Climate change is raising huge challenges for all industries worldwide. It is mainly due to anthropogenic activity and energy consumption which is the cause for emissions of greenhouse gas (GHG) among other environmental impacts and is expected to have huge impact on our societies globally. Of those global GHG emissions, around a quarter is emitted by transportations of all kinds as transportation relies heavily on fossil fuels. If the past years have seen a rising share of electrification within the passenger car industry, the commercial transportation isn’t that prone to electrification and other pathway to decarbonization are studied. Shipping is responsible for around 90% of the world commercial transportation work and therefore is a keyplayer in the transition toward low carbon transportation. It relies exclusively on fossil fuels with different kinds of oil-based fuels being the historical fuel suppliers and has seen a quick increase of the share of liquefied natural gas (LNG) in the past decade. Yet the international maritime organization (IMO) has set ambitious emission reduction targets for shipping and alternative fuel technologies are considered to be a relevant pathway if not the most promising pathway to low carbon or even zero carbon shipping. This study aims at evaluating and comparing different alternative fuels pathways available to perform the shift toward low carbon fuel technologies within Swedish short sea shipping (SSS) and inland waterway transportation (IWT) based on a set of criteria designed to reflect all aspects of the implementation of an alternative fuel pathway implementation. Those criteria are divided into 5 different categories which are technological, technical, economic, environmental, and finally social. There are 2 main categories to consider for low carbon fuels, biofuels and electrofuels. Fossil fuels are also included within the study so that the alternative pathways get compared not only with one another but also with the current marine fuels. The first comparison between different alternative fuel pathways is relevant to choose the most promising and feasible one while the comparison between a chosen alternative fuelpathway and the main marine fossil fuels is what stakeholders will look at when considering an alternativefuel pathway implementation challenge. The electrofuels included within the comparison are ammonia and hydrogen within 2 similar pathways which include production using water electrolysis and renewableelectricity (the carbon intensity of the Swedish grid is considered) before consumption within fuel cells (FC)instead of internal combustion engines (ICE). Those electrofuels end up with the last ranks within the comparison due to low technological maturity, technical and economic challenges remaining and social issued to address despite being the most environmentally promising pathways. Biofuel’s pathways on the other hand include both fischer tropsch diesel (FTD) and bio-methanol production using as feedstock various mixes of black liquor (BL) andpyrolysis oil (PO). FTD ends up as the most promising alternative fuel pathway within the whole studywhile bio-methanol appears more challenging but also more promising toward environmental criteria. / Klimatförändringarna innebär stora utmaningar för alla branscher världen över. Den beror främst på antropogen aktivitet och energikonsumtion som orsakar utsläpp av växthusgaser bland andra miljöeffekter och förväntas få stora konsekvenser för våra samhällen globalt. Av de globala utsläppen av växthusgaser kommer omkring en fjärdedel från alla typer av transporter, eftersom transporterna är starkt beroende avfossila bränslen. Under de senaste åren har man sett en ökande andel elektrifiering inom personbilsindustrin,men kommersiella transporter är inte lika benägna att elektrifieras och andra vägar till avkolning studeras. Sjöfarten står för cirka 90 % av världens kommersiella transportarbete och är därför en nyckelspelare i övergången till koldioxidsnåla transporter. Den är uteslutande beroende av fossila bränslen med olika typer av oljebaserade bränslen som historiska bränsleleverantörer och har sett en snabb ökning av andelen flytande naturgas (LNG) under det senaste decenniet. Internationella sjöfartsorganisationen (IMO) har dock fastställt ambitiösa mål för minskning av utsläppen för sjöfarten, och tekniker för alternativa bränslen anses vara enr elevant väg, om inte den mest lovande, för att uppnå en sjöfart med låga koldioxidutsläpp eller till och med utan koldioxidutsläpp. Syftet med denna studie är att utvärdera och jämföra olika alternativa bränslen som finns tillgängliga för att genomföra övergången till bränsleteknik med låga koldioxidutsläpp inom svensk närsjöfart (SSS) och transport på inre vattenvägar (IWT) utifrån en uppsättning kriterier som är utformade för att återspegla alla aspekter av genomförandet av en alternativ bränslesatsning. Dessa kriterier är indelade i fem olika kategorier som är tekniska, tekniska, ekonomiska, miljömässiga och slutligen sociala. Det finns två huvudkategorier att ta hänsyn till när det gäller bränslen med låga koldioxidutsläpp, nämligen biobränslen och elektrobränslen. Fossila bränslen ingår också i studien så att de alternativa vägarna inte bara jämförs med varandra utan också med de nuvarande marina bränslena. Den första jämförelsen mellan olika alternativa bränslevägar är relevant för att välja den mest lovande och genomförbara, medan jämförelsen mellan en vald alternativ bränsleväg och de viktigaste marina fossila bränslena är vad intressenterna kommer att titta på när de överväger att genomföra en alternativ bränsleväg. De elektrobränslen som ingår i jämförelsen är ammoniak och vätgas inom två liknande vägar som omfattar produktion med hjälp av vattenelektrolys och förnybar el (det svenska elnätets koldioxidintensitet beaktas) innan de förbrukas i bränsleceller i stället för i förbränningsmotorer. Dessa elektrobränslen hamnar på de sista platserna i jämförelsen på grund av låg teknisk mognad, återstående tekniska och ekonomiska utmaningar och sociala problem som måste lösas, trots att de är de miljömässigt mest lovande vägarna. Biobränslevägar omfattar å andra sidan både fischer tropsch diesel(FTD) och produktion av biometanol med olika blandningar av svartlut (BL) och pyrolysolja (PO) som råmaterial. FTD är den mest lovande alternativa bränslevägen i hela studien, medan bio-metanol verkar vara en större utmaning men också mer lovande när det gäller miljökriterier.

[ES] Debido al agotamiento de las fuentes de petróleo, la mayor demanda de energía y combustibles para el transporte, y la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y la dependencia de los recursos fósiles, la utilización de fuentes alternativas sostenibles para producir combustibles y productos químicos se vuelve esencial. En este contexto, la valorización de alquitranes ligeros (formados durante los procesos de refinación de petróleo y gasificación de biomasa) y otras fuentes no convencionales (es decir, ácidos grasos) y su conversión en productos químicos de alto valor agregado será una opción interesante y desafiante. En este trabajo se desarrollan catalizadores sólidos y procesos catalíticos para la transformación de alquitranes ligeros mediante el proceso de hidrotratamiento suave. Este proceso está estudiado empleando diferentes hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) como moléculas modelo, representativas de materias primas de alquitrán ligero. Los compuestos de tipo alquitrán de esta mezcla modelo se transforman en hidrocarburos C9-C15 parcialmente hidrogenados, que podrían aplicarse como aditivos (mejoradores) del combustible de aviación, o como productos químicos y disolventes para la industria. Primero, se estudia el hidrotratamiento suave de alquitranes empleando Pd soportado sobre TiO2, que posee diferentes fases cristalinas. La actividad de hidrotratamiento y la selectividad hacia los productos hidrogenados deseados (es decir, tetralina y otros) aumentaron al aumentar tanto la acidez como el área superficial del catalizador, junto con la presencia de nanopartículas de Pd pequeñas y bien distribuidas. El catalizador Pd/TiO2 Nano revela una notable actividad de hidrotratamiento y estabilidad después de varios reusos sin prácticamente cambios en la estructura del TiO2. Además, no se observa prácticamente deposición de carbono, ni lixiviación de Pd, manteniéndose tanto el tamaño de partícula como la adecuada distribución del Pd, incluso después de la regeneración del catalizador. Además, el catalizador Pd/TiO2 Nano demuestra ser más eficaz para la producción de hidrocarburos C9-C15 que otros catalizadores de hidrotratamiento comerciales y reportados anteriormente. Además, el Pd soportado en el óxido mixto TiO2-Al2O3 preparado mediante el método de co-precipitación optimizado, se evalúa en el hidrotratamiento suave de alquitranes, mostrando buena actividad y estabilidad después de varios reusos. Su actividad de hidrotratamiento se compara con la de los catalizadores Pd/TiO2 Nano y Pd/Al2O3; mientras que su ámbito de aplicación se extiende a otras reacciones de hidrogenación más exigentes, como la aminación reductora de acetol bioderivado. Además, un nuevo catalizador desarrollado con Pd soportado sobre TiO2/Al2O3 (precursor de Ti impregnado sobre alúmina como soporte) demuestra una buena actividad en el hidrotratamiento suave de compuestos de tipo alquitrán. Finalmente, los catalizadores a base de Ni se preparan y prueban en el hidrotratamiento suave de alquitranes, siendo el catalizador Ni/TiO2/Al2O3 el más activo entre ellos. Además, los catalizadores de Ni muestran un excelente rendimiento catalítico cuando se aplican como catalizadores en la hidrogenación selectiva de ácidos grasos para producir hidrocarburos, catalizadores de Ni/TiO2/Al2O3 y Ni/TiO2/ZrO2, ofreciendo la más alta selectividad hacia n-heptadecano (C17). Curiosamente, se encuentra que el dopaje con Pt aumenta la actividad de los últimos catalizadores de Ni. En resumen, diferentes catalizadores soportados por metales desarrollados en este estudio son capaces de transformar alquitranes ligeros y ácidos grasos en condiciones de reacción suaves, ofreciendo así una opción viable y más sostenible para la producción de hidrocarburos útiles de otras fuentes no convencionales. / [CA] Degut a l'esgotament dels depòsits petrolífers, hi hagut un increment de la demanda d'energia i de combustibles; al mateix temps que la necessitat de reduir les emissions de gasos GHG i la dependència als recursos fòssils; esdevé essencial la utilització de fonts d'energia alternativa per a produir combustibles líquids i productes químics. En aquest context, la valorització de quitrans lleugers (formats durant els processos de refinament del petroli i de gasificació de la biomassa) i d'altres fonts d'energia no convencionals com per exemple àcids grassos; i la seva conversió en productes químics d'alt valor afegit són una opció interessant i prometedora. En aquest treball, es desenvoluparan catalitzadors sòlids i processos catalítics per a la transformació de quitrans lleugers a través del procés d'hidrotractament en condicions suaus. Aquest procés s'estudia utilitzant diferents hidrocarburs policíclics aromàtics (PAHs) com a molècules model representatives de la matèria prima que constitueixen els quitrans lleugers. Els quitrans d'aquesta mescla representativa es transformen a hidrocarburs C9-C15 parcialment hidrogenats que poden ser utilitzats com a querosè o com a productes químics i dissolvents per a la indústria. Primer, l'hidrotractament en condicions suaus dels quitrans va ser estudiat utilitzant materials de Pd suportat sobre TiO2 de diferents fases cristal·lines. L'activitat de l'hidrotractament i la selectivitat del procés als productes hidrogenats desitjats (i.e tetralina i altres) augmenta en augmentar l'acidesa i l'àrea superficial del catalitzador, junt amb la presència de petites nanopartícules de Pd adequadament distribuïdes. El catalitzador Pd/TiO2 Nano presenta una destacada activitat en la reacció d'hidrotractament i resulta estable després de reutilitzar-lo en diverses ocasions sense pràcticament canvis en l'estructura TiO2, malgrat que té lloc certa sedimentació de carboni, no es detecta lixiviació i es manté tan la distribució com les dimensions de les partícules després de la regeneració del catalitzador. A més a més, el catalitzador Pd/TiO2 Nano resulta ésser més efectiu per a la producció d'hidrocarburs C9-C15 que altres catalitzadors comercials i d'altres descrits prèviament en la bibliografia. A més a més, s'ha estudiat el Pd suportat en l'òxid mixt TiO2-Al2O3 preparat a través de l'optimització del mètode de la coprecipitació en la reacció d'hidrotractament de quitrans en condicions suaus. Aquest catalitzador mostra una bona activitat i estabilitat després de reutilitzar-lo en vàries ocasions. La seva activitat en dita reacció es compara a la que presenten els catalitzadors de Pd/TiO2 Nano i Pd/Al2O3; i també s'ha comprovat el seu abast en altres reaccions d'hidrogenació d'interès, com per exemple l'aminació reductiva d'acetol provinent de la biomassa. A més a més, s'ha desenvolupat un nou catalitzador de Pd suportat sobre TiO2/Al2O3 (on el precursor de Ti s'impregna sobre l'alúmina que actua com a suport) que mostra una bona activitat en la reacció d'hidrotractament de compostos tipus quitrans en condicions suaus. Finalment, els catalitzadors basats en Ni han estat preparats i testats en reaccions d'hidrotractament de quitrans en condicions suaus, sent el catalitzador Ni/TiO2/Al2O3 el més actiu de tots. Addicionalment, els catalitzadors de níquel mostren excel·lents activitats catalítiques quan s'utilitzen com a catalitzadors per a la hidrogenació selectiva d'àcids grassos per a la producció d'hidrocarburs. Els catalitzadors de Ni/TiO2/Al2O3 i Ni/TiO2/ZrO2 presenten la major selectivitat a n-heptadecà (C17). Cal mencionar, que el dopatge amb Pt tendeix a augmentar l'activitat de l'últim catalitzador de Ni. Resumint, s'ha demostrat que diferents catalitzadors basats en metall suportat que han estat desenvolupats durant aquest estudi són capaços de transformar els quitrans lleugers i els àcids grassos en condicions su / [EN] Because of the depletion of petroleum sources, the increased demand for energy and transportation fuels, and the need for both reduction of greenhouse gases (GHG) emissions and the dependence on fossil resources, the utilization of sustainable alternative sources to produce fuels and chemicals becomes essential. In this context, the valorization of light tars (formed during petroleum refining and biomass gasification processes) and other non-conventional sources (i.e., fatty acids), and their conversion into high-added value chemicals will be an interesting and challenging option. In this work, solid catalysts, and catalytic processes for the transformation of light tars via mild hydrotreatment process are developed. This process is studied by employing different polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) as model molecules representative of light tars feedstocks. The tars-type compounds of this model mixture are transformed into C9-C15 partially hydrogenated hydrocarbons that could be applied as jet fuel additives (improvers) or as chemicals and solvents for industry. First, the tars mild hydrotreatment is studied over Pd supported on TiO2 possessing different crystalline phases. The hydrotreatment activity and selectivity towards the desired hydrogenated products (i.e., tetralin and others) increase by increasing both acidity and surface area of the catalyst, along with the presence of small and well distributed Pd nanoparticles. The Pd/TiO2 Nano catalyst reveals remarkable hydrotreatment activity and stability after several reuses with practically no changes in TiO2 structure, quite low carbon deposition, any Pd leaching detected and maintaining both small Pd particle size and their adequate distribution, even after regeneration of the catalyst. Additionally, Pd/TiO2 Nano catalyst demonstrates to be more effective to the production of C9-C15 hydrocarbons than other commercial and previously reported hydrotreatment catalysts. In addition, Pd supported on TiO2-Al2O3 mixed oxide, prepared via optimized co-precipitation method, is evaluated in the tars mild hydrotreatment, displaying good activity and stability after several reuses. Its hydrotreatment activityis compared with that of Pd/TiO2 Nano and Pd/γ-Al2O3 catalyst; while its application scope is extended to other demanding hydrogenation reactions, such as the reductive amination of bio-derived acetol with ethylenediamine to produce 2-methylpiperazine. Furthermore, a novel Pd supported on TiO2/γ-Al2O3 (Ti precursor impregnated onto alumina as support) developed catalyst demonstrates good activity in the mild hydrotreatment of tars-type compounds. Finally, Ni-based catalysts are prepared and tested in the tars mild hydrotreatment, Ni/TiO2/Al2O3 catalyst being the most active among them. Additionally, Ni catalysts show excellent catalytic performance when applied as catalysts in the selective hydrogenation of fatty acids to produce hydrocarbons, Ni/TiO2/Al2O3 and Ni/TiO2/ZrO2 catalysts offering the highest selectivity to n-heptadecane (C17). Interestingly, Pt doping is encountered to increase the activity of the latter Ni catalysts. Summarizing, different metal supported catalysts developed in this study are capable to transform light tars and fatty acids under mild reaction conditions, thus offering a viable and more sustainable option to produce useful hydrocarbons from other non-conventional sources. / Raad, Z. (2021). Catalysts and catalytic processes for the transformation of tars and other non-conventional feedstocks into fuels and chemicals [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/177954

Fossila drivmedel står idag för en överlägsen majoritet av den totala användningen av drivmedel som dagligen förburkas. Alternativ till de fossila drivmedlen krävs för att säkerställa tillgång i framtiden. Försvarsmakten har fått uppdrag från regeringen att utforska möjligheten att övergå till att driva sina fordon på förnyelsebara bränslen.Militära organisationer strävar efter ett enhetsdrivmedel, alltså ett gemensamt drivmedel som driver samtliga fordon och enheter. Största anledningen är den förenklade logistik som kan uppnås om endast ett drivmedel används.Detta arbete har sökt efter ett alternativt drivmedel som skulle kunna användas som enhetsdrivmedel inom Försvarsmakten. Detta för att lösa problematiken med att både byta till ett förnyelsebart drivmedel och ett enhetsdrivmedel i samma fas.Slutsatserna som dragit i detta arbete är att FT-bränslen har potential att användas som enhetsdrivmedel ur ett tekniskt perspektiv. Den höga flampunkt som FT-bränslen har skulle kunna innebära att även sjöfarkoster kan använda samma drivmedel som mark- och luftfarkoster. Dock saknas i dagsläget tillräcklig tillgänglighet och framställningen är i utvecklingsfasen. / Fossil fuels currently account for the vast majority of the total amount of fuel that isconsumed globally every day. Alternatives to fossil fuels are needed to ensuresufficient supply in the future. The Swedish Armed Forces have been tasked by theGovernment to investigate and examine the possibility of operating their vehicles onrenewable fuels.Military organizations strive for the use of a single fuel concept. A single fuel conceptmeans that only one kind of fuel is used in all vehicles and machines. The majorreason for this is the simplified logistics that can be achieved if only one fuel is used.This paper has sought an alternative fuel that can also be used as a single fuel in theSwedish Armed Forces. In order to solve the problem of changing to a renewable andto a single fuel in one single step.The main conclusion drawn in this paper is that Fischer-Tropsch fuels have thepotential to be a single fuel from a technical perspective. The high flashpoint ofFischer-Tropsch fuels could mean that they might also be used in navy vessels.However, there is currently insufficient availability and production is in thedevelopment stages.

Ethiopia is one of the sub-Saharan Africa countries whose energy depends on traditional use of biomass such as wood, charcoal, agricultural residues and animal dung. The traditional use of biomass mainly wood and charcoal leads the country to massive deforestation and forest degradation. Negative environmental impacts from poorly managed municipal solid waste are also serious problems in the country. Moreover, there is a wide range of fossil fuels demand in the country fully covered by importing which results to a significant expenditure from the country’s budget. This study investigates the long-term shifts in bioenergy use of the country and evaluates the expected social, environmental and economical implications. For this purpose, three scenarios are formulated within a timeframe that goes from 2013 to 2030. The baseline scenario assumes the existing energy practices of the country would undergo no significant change in the future while the moderate shift and high shift scenarios consider the long-term shifts in bioenergy use with and without considering constraints respectively. In this context, long-term shifts means: transition from traditional use of biomass to efficient and modern in the household sector, biofuels deployment in the transport sector, introduction of agricultural residues as a fuel for cement production, and electricity generation from bagasse and municipal solid waste. To model and analyze the scenarios, the long-range energy alternatives planning system (LEAP) software tool is used. Taking the results of high shift scenario by 2030, the use of improved wood stoves and fuel switch stoves could save 65 million tons of wood. The foreign currency saving from using biofuels and agricultural residues as fossil fuels substitute would reach to 674 million USD. The greenhouse gas emissions reduction is equivalent to 46 million tons of CO2e which is about 18.4% of the CO2e abatement target of the country for 2030. The corresponding revenue from carbon trading schemes would reach to 231 million USD. Electricity generation from bagasse and municipal solid waste would be 3,672 GWh that is around 3.7% of the total electricity generation target for 2030.

This thesis estimates the impacts of rooftop photovoltaic (PV) capacity on electricity generation and CO2 emissions in America's Pacific Northwest. The region's demand for electricity is increasing at the same time that it is attempting to reduce its greenhouse gas emissions. The electricity generated by rooftop PV capacity is expected to displace electricity from fossil fueled electricity generators and reduce CO2 emissions, but when and how much? And how can this region maximize and focus the impacts of additional rooftop PV capacity on CO2 emissions? To answer these questions, an hourly urban rooftop PV generation profile for 2009 was created from estimates of regional rooftop PV capacity and solar resource data. That profile was compared with the region's hourly fossil fuel generation profile for 2009 to determine how much urban rooftop PV generation reduced annual fossil fuel electricity generation and CO2 emissions. Those reductions were then projected for a range of additional multiples of rooftop PV capacity. The conclusions indicate that additional rooftop PV capacity in the region primarily displaces electricity from natural gas generators, and shows that the timing of rooftop PV generation corresponds with the use of fossil fuel generators. Each additional Wp/ capita of rooftop PV capacity reduces CO2 emissions by 9,600 to 7,300 tons/ year. The final discussion proposes some methods to maximize and focus rooftop PV impacts on CO2 emissions, and also suggests some questions for further research.

[ES] Los tratamientos térmicos tienen un gran peso en la industria agroalimentaria, siendo el origen de hasta el 80% de las emisiones de CO2 generadas por este sector en algunas regiones. Por esta razón, existe un gran interés en nuevas tecnologías aplicadas a procesos térmicos que puedan alimentarse por electricidad, ya que puede provenir de fuentes de energía renovable y, por tanto, ser neutras en emisiones. En este contexto, la empresa Microbiotech S.L. ha desarrollado la tecnología de Célula Básica de Transferencia de Energía (CBTE), la cual consiste en conducir energía de microondas por un cable coaxial, de forma muy eficiente, hasta el material a calentar, y este tiene las dimensiones óptimas para absorber toda la energía y calentarse de forma homogénea. Este material es un tipo de cerámica, modificada para que absorba la energía de microondas, incrementando su temperatura rápidamente, pero manteniendo la liberación de calor lenta típica de materiales cerámicos. El objetivo de la tesis fue incrementar el estado de desarrollo de esta tecnología en su aplicación para calentar fluidos, caracterizarla más en profundidad y verificar su viabilidad para pasteurización de alimentos líquidos, independientemente de su capacidad para absorber microondas. El primer paso de la investigación se centró en hallar el material más adecuado para esta tecnología, con la premisa de elevar rápido su temperatura, y liberar el calor absorbido lentamente. Se escogió una formulación cerámica con un 50% de SiC como susceptor. Se validó su aplicación como calefactor de aire ofreciendo un 40% de ahorro en comparación con los convencionales. A continuación, tras tres ciclos de ensayo y error, se construyó un prototipo de calentador de fluidos por tecnología CBTE capaz de alcanzar temperaturas de pasteurización, funcionar de forma prolongada y ofreciendo una eficiencia energética del 45%. En tercer lugar, por medio de simulación multifísica, se simularon diversas variables del prototipo. En las simulaciones se encontró un problema de sobrecalentamiento porque, debido al patrón de circulación del fluido, parte de este permanecía más tiempo en contacto con la placa, lo cual se solucionó mediante láminas metálicas que guiaban el paso del fluido. Por último, se analizó la entropía generada por el sistema, examinando la influencia de distintos parámetros, concluyendo que la principal variable afecta al fluido a calentar. En conclusión, se ha conseguido obtener un prototipo de tecnología CBTE para calentar fluidos a temperaturas de pasteurización, se conocen los pasos para mejorarlo en futuras iteraciones gracias a las simulaciones multifísicas, y se conoce la influencia de las distintas variables en la generación de entropía. / [CA] Els tractaments tèrmics tenen una gran importancia en la indústria agroalimentària, sent l'origen de fins al 80% de les emissions de CO2 generades per aquest sector en algunes regions. Per aquesta raó, hi ha un gran interès en noves tecnologies aplicades a processos tèrmics que puguin alimentar-se per electricitat, ja que pot provenir de fonts d'energia renovable i per tant, ser neutres en emissions. En aquest context, l'empresa Microbiotech S.L. ha desenvolupat la tecnologia de Cèl·lula Bàsica de Transferència d'Energia (CBTE), la qual consisteix en conduir energia de microones per un cable coaxial, de forma molt eficient, fins el material a escalfar. Aquest material és un tipus de ceràmica, modificada perquè absorbeixi l'energia de microones, incrementant la seua temperatura ràpidament, però mantenint l'alliberament de calor lenta típica de materials ceràmics. L'objectiu de la tesi va ser incrementar l'estat de desenvolupament d'aquesta tecnologia en la seua aplicació per escalfar fluids, i caracteritzar-la més en profunditat. El primer pas de la investigació es va centrar en trobar el material més adequat per a aquesta tecnologia, amb la premissa d'elevar ràpid la seua temperatura, i alliberar la calor absorbida lentament. Es va escollir una formulació ceràmica amb un 50% de SiC com susceptor. Es va validar la seua aplicació com calefactor d'aire oferint un 40% d'estalvi en comparació amb els convencionals. A continuació, després de tres cicles d'assaig i error, es va construir un prototip d'escalfador de fluids per tecnologia CBTE capaç d'assolir temperatures de pasteurització, funcionar de forma prolongada i oferint una eficiència energètica del 45%. En tercer lloc, per mitjà de simulació multifísica, es van simular diverses variables del prototip. En les simulacions es va trobar un problema de sobreescalfament perquè, a causa del patró de circulació del fluid, part d'aquest romania més temps en contacte amb la placa, la qual cosa es va solucionar mitjançant làmines metàl·liques que guiaven el pas del fluid. Finalment, es va analitzar l'entropia generada pel sistema, examinant la influència de diferents paràmetres, concloent que la principal variable es el fluid a escalfar. En conclusió, s'ha aconseguit obtenir un prototip de tecnologia CBTE per escalfar fluids, es coneixen els passos per millorar-lo en futures iteracions gràcies a les simulacions multifísicas, i es coneix la influència de les diferents variables en la generació d'entropia. / [EN] Thermal treatments have a great impact in the agri-food industry, being the origin of up to 80% of the CO2 emissions generated by this sector in some regions. For this reason, there is great interest in new technologies applied to thermal processes that can be powered by electricity, since it can come from renewable energy sources and therefore be neutral in emissions. In this context, the company Microbiotech S.L. has developed the Basic Cell of Energy Transference (BCET) technology, which consists of conducting microwave energy through a coaxial cable, very efficiently, to the material to be heated. This material is a ceramic, modified to absorb microwave energy, increasing its temperature rapidly, but maintaining the slow release of heat typical of ceramic materials. The objective of the thesis was to increase the state of development of this technology in its application to heat fluids, and to characterize it more in depth. The first step of the research focused on finding the most suitable material for this technology, with the premise of rapidly raising its temperature, and releasing the absorbed heat slowly. A ceramic formulation with 50% SiC was chosen as a susceptor. Its application as an air heater was validated, offering 40% savings compared to conventional ones. Then, after three cycles of trial and error, a prototype fluid heater was built using CBTE technology capable of reaching pasteurization temperatures, operating for a long time and offering an energy efficiency of 45%. Third, by means of multiphysics simulation, various variables of the prototype were simulated. In the simulations, an overheating problem was found because, due to the flow pattern of the fluid, part of it remained in contact with the plate for longer, which was solved by means of metal sheets that guided the passage of the fluid. Finally, the entropy generated by the system was analysed, examining the influence of different parameters, concluding that the main variable is the fluid to be heated. In conclusion, it has been possible to obtain a prototype of BCET technology to heat fluids, the steps to improve it in future iterations thanks to multiphysics simulations are known, and the influence of the different variables in the generation of entropy has been analysed. / Alcañiz Cosín, D. (2021). Implementación de células calefactoras alimentadas por microondas para mejora energética y eliminación de combustibles fósiles en procesos de calentamiento de fluidos alimentarios [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/163249

[ES] Los combustibles bajos en carbono (LCF) se evalúan como un sustituto adecuado de los combustibles pesados fósiles actuales para un motor de combustión interna de encendido por compresión (CI ICE) en términos de rendimiento del motor, emisiones contaminantes e impacto ambiental. Los combustibles se evalúan de acuerdo con su factibilidad para sustituir los combustibles actuales del mercado con las alternativas LCF. A través de estudios directos y calibración optimizada específica del combustible, se aprovechan las características de bajas emisiones de los LCF para lograr menos emisiones contaminantes sin sacrificar la eficiencia del motor. La calibración se logra mediante la realización de un diseño de experimentos (DOE) a partir del cual se obtienen modelos para cada combustible, para posteriormente optimizar para bajas emisiones de NOx-hollín. Por último, se compara el impacto tanto de la calibración drop-in como de la calibración optimizada en un análisis de ciclo de vida (LCA) que tiene en cuenta la huella de CO2, así como otras categorías de impacto como la acidificación terrestre, la formación de partículas, el consumo de agua y la formación de ozono. En general, se encontró que los LCF probados pueden ser reemplazos adecuados para los CI ICE tanto en las calibraciones directas como en las optimizadas (aunque con algunas consideraciones de hardware), donde se puede alcanzar un rendimiento del motor similar a las líneas de base diésel actuales con importantes reducciones de contaminantes como NOx y hollín. Y adicionalmente, se comprobó que la proporción de renovabilidad del combustible es altamente beneficiosa para la reducción del impacto ambiental del combustible, donde los combustibles completamente renovables (como el LCD100 probado) podrían tener huellas de CO2 por kilómetro similares a las de los vehículos eléctricos en Europa, asumiendo que las materias primas y la energía para la producción de combustible provienen de fuentes renovables. / [CA] Els combustibles baixos en carboni (LCF) s'avaluen com un reemplaçament adequat dels combustibles pesats fòssils actuals per a un motor de combustió interna d'encesa per compressió (CI ICE) en termes de rendiment del motor, emissions contaminants i impacte ambiental. Els combustibles s'avaluen segons la seva viabilitat per substituir els combustibles actuals del mercat per les alternatives LCF. Mitjançant estudis d'abandonament i calibratge optimitzat específic del combustible, s'exploten les característiques de baixes emissions dels LCF per aconseguir emissions menys contaminants sense sacrificar l'eficiència del motor. El calibratge s'aconsegueix mitjançant la realització d'un disseny d'experiments (DOE) a partir del qual s'obtenen models per a cada combustible, per posteriorment optimitzar per a baixes emissions de NOx-sutge. Finalment, es compara l'impacte tant de la caiguda com del calibratge optimitzat en una anàlisi de cicle de vida (LCA) que considera la petjada de CO2, així com altres categories d'impacte com l'acidificació terrestre, la formació de partícules en suspensió, el consum d'aigua i la formació d'ozó. En general, es va trobar que els LCF provats poden ser reemplaçaments adequats per als CI ICE tant en les calibracions d'entrada com optimitzades (encara que amb algunes consideracions de maquinari), on es pot assolir un rendiment del motor similar a les línies de base dièsel actuals amb reduccions importants de contaminants com el NOx i el sutge. I addicionalment, es va comprovar que la proporció de renovable del combustible és altament beneficiosa per a la reducció de l'impacte ambiental del combustible, on els combustibles completament renovables (com el provat LCD100) podrien tenir petjades de CO2 per quilòmetre similars a les dels vehicles elèctrics a Europa, assumint que les matèries primeres i l'energia per a la producció de combustible provenen de fonts renovables. / [EN] Low carbon fuels (LCFs) are evaluated as a suitable replacement for current fossil heavy fuels for a compression ignition internal combustion engine (CI ICE) in terms of engine performance, pollutant emissions and environmental impact. The fuels are evaluated according to their feasibility to substitute current market fuels with the LCF alternatives. Through drop-in studies and fuel-specific optimized calibration, the low emission characteristics of the LCFs to achieve fewer polluting emissions without sacrificing the engine efficiency are exploited. The calibration is achieved by the realization of a design of experiments (DOE) from which models are obtained for each fuel, to be later optimized for low NOx-soot emissions. Finally, the impact of both the drop-in and optimized calibration are compared in a life cycle analysis (LCA) that considers the CO2 footprint, as well as other impact categories such as terrestrial acidification, particulate matter formation, water consumption and ozone formation. Overall, it was found that the tested LCFs can be suitable replacements for CI ICEs in both the drop-in and optimized calibrations (albeit with some hardware considerations), where engine performance similar to current diesel baselines can be reached with important reductions in pollutants like NOx and soot. And additionally, it was verified that the renewability proportion of the fuel is highly beneficial to the reduction of the environmental impact of the fuel, where completely renewable fuels (like the tested LCD100) could have CO2 footprints by kilometer similar to those of electric vehicles in Europe, assuming that raw materials and energy for the fuel production come from renewable sources. / This doctoral thesis has been partially supported by the Conselleria d'Innovació, Universitats, Ciència i Societat Digital de la Generalitat Valenciana through the predoctoral contract (ACIF/2021/200). / Guzmán Mendoza, MG. (2024). Impact of Different e-Fuels Types on Light Duty Compression Ignition Engine Performance, Emissions and CO2 Life Cycle Analysis [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203090

Les industries automobile et aéronautique sont confrontées dans le futur proche à une raréfaction des carburants fossiles, ainsi qu’au problème de pollution de l’environnement émis par les systèmes propulsifs. Pour s’affranchir de ces problèmes, l’utilisation de carburants alternatifs censés apporter rendement et préservation de l’environnement, s’est considérablement développée ces derniers temps. Cependant, leurs impacts sur la pollution, consommation et rendement de combustion ne sont toujours pas clairement établis. En particulier, il est nécessaire de quantifier leurs effets sur les phénomènes physiques clés à la base des processus que sont l’évaporation du carburant liquide et le mélange carburant vapeur/air. L’analyse expérimentale de ces processus physiques nécessite alors l’emploi de diagnostics lasers non-intrusifs et quantitatifs, permettant de mesurer des grandeurs physiques comme les distributions spatiales instantanées de température et de concentration du carburant en phase vapeur. Parmi les techniques optiques les plus attrayantes, l’imagerie de fluorescence induite par laser (PLIF) offre de nombreux avantages. L’objectif de la thèse a été, dans un premier temps, de caractériser les propriétés spectroscopiques de quatre carburants multi-composants, le kérosène (Jet A1), le Biomass-to-Liquid (BtL), le Diesel et l’Ester Méthylique Huile Végétale (EMHV) qui, mis à part le premier, possèdent des propriétés spectroscopiques encore peu connues. L’exploitation de leurs propriétés de fluorescence a ensuite permis d’évaluer leurs capacités à fournir des signaux autorisant la mesure de la température et de la concentration du carburant en phase vapeur. Dans un second temps, un étude exhaustive des propriétés de fluorescence de plusieurs cétones (3-pentanone, benzophénone) et aromatiques (fluoranthène, acénaphtène, naphtalène, 1,2,4-triméthylbenzène…) en fonction de la température et du quenching de l’oxygène moléculaire, a été réalisée à pression atmosphérique pour identifier les traceurs fluorescents potentiellement adaptés au dosage optique des quatre carburants. Les données photophysiques collectées ont ensuite été utilisées pour parfaire l’établissement des couples carburants/traceurs fluorescents ainsi que les stratégies de mesures de température et de concentration de carburant associées. L’exploitation des données acquises lors de différentes campagnes de mesures a ainsi mis en évidence la possibilité de détecter simultanément la fluorescence de plusieurs molécules aromatiques (mono-, di- et/ou tri-aromatique) naturellement présentes ou ajoutées artificiellement dans les carburants. Le cas du Diesel a nécessité le développement d’un carburant modèle pour permettre une étude de son évaporation. L’application de cette nouvelle approche PLIF a été validée sur un injecteur hélicoptère LPP de nouvelle génération fonctionnant avec trois carburants spécifiques que sont le Jet A1, le BtL et un mélange Jet A1/BtL / The automotive and aviation industries are presently confronted with the twin crises of fossil fuel depletion and environmental degradation. Research for alternative fuels, which promise a harmonious correlation with sustainable development, energy conservation, efficiency and environmental preservation, has become highly pronounced in the present context. However, their influence on pollution, consumption and combustion yield are not clearly defined yet. In particular, their effects on key physical processes that initiate these phenomena like fuel evaporation and mixing processes between fuel vapour and air have to be quantified. Experimental analysis of these processes requires the use of non-intrusive and quantitative laser diagnostics, allowing the measurement of key physical parameters like instantaneous spatial distribution of temperature and fuel vapour concentration. Among the optical techniques available thus far, planar laser-induced fluorescence (PLIF) offers many advantages for the study such processes in combustors. The objective of this thesis is then to propose and to develop innovative PLIF strategies to measure fuel distribution and mixture formation when fossil fuels and biofuels are used in aeronautical and automotive combustion chambers. In particular, the fluorescence of various fossil fuels like kerosene (Jet A1) and Diesel, the biodiesel fuel containing Esters (FAME) and the Biomass-To-Liquid fuel (BtL) are investigated. The exploitation of their fluorescence was then used to analyse their capacity to generate signals providing from fluorescent tracers (either present naturally in the fuel or chemically added) that could be used as probe molecules for the measurement of temperature and fuel vapour concentration. To select theses tracers, an exhaustive study of the fluorescence properties of various ketones (3-pentanone, benzophenone) and aromatic molecules (fluoranthene, acenapthene, naphthalene, 1,2,4-trimethylbenzene) with temperature and quenching with molecular oxygen was performed at atmospheric pressure. The photophysical data collected during these experiments have been then used to associate the various fuels with specific fluorescent tracers and to elaborate the strategies of measurement of temperature and fuel concentration associated. Exploitation of the data collected during this thesis thus highlighted the possibility to detect simultaneously the fluorescence of various aromatic molecules (mono-, di-, tri-aromatics) naturally present or artificially seeded in fuels. The specific case of Diesel required the development of a surrogate fuel which allows the study of its evaporation process. An application of these innovative strategies of PLIF measurements has been finally performed on a new generation LPP helicopter injection system running at atmospheric pressure with the following fuels: Jet A1, BtL and a mixture of Jet A1 and BtL. Results obtained allowed the validation of the PLIF strategies defined in this thesis.

Notre planète recèle dans sous-sol des gisements d’hydrocarbure, à l’origine depuis près d’un siècle, de la puissance de l’homme moderne. La présente étude porte sur les modalités juridiques d’extraction et d’appropriation de ces énergies fossiles. A l’état naturel, ces ressources n’ont pas d’existence juridique propre et leurs régimes suivent celui des territoires dans lesquels elles gisent. Aussi, pour que l’extraction des gisements puise avoir lieu, il convient d’abord d’identifier les titulaires des droits sur les territoires pétrolifères et prendre en compte non seulement la diversité de ces territoires mais également la diversité des acteurs et intérêts en présence. Les détenteurs primaires des droits d’accès aux ressources identifiés, pourront alors se déployer des contrats de prospection et d’exploitation des gisements, adaptées à l’ensemble des spécificités du secteur et des particularismes locaux, aux fins notamment d’une optimalisation de l’accès aux ressources fossiles / Our planet contains underground fossil deposits powering the Modern man, since nearly a century. The present study deals with the legal issue regarding the extraction and appropriation of fossil fuels. In their natural state, these resources have no legal existence and their regimes follow the one of the territories in which they lie. Therefore, in order to extract the deposits, it is first necessary to identify the rights owners of the oil regions and to take into account not only the diversity of these territories but also the diversity of the actors and interests at stake. Once the primary access rights owners identified, deposits may be discovered and developed, through specific mining contracts, adapted to all the specific features of the sector and local particularities for the optimization of the access to fossil fuels

Consumption-based environmental impact trends for the Swedish economy have been generated and analysed in order to determine their levels compared to official production-based data, and to determine whether or not the Swedish economy has decoupled growth in domestic final demand from worldwide environmental impact. Three energy resources (oil, coal and gas use, as well as their aggregate fossil fuel use) and seven emissions (CO2, CH4, N2O, SO2, NOx, CO and NMVOC, as well as the aggregate CO2 equivalents) were studied. An augmented single-regional input–output model has been deployed, with world average energy and emission intensities used for products produced abroad. A new method for updating input–output tables for years missing official input–output tables, was also developed. For each of the resources and the emissions, two time series were generated based on two different revisions of Swedish national accounts data, one for the period 1993–2003, the other for the period 2000–2005. The analysis uses a recently revised time series of environmental data from the Swedish environmental accounts, as well as recently published global environmental data from the IEA and from the EDGAR emissions database (all data from 2010 or later). An index decomposition analysis was also performed to detect the various components of the time series. For fossil fuels consumption-based data don't differ much from production-based data in total. For the greenhouse gases there is a clear increase (CO2eq emissions increase approximately 20 % from 1993–2005, mainly driven by an increase in CH4 emissions), resulting from increased emissions abroad due to the increased demand for imported products. This suggests Sweden has not decoupled economic growth from increasing greenhouse gas emissions – contrary to what the slightly decreasing official production-based UNFCCC data say. For the precursor gases (SO2, NOx, CO and NMVOC), emissions are generally decreasing, with the exception of SO2 and NOx which increase in the second time series. For all emissions studied, consumption-based data lie at much higher levels than the official production-based UNFCCC data. However, further research is needed regarding the resolution of the data of the energy use and the emissions generated abroad by the Swedish domestic final demand. Also, extension of the time series and of the environmental parameters to such things as material use is needed to find out with more certainty to what extent Swedish growth has been sustainable or not. / I den här studien har konsumtionsbaserade tidsserier på svensk fossilbränsleanvändning och på svenska utsläpp av luftföroreningar tagits fram i avsikt att jämföra dessa med de officiella produktionsbaserade tidsserierna. Syftet har varit att avgöra om det svenska samhällets påverkan på resurser och miljö ur ett konsumtionsperspektiv har minskat eller ökat över tiden, och framförallt om en frikoppling har skett mellan den svenska ekonomiska tillväxten och den påverkan Sverige har på miljön i Sverige och utomlands. Tre fossila bränslen (olja, kol, gas samt aggregatet fossila bränslen) och sju luftföroreningar (CO2, CH4, N2O, SO2, NOx, CO och NMVOC samt aggregatet CO2-ekvivalenter) har analyserats. En enkelregional input–output-modell har tagits fram, utökad med globala medelintensiteter för den produktion som sker utanför Sverige. En ny metod har också utvecklats för att generera input–output-tabeller för år där officiella sådana tabeller saknas. För samtliga energiresurser och luftföroreningar, upprättades två stycken tidsserier, baserat på två olika revisioner av ekonomiska data från nationalräkenskaperna. Den första tidsserien täcker åren 1993–2003, och den andra åren 2000–2005. Miljödata togs från nyligen reviderade tidsserier från de svenska miljöräkenskaperna samt från IEA och den internationella luftföroreningsdatabasen EDGAR (alla data reviderade 2010 eller senare). En komponentanalys utfördes också, för att identifiera olika bidragande komponenter i tidsserierna. Vad gäller fossila bränslen i sin helhet, uppstår ingen markant skillnad mellan konsumtionsbaserade och produktionsbaserade data. Vad gäller växthusgaserna kan en klar ökning urskiljas (20 procents ökning av CO2-ekvivalenter mellan 1993–2005; CH4-utsläppen har där bidragit mest), vilket beror på stigande utsläpp utomlands orsakade av ökad efterfrågan på importerade produkter. Detta antyder att den svenska tillväxten ännu inte frikopplats från ökade utsläpp av växthusgaser, vilket står i motsats till den minskning i utsläpp som de officiella produktionsbaserade siffrorna från UNFCCC-rapporteringen redovisar. För övriga luftföroreningar (SO2, NOx, CO och NMVOC), sker i allmänhet en minskning, förutom för SO2 och NOx som ökar i den andra tidsserien. Samtliga luftföroreningar ligger vidare på en betydligt högre nivå jämfört med UNFCCC-rapporteringen. Mer detaljerade studier behövs dock på den energiförbrukning och de utsläpp som svensk slutlig användning för med sig utomlands. Tidsserierna behöver också förlängas och fler miljövariabler som t.ex. materialanvändningen behöver studeras för att kunna dra säkrare slutsatser kring i vilken utsträckning som den svenska tillväxten har varit hållbar eller ej.