Esta tesis de doctorado tuvo como objetivo evaluar la eliminación del antibiótico norfloxacino (NOR) por oxidación electroquímica avanzada (OEA). Se evaluó la influencia de parámetros de operación como la corriente aplicada, la concentración inicial del antibiótico y del electrolito soporte Na_2 SO_4, y el material que compone el ánodo en el proceso de OEA. Además, los diferentes materiales de ánodo se caracterizaron por voltametría cíclica, voltametría de barrido lineal y cronoamperometría. Los resultados mostraron que para electrodos de diamante dopado con boro (Si/DDB) la carga de boro influye en la cantidad de impurezas de carbono-sp2. Cuantas más impurezas de carbono-sp2 mayor es la posibilidad de generar electroquímicamente agentes oxidantes des del electrolito soporte, reduciendo la oxidación de los contaminantes por los radicales hidroxilo (HO^¿), fenómeno que se intensifica para el electrodo de Nb/DDB. Dependiendo de la corriente aplicada, y de la concentración de NOR y Na_2 SO_4, el antibiótico puede ser oxidado por transferencia directa de electrones con las impurezas de carbono-sp2 en la superficie del DDB, por iones persulfato y / o HO^¿. Cuando el reactor opera favoreciendo la generación de HO^¿, la degradación del NOR y la eliminación de la demanda química de oxígeno (DQO) son simultáneas. Por otro lado, en el momento en que el reactor opera favoreciendo la oxidación del NOR por intercambio de electrones con el DDB y por iones persulfato, la degradación del NOR y la reducción de la DQO no son paralelas, conduciendo a la formación de subproductos. Además, esta situación es más acentuada cuando la concentración del Na_2 SO_4 es mayor, actuando como aprisionador de HO^¿ para generar iones persulfato. Pequeñas diferencias en las proporciones de diamante-sp3/sp2-carbono no afectaron significativamente el proceso de OEA. El sustrato soporte de la película de diamante, Si, presentó mejores resultados en la eliminación de DQO que cuando el sustrato es Nb, debido a la diferencia en las razones sp3/sp2. Sin embargo, el proceso de OEA utilizando el Nb presentó un consumo energético 60% menor, lo que puede ser una ventaja tecnológica para la aplicación industrial. Se encontraron diferencias significativas en la degradación del NOR y la eliminación de DQO para electrodos no activos y activos para la reacción de evolución de oxígeno (REO). Los electrodos no activos para la REO obtuvieron una degradación del NOR y la remoción de DQO mucho mayores cuando se comparó con el electrodo activo para REO. La buena correlación entre los valores experimentales de degradación del NOR y los valores teóricos de la predicción a través del modelo matemático puede atribuirse al hecho de que la reacción debe haberse producido primordialmente por radicales hidroxilo y oxidación directa. Además, el modelo matemático podrá auxiliar la planificación experimental del proceso de OEA para oxidar otros contaminantes. Por lo tanto, la elección de los parámetros correctos puede mejorar la eficiencia del proceso electroquímico y evitar la formación de subproductos no deseados. / This doctoral thesis aimed to evaluate the removal of the antibiotic norfloxacin (NOR) by electrochemical advanced oxidation (EAO) process. The influence of operational parameters such as the applied current, the initial concentration of the antibiotic and the supporting electrolyte Na_2 SO_4, and the anode material were evaluated in the EAO process. In addition, the anode materials were characterized by cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry and chronoamperometry. The results showed that, for boron doped diamond electrodes (Si/BDD), the boron load influences in the amount of carbon-sp2 impurities. The more carbon-sp2 impurities, higher was the possibility of electrochemically generating oxidizing agents from the supporting electrolyte, reducing the oxidation of the contaminants by hydroxyl radicals (HO^¿). This phenomenon intensifies for the Nb/BDD electrode. Depending on the applied current, and the concentration of NOR and Na_2 SO_4, the antibiotic can be oxidized by direct electron transfer with the carbon-sp2 impurities on the BDD surface and by persulfate ions and / or HO^¿. When the reactor was operated favoring the HO^¿ generation, NOR degradation and the removal of chemical oxygen demand (COD) were simultaneous. On the other hand, when the reactor was operated favoring the NOR oxidation by direct electron transfer and by persulfate ions, NOR degradation and COD reduction are not parallel, leading to the by-products generation. Besides, this situation was pronounced when the Na_2 SO_4 concentration is higher, acting as HO^¿ scavenger to generate persulfate ions. Small differences in the diamond-sp3/sp2-carbon ratio did not significantly affect the EAO process. The substrate of the diamond film Si when compared to Nb showed better COD removal due to the difference in sp3/sp2 ratios. However, the EAO process using Nb had a lower energy consumption of 60% when compared to Si, which may be a technological advantage for industrial application. Significant differences in NOR degradation and COD removal were found for non-active and active electrodes for the oxygen evolution reaction (OER). Non-active electrodes for OER obtained a higher NOR and COD removal when compared to the active electrode for OER. The good correlation between the experimental values of NOR degradation, and the theoretical one, can be attributed to the fact that, the reaction must have been conducted primarily by HO^¿ and direct oxidation. Besides, the mathematical model may help the experimental planning of the EAO process for oxidation of other contaminants. Therefore, choosing the correct parameters can improve the efficiency of the electrochemical process and prevent the unwanted by-products formation. / Aquesta tesi de doctorat va tenir com a objectiu avaluar l'eliminació de l'antibiòtic "Norfloxacino" (NOR) per oxidació electroquímica avançada (OEA). Es va avaluar la influència de paràmetres d'operació com el corrent aplicat, la concentració inicial de l'antibiòtic i de l'electròlit suport Na_2 SO_4, així com diferents materials anòdics en el procés d' OEA. A més, els diferents materials d'ànode es van caracteritzar mitjançant les tècniques de voltametria cíclica, voltametria de passada lineal i cronoamperometria. Els resultats van mostrar que per a elèctrodes de diamant dopat amb bor (Si/DDB) la càrrega de bor influeix en la quantitat d'impureses de carboni-sp2. Com més impureses de carboni-sp2 més gran és la possibilitat de generar electroquímicament agents oxidants des de l'electròlit suport, de forma que es redueix l'oxidació dels contaminants pels radicals hidroxil (HO^¿), fenomen que s'intensifica per a l'elèctrode de Nb/DDB. En funció del corrent aplicat i de la concentració de NOR i Na_2 SO_4, l'antibiòtic pot ser oxidat per transferència directa d'electrons amb les impureses de carboni-sp2 en la superfície del DDB, per ions persulfat i / o per radicals HO^¿. Quan el reactor opera amb unes condicions que afavoreixen la generació de HO^¿, la degradació del NOR i l'eliminació de la demanda química d'oxigen (DQO) són simultànies. D'altra banda, quan el reactor opera afavorint l'oxidació del NOR per intercanvi directe d'electrons i per ions persulfat, la degradació d'aquest i la reducció de la DQO no són paral·leles, amb la conseqüent formació de subproductes. A més, aquesta situació és més accentuada quan la concentració del Na_2 SO_4 és major, ja que actua com a segrestador de HO^¿ per generar ions persulfat. Xicotetes diferències en les proporcions de carboni-sp3/sp2 no van afectar significativament el procés d' OEA. El substrat de suport de la pel·lícula de diamant de Si va presentar millors resultats en l'eliminació de NOR que quan el substrat és de Nb, a causa de la diferència en el rati de carboni sp3/sp2. No obstant això, el procés d' OEA amb base Nb va presentar un consum energètic 60% menor, el que pot ser un avantatge tecnològic per a la seua posterior aplicació industrial. Es van trobar diferències significatives en la degradació del NOR i l'eliminació de DQO per a elèctrodes no actius i actius per a la reacció d'evolució d'oxigen (REO). Els elèctrodes no actius per a la REO van obtenir una degradació del NOR i una eliminació de DQO molt més gran que quan es va comparar amb l'elèctrode actiu per a la REO. La bona correlació entre els valors experimentals de degradació del NOR i els valors teòrics de la predicció a través del model matemàtic pot atribuir-se al fet que la reacció d'oxidació del NOR s'ha d'haver produït primordialment mitjançant l'atac dels radicals hidroxil i de l'oxidació directa. A més, el model matemàtic servirà de base per a la futura planificació experimental del procés d' OEA per oxidar altres contaminants. Per tant, l'elecció dels paràmetres d'operació correctes pot millorar l'eficiència del procés electroquímic i evitar la formació de subproductes no desitjats. / Wohlmuth Da Silva, S. (2018). TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS CONTAMINADAS COM POLUENTES ORGÂNICOS EMERGENTES UTILIZANDO PROCESSOS AVANÇADOS DE OXIDAÇÃO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/107958

En la presente tesis se estudia la viabilidad de un tratamiento por tecnologías de membranas para desmineralizar un lactosuero dulce procedente de una industria quesera de la Comunidad Valenciana. Como técnica de tratamiento se estudia el proceso de nanofiltración para eliminar las sales minerales de la lactosa, si bien previamente se lleva a cabo la eliminación de las proteínas por ultrafiltración. Tanto las proteínas como la lactosa se pueden emplear como ingredientes en una gran variedad de productos. Los ensayos de membranas han sido realizados tanto en configuración plana como en arrollamiento en espiral en una planta diseñada por el Departamento de Ingeniería Química y Nuclear, que permite operar con ambos tipos de módulos. Para la determinación de todos los componentes implicados en el proceso se emplean diversas técnicas analíticas como absorción atómica, espectrofotometría de UV-Vis, cromatografía iónica, etc. Los ensayos del proceso de nanofiltración se realizan tanto con disoluciones modelo de suero como con suero dulce real. Los ensayos mediante disoluciones modelo, se llevan a cabo con las membranas comerciales NF200, NF270, Ds-5 DK y Ds-5 DL. De todas ellas, la membrana NF200 es la que muestra mayores densidades de flujo e índices de rechazo, mientras que la membrana Ds-5 DL es la que muestran los valores más bajos. Sin embargo, ambas son susceptibles de utilizarse en el proceso de desmineralización, por lo que son seleccionadas para estudiar su comportamiento con el suero real. Las densidades de flujo obtenidas con las membranas NF200 y Ds-5 DL en los ensayos con el suero real, no muestran diferencias significativas entre si, si bien los índices de rechazo más altos corresponden a la membrana la NF200. Mientras que los valores de densidad de flujo del ión cloruro para las membranas NF200 y Ds-5 DL corresponden a 9,9 g/m2h y 32,42 g/m2h respectivamente. Para mejorar las tasas de desmineralización obtenidas por concentración con la membrana Ds-5 DL, s / Cuartas Uribe, BE. (2005). Estudio del proceso de nanofiltración para la desmineralización del lactosuero dulce [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1878

Uno de los problemas que con más frecuencia se presenta en el medio ambiente actual es el de la contaminación de las aguas continentales con iones de metales pesados. Dentro de éstos, destacan especialmente los desastres naturales derivados de actuaciones humanas poco responsables, como los ocurridos en la cuenca del Guadiamar y en el Parque Nacional de Doñana (Sevilla) provocado por los vertidos de la empresa Boliden, o la contaminación minera en Rio Tinto (Huelva) por poner tan sólo algunos ejemplos de este tipo de incidentes en la península ibérica. Debe considerarse también la necesidad histórica de valorización de los residuos procedentes de usos industriales que tradicionalmente han sido desechados sin consideración alguna respecto a su reutilización. Entre estos vertidos se encuentran tanto aguas contaminadas con iones metálicos como flujos de calor residual originados en algún proceso industrial. Estos últimos tienen la capacidad de ser utilizados como fuente de calor así como los primeros, que tradicionalmente han causado problemas de vertido, pueden ser reconsiderados como materia primera en algún otro proceso industrial, lo que libera al medio natural de uno de sus principales contaminantes y a las empresas del coste de su eliminación o tratamiento. Una opción potencialmente viable de valorización de estos caudales, especialmente si éstos proceden de calderines o cualquier proceso térmico industrial es el de su uso como fuente de calor para procedimientos térmicos de descontaminación de aguas. Este aprovechamiento no sólo supone una nueva dimensión en las posibilidades de ahorro económico en las industrias sino también una mejora sustancial en los problemas medioambientales derivados del vertido de aguas contaminadas con iones metálicos al medio natural. Con esto, se plantea una línea de investigación, que pretende lograr mediante procedimientos asumibles técnicamente, la descontaminación de este tipo de aguas con un coste razonable, así como con las / Laguarda Miró, N. (2005). Evaluación del rendimiento de recuperación de vertidos contaminados por iones de metales pesados mediente técnicas evaporativas. Análisis energético y económico [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1927

En la presente Tesis Doctoral se ha estudiado la viabilidad del tratamiento de un agua residual con alto contenido de silicatos de zirconio, procedente de una industria de procesado de sólidos, mediante la combinación de los procesos de Microfiltración y Ultrafiltración, con la finalidad de generar un agua con las características adecuadas para ser reutilizada dentro del proceso industrial cerámico. Dentro del proceso industrial se genera un agua residual con un aspecto opaco debido a la presencia de silicato de zirconio, además de contener residuos de polielectrolito que es empleado en la separación del producto final, entre otras sustancias. El tratamiento general de esta agua residual, consiste en un pretratamiento el cual se lleva a cabo por medio de Microfiltración, con el cual se retiene la mayor cantidad de silicatos de zirconio y, un tratamiento aplicando Ultrafiltración para la separación del resto de sustancias presentes en el agua, principalmente el polielectrolito. Para la etapa de Microfiltración se realizaron ensayos de larga duración, en estos ensayos se observó que la calidad del agua obtenida es adecuada para su utilización en el tratamiento, ya que la caracterización del filtrado obtenido muestra que no existe presencia de silicatos de zirconio en el agua; sin embargo, para optimizar este pretratamiento se realizaron ensayos con distintos protocolos de limpieza, llevando a cabo limpiezas periódicas en cada ensayo, y de esta manera prolongar el tiempo de vida media de la membrana de Microfiltración. Posteriormente, para los ensayos de Ultrafiltración, se realizó un estudio exhaustivo para la determinación de la técnica analítica más adecuada para medir la concentración de polielectrolito en el agua. Los ensayos que se realizaron de Ultrafiltración fueron ensayos de larga duración, con el objetivo de concentrar al máximo el polielectrolito, en dichos ensayos se observó que no existe una acumulación de sustancias (específicamente polielectrolito) / Pineda Santos, A. (2005). Estudio del tratamiento de un agua con alto contenido en silicatos de zirconio mediante Microfiltración y Ultrafiltración [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2601

Los materiales conductores mixtos de electrones e iones (oxígeno o protones) son capaces de separar oxígeno o hidrógeno de los gases de combustión o de corrientes de reformado a alta temperatura. La selectividad de este proceso es del 100%. Estos materiales, óxidos sólidos densos, pueden usarse en la producción de electricidad a partir de combustibles fósiles, así como formar parte de los procesos que forman parte del sistema de captura y almacenamiento de CO2. Las membranas de transporte de oxígeno (MTO) se pueden utilizar en las plantas energéticas con procesos de oxicombustión, así como en reactores catalíticos de membrana (RCM), mientras que las membranas de transporte de hidrógeno (MTH) se aplican en procesos de precombustión. Además, estos materiales encuentran aplicación en componentes de sistemas energéticos, como electrodos o electrolitos de pilas de combustible de óxido sólido, de ambas clases iónicas y protónicas (SOFC y PC-SOFC). Los procesos mencionados implican condiciones de operación muy severas, como altas temperaturas y grandes gradientes de presión parcial de oxígeno (pO2), probablemente combinadas con la presencia de CO2 and SO2. Los materiales más que mayor rendimiento de separación presentan y más ampliamente investigados en este campo son inestables en estas condiciones. Por tanto, existe la necesidad de encontrar nuevos materiales inorgánicos estables que proporcionen alta conductividad electrónica e iónica. La presente tesis propone una búsqueda sistemática de nuevos conductores iónicos-electrónicos mixtos (MIEC, del inglés) con diferente estructura cristalina y/o diferente composición, variando la naturaleza de los elementos y la estequiometría del cristal. La investigación ha dado lugar a materiales capaces de transportar iones oxígeno, protones o cargas electrónicas y que son estables en las condiciones de operación. La caracterización de una amplia serie de cerias (CeO2) dopadas con lantánidos proporciona una comprensión general de las propiedades estructurales y de transporte, así como la relación entre ellas. Además, se estudia el efecto de la adición de cobalto a dicho sistema. Se ha completado el análisis con la optimización de las propiedades de trasporte a partir de la microestructura. Todo esto permite hacer una clasificación inicial de los materiales basada en el comportamiento de transporte principal y permite adecuar la estructura y las condiciones de operación para obtener las propiedades deseadas para cada aplicación. Algunos de los materiales extraídos de este estudio alcanzaron las expectativas. Las familias de materiales basadas en Ce1-x Tbx O2-¿ y Ce1-x Tbx O2-¿ +2 mol% Co proporcionan flujos de oxígeno bajos pero competitivos, ya que son estables en atmósferas con CO2. Además, la inclusión de estos materiales en membranas de dos fases aumenta el flujo de oxígeno. La combinación con una espinela libre de cobalto y de metales alcalinotérreos como es el Fe2 NiO4, ha dado lugar a un material prometedor en cuanto a flujo de oxígeno y estabilidad en CO2 y en SO2, que podría ser integrado en el proceso de oxicombustión. Por otra parte, se ha añadido metales como codopantes en el sistema Ce0.9-x Mx Gd0.1O1.95. Estos materiales, en combinación con la perovskita La1- x Srx MnO3 usada comúnmente como cátodo de SOFC, han sido capaces de disminuir la resistencia de polarización del cátodo. La mejora es consecuencia de la introducción de conductividad iónica por parte de la ceria. Las perovskitas dopadas basadas en CaTiO3 forman el segundo grupo de materiales investigados. La dificultad de obtener perovskitas estables y que presenten conducción mixta iónica y electrónica se ha hecho evidente. De entre los dopantes utilizados, el hierro y la combinación hierro-magnesio han sido los mejores candidatos. Ambos materiales presentan conductividad principalmente iónica a alta temperatura, mientras que a baja predomina la conductividad electrónica tipo p. CaTi0.73Fe0.18Mg0.09O3-¿ se ha mostrado como un material competente en la fabricación de membranas de oxígeno, que proporciona flujos adecuados a la par que estabilidad en CO2. Finalmente, la perovskita La0.87Sr0.13CrO3 (LSC) ha sido dopada con el objetivo de aumentar la conductividad mixta protónica electrónica. Este estudio ha llevado al desarrollo de una nueva generación de ánodos para PC-SOFC basadas en electrolitos de LWO. Las perovskitas dopadas con Ce en el sitio del La (LSCCe) y con Ni en el sitio del Cr (LSCN) son estables en condiciones de operación reductoras, así como en contacto con el electrolito. El uso de ambos materiales como ánodo disminuye la resistencia de polarización con respecto al LSC. El LSCCe está limitado por los procesos que ocurren a baja frecuencia (BF), relacionados con los procesos superficiales, y que son atenuados en el caso del LSCN debido a la formación de nanopartículas de Ni metálico en la superficie. La infiltración posterior con nanopartículas de Ni permite disminuir la resistencia a BF lo que sugiere que la reacción superficial de oxidación del H2 está siendo catalizada. La infiltración más concentrada en Ni (5Ni) elimina completamente la resistencia a BF en ambos ánodos, de forma que los procesos que ocurren a altas frecuencias son ahora limitantes. El ánodo constituido por LSCNi20+5Ni dio una resistencia de polarización de 0.26 ¿·cm 2 at 750 ºC en H2 húmedo. / Mixed ionic (oxygen ions or protons) and electronic conducting materials (MIEC) separate oxygen or hydrogen from flue gas or reforming streams at high temperature in a process 100% selective to the ion. These solid oxide materials may be used in the production of electricity from fossil fuels (coal or natural gas), taking part of the CO2 separation and storage system. Dense oxygen transport membranes (OTM) can be used in oxyfuel combustion plants or in catalytic membrane reactors (CMR), while hydrogen transport membranes (HTM) would be applied in precombustion plants. Furthermore, these materials may also be used in components for energy systems, as advanced electrodes or electrolytes for solid oxide fuel cells (SOFC) and proton conducting solid oxide fuel cells (PCSOFC) working at high and moderate temperature. The harsh working conditions stablished by the targeted processes include high temperatures and low O2 partial pressures (pO2), probably combined with CO2 and SO2 containing gases. The instability disadvantages presented by the most widely studied materials for these purposes make them impractical for application to gas separation. Thus, the need to discover new stable inorganic materials providing high electronic and ionic conductivity is still present. This thesis presents a systematic search for new mixed ionic-electronic conductors. It includes different crystalline structures and/or composition of the crystal lattice, varying the nature of the elements and the stoichiometry of the crystal. The research has yielded new materials capable to transport oxygen ions or protons and electronic carriers that are stable in the working condition to which they are submitted. / Balaguer Ramírez, M. (2013). New solid state oxygen and hydrogen conducting materials. Towards their applications as high temperature electrochemical devices and gas separation membranes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31654 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

Actualmente, el 43% de la producción mundial de zinc se destina al proceso de galvanizado por inmersión en caliente. Previamente a la introducción de las piezas en el baño de zinc fundido, éstas necesitan una serie de tratamientos superficiales. Entre estos tratamientos cabe destacar la etapa de decapado, que consiste en la inmersión de las piezas en un baño de ácido clorhídrico para eliminar de su superficie cáscaras y restos de óxido, como la etapa más contaminante del proceso de galvanizado, ya que los baños agotados de decapado contienen elevadas concentraciones de ZnCl2 y FeCl2 en HCl. En la presente Tesis Doctoral se realiza un estudio en profundidad de la recuparación electroquímica del zinc, presentándola como una alternativa limpia y eficaz en la que se pretende recuperar el componente de mayor valor añadido, en su estado metálico, que podría ser directamente reintroducido en el proceso de galvanizado de zinc por inmersión en caliente. Previamente al uso de la electrólisis como tratamiento de los baños agotados de decapado se realizó un estudio electroquímico de la disolución mediante la técnica de la voltametría cíclica. Este estudio determinó que el zinc se deposita en masa a partir de -1V, situándose su pico de reducción próximo a los -1.5V. Del análisis de las diferentes voltametrías cíclicas realizadas se dedujo que la deposición del zinc es un proceso irreversible, controlado tanto por la transferencia de materia como por la transferencia de carga, y transcurre mediante la formación de una película de hidróxidos de zinc sobre la superficie del electrodo gracias a aumentos locales del pH promovidos por la HER. También se determinó que el zinc y el hierro se depositan siguiendo un proceso de co-deposición anómala que permite que el zinc se deposite preferentemente al hierro sobre la superficie del electrodo, pues la película de Zn(OH)2 inhibe la deposición del hierro. No obstante, la estabilidad de la película de Zn(OH)2 depende, en gran medida, de la relación existente entre las concentraciones de Zn y Fe, del pH y de la intensidad aplicada. A partir del estudio electroquímico se determinaron los potenciales e intensidades a aplicar en el reactor electroquímico para los modos potenciostático y galvanostático de operación. Del análisis de las diferentes figuras de mérito (X, ϕ, η y Es), se concluyó que debido a la influencia del proceso HER (reacción de evolución del hidrógeno), el modo potenciostático perdía la selectividad característica de este modo de operación. Así mismo, se determinó que el cloro gas generado en el ánodo ataca a los depósitos de zinc provocando su redisolución y que la presencia de hierro favorece dicha redisolución del zinc y también disminuye el rendimiento eléctrico del proceso. Por otra parte, la co-deposición del zinc y el hierro se detectó una vez la conversión del zinc sobrepasó el 50% y cuando el pH era mayor o igual a 2. Debido al efecto negativo de la presencia de cloro en las cercanías del cátodo, se decidió usar un reactor electroquímico de membranas que actuaran como separador de ambos compartimentos. El uso de una MIA (membrana de intercambio aniónico) evitó el fenómeno de redisolución del zinc, mejorando los resultados obtenidos respecto a los experimentos realizados en ausencia de separador. No obstante, esta membrana no solucionó el problema de la co-deposición del hierro. Para evitar este fenómeno se decidió cambiar la membrana y se pasó a utilizar una MIC (membrana de intercambio catiónico). Gracias a esta nueva configuración se consiguió evitar la co-deposición del hierro aunque empeoraron los resultados del proceso debido a la ausencia de zinc en la cámara catódica durante los primeros instantes de la electrólisis. Añadir zinc en la cámara catódica en los experimentos con la MIC permitió la obtención de resultados similares a los obtenidos con la MIA. De los estudios realizados sobre el reactor con la MIC en presencia de zinc en la cámara catódica, se desprendió que elevadas intensidades favorecen los resultados obtenidos para la recuperación del zinc pero permiten la co-deposición del hierro. Además, de las curvas de polarización de la membrana se determinó que trabajar con intensidades superiores a la límite provoca el ensuciamiento de la misma. No obstante, se encontraron combinaciones de intensidad aplicada y concentración inicial de zinc en la cámara catódica que permiten la obtención de un equilibrio entre la cantidad de zinc que pasa a través de la MIC y la que se deposita sobre la superficie del cátodo, evitando además la co-deposición del hierro. / Carrillo Abad, J. (2014). Estudio de la recuperación del zinc presente en los baños agotados de decapado procedentes de las industrias de galvanizado de zinc en caliente mediante técnicas electroquímicas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39370

Tesis por compendio / [ES] La presente Tesis Doctoral se centra en el desarrollo de nanoestructuras de óxido de zinc (ZnO) mediante anodizado electroquímico en diferentes condiciones para su aplicación en el área energética, en particular, en la producción de hidrógeno mediante la rotura fotelectrocatalítica de la molécula de agua. El hidrógeno es un vector energético que se plantea como solución al problema asociado a la intermitencia diurna y estacional de la energía solar y a la variabilidad en la demanda de energía. Por otra parte, el ZnO es un material semiconductor prometedor como fotocatalizador para la producción de hidrógeno debido a sus características y propiedades. En este contexto, el ZnO es un material muy abundante, y por extensión, relativamente barato, no es tóxico y presenta una energía de banda prohibida de 3,37 eV, lo que le permite la absorción de fotones en la región UV del espectro solar. Asimismo, las posiciones de sus bandas de energía son apropiadas para llevar a cabo la fotoelectrólisis del agua. En la presente Tesis Doctoral la síntesis de nanoestructuras de ZnO se llevó a cabo mediante anodizado electroquímico, puesto que este método presenta múltiples ventajas frente a otros métodos de síntesis habituales. En general, el anodizado electroquímico constituye un método rápido, sencillo y eficaz de síntesis de nanoestructuras de ZnO mediante el que es posible diseñar las características superficiales de las nanoestructuras (tamaño y morfología) a través del control de sus parámetros. Como resultado de una revisión bibliográfica en profundidad, se analizó la influencia de los parámetros del anodizado en las características superficiales de las nanoestructuras. Además, se investigaron aquellos parámetros cuya influencia todavía no había sido analizada. Por una parte, se estudió la influencia de emplear diferentes condiciones hidrodinámicas de flujo (dadas por la variación de la velocidad de rotación del electrodo). Por otra parte, se estudió la influencia conjunta de modificar el electrolito con la adición de un disolvente orgánico (etanol o glicerol en distintas proporciones) y variar la velocidad de rotación del electrodo. Las muestras de ZnO sintetizadas se sometieron a una caracterización morfológica, estructural, electroquímica y fotoelectroquímica y se estudiaron sus propiedades para ser empleadas como fotocatalizadores en la producción de hidrógeno. De acuerdo con los resultados, las diferentes condiciones de anodizado dieron lugar a diversas nanoestructuras de ZnO con diferentes características superficiales y fotoelectrocatalíticas. Así, se obtuvieron nanoestructuras de elevada área superficial con morfologías de nanocables de distintos tamaños, nanotubos, nanoesferas y nanoesponjas. Asimismo, tras el calentamiento térmico las muestras presentaron una estructura cristalina hexagonal wurtzita con elevada cristalinidad y la presencia de defectos estructurales. Igualmente, las nanoestructuras sintetizadas presentaron una elevada fotoactividad, dada por los valores elevados de densidad de fotocorriente, presentando propiedades apropiadas para su utilización en la producción de hidrógeno. La muestra que presentó el valor de densidad de fotocorriente más elevado (0,34 mA/cm2) fue la muestra de nanocables de ZnO anodizada a 0 rpm en un electrolito con un contenido en etanol del 10 % en volumen. En la aplicación de dicha muestra en la producción de hidrógeno se obtuvo un volumen teórico de hidrógeno de 1,55 litros por hora de sol y metro cuadrado de ZnO. / [CA] La present Tesi Doctoral se centra en el desenvolupament de nanoestructures d'òxid de zinc (ZnO) mitjançant anoditzat electroquímic en diferents condicions per a l'aplicació en l'àrea energètica, en particular, en la producció d'hidrogen mitjançant el trencament fotelectrocatalític de la molècula d'aigua. L'hidrogen és un vector energètic que es planteja com a solució al problema associat a la intermitència diürna i estacional de l'energia solar i a la variabilitat en la demanda d'energia. D'altra banda, el ZnO és un material semiconductor prometedor com a fotocatalitzador per a la producció d'hidrogen degut a les seues característiques i propietats. En aquest context, el ZnO és un material molt abundant, i per extensió, relativament barat, no és tòxic i presenta una energia de banda prohibida de 3,37 eV, la qual cosa li permet l'absorció de fotons a la regió UV de l'espectre solar. Així mateix, les posicions de les seues bandes d'energia són apropiades per a dur a terme la fotoelectròlisi de l'aigua. En la present Tesi Doctoral la síntesi de nanoestructures de ZnO es va dur a terme mitjançant anoditzat electroquímic, ja que aquest mètode presenta múltiples avantatges enfront d'altres mètodes de síntesi habituals. En general, l'anoditzat electroquímic constitueix un mètode ràpid, senzill i eficaç de síntesi de nanoestructures de ZnO mitjançant el qual és possible dissenyar les característiques superficials de les nanoestructures (grandària i morfologia) a través del control dels seus paràmetres. Com a resultat d'una revisió bibliogràfica en profunditat, es va analitzar la influència dels paràmetres de l'anoditzat en les característiques superficials de les nanoestructures. A més, es van investigar aquells paràmetres la influència dels quals encara no havia sigut analitzada. D'una banda, es va estudiar la influència d'emprar diferents condicions hidrodinàmiques de flux (donades per la variació de la velocitat de rotació de l'elèctrode). D'altra banda, es va estudiar la influència conjunta de modificar l'electròlit amb l'addició d'un dissolvent orgànic (etanol o glicerol en diferents proporcions) i variar la velocitat de rotació de l'elèctrode. Les mostres de ZnO sintetitzades es van sotmetre a una caracterització morfològica, estructural, electroquímica i fotoelectroquímica i es van estudiar les seues propietats per a ser emprades com fotocatalitzadors en la producció d'hidrogen. D'acord amb els resultats, les diferents condicions d'anoditzat van donar lloc a diverses nanoestructures de ZnO amb diferents característiques superficials i fotoelectrocatalítiques. Així, es van obtindre nanoestructures d'elevada àrea superficial amb morfologies de nanocables de diferents grandàries, nanotubs, nanoesferes i nanoesponges. Així mateix, després del calfament tèrmic les mostres van presentar una estructura cristal·lina hexagonal wurtzita amb elevada cristallinitat i la presència de defectes estructurals. Igualment, les nanoestructures sintetitzades van presentar una elevada fotoactivitat, donada pels valors elevats de densitat de fotocorrent, presentant propietats apropiades per a la seua utilització en la producció d'hidrogen. La mostra que va presentar el valor de densitat de fotocorrent més elevat (0,34 mA/cm²) va ser la mostra de nanocables de ZnO anoditzada a 0 rpm en un electròlit amb un contingut en etanol del 10% en volum. En l'aplicació d'aquesta mostra en la producció d'hidrogen es va obtindre un volum teòric d'hidrogen de 1,55 litres per hora de sol i metre quadrat de ZnO. / [EN] This Doctoral Thesis focuses on the development of zinc oxide (ZnO) nanostructures by electrochemical anodization under different conditions for its application in the energy area, in particular, in the production of hydrogen through photoelectrochemical water splitting. Hydrogen is an energy vector that is proposed as a solution to the problem associated with the diurnal and seasonal intermittency of solar energy and the variability in the energy demand. On the other hand, ZnO is a promising semiconductor material as a photocatalyst for hydrogen production due to its characteristics and properties. In this context, ZnO is a very abundant material, and by extension, relatively cheap, it is non-toxic and has a band-gap energy of 3.37 eV, which allows it to absorb photons in the UV region of the solar spectrum. Besides, the positions of ZnO energy bands are appropriate to carry out photoelectrochemical water splitting. In the present Doctoral Thesis, the synthesis of ZnO nanostructures was carried out by electrochemical anodization, since this method has multiple advantages compared to other common synthesis methods. In general, electrochemical anodization constitutes a fast, simple, and effective method of synthesis of ZnO nanostructures by means of which it is possible to design the surface characteristics of the nanostructures (size and morphology) by controlling anodization parameters. As a result of an in-depth bibliographic review, the influence of anodization parameters on the surface characteristics of nanostructures was analyzed. In addition, those parameters whose influence had not yet been analyzed were investigated. On the one hand, the influence of using different controlled hydrodynamic conditions (given by the variation of the rotation speed of the electrode) was studied. On the other hand, the influence of both modifying the electrolyte with the addition of an organic solvent (ethanol or glycerol in different proportions) and varying the electrode rotation speed was studied. The synthesized ZnO samples were subjected to a morphological, structural, electrochemical and photoelectrochemical characterization and their properties were studied to be used as photocatalysts in hydrogen production. According to the results, the different anodization conditions gave rise to various ZnO nanostructures with different surface and photoelectrocatalytic characteristics. Thus, high surface area nanostructures were obtained with morphologies of nanowires of different sizes, nanotubes, nanospheres and nanosponges. Likewise, after thermal annealing the samples presented a wurtzite hexagonal crystalline structure with high crystallinity and the presence of structural defects. Likewise, the synthesized nanostructures presented high photoactivity, given by the high values of photocurrent density, presenting appropriate properties for their use in the production of hydrogen. The sample that presented the highest photocurrent density value (0.34 mA / cm2) was the ZnO nanowires anodized at 0 rpm in an electrolyte with an ethanol content of 10 % by volume. In the application of this sample in the hydrogen production, a theoretical volume of hydrogen of 1.55 liters per hour of sun and square meter of ZnO was obtained. / Authors would like to express their gratitude for the financial support to the Generalitat Valenciana and to the European Social Fund within the subvention to improve formation and employability of technical and management staff of I+D (GJIDI/2018/A/067) and for its financial support through the project: IDIFEDER/018/044. Authors also thank for the financial support to the Ministerio de Economía y Competitividad (Project Code: CTQ2016-79203-R) and to the Ministerio de Ciencia e Innovación-Agencia Estatal de Investigación (Project Code: PID2019-105844RB-I00) for its help in the Laser Raman Microscope acquisition (UPOV08-3E- 012) and for the co-finance by the European Social Fund. / Batista Grau, P. (2021). Desarrollo de nanoestructuras de ZnO mediante anodizado electroquímico en diferentes condiciones para su aplicación en el área energética [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/172606 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] Los microplásticos (MPs) son partículas de material plástico menores que 5 mm que están siendo identificadas en el agua, tierra y aire. La presencia de estos contaminantes emergentes en el medio ambiente supone una preocupación global actualmente, ya que no se sabe con exactitud su concentración y composición debido a la falta de protocolos de cuantificación e identificación estandarizados en los diferentes medios donde se encuentran. Igualmente, se desconoce el alcance de los efectos negativos que podrían provocar en el medio ambiente. La presente tesis estudia la presencia de microplásticos en diferentes corrientes de agua residual y natural, así como en fangos de depuración generados en las estaciones depuradoras de aguas residuales. El objetivo principal de la tesis consiste en evaluar diferentes protocolos para la extracción de microplásticos contenidos en muestras con diferentes características, así como su cuantificación e identificación. Para ello, se propusieron metodologías para la extracción de microplásticos en matrices con elevada carga orgánica (licor mezcla, fango digerido anaeróbicamente y fango deshidratado) y también en efluentes residuales, así como en aguas naturales tratadas (potables) y sin tratar. Asimismo, se evaluaron los posibles efectos de la presencia de microplásticos en un proceso de depuración mediante un reactor biológico de fangos activos, así como la distribución de estas micropartículas en el fango y en el efluente depurado. Además, se contempló también la posible fragmentación de microplásticos en nanoplásticos (NPs) en un sistema de depuración de aguas residuales y, por lo tanto, también se evaluaron los posibles efectos de los nanoplásticos en la biomasa de los fangos activos. Se observó que cuanto mayor era la concentración de carga orgánica en una muestra más difícil era el proceso tanto de purificación de la muestra como de identificación de microplásticos. Por lo tanto, para las muestras de fango fue necesario aplicar protocolos más complejos de extracción de microplásticos. La peroxidación, demostró ser un tratamiento eficaz de todas las muestras estudiadas, resultando en la reducción de la materia orgánica y en la mejora de la identificación visual. En los ensayos con el reactor biológico se observó una acumulación significativa de microplásticos en el licor mezcla (fango activo) frente al efluente. Esta acumulación de microplásticos en el fango puede suponer la contaminación de los suelos agrícolas cuando estos son aplicados como fertilizantes. Con el objetivo de mitigar la contaminación de suelos agrícolas por microplasticos presentes en fangos, se propuso el uso de la técnica de ultrasonidos para la extracción de estas micropartículas presentes en el licor de mezcla. Mediante esta técnica, cantidades significativas de microplasticos fueron separadas de la matriz orgánica de los fangos, que es la que se aplica al campo. Finalmente, se estudió la presencia de microfibras en aguas naturales y potables mediante a técnica de tinción con Rojo Nilo con el objetivo de investigar la viabilibilidad y limitaciones de este método. Se observó que la emisión de fluorescencia, por parte de microfibras vírgenes y microfibras separadas de estas muestras de agua, puede manifestar diferentes comportamientos de fluorescencia lo cual podría estar relacionado con el grado de degradación de los materiales de las microfibras. / [CA] Els microplàstics (MPs) són partícules de material plàstic menors que 5 mm que estan siguent identificades en l'aigua, terra i aire. Actualment, la presència d'aquests contaminants emergents en el medi ambient suposa una preocupació global, ja que no se sap amb exactitud la seua concentració i composició a causa de la falta de protocols de quantificació i identificació estandarditzats en els diferents medis on es troben. Igualment, es desconeix l'abast dels efectes negatius que podrien provocar en el medi ambient. La present tesi estudia la presència de microplàstics en diferents corrents d'aigua residual i natural, així com en fangs de depuració generats en les estacions depuradores d'aigües residuals. L'objectiu principal de la tesi consisteix a avaluar diferents protocols per a l'extracció de microplàstics continguts en mostres amb diferents característiques, així com la seua quantificació i identificació. Per a això, es van proposar metodologies per a l'extracció de microplàstics en matrius amb elevada càrrega orgànica (licor mescla, fang digerit anaeróbicamente i fang deshidratat) i també en efluents residuals, així com en aigües naturals tractades (potables) i sense tractar. Així mateix, es van avaluar els possibles efectes de la presència de microplàstics en un procés de depuració mitjançant un reactor biològic de fangs actius, així com la distribució d'aquestes micropartícules en el fang i en l'efluent depurat. A més, es va contemplar també la possible fragmentació de microplàstics en nanoplásticos (NPs) en un sistema de depuració d'aigües residuals i, per tant, també es van avaluar els possibles efectes dels nanoplásticos en la biomassa dels fangs actius. Es va observar que com més gran era la concentració de càrrega orgànica en una mostra, més difícil era el procés tant de purificació de la mostra com d'identificació de microplàstics. Per tant, per a les mostres de fang va ser necessari aplicar protocols més complexos d'extracció de microplàstics. La peroxidació, va demostrar ser un tractament eficaç de totes les mostres estudiades, resultant en la reducció de la matèria orgànica i en la millora de la identificació visual. En els assajos amb el reactor biològic es va observar una acumulació significativa de microplàstics en el licor mescla (fang actiu) enfront de l'efluent. Aquesta acumulació de microplàstics en el fang pot suposar la contaminació dels sòls agrícoles quan aquests són aplicats com a fertilitzants. Amb l'objectiu de mitigar la contaminació de sòls agrícoles per microplàstics presents en fangs, es va proposar l'ús de la tècnica d'ultrasons per a l'extracció d'aquestes micropartícules presents en el licor de mescla. Mitjançant aquesta tècnica, quantitats significatives de microplàstics van ser separades de la matriu orgànica dels fangs, que és la que s'aplica al camp. Finalment, es va estudiar la presència de microfibres en aigües naturals i potables mitjançant a tècnica de tinció amb Rojo Nil amb l'objectiu d'investigar la viabilibilitat i limitacions d'aquest mètode. Es va observar que l'emissió de fluorescència, per part de microfibres verges i microfibres separades d'aquestes mostres d'aigua, pot manifestar diferents comportaments de fluorescència la qual cosa podria estar relacionada amb el grau de degradació dels materials de les microfibres. / [EN] Microplastics (MPs) are particles of plastic material smaller than 5 mm that are being identified in water, soil, and air. The presence of these emerging contaminants in the environment is currently a global concern since their concentration and composition are unknown exactly due to the lack of standardized quantification and identification protocols in the different media where they are found. Likewise, the extent of the negative effects that they could cause in the environment is unknown. This thesis studies the presence of microplastics in different streams of wastewater and natural water, as well as in sewage sludge generated in wastewater treatment plants. The main objective of the thesis is to evaluate different protocols for the extraction of microplastics contained in samples with different characteristics, as well as their quantification and identification. For this, methodologies were proposed for the extraction of microplastics in matrices with a high organic load (mixed liquor, anaerobically digested sludge, and dehydrated sludge) and also in wastewater, as well as in treated (potable) and untreated natural waters. Likewise, the possible effects of the presence of microplastics in a depuration process using an activated sludge biological reactor were evaluated and the distribution of these microparticles in the sludge and in the final effluent. In addition, the possible fragmentation of microplastics into nanoplastics (NPs) in a wastewater treatment system was also considered and, therefore, the possible effects of nanoplastics on the biomass of activated sludge were also evaluated. It was observed that the higher the concentration of organic load in a sample, the more difficult the process of both sample purification and microplastic identification. Therefore, for the sludge samples, it was necessary to apply more complex microplastic extraction protocols. Peroxidation proved to be an effective treatment for all the samples studied, resulting in the reduction of organic matter and the improvement of visual identification. In the tests with the biological reactor, a significant accumulation of microplastics was observed in the mixed liquor (activated sludge) compared to the effluent. This accumulation of microplastics in the sludge can lead to the contamination of agricultural soils when they are applied as fertilizers. To mitigate the contamination of agricultural soils by microplastics present in sludge, the use of the ultrasound technique was proposed for the extraction of these microparticles present in the mixed liquor. Through this technique, significant amounts of microplastics were separated from the organic matrix of the sludge, which is what is applied to the field. Finally, the presence of microfibers in natural and drinking water was studied using the Nile Red staining technique to investigate the feasibility and limitations of this method. It was observed that the fluorescence emission by virgin microfibers and microfibers separated from these water samples can show different fluorescence behaviors which could be related to the degree of degradation of the microfiber materials. / Authors thank the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities for the financial support (Reference of the project: RTI2018-096916-B-I00) / Bretas Alvim, C. (2022). Caracterización de microplásticos en aguas naturales y residuales, y su influencia y separación en procesos biológicos de depuración [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/185696 / Compendio

Tesis por compendio / Higher Education Institutions (HEIs) should be lighthouses for society. Therefore, they must have an exemplary behavior in all sustainability areas: economy, social and environment. The environmental awareness of the educational community - student, professors, researchers, staff and managers - has increased considerably in the first decades of this century. The Environmental Management Systems (EMS), either ISO certified or EMAS verified, have gained popularity in HEIs seeking for a better disclosure of their environmental behavior and the improvement of their environmental performance. Due to the structure of HEIs, the EMS has difficulties when being incorporated into the overall management system. To respond in real time to the changes that occur as a result of the environmental performance of the HEI, a better integration of the environmental assessment in the overall management system is needed. In this research, several methodologies and tools have been tested trying to improve the interaction between the environmental behavior and the general management system of the HEI. Reporting tools like the Global Reporting Initiative (GRI) and the Sustainability Tracking, Assessment & Rating System¿ (STARS®) have proven to be useful to report sustainable behavior to specialize stakeholder. However, their intricacy make them difficult to used directly in the everyday management or as a disclosure tool. The aggregated indicators like the ecological footprint have proven to be useful to communicate the environmental performance on a comprehensive way although with restrictions in the assessment. The Life Cycle Assessment (LCA) and its recently launched adaptation of the LCA for Organizations (O-LCA) also allows to describe and evaluate the environmental impact of these institutions. However, the complexity of performing this type of assessment and the high requirements of quality data not always available have become a handicap. This research analyzes the complexity of HEIs and the particularities of these tools and methodologies to propose a set of Key Performance Indicators (KPIs) for the environmental assessment of these organizations. The Universitat Politècnica de València (UPV), specially one of its environmental units (EPSA), is used as a case study. As a result, a methodology to define the most suitable environmental KPIs for a HEI is presented. The methodology considers a life cycle approach with an operational control as a consolidation method. The environmental management system is used as the main data provider. The information managed by the accounting system has been explored and a classification method has been proposed to use the accounting system as a complementary source of quality data. The methodology has been applied to the case study defining 7 environmental KPIs that assess the most significant environmental impacts of EPSA UPV and can be easily integrated in the current general management system of a HEI. / Las instituciones de educación superior (IES) deben ser faros para la sociedad. Deben tener un comportamiento ejemplar en todas las áreas de sostenibilidad: economía, sociedad y medio ambiente. La conciencia ambiental de la comunidad educativa - estudiantes, profesores, investigadores, personal y gestores - ha aumentado considerablemente en las primeras décadas de este siglo. Los sistemas de gestión ambiental (SGA), ya sea certificados por ISO o por EMAS, han ganado popularidad en las IES buscando la divulgación de su comportamiento y la mejora de su rendimiento medioambiental. Debido a la estructura de las IES, el SGA tiene dificultades para incorporarse en su sistema de gestión general. Para responder en tiempo real a los cambios que se produzcan como resultado del desempeño ambiental de la IES, se necesita una mejor integración de la evaluación ambiental en el sistema de gestión general. En esta investigación se han evaluado varías metodologías y herramientas buscando la mejora de la interacción entre el desempeño ambiental, la sociedad y el sistema de gestión de la IES. Las herramientas de información como la Iniciativa de Informes Globales (GRI, Global Reporting Initiatives) y el Sistema de Seguimiento, Evaluación y Calificación de Sostenibilidad (STARS®) han demostrado ser útiles para reportar un comportamiento sostenible a los actores e interesados especializados. Sin embargo, su complejidad hace que sea difícil de utilizar directamente en la gestión cotidiana y como herramienta de divulgación. Los indicadores agregados, como la huella ecológica, han demostrado ser útiles para comunicar el desempeño ambiental, aunque presentan restricciones. El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) y su adaptación recientemente lanzada del ACV para Organizaciones también permite describir y evaluar el impacto ambiental de estas instituciones salvando las restricciones. Sin embargo, la complejidad de realizar este tipo de estudios se ha convertido en una desventaja. Los Indicadores Clave de Desempeño (KPI, Key Performance Indicators) surgen como alternativa aunando precisión con flexibilidad para informar sobre la situación ambiental de la organización y servir como herramienta en la toma de decisiones. El objetivo de este trabajo es definir un conjunto de Indicadores Clave de Desempeño (KPI) que permitan optimizar el desempeño ambiental de las IES. Esta tesis analiza la complejidad de las IES y las particularidades de los indicadores, las herramientas y las metodologías aplicadas en IES. La Universitat Politècnica de València (UPV), en particular una de sus unidades medioambientales, la Escuela Politècnica Superior de Alcoy (EPSA), ha sido utiliza como caso de estudio. Como resultado, se propone una metodología para definir los KPI ambientales más adecuados para una IES. La metodología considera un enfoque de ciclo de vida con un control operativo como método de consolidación o agregación de la información. El SGA se utiliza como principal proveedor de datos. Se explora también la información gestionada por el sistema contable. Se propone una clasificación y un método para utilizar el sistema contable como fuente complementaria de datos de calidad para la evaluación del comportamiento ambiental. La metodología propuesta se ha aplicado al caso de estudio proporcionando siete KPI ambientales que evalúan los impactos ambientales más significativos de la EPSA UPV y que pueden integrarse fácilmente en el actual sistema de gestión general de una IES. / Les institucions d'educació superior (IES) han de ser fars per a la societat. Han de tindre un comportament exemplar en totes les àrees de sostenibilitat: economia, societat i medi ambient. La consciència ambiental de la comunitat educativa -estudiants, professors, investigadors, personal i gestors- han augmentat considerablement en les primeres dècades d'aquest segle. Els sistemes de gestió ambiental (SGA), ja siguen certificats per ISO o per EMAS, han guanyat popularitat en les IES buscant la divulgació del seu comportament i la millora del seu rendiment mediambiental. A causa de l'estructura de les IES, el SGA té dificultats per a incorporar-se al seu sistema de gestió general. Per tal de respondre en temps real als canvis que es produïsquen com a resultat de l'acompliment ambiental de l'IES, es necessita una millor integració de l'avaluació ambiental en el sistema de gestió general. En aquesta recerca s'han avaluat diverses metodologies i eines cercant la millora de la interacció entre l'acompliment ambiental, la societat i el sistema de gestió de l'IES. Les eines d'informació, com ara la Iniciativa d'Informes Globals (GRI, Global Reporting Initiatives) i el Sistema de Seguiment, Avaluació i Qualificació de la sostenibilitat (STARS®) han demostrat ser útils per a reportar un comportament sostenible als actors i interessats especialitzats. No obstant això, la seua complexitat fa que siga difícil d'utilitzar directament en la gestió quotidiana i com a eina de divulgació. Els indicadors agregats, com l'empremta ecològica, han demostrat ser útils per a comunicar l'acompliment ambiental, encara que presenten restriccions. L'Anàlisi de Cicle de Vida (ACV) i la seua adaptació llançada recentment de l'ACV per a Organitzacions també permet descriure i avaluar l'impacte ambiental d'aquestes institucions salvant les restriccions. No obstant això, la complexitat de realitzar aquesta mena d'estudis s'ha convertit en un desavantatge. Els indicadors clau d'acompliment (KPI, Key Performance Indicators) sorgeixen com a alternativa conjuminant precisió amb flexibilitat per a informar sobre la situació ambiental de l'organització i servir com a eina en la presa de decisions. L'objectiu d'aquest treball és definir un conjunt d'indicadors clau d'acompliment (KPI) que possibiliten optimitzar l'acompliment ambiental de les IES. Aquesta tesi analitza la complexitat de les IES i les particularitats dels indicadors, les eines i les metodologies aplicades en IES. La Universitat Politècnica de València (UPV), particularment una de les seues unitats mediambientals, l'Escola Politècnica Superior d'Alcoi (EPSA), ha estat utilitzada com a cas d'estudi. Com a resultat, es proposa una metodologia per a de definir els KPI ambientals més adequats per a una IES. La metodologia considera un enfocament de cicle de vida amb un control operatiu com a mètode de consolidació o agregació de la informació. El SGA s'utilitza com a principal proveïdor de dades. S'explora també la informació gestionada pel sistema comptable. Es proposa una classificació i un mètode per a utilitzar el sistema comptable com a font complementària de dades de qualitat per a l'avaluació del comportament ambiental. La metodologia proposada s'ha aplicat al cas d'estudi proporcionant set KPI ambientals que avaluen els impactes ambientals més significatius de l'EPSA UPV i que poden integrar-se fàcilment en l'actual sistema de gestió general d'una IES. / Lo Iacono Ferreira, VG. (2017). Proposal of a set of Key Performance Indicators for the environmental assessment of Higher Education Institutions [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/88907 / Compendio

The concept of Hydrogen Economy, coined in the second half of the twentieth century, has gained strength as a solution to the problems derived from the consumption of fossil fuels. The main idea of the Hydrogen Economy is the use of hydrogen as an energy vector. Fuel cells play a leading role in this economy, since today, fuel cells are the most attractive hydrogen final conversion technology. This technology, invented more than 150 years ago, is well established nowadays. However, there is still research to be done in the fuel cell field, in order to make them economically profitable in comparison to the competing technologies. One of the research lines that have attracted a great attention in recent years, is the development of diagnosis and control tools for fuel cells. This Thesis is framed in this research line. This work's main goal is to obtain a semiempirical model of an individual cell of a commercial 300W PEM fuel cell stack. The developed model is meant to be used in diagnosis and control systems. In order to fulfill this goal, a steady state model and a dynamic model were developed. On the one hand, the developed steady state model consists in a semiempirical steady state model coupled with an open circuit loss model, obtained from the open circuit loss experimental characterization. On the other hand, the proposed dynamic model consists in an electric equivalent circuit with a mechanistic meaning, coupled with an empirical model to represent the evolution of the equivalent circuit parameters with the operation current. Since the dynamic model was built using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) spectra, two experimental EIS spectra validation methods were developed in this work. Moreover, the EIS measurement was optimized in order to minimize the experimental error related to EIS measurements. Both, the measurement parameters and the perturbation amplitude, were optimized in this work. Finally, a statistical study was performed in order to determine the effect of the operation conditions (operation temperature and humidity of the inlet gases) on each one of the parameters of the stationary and dynamic models. / El concepto de Economía del Hidrógeno, acuñado en la segunda mitad del siglo XX, ha ido cobrando fuerza como solución a los problemas derivados del consumo de combustibles fósiles. La idea central de la Economía del Hidrógeno es el empleo del hidrógeno como vector energético. Las pilas de combustible tienen un papel protagonista en dicha Economía, siendo la tecnología de conversión final de hidrógeno más atractiva en la actualidad. Esta tecnología, inventada hace más de 150 años, está bien establecida actualmente. Sin embargo, aún quedan líneas de investigación abiertas en el campo de las pilas de combustible, para conseguir que sean rentables frente a las tecnologías competidoras. Una de dichas líneas de investigación es la problemática de su diagnóstico y control. Y es precisamente en esta línea de investigación donde se enmarca la presente Tesis. El objetivo central es la elaboración de un modelo semiempírico de una monocelda individual de un stack comercial de tipo PEM de 300 W. La finalidad del modelo desarrollado es su empleo en sistemas de diagnóstico y control. Para conseguir dicho objetivo se elaboró tanto un modelo estacionario del sistema, como uno dinámico. Por una parte, el modelo estacionario corresponde con un modelo semiempírico estacionario acoplado con un modelo de pérdidas de circuito abierto, este último desarrollado a partir de la caracterización experimental de dichas pérdidas. Por otra parte, el modelo dinámico propuesto corresponde con un circuito eléctrico equivalente con sentido mecanístico, dotado de un modelo empírico para representar la evolución de los parámetros del circuito equivalente con la corriente de operación. Puesto que dicho modelo se construyó empleando la técnica de espectroscopia de impedancias electroquímicas, se decidió desarrollar métodos de validación de espectros de impedancias electroquímicas obtenidos experimentalmente; y se optimizó el método de medida de los espectros, tanto los parámetros de medida como la amplitud de la perturbación. Finalmente, se realizó un estudio estadístico para determinar el efecto de las condiciones de operación (temperatura de operación y humedad de los gases de entrada) sobre cada uno de los parámetros de los modelos estacionario y dinámico acoplados. / El concepte d'Economia de l'Hidrogen, encunyat en la segona mitat del segle XX, ha anat cobrant força com a solució als problemes derivats del consum de combustibles fòssils. La idea central de l'Economia de l'Hidrogen és la utilització de l'hidrogen com a vector energètic. Les piles de combustible tenen un paper protagonista en dita Economia, sent la tecnologia de conversió final d'hidrogen més atractiva en l'actualitat. Esta tecnologia, inventada fa més de 150 anys, està ben establida actualment. No obstant això, encara queden línies d'investigació obertes en el camp de les piles de combustible, per a aconseguir que sigan rendibles enfront de les tecnologies competidores. Una de dites línies d'investigació és la problemàtica del seu diagnòstic i control. I és precisament en esta línia d'investigació on s'emmarca la present Tesi. L'objectiu central és l'elaboració d'un model semiempíric d'una monocel·la individual d'un stack comercial de tipus PEM de 300 W. La finalitat d'aquest model és la seua utilització en sistemes de diagnòstic i control. Per a aconseguir dit objectiu es va elaborar tant un model estacionari del sistema, com un dinàmic. D'una banda, el model estacionari desenrotllat correspon amb un model semiempíric estacionari acoplat amb un model de pèrdues de circuit obert, desenrotllat a partir de la caracterització experimental de dites pèrdues. D'altra banda, el model dinàmic proposat correspon amb un circuit elèctric equivalent amb sentit mecanístic, dotat d'un model empíric per a representar l'evolució dels paràmetres del circuit equivalent amb el corrent d'operació. Ja que dit model es va construir emprant la tècnica d'espectroscòpia d'impedàncies electroquímiques, es va decidir desenrotllar mètodes de validació que permeten validar els espectres d'impedàncies electroquímiques obtinguts experimentalment; i es va optimitzar el mètode de mesura dels espectres, tant els paràmetres de mesura com l'amplitud de la pertorbació. Finalment, es va realitzar un estudi estadístic per a determinar l'efecte de les condicions d'operació (temperatura d'operació i humitat dels gasos d'entrada) sobre cada un dels paràmetres dels models estacionari i dinàmic acoplats. / Giner Sanz, JJ. (2017). Modelado semiempírico de una monocelda de una pila de combustible comercial de tipo PEM de 300 W [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90421