Tribunal:
     PRESIDENT: DOSTA PARRAS, JOAN
     SECRETARI: GIBERT AGULLO, ORIOL
     VOCAL NO PRESENCIAL: REZAKAZEMI, MASHALLAH
Resum de tesi: Aquesta recerca exhaustiva representa un pas significatiu en l'exploració d'estratègies innovadores destinades a millorar la recuperació d'amoni en diversos corrents d'aigua residual. L'estudi està estructurat en distintes fases, cadascuna abordant aspectes crucials del procés de recuperació d'amoni. En la fase inicial, la recerca es centra en augmentar el rendiment del contactor de membrana, emprant la coagulació-floculació (C/F) i la aireació com a tractaments preliminars.Els resultats d'aquesta fase demostren augments substancials tant en el coeficient de transferència de massa com en l'eficiència global de la recuperació d'amoni, especialment notable quan es tracta el centrat de sidestream real. Una troballa clau subratlla l'eficàcia de la dosificació de sulfat d'alumini (Al2(SO4)3) a 30 mg Al+/L en el procés C/F, produint eficiències notables en la eliminació de la demanda química d'oxigen (DQO), la turbidesa i els sòlids suspesos totals (SST). A la segona fase, l'estudi s'endinsa en l'aplicació sostenible de contactors de membrana líquid-líquid (LLMC) per a la recuperació d'amoni. Es fan exploracions meticuloses d'una àmplia gamma de condicions experimentals, amb resultats que il·lustren l'impacte considerable de substituir el líquid de stripping àcid entre els passos en el rendiment global del LLMC. A més, l'estudi destaca la relació subtil entre la concentració inicial d'amoni i la recuperació posterior, proporcionant perspectives valuoses. Aquesta fase mostra de manera efectiva la versatilitat i eficiència potencial dels LLMCs en la valorització de l'amoni dins dels corrents d'aigua residual. La tercera i última fase presenta un contactor de membrana líquid-líquid de fibra buida asimètrica (HF-LLMC) amb una selectivitat distintiva per a l'amoni sobre l'aigua. La investigació inclou un examen exhaustiu de diversos paràmetres operatius, incloent-hi els caudals d'alimentació i àcid, els coeficients de transferència de massa i el consum d'àcid. Es destaca, especialment, la selectivitat elevada del HF-LLMC per a l'amoni, juntament amb una transferència d'aigua mínima. Això estableix el HF-LLMC com una tecnologia prometedora per a la recuperació i concentració de l'amoni en corrents urbans i industrials diluïts. La amalgama d'aquests resultats, abordada amb una perspectiva global, contribueix de manera significativa no només a l'avanç de les tecnologies de recuperació de nutrients sostenibles, sinó que també destaca la seva viabilitat pragmàtica per a la implementació dins dels marcs de l'economia circular i la gestió eficient de recursos.

Tribunal:
     PRESIDENT NO PRESENCIAL: TROVARELLI, ALESSANDRO
     SECRETARI: ANDREU ARBELLA, TERESA
     VOCAL: ESCUDERO RODRÍGUEZ, CARLOS
Resum de tesi: La catàlisis heterogènia és una de les tecnologies més importants disponibles a dia d'avui per a la producció de la majoria de productes químics i de molts processos industrials. La transició cap a una producció d'energia més verda suposa nous reptes i la producció de nous compostos químics per a ser utilitzats com a fonts d'energia i vectors energètics. La reformació de metà amb aigua (MSR, methane steam reforming) és un procés ben establert per a la producció d’hidrogen per ser utilitzat en piles de combustible i gas de síntesi, el qual pot servir per a la fabricació d’altres compostos químics. El biometà generat a partir de biomassa o altres fonts renovables és una manera de produir hidrogen i gas de síntesi de manera sostenible.Una manera de millorar el rendiment d'un catalitzador heterogeni és preparar catalitzadors bimetàl·lics aprofitant la sinèrgia entre dos metalls diferents. La preparació del catalitzador és un pas fonamental per tal de controlar les propietats catalítiques del material i incrementar la sostenibilitat de tot el procés. En aquestatesis s'han estudiat dos sistemes bimetàl·lics de Ni-Fe i Pt-Ni en la reformació de metà en presència d'aigua.S'ha estudiat, a més de la síntesis convencional d'impregnació, que és el mètode utilitzat a nivell industrial per a la preparació de catalitzadors, la utilització de la mecanoquímica com una alternativa més propera a la química verda.En el Capítol 4 s'han estudiat catalitzadors bimetàl·lics Ni-Fe sobre diferents suports comparant els dos mètodes de síntesi, l'efecte del suport i la quantitat de Fe. El ferro és un promotor redox que pot millorar la resistència als dipòsits de carboni dels catalitzadors de níquel i també pot proporcionar certa resistència respecte el sofre. S'ha estudiat l'estructura del catalitzador en condicions de reacció mitjançant tècniques in situ dutes a terme amb llum sincrotró, com ara XRD i NAP-XPS. En condicions de MSR, s'ha observat la reordenació de les particules Ni-Fe i l'enriquiment amb Fe de la superficie. Altres catalitzadors amb diferents suports han mostrat comportaments diferents: amb suports d'òxids no reduïbles l'activitat de les mostresbimetàl·liques és igual o millor en comparació amb les monometàl·liques. Amb CeO2 de baixa superficie, les mostres del mètode mecanoquímic mostren una gran millora de l'activitat catalítica degut a l'augment d'àrea superficial i a la dispersió dels metalls; per les altres mostres amb suports no reduïbles, els catalitzadors preparats amb el mètode mecanoquímic mostren una millora de rendiment. En el cas del MG70, l'activitat de les mostres bimetàl·liques preparats amb el mètode mecanoquímic és superior a la de les monometàl·liques, i pel que fa a les mostres impregnades, aquestes mostren una activitat inferior amb l'increment del contingut de ferro.En el Capítol 5, s'han estudiat catalitzadors PtNi/CeO2, centrant l'atenció en la síntesi mecanoquímica i en trobar una correlació entre els paràmetres de síntesi, l'estructura dels materials i la seva activitat catalítica.L'addició de Pt incrementa la resistència a la formació de carboni i augmenta l'estabilitat del Ni metàl·lic durant la reacció. La caracterització in situ dels catalitzadors amb NAP-XPS i XANES reflecteix que durant la síntesi s'obtenen diferents nivells d'interacció entre el Ni, el Pt i CeO2, estant aquest fet relacionat directament amb les diferències en l'activitat catalítica. Cal destacar que la superficie de PtNi/CeO2 està completament lliure de carboni després de la reacció, mentre que la mostra de Ni/CeO2 mostra clarament la formació d'aquest.

Tribunal:
     PRESIDENT: SERRANO PURROY, DANIEL
     SECRETARI: MARTI GREGORIO, VICENÇ
     VOCAL: MAYORDOMO HERRANZ, NATALIA
Resum de tesi: Els residus radioactius d'alt nivell, com ara el combustible nuclear gastat (CNG) de les centrals nuclears, continuen sent perillosos durant centenars de milers d'anys. Per gestionar-los adequadament i evitar danys a la salut humana i al medi ambient, l'emmagatzematge geològic profund (EGP) es considera l'opció de gestió acceptada internacionalment. L'EGP es basa en un sistema de múltiples barreres que aïlla els residus de la biosfera fins que la seva radiactivitat baixa a nivells segurs. Comprendre els processos que afecten el CNG és essencial per garantir la seguretat a llarg termini de l'EGP.L'alliberament de radionuclids en entrar en contacte amb les aigües subterrànies depén del seu estat químic i localització. Mentre que alguns s'alliberen instantàniament, la majoria es mantenen retinguts a la matriu d'UO2, sent el seu alliberament controlat per la dissolució oxidativa de l'UO2. La composició de l'aigua subterrània, rica en ions bicarbonat, pot canviar després d'interactuar amb les diferents barreres. A causa de la presència de ciment en el disseny de l'EGP, la seva interacció amb l'aigua pot produir un lixiviat molt alcalí (pH>13) ric en ions calci i silicat. L'addició de cendres volants al ciment també pot introduir ions sulfur al medi, podent afectar la retenció de radionuclids.Gadolínia (Gd2O3) s'utilitza com a absorbent de neutrons en reactors d'aigua lleugera per prolongar la durada del cicle del combustible. La incorporació de Gd a l'estructura cristal·lina de l'UO2 podria afectar l'oxidació de l'urani. En aquest treball s'han estudiat tres diferents enfocaments per avaluar aquest efecte:Mostres d'UO2 dopades amb Gd2O3 amb diferents nivells de porositat (per simular la microestructura del combustible altament cremat) es van exposar a diferents atmosferes en presència d'humitat. La porositat va resultar ser un factor crític en l'oxidació, ja que, en absència d’aquesta, el Gd va inhibir l'oxidació, mentre que les mostres poroses van mostrar una dependència de l’atmosfera present, amb una reactivitat: aire sintètic>Ar>H2. Els experiments electroquímics en presència de silicat i calci van registrar valors més baixos de densitat de corrent i potencials de corrosió a mesura que augmentava el contingut de Gd, cosa que indica una menor oxidació superficial. Finalment, la velocitat de dissolució es va avaluar en solucions de bicarbonat a pH>9. Mentre que el bicarbonat influeix en la velocitat de dissolució de l'UO2, les mostres dopades amb Gd2O3 van mostrar velocitats de dissolució molt baixes i constants. L'anàlisi XPS a les mostres suggereix que el Gd retarda l'oxidació de U(V) a U(VI) i, per tant, la dissolució de UO2. En resum, aquests estudis van determinar un efecte retardador del gadolini a l'oxidació/dissolució de l'UO2.Pel que fa a l'alliberament i la migració de radionuclids, es van estudiar aquells sensibles al potencial redox, com Mo i Tc. Experiments de lixiviació van demostrar que l'alliberament de Mo augmenta a alt pH a través d'un mecanisme de complexació superficial promogut per OH- i l'oxidació de Mo(s) a Mo(VI), amb una alta contribució a la fracció d'alliberament instantània. Ja que el Mo podria esmorteir l'oxidació de l'UO2, conéixer l'estat químic del Mo al CNG ajudaria a predir l'estat d’oxidació de l'UO2, i per tant l'alliberament dels radionuclids.La interacció de radionuclids amb minerals, com l'alúmina, pot afectar-ne la migració. Tc és un radionuclid de gran preocupació ambiental a causa de la seva llarga vida mitjana, alta toxicitat i mobilitat en condicions oxidants. Es va estudiar la immobilització reductora de Tc(VII) a Tc(IV) mitjançant sulfur preadsorbit en al·lumina en condicions anòxiques. Tot i que la preséncia d'alumina no va millorar la retenció de Tc(VII), l'anàlisi XAS va determinar Tc(IV), i els experiments de re-oxidació van suggerir que les espécies de Tc obtingudes són estables en presència d'oxigen.

Tribunal:
     PRESIDENT: PAWLOWSKI, SYLWIN
     SECRETARI: GIBERT AGULLO, ORIOL
     VOCAL NO PRESENCIAL: LICON BERNAL, EDXON EDUARDO
Resum de tesi: Les salmorres s'han de tractar com a residus i eliminar-se en consequencia. No obstant aixo, les salmorres solen abocar-se de nou a les masses d'aigua, cosa que afecta el medi marf, la qualitat del sol i les aigues subterranies. Tanmateix, val la pena continuar investigant els possibles beneficis i aplicacions d'aquestes salmorres. A mes de l'elevada concentració de sal (NaCl), es poden trobar alguns elements importants, com les Materies Primes Fonamentals (per exemple, Li, Sr, Ga, Ge). Aixo ha augmentat l'interes per utilitzar les salmorres com a font alternativa per recuperar elements estrategics, el gran contingut d'electrolits forts (per exemple, NaCl i Na2S04) ha obert la possibilitat d'utilitzar les salmorres com a font per produir materies primeres qufmiques (per exemple, acids i bases fortes). En concret, a causa de la naturalesa altament salina de les salmorres, són molt adequades per al seu us en processos d'electromembrana com l'electrodialisi amb membranes bipolars (EOBM) .L'EOBM permet generar substancies qufmiques a partir de les sals corresponents; els protons i els ions hidroxid generats a les membranes bipolars generen, juntament amb els cations i els anions eliminats de les sals, solucions acides i alcalines, respectivament. No obstant aixo, la tecnologia EOBM encara s'ha de millorar per reduir les elevades despeses energetiques i augmentar la concentraci6 dels productes. L'EOBM continua sent una tecnologia no escalable que requerei x mes investigació i estudi per poder competir amb tecnologies ben establertes per produir solucions acides/alcalines a partir de salmorres, inclosa la tecnologia cloro-alcalina. Per tant, cal investigar els processos de transferencia de massa en sistemes complexos com els que impliquen EOBM amb solucions d'alta composici6 salina. A mes, hi ha un nombre limitat de membranes bipolars i poca informaci6 sobre el comportament de les membranes en solucions concentrades.En aquest context, aquesta tesi preten dur a terme una avaluació extensa de la producció de solucions acides i alcalines emprant salmorres per mitja d'EOBM. Aixo va implicar des del plantejament de models teòrics basats en CFO fins a dur a terme una exhaustiva campanya experimental emprant solucions sintetiques de salmorres, en la qual nombres parametres operacionals van ser examinats. Es van introduir dos models CFO amb geometria bidimensional: un depenia del temps i l'altre. Tots dos models van buscar estudiar el transport de massa, la distribució de potencial i el fenomen de partició d'aigua.Els resultats, tant dels estudis teorics com dels experiments, van oferir valuoses perspectives sobre com millorar el rendiment d'EOBM i augmentar la seva competitivitat davant les tecnologies populars actuals, cosa que finalment va conduir al creixement i l'expansi6 d'aquesta tecnologia

Tribunal:
     PRESIDENT: GIBERT AGULLO, ORIOL
     SECRETARI: CAMA I ROBERT, JORDI
     VOCAL: BRINGAS ELIZALDE, EUGENIO
Resum de tesi: La indústria pirometal·lúrgica s'enfronta a reptes per mantenir la puresa del coure a causa de l'augment d'impureses en els recursos primaris (Sb, Bi i As) que poden arribar a la unitat d'electrorefí formant minerals insolubles, i compromet la puresa del Cu. Per abordar això, la indústria està desenvolupant accions per reduir la presència d'aquestes impureses al llarg de diferents etapes del procés actuant a: i) les etapes finals del procés d'electrorefí o ii) a les etapes de concentració del mineral (flotació). El principal objectiu d’aquesta tesi doctoral s’ha centrat en l’avaluació de solucions tecnològiques per reduir aquestes impureses (Sb, Bi i As) introduint un concepte de sostenibilitat, on es pretén recuperar els elements considerats crítics (Sb i Bi) per la Unió Europea (UE).En el cas d'actuar a l'etapa final d'electrorefí, es fa servir la tecnologia d'intercanvi iònic (IX) a escala industrial per tractar l'electròlit del coure, eliminant Sb i Bi i assegurant una alta puresa del coure. Després de la saturació de la resina, la seva regeneració amb HCl 6 M produeix un eluat que conté Sb, Bi (7-14 g/l cadascun) i As (1-4 g/l). Actualment, el seu tractament amb calç elimina aquestes impureses produint grans volums de fangs rics en As, Sb i Bi. Per això, es van avaluar dues rutes de valorització de l'eluat basades en extracció amb solvents (SX) i precipitació selectiva.La ruta de SX es va basar en l'ús d'una barreja solvatada d'òxids d'alquilfosfina (comercialitzada com a Cyanex 923) dissolta en querosè i alcohol 1-decílic (10%) com a modificador de fase. Es van avaluar i optimitzar els factors de separació de Sb, Bi i As en funció de la concentració de l'extractant i la relació de fase aquosa a orgànica (A/O). Els resultats van mostrar que es podia extreure el 39% de Bi i 78% de Sb amb una baixa co-extracció d'As (<2,5%) treballant amb la concentració més baixa de Cyanex 923 (0,15 mol/L) i una relació A/O de 1/3. Utilitzant 8 M HNO3 com a agent regenerant, tant el Sb com el Bi es van recuperar amb més del 90%.Durant la precipitació de l'eluat, l'As(V) forma un arseniat d'antimoni insoluble (SbAsO4(s)). Per tant, cal pretratar l'eluent amb SO2(g) o NaHSO3(s) per reduir l'As(V) a (+III). En aquest cas, els oxiclorurs de Sb (Sb4O5Cl2, puresa >93%) i de Bi (BiOCl, puresa >95%) es poden obtenir seqüencialment usant NaOH, NaHCO3 i/o Na2CO3 sota un control de pH adequat. Els oxiclorurs recuperats, encara amb un baix contingut d'As, es poden convertir en òxids a pH bàsic, millorant així la puresa final i fent-los adequats per a ús comercial. L'anàlisi tecno-econòmica va mostrar que la recuperació de BiOCl(s)/Sb4O5Cl2(s) i BiOCl(s)/Sb2O3(s) és econòmicament factible, especialment quan els preus de Sb i Bi són més alts que 8,5 i 9 ,5 €/kg, respectivament. En general, els resultats van ressaltar el potencial econòmic i tècnic d'implementar rutes de recuperació de Sb i Bi en plantes metal·lúrgiques de coure, en línia amb els objectius d'economia circular ambiciosos establerts per la UE.En cas d'abordar la reducció de la presència d'impureses als concentrats minerals de coure, es va seleccionar com a cas d'estudi la tetraedrita (Cu12Sb4S13(s)). Es va investigar la lixiviació selectiva assistida per microones de Sb a diferents concentracions de Na2S i NaOH, relació sòlid/líquid, temperatura i potència de microones. Els resultats van indicar que la dissolució del Sb depèn de les concentracions de Na2S/NaOH i de la temperatura. El contingut de Sb es va reduir de l'1,1% a menys del 0,2%, el que fa que sigui adequat per al processament metal·lúrgic del concentrat de Cu. Una possible proposta per al tractament d’aquest mineral inclou la lixiviació alcalina i la precipitació selectiva del Sb, que podria proporcionar una solució sostenible, promovent la recuperació d’una matèria primera crítica per a la UE.

Tribunal:
     PRESIDENT: PLANAS CUCHI, EULALIA
     SECRETARI: PALACIOS ROSAS, ADRIANA
     VOCAL: DEMICHELA, MICAELA
Resum de tesi: En les darrers dècades hi ha hagut un augment en la freqüència d'esdeveniments naturals, coincidint amb el desenvolupament de l'activitat industrial en molts països. En conseqüència, també ha augmentat la freqüència d'accidents Natech, és a dir, desastres tecnològics originats per riscs naturals. Això ha portat a investgar nous mètodes d'anàlisi de riscs per a prevenir i mitigar possibles danys a les poblacions, el medi ambient i les instal·lacions industrials. Hi ha una tendència creixent a la literatura en relació a l'impacte dels esdeveniments naturals, especialment quan aquests ocorren de manera concurrent o s'acumulen en el temps. Aquesta tesi proposa una iniciativa de recerca per a portar a terme una avaluació de riscs que inclogui els risc Natech associat a forts vents. L'objectiu principal és el desenvolupament d'una metodologia per a l'anàlisi del risc Natech en unitats d'emmagatzematge en zones de costa particularment vulnerables a esdeveniments climàtics extrems. En primer lloc, la tesi introdueix la integració d'esdeveniments naturals, concretament forts vents, en l'anàlisi cuantitativa de riscs Natech. Aquesta integració representa unpas endavant significatiu en l'avaluació dels impactes potencials dels accidents tecnològics originats per esdeveniments naturals. En incorporar els forts vent en la metodologia, aquesta ofereix un tractament més complet per a l'avaluació de la vulnerabilitat de les instal·lacions industrials, especialment els tancs d'emmagatzematge, respecte a esdeveniments naturals-tecnològics. Aquesta integració permet una millor comprensió i quantificació dels riscs associats a accidents Natech que involucrin vents forts, facilitant la implementació de mesures de mitigació. En última instància, contribueix a millorar la resiliència de les instal·lacions industrials i de les comunitats properes pel que fa als riscs plantejats per esdeveniments naturals. En segon lloc, la tesi descriu el desenvolupament de dos models per a l'avaluació dels riscs mediambientals i econòmics, respectivament. Aquests models proporcionen un marc integral per a l'avaluació dels impactes ambientals i socio-econòmics potencials dels esdeveniments Natech, millorant així la comprensió del panorama global de riscs. En incorporar elements vulnerables prèviament negligits, com llocs de patrimoni cultural, àrees ambientals sensibles o punts de captació d'aigua, entre altres, els models ofereixen una perspectiva més holística dels riscs Natech, assegurant així que les estratègies de mitigació puguin protegir no només les persones i les infrastructures, sino també els actius socioeconòmics i ambientals. En tercer lloc, la tesi descriu el desenvolupament d'una eina computacional dissenyada per a facilitar la implementació d'aquests models. Aquesta eina facilita el procés d'avaluació de riscs, permetent a les parts interessades l'anàlisi i la gestió dels accidents. La generació d'aquests models i l'eina computacional que els acompanya representen un pas endavant significatiu en la gestió de riscs Natech. En integrar condicions ambientals i socioeconòmiques en el procés d'avaluació de riscs, aquests models proporcionen una base més sòlida per a la presa de decisions i la preparació d'emergències, contribuint així a la resiliència de les comunitats i els ecosistemes pel que fa als accidents Natech. Finalment, la metodologia s'aplica a l'anàlisi d'un cas per a verificar-ne la seva utilitat.

Tribunal:
     PRESIDENT: OLIVERAS MENOR, IMMACULADA
     SECRETARI: ÁGUEDA COSTAFREDA, ALBA
     VOCAL: DE ALMEIDA, MIGUEL ABRANTES DE FIGUEIREDO BERNARDO
Resum de tesi: La població humana està creixent arreu del món, així com els llocs on vivim, ens movem i treballem. Aquests llocs, com ara les urbanitzacions, les xarxes de transport de persones i materials o les indústries, sovint es troben propers o fins i tot immersos dins d'àrees forestals. Aquestes àrees, on l'activitat humana conflueix amb els boscos, són conegudes com la interfícieurbano-forestal. Aquí, les persones, les propietats i les activitats es troben exposades als incendis forestals, amb un alt potencial de pèrdua de vides humanes i béns. La solució a aquest problema és complexa, comprèn diversos aspectes i implica reduir el risc a la interfície urbano-forestal.Una de les principals característiques d'aquest problema és la vegetació, que actua com a combustible natural per al foc. Aquí, la vegetació ornamental té un paper actiu impulsant el foc dins de la interfície urbano-forestal, mentre que la vegetació silvestre impulsa el front del foc des del bosc on s'inicia fins als límits dels assentaments urbans.L'objectiu d'aquesta tesi és avaluar el perill d'incendi a la interfície urbano-forestal, abordant el problema des de la perspectiva d'aquests combustibles naturals. Per assolir aquest objectiu, els capítols d'aquesta tesi caracteritzen i modelitzen el comportament de la combustió de la vegetació ornamental i silvestre i desenvolupen metodologies i eines per implementar aquest coneixement.Per a caracteritzar la vegetació ornamental i la manera com crema, en aquesta tesi es realitzen mostrejos detallats del combustible, experiments de foc a escala real i un estudi forense d'un incendi real a la interfície urbano-forestal. Amb aquesta informació ha sigut possible desenvolupar codi personalitzat per simular incendis de vegetació ornamental en Fire Dynamics Simulator, que és un simulador de Dinàmica de Fluids Computacional dissenyat especialment per a simular el transport de calor i fum en cas d'incendi.Per caracteritzar els incendis on crema la vegetació silvestre, aquesta tesi se centra en els límits de la interfície urbano-forestal i desenvolupa models capaços de predir la geometria de la flama a partir de les condicions ambientals, necessari per preveure l'impacte del foc sobre les persones i les estructures. Finalment, aquesta tesi presenta un programa informàtic a punt per ser utilitzat pels gestors d'incendis que utilitza la informació obtinguda d'aquests models per dimensionar les infraestructures preventives que envolten els assentaments urbans d'interfície.

Tribunal:
     PRESIDENT: PAIS VILAR, VÍTOR JORGE
     SECRETARI: SOLER TURU, LLUIS
     VOCAL: GARCIA MONTAÑO, JULIA
Resum de tesi: L'objectiu d'aquesta tesi és contribuir al desenvolupament de la modelització matemàtica dels processos d'oxidació avançada (AOPs) emprats per tractar eficientment els compostos orgànics recalcitrants a les aigües residuals. En particular, la tesi de doctorat se centra primer en el desenvolupament de models matemàtics dels AOPs, la implementació d'aquests models en eines informàtiques i l'obtenció d'una comprensió més profunda de la naturalesa complexa d'aquests processos mitjançant la simulació detallada per a escenaris diversos i inexplorats de l'evolució d'espècies químiques al llarg del temps de reacció. Aquests instruments s'utilitzen després per ajustar els models a les dades experimentals, tant les obtingudes al laboratori durant el desenvolupament la tesi com les documentades a la literatura. Els models ajustats s'analitzen i depuren mitjançant tècniques d'anàlisi de sensibilitat i, finalment, es validen i se n'avalua la seva precisió. Els models s'utilitzen principalment per abordar qüestions operatives, però també s'hi consideren aspectes de disseny pel que fa a la simulació de processos integrats que combinen AOPs i processos de tractament biològic convencionals.La tesi aborda específicament el desenvolupament d'un model per als AOPs, sobretot els processos de foto-Fenton, incloent un subministrament flexible de H2O2 donat com a funció del temps. El model aporta una eina pràctica destinada a proporcionar una simulació basada en models per resoldre el problema de la gestió del perfil de dosificació de H2O2 del procés de foto-Fenton.La tesi també aborda el problema de la dependència del pH del procés foto-Fenton mitjançant la modelització de la possibilitat de dur a terme el procés de foto-Fenton a un pH proper a la neutralitat. Això s'estudia considerant l'ús d'agents complexants de ferro com l'àcid etilendiamin disuccínic (EDDS). En una etapa posterior, com a avanç en la millora dels processos defoto-Fenton, es revisa i s'amplia un model cinètic del procés foto-Fenton mitjançant Fe(3+)-EDDS ja reportat a la literatura per incloure les reaccions que ocorren en absència de H2O2, quan el radical EDDS(•3- ) generat per la lisi del complexFe(3+)-EDDS causa la degradació de la matèria orgànica. Això s'aconsegueix adoptant una nova aproximació semiempírica basada en l'agrupació d'espècies radicalàries.També s'estudia la ozonització de les aigües residuals com un cas diferent dels AOPs, i s'aborda la modelització de la descomposició de l'ozó durant el tractament dels efluents secundaris que contenen matèria orgànica. Això es fa proposant un nou model, basat novament en l'ús de concentracions agregades. Es demostra que el model d'ozonització desenvolupat és capaç de descriure el complex perfil de la concentració d'ozó a diferents concentracions inicials i es demostra també la seva bona capacitat per descriure les dades experimentals obtingudes al laboratori, així com les dades obtigudes de la literatura. L'aproximació de modelització adoptada en aquesta tesi també s'ha utilitzat per explorar processos integrats que combinen AOPs amb altres processos, concretament processos de tractament biològic convencionals que tenen com a principal limitació reconeguda la incapacitat per eliminar compostos recalcitrants de les aigües residuals. L'estudi combina els models AOP desenvolupats amb models estàndard com l'ASM1 per determinar la correspondència entre les variables emprades en cada model i produir simulacions de diferents escenaris que combinen aquestes dues tecnologies.Finalment, la tesi també ha abordat el disseny i el desenvolupament de reactors químics, especialment prototips per als processos de foto-Fenton utilitzant la impressió 3D. Aquest darrer estudi aborda la selecció de materials d'acord amb diferents criteris per a la prototipació del reactor i la posterior prova de la idoneïtat química del reactor per dur a terme AOPs.

Tribunal:
     PRESIDENT: SASTRE REQUENA, ANA MARIA
     SECRETARI: SIRÉS SADORNIL, IGNACIO
     VOCAL NO PRESENCIAL: KOLODYNSKA, DOROTA
Resum de tesi: La creixent demanda de matèries primeres a causa del creixement demogràfic i la industrialització impulsà la Unió Europea (EU) a millorar l’eficiència dels recursos i es creà la llista de Matèries Primeres Crítiques/Matèries Primeres Estratègiques (CRMs/SRMs), que inclou aquelles matèries primeres amb importància econòmica i/o risc de subministrament per a l’EU. La mineria d’aigua de mar ha sorgit en els darrers anys com una potencial soluci ó a l’escassetat de recursos. No obstant, molts minerals d’interès presents a l’aigua de mar es consideren Elements Tra ça (TEs) a causa de la seva baixa concentració (mg/L o µg/L), provocant la necessitat de m ètodes energètics i selectius per extreure’ls, que al final poden comprometre la seva recuperaci ó des del punt de vista tècnic i econòmic. L’estudi de les salines de Trapani (Sicília, Itàlia) i arreu del Mediterrani revelà que el procés d’evaporació natural a les basses on es cristal· litza la sal concentra els components de l’aigua de mar, produint un bittern (salmorra generada arran de la cristal ·lització de NaCl(s) a les salines) amb una concentraci ó 40 vegades superior a l’aigua de mar. Per això, aquests bitterns, que acostumen a considerar-se com a residus, constitueixen una potencial font viable per extreure TEs considerats CRMs/SRMs. L’avaluació de l’extracció de TEs dels bitterns mitjançant diferents sorbents (adaptat de l’anglès) mostrà resultats prometedors. Mentre que els sorbents amb N metilglucamina (S108, CRB03, CRB05) foren molt efica ços en termes de sorció/desorció per recuperar B, Co, Ga i Ge, els que contenien grups aminofosfònics (S940, IRC747) centraren la seva eficàcia en Co, Ga i Sr. Un sorbent impregnat (MTX8010) mostrà una selectivitat excepcional cap al Ga. Basats en l’especiació dels bitterns i les propietats del grup funcional dels sorbents, es proposaren mecanismes de sorci ó per explicar l’extracció i selectivitat que s’ observaren. Considerant que alguns dels TEs es trobaven en concentracions de 0,5 mg/L als bitterns, les columnes de llit empacat d’aquests sorbents a escala de laboratori mostraren una retenci ó eficaç de TEs i elevades capacitats de sorció (e.g., 11 mg/g B per a CRB03, >2,7 mg/g Co per a S940, 0,9 mg/g Ga per a MTX8010). Els TEs retinguts es recuperaren posteriorment dels sorbents mitjançant una desorció àcida, fet que produí un corrent ric en TEs amb una concentració de B fins a 11 vegades més gran que l’aigua de mar quan s’us à el CRB03, 710 vegades superior en Co quan s’emprà el S940 o 154 vegades més elevada quan s’utilitzà el MTX8010, potenciant així la seva viabilitat d’extracció. La Diàlisi per Difusió (DD) facilità la recuperació de l’excés d’àcid utilitzat en l’elució dels sorbents de llit empacat. S’avaluà l’efecte del cabal i de la relació entre els cabals d’aigua i d’àcid sobre la recuperació d’àcid i les pèrdues de metalls. En condicions òptimes (relació de cabals d’1 treballant a 2,11 L/(m2·h)), es recuperà un 60% d’HCl mentre que els cations metàl·lics dels TEs (i.e., Co, Ga, Ge) es rebutjaren completament (>99%). Tanmateix, es produ ïren pèrdues de B (34%) i Ge (22%) a causa de la seva pres ència com a espècies neutres (H3BO3(aq) and Ge(OH)4(aq)). Els TEs pogueren recuperar-se mitjançant precipitació/cristal·lització a partir dels eluats de les columnes de llit empacat després de tractar-los amb DD. El Co(OH)2(s), el GaOOH(s) i el SrSO4(s) es precipitaren amb èxit utilitzant NaOH com a agent precipitant. El H3BO3(s) es cristal·litzà a partir d’un eluat recollit després de processar un bittern real amb columnes de llit empacat de sorbents de N metilglucamina, donant lloc a un 70% de recuperaci ó de B. A més, una reacció amb àcid tànnic permeté recuperar el 92% de Ge. La integració dels processos de sorció/desorció, DD i precipitació/cristal·lització permeté definir potencials i exitosos esquemes de recuperació de diversos minerals de TEs dels bitterns, evidenciant el seu potencial com a fonts alternatives de CRMs/SRMs