.
One has noted that in these two networks a total of 110 local landraces are conserved, and that the primary network remembers cultivation before 1960 of 96 landraces more. Another important result is a low interspecific genetic erosion, that contrasts with a high intraspecific erosion and agrees with the average of other studies.
One has observed that a lot of sociodemographic parameters of the people interviewed can not be related to the conservation of landraces, because there is a second level of information, the exchange network that has a more intense influence. This is the reason why young people conserve more local landraces than in other studied areas.
Another observation has been that geographic isolation increases conservation of landraces in the primary network, but this does not happen in the secondary, where the farms that conserve more landraces are the ones nearby the cities. One has determined that the organic production system and, in a lower level, little farms, are the ones that conserve more landraces.
Also from oral and historical records research, one has noted that a high number of nowadays local landraces come from abroad, specially from other European countries, and from commercial landraces mostly introduced by seedling growers or seed growers and spread through weekly markets.
Finally, the concept of local landrace has been analysed, and one has proposed its modification in terms of time frame and geographic flexibility, in order to deal with the complexity of cultivated agrobiodiversity.
|
Page generated in 0.0952 seconds