| TAZ-TFG-2021-039 |
Evaluación ambiental en tratamiento de aguas por fotocatálisis de TiO2 para la degradación de antibióticos
Merino Matute, Pedro
Mosteo Abad, Rosa (dir.) ; Sierra Pérez, Jorge José (dir.)
Universidad de Zaragoza,
EINA,
2021
Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente department, Tecnologías del Medio Ambiente area
Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales
Abstract: Actualmente y tras la publicación de la Directiva 91/271/CEE, hace más de 25 años, sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas, y una vez que se han alcanzado los requisitos mínimos establecidos, es necesario avanzar en los tratamientos que se llevan a cabo en las depuradoras de aguas residuales urbanas (EDARs) para mejorar la calidad del agua depurada y así minimizar los efectos en el medio receptor. Las EDARs no se diseñan con el objetivo de eliminar contaminación microbiológica o compuestos orgánicos en bajas concentraciones habitualmente refractarios a los tratamientos convencionales utilizados en las instalaciones de depuración. Estos compuestos orgánicos suelen definirse como contaminantes emergentes, dentro de los cuales se encuentran los productos farmacéuticos. En este trabajo fin de titulación se seleccionan varios antibióticos, habitualmente detectados en las aguas residuales urbanas, como contaminantes objeto de estudio.
Los procesos de oxidación avanzada (POA), procesos que se basan en la generación de especies radicalarias capaces de oxidar la mayoría de la contaminación tanto orgánica como microbiológica, se están postulando como una buena alternativa para eliminar la contaminación que todavía está presente en las aguas residuales urbanas depuradas, ubicándose al final de la línea de tratamiento de aguas de la instalación como tratamiento terciario o de afino. Estos procesos se pueden utilizar aislados o combinados con algún otro proceso convencional que mejore alguna característica de la depuración. En este Trabajo Fin de Grado, se selecciona como tratamiento el proceso de fotocatálisis heterogénea con dióxido de titanio (POA) y su combinación con el proceso de adsorción con carbón activo en polvo.
Una vez analizado a escala de laboratorio la efectividad de un POA para eliminar el contaminante objeto de estudio, es de elevado interés pasar a analizar el proceso a escala piloto y determinar, además de las condiciones de operación más adecuadas para reducir dichos contaminantes, el impacto ambiental asociado a dicha instalación en línea con los objetivos de desarrollo sostenible.
En este TFG se evalúa la viabilidad ambiental de una planta a escala piloto compuesta por un proceso de fotocatálisis y adsorción mediante la metodología de Análisis del Ciclo de Vida (ACV). Para ello se ha realizado un análisis de inventario de todas las entradas y salidas existentes en el sistema analizado en la planta piloto de tratamiento para la degradación de antibióticos situada en Tudela (Navarra). Para ello, mediante visitas, se han tomado datos de consumos eléctricos, listado las materias primas involucradas en el proceso, así como a través de la consulta del proyecto de construcción de la planta piloto para determinar todos los componentes de la planta, sus características técnicas y físicas. Toda la información del inventario se ha caracterizado ambientalmente utilizando bases de datos como Ecoinvent, permitiendo conocer las implicaciones ambientales del proceso según diferentes categorías de impacto. Los resultados indican la gran influencia que tiene la construcción de la instalación de tratamiento de agua, siendo la etapa de almacenamiento previo al tratamiento la más relevante. El consumo energético del tratamiento se limita a la electricidad utilizada por los sistemas de bombeo, siendo procesos rápidos, a las dos agitadoras y al proceso de aireación y fotocatálisis. Para el futuro escalado a una planta industrial se han propuesto mejoras de eco diseño del proceso de tratamiento o de su construcción para intentar minimizar los impactos ambientales.
El presente Trabajo Fin de Grado se ha desarrollado en el grupo de investigación Agua y Salud Ambiental, grupo de referencia reconocido por el Gobierno de Aragón. La investigación se desarrolla en el marco del proyecto europeo OUTBIOTICS perteneciente al programa Interreg POCTEFA.
Los procesos de oxidación avanzada (POA), procesos que se basan en la generación de especies radicalarias capaces de oxidar la mayoría de la contaminación tanto orgánica como microbiológica, se están postulando como una buena alternativa para eliminar la contaminación que todavía está presente en las aguas residuales urbanas depuradas, ubicándose al final de la línea de tratamiento de aguas de la instalación como tratamiento terciario o de afino. Estos procesos se pueden utilizar aislados o combinados con algún otro proceso convencional que mejore alguna característica de la depuración. En este Trabajo Fin de Grado, se selecciona como tratamiento el proceso de fotocatálisis heterogénea con dióxido de titanio (POA) y su combinación con el proceso de adsorción con carbón activo en polvo.
Una vez analizado a escala de laboratorio la efectividad de un POA para eliminar el contaminante objeto de estudio, es de elevado interés pasar a analizar el proceso a escala piloto y determinar, además de las condiciones de operación más adecuadas para reducir dichos contaminantes, el impacto ambiental asociado a dicha instalación en línea con los objetivos de desarrollo sostenible.
En este TFG se evalúa la viabilidad ambiental de una planta a escala piloto compuesta por un proceso de fotocatálisis y adsorción mediante la metodología de Análisis del Ciclo de Vida (ACV). Para ello se ha realizado un análisis de inventario de todas las entradas y salidas existentes en el sistema analizado en la planta piloto de tratamiento para la degradación de antibióticos situada en Tudela (Navarra). Para ello, mediante visitas, se han tomado datos de consumos eléctricos, listado las materias primas involucradas en el proceso, así como a través de la consulta del proyecto de construcción de la planta piloto para determinar todos los componentes de la planta, sus características técnicas y físicas. Toda la información del inventario se ha caracterizado ambientalmente utilizando bases de datos como Ecoinvent, permitiendo conocer las implicaciones ambientales del proceso según diferentes categorías de impacto. Los resultados indican la gran influencia que tiene la construcción de la instalación de tratamiento de agua, siendo la etapa de almacenamiento previo al tratamiento la más relevante. El consumo energético del tratamiento se limita a la electricidad utilizada por los sistemas de bombeo, siendo procesos rápidos, a las dos agitadoras y al proceso de aireación y fotocatálisis. Para el futuro escalado a una planta industrial se han propuesto mejoras de eco diseño del proceso de tratamiento o de su construcción para intentar minimizar los impactos ambientales.
El presente Trabajo Fin de Grado se ha desarrollado en el grupo de investigación Agua y Salud Ambiental, grupo de referencia reconocido por el Gobierno de Aragón. La investigación se desarrolla en el marco del proyecto europeo OUTBIOTICS perteneciente al programa Interreg POCTEFA.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado
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