PRESENTACIÓN DE LÍNEAS DE TRABAJO DEL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELECTROQUÍMICA Y AMBIENTAL, “E3L”
(GRUPO TEQUIMA-UCLM)
WORKSHOPS CYTEMA. PROGRAMAS EXCELENTES DE I+D EN ENERGÍA Y MEDIOAMBIENTE
“EFICIENCIA ENERGÉTICA E INNOVACIÓN EN ENERGÍA RENOVABLE:
HACIA UN NUEVO MODELO SOCIAL DE PRODUCCIÓN”
ITQUIMA, Ciudad Real, 17/6/2016
Grupo TEQUIMA
(Departamento de Ingeniería Química de la UCLM)
Instituto de Tecnología Química y Ambiental Facultad de CC. Químicas
Ingeniería Electroquímica y
Ambiental
Tecnología de Catálisis y de
los Materiales
Operaciones de Separación y
Tecnología de Polímeros
OBJETIVOS E3L:
Agua Residual UrbanaAguas Residuales Industriales
Lodos, RSUResiduos Industriales, Agro-ganaderos y Agro-alimentarios, Bio-Residuos
Suelos Contaminados y Aguas Subterráneas
DepuraciónRegeneración y Reutilización
EliminaciónValorización (Materia y Energía)
Procesos Electroquímicosy…
Procesos Fisico-químicosProcesos Biológicos
INTEGRANTES E3L:
Dr. Pablo Cañizares Cañizares (CU)
Dr. Manuel Andrés Rodrigo Rodrigo (CU)
Dr. José Villaseñor Camacho (TU)
Dr. Luis Rodríguez Romero (TU)
Dr. Justo Lobato Bajo (TU)
Dra. Cristina Sáez Jiménez (TU)
Dr. Francisco Jesús Fernández Morales (TU)
Dr. Javier Llanos López (CD) Dr Salvador Cotillas Soriano (post-doc)
Dra . Carmen M. Fernández Marchante (CD) Dra Esperanza Mena Ramírez (post-doc)
9 PhD en formación:Silvia Barba Piedrabuena
Alexandra Raschitor
Inmaculada Moraleda Nuñez
Sara Mateo Fernández
Yeray Asensio Ramírez
Héctor Zamora Triguero
Mª Belén Carboneras Contreras
Carolina Risco Manzano
José Fernando Pérez Serrano
Virtudes Sánchez Sánchez
PROGRAMAS DE I+D
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
2. Biotecnología Ambiental
4. Desarrollo de Celdas de Combustible tipo PEM y de otros sistemas energéticos
basados en tecnología electroquímica
3. Obtención de oxidantes de interés industrial
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
1.1 Regeneracion electroquímica de aguas depuradas
A) Eliminación de turbidez, materia orgánica y nutrientes mediante procesos de electrocoagulación
• Objetivo: Eliminación de turbidez, materia orgánica y nutrientes mediante electrocoagulación.
• Tecnología de electrocoagulación con ánodos de aluminio y hierro.
Electrofloculación
Contaminantes
ElectroflotaciónElectrocoagulaciónAl3+
Electrodisolución
e-
e-H2O
H2 + OH-
H2O
H+ + O2
e-
Sedimentación
Agua a tratar
Agua tratadaFangos sedimentados
Fangos
f lotados
Cátodo
Ánodo
+ PO43-Al3+
precipitado
e-
+-
Gases
Fangos sedimentados
Fangos flotados
Agua
depurada
ELECTROCOAGULACIÓN
FILTRACIÓN
+
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
1.1 Regeneración electroquímica de aguas depuradas
A) Eliminación de turbidez, materia orgánica y nutrientes mediante procesos de electrocoagulación
CTM2013-46512-R:
497300 €
FEDER 2007-2013 PP201010:
300000 €
Grant Agreement number
(689925689925): 281482 €
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
1.1 Regeneracion electroquímica de aguas depuradas
B) Desinfección electroquímica
• Objetivo: Inactivación de microorganismos en aguas. Minimización de subproductos de desinfección
• Tecnología de electrolisis con diferentes materiales electródicos.
Ánodo
Agua con contaminantes persistentes,
nitrógeno y microorganismos
Agua sin contaminación orgánica,
nitrógeno y desinfectada
DQO
CO2
SO42-
Cl-
S2O82-
Cl2
DQO
CO2
NO3-
N2
DQO
DQO
Ánodo
Desnitrificación electroquímica
directa
Desinfección electroquímica
directa
Electrolisis directa de
orgánicos
Electrolisis indirecta de
orgánicos
Desinfección electroquímica
indirecta
gases
e-
e-
e-
e-
e-
Cátodo
NO3-
NH3
e-
NHxCl 3-x
N2
Cl2
Cl2
+
-
Desnitrificación electroquímica
indirecta
-
+
ELECTROLISIS
gases
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
1.1 Regeneración electroquímica de aguas depuradas
B) Desinfección electroquímica
PEII-2014-039-P: 121537 €
Grant Agreement number (689925689925):
281482 €
FEDER 2007-2013 PP201010:
300000 €
CONV120312: 20000 €
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
1.2 Eliminación electrolítica de contaminantes prioritarios y emergentes
Objetivos:
• Eliminación de contaminantes prioritarios y
emergentes (tales como pesticidas, hormonas,
fungicidas….) de aguas residuales depuradas
• Estudio de optimización del proceso
electrolítico mediante el acoplamiento de
tecnologías irradiadas de sono y fotolisis.
• Estudio a escala piloto de tecnología
electroquímica
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
1.2 Eliminación electrolítica de contaminantes prioritarios y emergentes
Celda monopolar (10 DDB, 700 cm2)
Entrada
salida
CA CA CA CA ACA
-
CELDA DE
ELECTRÓLISIS
220V ó 380 V alterna
Agua electrolizada
Purga/limpieza tanque
+
Tanque de
electrólisis
V-17
B-13
B-14
PRE-FILTRO 1
V-18
V-19
RECOGIDA DE MUESTRAS
V-18A
A UNIDAD DE ED/OI
V-18B
V-18C
AGUA COAGULADA
V-16
CTM2010-18833/TECNO: 338000 €
CTM2013-46512-R: 497300 €
CTM2006-03314/TECNO: 125000 €
CSD2006-0044: 206.000 €
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
1.3 Tratamiento de aguas residuales industriales mediante tecnología electroquímica
Objetivos:
• Reducción de los consumos energéticos
asociados al tratamiento de aguas ácidas para
lo que se plantea el tratamiento de estas
corrientes mediante distintas tecnologías
electroquímicas (electrocoagulación,
electrodiálisis, electrolisis directa y electrolisis
mediada).
• Diseño de planta piloto de tratamiento de
aguas ácidas mediante las tecnologías
electroquímicas que hayan mostrada una
mejor eficacia y mayor viabilidad técnica y
económica.
UCTR120227: 48.625 €
UCTR140356: 27.250 €
1
2
3
1) Planta piloto electrolisis
2) Planta piloto electrocoagulación
3) Planta piloto electrodiálisis
AGUAS ÁCIDAS DE REFINERÍA
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
1.3 Tratamiento de aguas residuales industriales mediante tecnología electroquímica
UCTR080224.2: 57.350 €
UCTR130212: 136.488 €
Objetivos:
• Evaluación de distintas alternativas de gestión
de los efluentes líquidos generados en el
complejo de Laboratorios Servier en Toledo
• Desarrollo de prototipo integrador de
tecnologías y evaluación de condiciones
óptimas de tratamiento para la aplicación y
comprobación en planta real de la mejor
tecnología desarrollada.
• Elaboración de un Sistema de Gestión
Integral de los Residuos Acuosos .
Tratamiento OHP (25%)
Aguas con elevada conductividad (10%)
Refractarias al OHP (50%)
Afluentes OHP
DQO < 2.000 mgO2 /LL < 5 mS/cm
DQO > 100.000 mgO2 /L
2.000 < DQO < 100.000 mgO2 /LL > 5 mS/cm
Grupo 4 (5%)
Grupo 1 (10%)
Grupo 2 y 3 (85%)
Segregación de corrientes
AGUAS DE INDUSTRIA
FARMACEÚTICA
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
1.3 Tratamiento de aguas residuales industriales mediante tecnología electroquímica
AGUAS CONTAMINADAS CON
FLUIDOS TÉRMICOS EN PLANTAS
TERMOSOLARES
Objetivos:
• Evaluación de distintas alternativas de
tratamiento de aguas contaminadas con
fluido caloportador
• Optimización de un proceso de
tratamiento basado en tecnología
física/electroquímica.
UCTR150005: 75000 €
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
1.4 Lavado electrocinético de Suelos Contaminados y tratamiento de Aguas Subterráneas
Objetivos:
• Evaluación de la movilidad de pesticidas y compuestos organoclorados en
suelos
• Desarrollo de procesos de barrera electrocinética para la contención de
vertidos puntuales y de lavado electrocinético para extracción de
contaminantes en suelos contaminados con pesticidas y compuestos
organoclorados
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
Planta Piloto de 32 m3
CTM2010-18833/TECNO: 338000 €
CTM2013-46512-R: 497300 €
CTM2006-03314/TECNO: 125000 €
1.4 Lavado electrocinético de Suelos Contaminados y tratamiento de Aguas Subterráneas
2. Biotecnología Ambiental
2.1 Remediación de Suelos Contaminados y Aguas Subterráneas
A) Tratamiento “in-situ” de suelos contaminados mediante Electro-Bio-Remediación
Cathode (-) Anode (+)
e- e-
Soil
Electro-BioremediationTechnology
DC Power Supply
• Objetivo: Biorremediación asistida mediante
fenómenos de transporte electrocinético.
• Tecnología de BioBarreras
• Aplicable a: NO3-, HC, pesticidas, organoclorados
2. Biotecnología Ambiental
2.1 Remediación de Suelos Contaminados y Aguas Subterráneas
A) Tratamiento “in-situ” de suelos contaminados mediante Electro-Bio-Remediación
CTM2010-18833/TECNO: 338000 €
CTM2013-46512-R: 497300 €
CTM2006-03314/TECNO: 125000 €
2.1 Remediación de Suelos Contaminados y Aguas Subterráneas
B) Tratamiento in-situ de suelos contaminados mediante Electro-Fito-Remediación
2. Biotecnología Ambiental
• Fitorremediación: tecnología que emplea
plantas para eliminar, transformar, estabilizar o
degradar contaminantes en el suelo.
Mecanismos: fitoextración, biodegradación
mejorada de la rizosfera, fitodegradación y
fitoestabilización.
Objetivos de la investigación:
1. Evaluar la capacidad de ciertas plantas para
degradar contaminantes orgánicos
(pesticidas, PCBs,…) con y sin electricidad.
2. Estudiar su posibilidad de mejorar los
rendimientos de degradación usando
electricidad: electro-fitorremediación.
3. Obtener resultados a escala de bancada y/o
planta piloto con la finalidad de desarrollar
una tecnología efectiva para su aplicación a
casos reales.
2.1 Remediación de Suelos Contaminados y Aguas Subterráneas
B) Tratamiento in-situ de suelos contaminados mediante Electro-Fitorremediación
2. Biotecnología Ambiental
CTM2013-46512-R: 497300 €
REN2003-04788/TECNO: 100000 €
2. Biotecnología Ambiental
2.2 Desarrollo de celdas de combustible microbiológicas MFC
A) Tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales mediante MFC
Objetivo: Valorizar energéticamente la
energía química contenida en los
contaminantes de las aguas residuales enCOorgánicaMateria 2
OH2e4H4O 22
OHCOOorgánicaMateria 222
Celda microbiana de combustible
Microbial Fuel Cell
Anode Cathode
Wastewater
POII10-0329-5194: 180.000 €
CTQ2013-49748-EXP: 60.000 €
CTM2015-71982-REDT: 30.000 €
2. Biotecnología Ambiental
2.2 Desarrollo de celdas de combustible microbiológicas MFC
A) Tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales mediante MFC
2. Biotecnología Ambiental
2.2 Desarrollo de celdas de combustible microbiológicas MFC
B) Desarrollo de celdas microbianas fotosintéticas
• Celdas Fotomicrobiológicas autosuficientes para la producción de electricidad a partir de energía solar
CTQ2013-49748-EXP: 60.000€
O2ÁNODO CÁTODO
CCM bicompartimentada con alimentación de biomasa algal
en el ánodo
2. Biotecnología Ambiental
2.2 Desarrollo de celdas de combustible microbiológicas MFCB) Desarrollo de celdas microbianas fotosintéticas
ESCALADO DE CELDAS DE COMBUSTIBLES MICROBIOLÓGICAS PANELES SOLARES FOTOMICROBIOLÓGICOS
ENCENDIDO DE DISPOSITIVOS DE BAJA POTENCIA
(DIODO LED)
ÁnodoO2
H2O
BIOMASA
ALGAL
CO2
ENCENDIDO DE LUCES DE JARDÍN CON PANELES SOLARES
FOTOMICROBIOLÓGICOS (EXPLORA)
10 CCMs 196 CCMs
2. Biotecnología Ambiental
2.3 Valorización de Residuos Agro ganaderos
Obtención de Biogás e H2 a partir de aguas residuales agroalimentarias (bodegas, mosto, zumos) mediante
D.A. y a partir de Lodos y Bioresiduos agrícolas y ganaderos.
Tratamiento Anaerobio Acidogénico, o Metanogénico
H2, CH4
2. Biotecnología Ambiental
2.3 Valorización de Residuos Agro ganaderos
POII10-0329-5194: 180000 €
PAI06-0076-5012: 87000 €
Compostaje de lodos EDAR, RSU y residuos
vegetales (Biomasa, vinaza, alpeorujo, …)
2. Biotecnología Ambiental
2.3 Valorización de Residuos Agro ganaderos
MMA 071/2004/3 y 4.3-087/2005/2-B:
103000 €
Captura de CO2 de gases de combustión, y depuración de aguas mediante microalgas
2. Biotecnología Ambiental
2.4 Otros
Captura de CO2 de gases de combustión, y depuración de aguas mediante microalgas
2. Biotecnología Ambiental
2.4 Otros
150000 €
3. Obtención de Oxidantes de interés industrial
Agentes
blanqueantes
Detergentes
Explosivos
Objetivos:
• Generación de oxidantes de interés industrial y
medioambiental entre los que se encuentras:
• Peroxosales de cloro: hipoclorito, clorato y
perclorato
• Peroxo compuestos orgánicas:
peroxoacético, percarbonato
• Peroxo compuestos inorgánicos:
perbromato, persulfato, perfosfato
• Ferrato (Fe (VI))
PCI08-0068: 238.000 €
PEII-2014-039-P: 144.630 €
PBI-05-043: 85.640 €
4. Desarrollo de celdas de combustible tipo PEM y de otros sistemas energéticos
basados en tecnología electroquímica
PROYECTO PBI08-151-2045. 180.000 €
- Desarrollo de Membranas poliméricas
- Desarrollo de electrodos
- Testeo de diferentes combustibles
- Escalado del sistema
4. Desarrollo de celdas de combustible tipo PEM y de otros sistemas energéticos
basados en tecnología electroquímica
PROYECTO CISTEM (6 Millones €). DPTO. INGENIERÍA QUÍMICA. Work Package Leader. 450.000 €
BANCO DE PRUEBAS PARA
STACK DE HASTA 800W
RESUMEN: FINANCIACIÓN PÚBLICA O PRIVADA ACTUAL
1. Aplicaciones Medioambientales de la Ingeniería Electroquímica
2. Biotecnología Ambiental
4. Desarrollo de Celdas de Combustible tipo PEM
3. Obtención de oxidantes de interés industrial
FP7
FINANCIACIÓN PÚBLICA
Pertenencia a REDES de EXCELENCIA
RED IBERIMET: Red nacional de tecnologías electroquímicas microbianas
(CTM2015-71982-REDT)
RED BAT-FLU: Baterias de flujo para almacenamiento de energía eléctrica
(ENE2015-71935-REDT)
RED CONSOLIDER TRAGUA. (CTM2014-53485-REDC)
RED E3TECH: Aplicaciones medioambientales y
energéticas de la tecnología electroquímica
(CTQ2015-71650-REDT)
Enfoque de los Proyectos de I+D
Demanda social o legal (Proyectos Públicos) , o iniciativa privadaCarácter novedoso, estratégico o local
Descripción de la tecnología desarrolladaAnálisis de Mercado
Posibilidad de TransferenciaPublicaciones
Patentes
1. Laboratorio (datos de diseño)2. Planta Piloto (scale-up)
3. Análisis de sostenibilidad económica y medioambiental (ACV, Huella hídrica, o huella C)
Resumen Indicadores de Calidad Quinquenio 2011-2016
• Proyectos I+D:
2 EU (1 FP7, 1 H2020)
6 Nacionales/Regionales
6 Privados
• Redes Excelencia: 4
• Publicaciones SCI: > 100
• Comunicaciones: > 100
• Patentes: 3
• Tesis Doctorales: 10