Ministerio de Ciencia y Tecnología (REN 2001-0754/TECNO).

La presente tesis es el resultado del estudio de la síntesis de compuestos de polianilina (PAni) con nanoestructuras de carbono para su aplicación en músculos artificiales y electrodos de supercondensadores. Las nanoestructuras que se emplearon en los compuestos de PAni son nanotubos de carbono multicapa (MWCNT), nanotubos de carbono multicapa dopados con nitrógeno (CNx-MWCNT), nanotubos de carbono multicapa funcionalizados con grupos oxigenados (COx-MWCNT) nanotubos de carbono multicapa exfoliados (exMWCNT), nanofibras de carbono de listones grafíticos helicoidales (HR-CNF) y óxido de grafeno (GO). Antes de abordar el trabajo experimental, se ha llevado a cabo una revisión bibliográfica acerca del estado del arte de la PAni, las nanoestructuras de carbono empleadas, los compuestos de PAni y la utilización de estos materiales como músculos artificiales y electrodos de supercondensadores. Más adelante se muestran y discuten los resultados experimentales de la síntesis de los compuestos de PAni mediante un método mecánico, al principio (utilizando únicamente MWCNTs y CNx como cargas), y después utilizando la polimerización interfacial in situ. Se analiza la dispersión de las cargas en la matriz polimérica así como su efecto en la conductividad eléctrica de los compuestos. En la sección correspondiente al empleo de los compuestos de PAni como músculos artificiales se describe la construcción de actuadores lineales (constituidos de polvos de compuestos aglomerados con acetato de polivinilo) y actuadores flexionantes bicapa (de compuestos procesados con N-metil-2-pirrolidona) así como el efecto de cada nanoestructura de carbono en el accionamiento de estos dispositivos. Además de los experimentos de accionamiento, a las películas de compuestos de PAni (procesada con NMP) se les realizó una caracterización termomecánica. En el capítulo siguiente se discuten los resultados experimentales sobre la utilización de películas de compuestos de PAni (procesadas con NMP) como electrodos de supercondensadores. Además de las pruebas de voltamperometría cíclica y de carga/descarga (típicas en aplicaciones electroquímicas) se realizó una caracterización termogravimétrica a los compuestos junto a una caracterización termomecánica. Se describe con detalle el efecto de las nanoestructuras de carbono en las propiedades electroquímicas y mecánicas de los electrodos de compuestos de PAni. Las conclusiones más importantes se compendian en un capítulo al final de esta memoria. La bibliografía empleada se lista al final de cada capítulo.

En el presente estudio se pretende realizar un estudio experimental de la viabilidad de la deshidratación de etanol en una columna de destilación azeotrópica en continuo a escala semi-planta piloto empleando distintas mezclas de hidrocarburos componentes de la gasolina con el fin de obtener una mezcla etanol - gasolina directamente utilizable como combustible. Se llega a la conclusión de que la deshidratación de etanol mediante destilación azeotrópica con gasolina o sus componentes para obtener directamente una mezcla gasolina + etanol es un proceso técnica y económicamente viable. Sin embargo, su simulación teórica es difícil por la falta de modelos termodinámicos que calculen con precisión los datos de equilibrio necesarios, especialmente en las proximidades del punto de pliegue. En principio, parece más adecuada la implantación de este proceso dentro de las refinerías de petróleo en vez de en las empresas fabricantes de bioetanol las cuales se dedicarían exclusivamente a la obtención de etanol del 96%. De este modo se podría aprovechar el alto conocimiento que las refinerías tienen de la destilación así como de su facilidad de disponer de combustibles más económicos obteniéndose así un mayor descenso en los costes.

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Esta Tesis Doctoral realizada en el Grupo de Investigación “Residuos, Energía, Medio Ambiente y Nanotecnología (REMAN)” del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Alicante presenta, por un lado, el estudio relacionado con la descomposición térmica de materiales que combinan biomasa y residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE), centrándose en la cinética de descomposición y la formación de contaminantes derivados de este proceso y, por otro lado, diversos estudios de alternativas viables para reducir la formación de contaminantes en los tratamientos térmicos de residuos.

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Se ha tratado de encontrar nuevas aplicaciones para el catalizador usado de las Unidades de F.C.C. de Refinerías (en adelante CUR).Dadas las características de este residuo industrial inerte (distribución granulométrica, superficie específica elevada y relación Si: Al en su composición), se ha estudiado la posibilidad de: a) utilizarlo como materia prima, sustituyendo al caolín en la fabricación de fritas cerámicas; b) emplearlo como materia prima, sustituyendo al caolín que se adiciona a las suspensiones acuosas de esmaltes cerámicos para mantener la estabilidad de las mismas o sustituyendo a Si y Al, en la formulación de los esmaltes; c) como material de partida para la obtención de zeolita 4A.En primer lugar, se han comparado las propiedades de los vidriados obtenidos a partir de cuatro fritas industriales diferentes y las características de los vidriados que resultan de aplicar fritas análogas, que se han preparado en el laboratorio, sustituyendo el caolín, presente en las materias primas de éstas, por CUR. Los resultados obtenidos han sido valorados positivamente.Posteriormente, utilizando CUR en vez de caolín, se preparó una de estas fritas, fundiéndola en un horno semi-industrial y aplicándola posteriormente. Los vidriados obtenidos presentaron también buenas cualidades técnicas y estéticas.A continuación, se han comparado las propiedades de los vidriados obtenidos con un esmalte industrial, que se emplea para obtener recubrimientos vidriados en piezas de pavimento cerámico, con las propiedades de los vidriados resultantes de sustituir, en la composición de dicho esmalte: a) el caolín por CUR; b) parte de la mezcla SiO2-Al2O3 por CUR. Los vidriados obtenidos tienen, en ambos casos, propiedades adecuadas para ser utilizados como recubrimiento en piezas de pavimento cerámico.Finalmente, se ha puesto a punto un procedimiento mediante el cual se puede obtener zeolita 4A, con un grado de cristalinidad superior al 90%, a partir de CUR. Este método, desarrollado a escala de laboratorio, se ha ensayado en planta piloto, habiéndose logrado unos excelentes resultados. La zeolita 4A obtenida posee una capacidad de intercambio iónico análoga a la de la zeolita 4A comercial y un índice de blancura y distribución de tamaño de partícula que se encuentran dentro del límite recomendado para utilizarla como aditivo (para la captación de iones Ca2+) en la fabricación de detergentes.