Tribunal:
     PRESIDENT: DOSTA PARRAS, JOAN
     SECRETARI: GIBERT AGULLO, ORIOL
     VOCAL NO PRESENCIAL: REZAKAZEMI, MASHALLAH
Resumen de tesis: Esta investigación exhaustiva representa un paso significativo en la exploración de estrategias innovadoras destinadas a mejorar la recuperación de amoníaco en diversos flujos de aguas residuales. El estudio está estructurado en fases distintas, cada una abordando aspectos cruciales del proceso de recuperación de amoníaco. En la fase inicial, la investigación se centra en aumentar el rendimiento del contacto de membrana, empleando la coagulación-floculación (C/F) y la aireación como tratamientos preliminares. Los resultados de esta fase demuestran aumentos sustanciales tanto en el coeficiente de transferencia de masa como en la eficiencia global de la recuperación de amoníaco, especialmente notable cuando se trata el centrado de sidestream real. Un hallazgo clave subraya la eficacia de la dosificación de sulfato de aluminio (Al2(SO4)3) a 30 mg Al+/L en el proceso C/F, produciendo eficiencias notables en la eliminación de la demanda química de oxígeno (DQO), la turbidez y los sólidos suspendidos totales (SST). En la segunda fase, el estudio se adentra en la aplicación sostenible de contactores de membrana líquido-líquido (LLMC) para la recuperación de amoníaco. Se realizan exploraciones meticulosas de una amplia gama de condiciones experimentales, con resultados que ilustran el impacto considerable de reemplazar el líquido de lavado ácido entre los pasos en el rendimiento global del LLMC. Además, el estudio destaca la relación sutil entre la concentración inicial de amoníaco y la recuperación posterior, proporcionando valiosos conocimientos. Esta fase muestra de manera efectiva la versatilidad y eficiencia potenciales de los LLMCs en la valorización del amoníaco dentro de los flujos de aguas residuales. La tercera y última fase presenta un contactor demembrana líquido-líquido de fibra asimétrica (HF-LLMC) con una selectividad distintiva para el amoníaco sobre el agua. La investigación incluye un examen exhaustivo de varios parámetros operativos, incluyendo los caudales de alimentación y ácido, los coeficientes de transferencia de masa y el consumo de ácido. Se destaca, especialmente, la alta selectividad del HF-LLMC para el amoníaco, junto con una transferencia de agua mínima. Esto establece el HF-LLMC como una tecnología prometedora para la recuperación y concentración de amoníaco en corrientes urbanas e industriales diluidas. La amalgama de estos hallazgos, abordada con una perspectiva global, contribuye de manera significativa no solo al avance de las tecnologías de recuperación de nutrientes sostenibles, sino que también destaca su viabilidad pragmática para la implementación dentro de los marcos de la economía circular y la gestión eficiente de recursos.

Tribunal:
     PRESIDENT NO PRESENCIAL: TROVARELLI, ALESSANDRO
     SECRETARI: ANDREU ARBELLA, TERESA
     VOCAL: ESCUDERO RODRÍGUEZ, CARLOS
Resumen de tesis: 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
Resumen de tesis: Los residuos radiactivos de alto nivel, como el combustible nuclear gastado (CNG) de las centrales nucleares, siguen siendo peligrosos durante cientos de miles de años. Para gestionarlos adecuadamente y evitar daños a la salud humana y al medio ambiente, el almacenamiento geológico profundo (AGP) se considera la opción de gestión aceptada internacionalmente. El AGP se basa en un sistema de múltiples barreras que aísla los residuos de la biosfera hasta que su radiactividad desciende a niveles seguros. Comprender los procesos que afectan al CNG es esencial para garantizar la seguridad a largo plazo del AGP.La liberación de radionucleidos al entrar en contacto con las aguas subterráneas depende de su estado químico y localización. Mientras que algunos se liberan instantáneamente, la mayoría se mantienen retenidos en la matriz de UO2, estando su liberación controlada por la disolución oxidativa del UO2. La composición del agua subterránea, rica en iones bicarbonato, puede cambiar despues de interactuar con las diferentes barreras. Debido a la presencia de cemento en el diseño del AGP, su interacción con el agua puede producir un lixiviado muy alcalino (pH>13) rico en iones calcio y silicato. La adición de cenizas volantes al cemento también puede introducir iones sulfuro al medio, pudiendo afectar a la retención de radionucleidos.Gadolinia (Gd2O3) se utiliza como absorbente de neutrones en reactores de agua ligera para prolongar la duración del ciclo del combustible. La incorporación de Gd en la estructura cristalina del UO2 podría afectar a la oxidación del uranio. En este trabajo se han estudiado tres diferentes enfoques para evaluar este efecto:Muestras de UO2 dopadas con Gd2O3 con diferentes niveles de porosidad (para simular la microestructura del combustible altamente quemado) se expusieron a diferentes atmósferas en presencia de humedad. La porosidad resultó ser un factor crítico en la oxidación, ya que, en ausencia de ella, el Gd inhibió la oxidación, mientras que las muestras porosas mostraron una dependencia de la atmósfera presente, con una reactividad: aire sintético>Ar>H2. Los experimentos electroquímicos en presencia de silicato y calcio registraron valores más bajos de densidad de corriente y potenciales de corrosión a medida que aumentaba el contenido de Gd, lo que indica una menor oxidación superficial. Por último, la velocidad de disolución se evaluó en soluciones de bicarbonato a pH>9. Mientras que el bicarbonato influye en la velocidad de disolución de UO2, las muestras dopadas con Gd2O3 mostraron velocidades de disolución muy bajas y constantes. El análisis XPS a las muestras sugiere que el Gd retarda la oxidación de U(V) a U(VI) y, por lo tanto, la disolución del UO2. En resumen, estos estudios determinaron un efecto retardador del gadolinio en la oxidación/disolución del UO2.Respecto a la liberación y migración de radionucleidos, se estudiaron aquellos sensibles al potencial redox, como Mo y Tc. Experimentos de lixiviación demostraron que la liberación de Mo aumenta a alto pH a través de un mecanismo de complejación superficial promovido por OH- y la oxidación de Mo(s) a Mo(VI), con una alta contribución a la fracción de liberación instantánea. Ya que el Mo podría amortiguar la oxidación del UO2, conocer el estado químico del Mo en el CNG ayudaría a predecir el estado de oxidación del UO2, y por tanto la liberación de los radionucleidos.La interacción de radionucleidos con minerales, como la alœmina, puede afectar a su migración. Tc es un radionucleido de gran preocupación ambiental debido a su larga vida media, alta toxicidad y movilidad en condiciones oxidantes. Se estudió la inmovilización reductora de Tc(VII) a Tc(IV) mediante sulfuro preadsorbido en alœmina en condiciones anóxicas. Aunque la presencia de alumina no mejoró la retención de Tc(VII), el anÆlisis XAS determinó Tc(IV), y los experimentos de re-oxidación sugirieron que las especies de Tc obtenidas son estables en presencia de oxígeno.

Tribunal:
     PRESIDENT: PAWLOWSKI, SYLWIN
     SECRETARI: GIBERT AGULLO, ORIOL
     VOCAL NO PRESENCIAL: LICON BERNAL, EDXON EDUARDO
Resumen de tesis: Las salmueras deben tratarse como residuos y eliminarse en consecuencia. No obstante, las salmueras suelen verterse de nuevo en las masas de agua, lo que afecta al medio marino, a la calidad del suelo y a las aguas subterraneas. Sin embargo, merece la pena seguir investigando los posibles beneficios y aplicaciones de estas salmueras. Ademas de la elevada concentracion de sal (NaCl), pueden encontrarse algunos elementos importantes, como Materias Primas Fundamentales (por ejemplo, Li, Sr, Ga, Ge). Esto ha aumentado el interes por utilizar las salmueras como fuente alternativa para recuperar elementos estrategicos, el gran contenido de electrolitos fuertes (por ejemplo, NaCl y Na2S04) ha abierto la posibilidad de utilizar las salmueras como fuente para producir materias primas qufmicas (por ejemplo, acidos y bases fuertes). En concreto, debido a la naturaleza altamente salina de las salmueras, son muy adecuadas para su uso en procesos de electro-membrana como la electrodialisis con membranas bipolares (EOBM). La EOBM permite generar sustancias qu fmicas a partir de sus sales correspondientes; los protones y los iones hidroxido generados en las membranas bipolares generan, junto con los cationes y los aniones eliminados de las sales, soluciones acidas y alcalinas , respectivamente. Sin embargo, la tecnologfa EOBM aun debe mejorarse para reducir los elevados gastos energeticos y aumentar la concentracion de los productos. La EOBM sigue siendo una tecnologfa no escalable que requiere mas investigacion y estudio para poder competir con tecnologfas bien establecidas para producir soluciones acidas/alcalinas a partir de salmueras, incluida la tecnologfa cloro-alcalina. Por lo tanto, es necesario investigar los procesos de transferencia de masa en sistemas complejos como los que implican EOBM con soluciones de alta composicion salina. Ademas, existe un numero limitado de membranas bipolares y poca informacion sobre el comportamiento de las membranas en soluciones concentradas. En este contexto, la presente tesis pretende llevar a cabo una evaluacion extensa de la produccion de soluciones acidas y alcalinas empleando salmueras por medio de EOBM. Esto implico desde el planteamiento de modelos teoricos basados en CFO hasta llevar a cabo una exhaustiva camparia experimental empleando soluciones sinteticas de salmueras, en la cual numeros parametros operacionales fueron examinados. Se introdujeron dos modelos CFO con geometrfa bidimensional: uno depend fa del tiempo y el otro. Ambos modelos buscaron estudiar el transporte de masa, distribucion de potencial y el fenomeno de particion de agua.Los resultados, tanto de los estudios teoricos como de los experimentos, ofrecieron valiosas perspectivas sobre como mejorar el rendimiento de EOBM y aumentar su competitividad frente a las tecnologfas populares actuales, lo que finalmente condujo al crecimiento y expansion de esta tecnología .

Tribunal:
     PRESIDENT: GIBERT AGULLO, ORIOL
     SECRETARI: CAMA I ROBERT, JORDI
     VOCAL: BRINGAS ELIZALDE, EUGENIO
Resumen de tesis: La industria pirometalúrgica se enfrenta a desafíos para mantener la pureza del cobre debido al aumento de impurezas en los recursos primarios (Sb, Bi y As) que pueden llegar a la unidad de electrorefino formando minerales insolubles, comprometiendo la pureza del Cu. Para abordar esto, la industria está desarrollando acciones para reducir la presencia de dichas impurezas a lo largo de diferentes etapas del proceso actuando en: i) las etapas finales del proceso de electrorefino o ii) en las etapas de concentración del mineral (flotación). El principal objetivo de esta tesis doctoral se ha centrado en la evaluación de soluciones tecnológicas para reducir dichas impurezas (Sb, Bi y As) introduciendo un concepto de sostenibilidad, donde se pretende recuperar los elementos considerados críticos (Sb y Bi) por la Unión Europea (UE).En el caso de actuar en la etapa final de electrorefino, se emplea la tecnología de intercambio iónico (IX) a escala industrial para tratar el electrolito de cobre, eliminando así Sb y Bi y asegurando una alta pureza del cobre. Tras la saturación de la resina, su regeneración con HCl 6 M produce un eluato que contiene Sb, Bi (7-14 g/l cada uno) y As (1-4 g/l). Actualmente, su tratamiento con cal elimina estas impurezas produciendo grandes volúmenes de lodos ricos en As, Sb y Bi. Por ello, se evaluaron dos rutas de valorización del eluato basadas en extracción con solventes (SX) y precipitación selectiva.La ruta de SX se basó en el uso de una mezcla solvatada de óxidos de alquilfosfina (comercializada como Cyanex 923) disuelta en queroseno y alcohol 1-decílico (10%) como modificador de fase. Se evaluaron y optimizaron los factores de separación de Sb, Bi y As en función de la concentración del extractante y la relación de fase acuosa a orgánica (A/O). Los resultados mostraron que se podía extraer el 39 % de Bi y 78 % de Sb con una baja co-extracción de As (<2,5 %) trabajando con la concentración más baja de Cyanex 923 (0,15 mol/L) y una relación A/O de 1/3. Utilizando 8 M HNO3 como agente regenerante, tanto el Sb como el Bi se recuperaron en más del 90%.Durante la precipitación del eluato, el As(V) forma un arseniato de antimonio insoluble (SbAsO4(s)). Por lo tanto, es necesario pretratar el eluyente con SO2(g) o NaHSO3(s) para reducir el As(V) a (+III). En este caso, los oxicloruros de Sb (Sb4O5Cl2, pureza >93%) y de Bi (BiOCl, pureza >95%) se pueden obtener secuencialmente usando NaOH, NaHCO3 y/o Na2CO3 bajo un control de pH adecuado. Los oxicloruros recuperados, aún con un bajo contenido de As, se pueden convertir en óxidos a pH básico, mejorando así la pureza final y haciéndolos adecuados para uso comercial. El análisis tecno-económico mostró que la recuperación de BiOCl(s)/Sb4O5Cl2(s) y BiOCl(s)/Sb2O3(s) es económicamente factible, especialmente cuando los precios de Sb y Bi son más altos que 8,5 y 9,5 €/kg, respectivamente. En general, los resultados resaltaron el potencial económico y técnico de implementar rutas de recuperación de Sb y Bi en plantas metalúrgicas de cobre, en línea con los ambiciosos objetivos de economía circular establecidos por la UE.En el caso de abordar la reducción de la presencia de impurezas en los concentrados minerales de cobre, se seleccionó como caso de estudio la tetraedrita (Cu12Sb4S13(s)). Se investigó la lixiviación selectiva asistida por microondas de Sb a diferentes concentraciones de Na2S y NaOH, relación sólido/líquido, temperatura y potencia de microondas. Los resultados indicaron que la disolución del Sb depende de las concentraciones de Na2S/NaOH y de la temperatura. El contenido de Sb se redujo del 1,1 % a menos del 0,2 %, lo que lo hace adecuado para el procesamiento metalúrgico del concentrado de Cu. Una posible propuesta para el tratamiento de este mineral incluye la lixiviación alcalina y la precipitación selectiva del Sb, que podría proporcionar una solución sostenible, promoviendo la recuperación de una materia prima crítica para la UE.

Tribunal:
     PRESIDENT: PLANAS CUCHI, EULALIA
     SECRETARI: PALACIOS ROSAS, ADRIANA
     VOCAL: DEMICHELA, MICAELA
Resumen de tesis: En las últimas décadas, ha habido un aumento en la frecuencia de eventos naturales, coincidiendo con el desarrollo simultáneo de actividades industriales en muchos países. En consecuencia, también ha aumentado la frecuencia de accidentes Natech, que son desastres tecnológicos desencadenados por riesgos naturales. Esta tendencia ha llevado a los investigadores a explorar nuevos métodos de análisis de riesgos para prevenir y mitigar posibles daños a las poblaciones, el medio ambiente y las instalaciones industriales. Existe una creciente conciencia en la literatura sobre el impacto de los eventos naturales, especialmente cuando ocurren de manera concurrente, en cascada o se acumulan con el tiempo.Esta tesis propone una iniciativa de investigación para llevar a cabo una evaluación de riesgos que incluya el riesgo Natech asociado con vientos fuertes. El objetivo principal es desarrollar una metodología para analizar el riesgo Natech en unidades de almacenamiento en zonas costeras que son particularmente vulnerables a eventos climáticos extremos.En primer lugar, la tesis introduce la integración de eventos naturales, específicamente vientos fuertes, en una metodología cuantitativa de análisis de riesgos Natech. Esta integración representa un avance significativo en la evaluación de los impactos potenciales de los accidentes tecnológicos desencadenados por eventos naturales. Al incorporar los vientos fuertes como un peligro, la metodología ofrece un enfoque más completo para evaluar la vulnerabilidad de las instalaciones industriales, especialmente los tanques de almacenamiento, a eventos naturales-tecnológicos. Esta integración permite a las partes interesadas comprender mejor y cuantificar los riesgos planteados por eventos Natech que involucran vientos fuertes, facilitando la implementación de medidas de mitigación dirigidas y mejorando la preparación. En última instancia, contribuye a mejorar la resiliencia de las instalaciones industriales y las comunidades circundantes frente a los riesgos planteados por eventos naturales.En segundo lugar, la tesis describe el desarrollo de dos modelos para la evaluación de riesgos ambientales y socioeconómicos, respectivamente. Estos modelos proporcionan un marco integral para evaluar los impactos ambientales y socioeconómicos potenciales de los eventos Natech, mejorando así la comprensión del panorama general de riesgos. Al incorporar elementos vulnerables previamente pasados por alto, como sitios de patrimonio cultural, áreas ambientales sensibles, sitios de captación de agua, entre otros, los modelos ofrecen una perspectiva más holística sobre los riesgos Natech, asegurando que las estrategias de mitigación puedan proteger no solo la seguridad humana e infraestructura, sino también los activos socioeconómicos y ambientales.En tercer lugar, la tesis describe el desarrollo de una herramienta computacional diseñada para facilitar la implementación de estos modelos. Esta herramienta agiliza el proceso de evaluación de riesgos, permitiendo a las partes interesadas analizar y gestionar los riesgos Natech de manera eficiente.En general, la generación de estos modelos y la herramienta computacional que los acompaña representa un avance significativo en la gestión de riesgos Natech. Al integrar consideraciones ambientales y socioeconómicas en el proceso de evaluación de riesgos, estos modelos proporcionan una base más sólida para la toma de decisiones y la preparación para emergencias, contribuyendo en última instancia a la resiliencia de las comunidades y los ecosistemas frente a los eventos Natech. Finalmente, la metodología se aplica en un estudio de caso para verificar su aplicabilidad.

Tribunal:
     PRESIDENT: OLIVERAS MENOR, IMMACULADA
     SECRETARI: ÁGUEDA COSTAFREDA, ALBA
     VOCAL: DE ALMEIDA, MIGUEL ABRANTES DE FIGUEIREDO BERNARDO
Resumen de tesis: La población humana se encuentra en expansión, al igual que los lugares donde vivimos, nos movemos y trabajamos. Estos lugares, como urbanizaciones, redes de transporte de personas y materiales o industrias, se encuentran con frecuencia cerca, o incluso dentro, de las masas forestales. Estas zonas, donde la actividad humana se encuentra con las masas forestales, se conocen como la interfaz urbano-forestal. Es aquí donde nosotros, nuestras propiedades y nuestras actividades quedan expuestas a los incendios forestales, dando lugar a situaciones con gran potencial para la pérdida de vidas y bienes materiales. La solución a este problema es compleja y polifacética, e implica reducir el riesgo en esta interfaz urbano-forestal.Uno de los principales pilares de este problema es el papel de la vegetación como combustible para el fuego. La vegetación salvaje conduce el fuego desde el punto de inicio hasta el borde de las zonas de interfaz urbano-forestal, y la vegetación ornamental lo conduce por su interior.El objetivo de esta tesis es evaluar el riesgo derivado del fuego en la interfaz urbano-forestal, desde la perspectiva de la vegetación como combustible. Para alcanzar este objetivo, los capítulos de esta tesis caracterizan y modelizan el comportamiento del fuego sobre la vegetación ornamental y salvaje y desarrollan documentos, metodologías y herramientas para implementar este conocimiento.Para caracterizar a la vegetación ornamental y la manera en la que arde, esta tesis realiza muestreos detallados de combustibles, experimentos de quema a escala real y un estudio forense de un incendio de interfaz. Con esta información desarrolla códigos que permiten simular el proceso de quema de la vegetación ornamental en Fire Dynamics Simulator, que es un simulador de dinámica de fluidos computacional específicamente diseñado para simular el transporte de calor y humo desde el fuego.Para caracterizar al fuego que propaga sobre vegetación salvaje, esta tesis se centra en el borde de la interfaz urbano-forestal y desarrolla modelos capaces de predecir geometrías de llama, necesarias para estimar el impacto del fuego sobre las estructuras. Finalmente, esta tesis presenta un programa informático que usa la información generada por estos modelos para dimensionar las infraestructuras preventivas que rodean a la interfaz urbano-forestal.

Tribunal:
     PRESIDENT: PAIS VILAR, VÍTOR JORGE
     SECRETARI: SOLER TURU, LLUIS
     VOCAL: GARCIA MONTAÑO, JULIA
Resumen de tesis: El objetivo de esta tesis es contribuir al desarrollo de la modelización matemática de los Procesos Avanzados de Oxidación (AOPs) destinados al tratamiento eficiente de compuestos orgánicos recalcitrantes en aguas residuales. En particular, la tesis doctoral se centra, en primer lugar, en el desarrollo de modelos matemáticos de AOPs, la implementación de estos modelos en herramientas de software, y una comprensión más profunda de la compleja naturaleza de estos procesos a través de la simulación detallada para escenarios diversos e inexplorados de la evolución de las especies químicas a lo largo del tiempo de reacción. A continuación, estas herramientas se utilizan para ajustar los modelos a los datos experimentales, ya sean datos obtenidos en el laboratorio durante la tesis o publicados en la literatura. Los modelos ajustados se analizan y perfeccionan mediante técnicas de análisis de sensibilidad y, por último, se validan y se evalúa su capacidad para reproducir los datos experimentales. Los modelos se utilizan principalmente para abordar cuestiones operativas, pero también se consideran aspectos de diseño en relación con la simulación de procesos integrados que utilizan AOPs y procesos de biotratamiento convencionales.La tesis aborda específicamente el desarrollo de un modelo para AOPs, sobre todo procesos foto-Fenton, que incluya el suministro flexible de H2O2 en función del tiempo. El modelo aporta una herramienta práctica destinada a proporcionar una simulación basada en modelos para resolver el problema de la gestión del perfil de dosificación de H2O2 del procesofoto-Fenton.La tesis también aborda el problema de la dependencia del pH del proceso foto-Fenton y desarrolla un modelo que contempla la posibilidad de realizar el proceso foto-Fenton a pH casi neutro. Esto se estudia considerando el uso de agentes complejantes del hierro como el ácido etilendiamino disuccínico (EDDS). En una etapa posterior, se amplía un modelo cinético del procesofoto-Fenton mediado por Fe(3+)-EDDS para incluir las reacciones que ocurren en ausencia de H2O2, cuando el radical EDDS(• 3- )generado a partir de la lisis del complejo Fe(3+)-EDDS causa la degradación de la materia orgánica. Esto se consigue adoptando un novedoso enfoque semi-empírico basado en la agrupación de especies radicales.La tesis también estudia la ozonización de aguas residuales como un caso diferente de AOPs y se centra en la modelización de la descomposición del ozono durante el tratamiento de efluentes secundarios que contienen materia orgánica. Para ello se propone un nuevo modelo, basado de nuevo en el uso de concentraciones agregadas. El modelo de ozonización desarrollado se muestra capaz de describir el complejo perfil de la concentración de ozono para diferentes concentraciones iniciales y ha demostrado ser preciso para describir los datos experimentales obtenidos en el laboratorio, así como los datos reportados en la literatura.El enfoque de modelización adoptado en esta tesis también se ha utilizado para explorar procesos integrados que combinan AOPs con otros procesos, concretamente procesos de biológicos convencionales cuya principal limitación reconocida es la incapacidad para eliminar compuestos recalcitrantes de las aguas residuales. El estudio combinó los modelos AOPs desarrollados en la tesis con modelos estándar como ASM1 para trazar la correspondencia entre las variables empleadas en cada modelo, y producir la simulación de diferentes escenarios combinando estas dos tecnologías.Como comentario final, la tesis también ha abordado el diseño y desarrollo de reactores químicos, en particular prototipos para procesos foto-Fenton mediante impresión 3D. Este último estudio aborda la selección de materiales según diferentes criterios para el prototipado de reactores y la posterior comprobación de la idoneidad química del reactor para llevar a cabo AOPs.

Tribunal:
     PRESIDENT: SASTRE REQUENA, ANA MARIA
     SECRETARI: SIRÉS SADORNIL, IGNACIO
     VOCAL NO PRESENCIAL: KOLODYNSKA, DOROTA
Resumen de tesis: La creciente demanda de materias primas debido al crecimiento demográfico y la industrialización impulsó a la Unión Europea (EU) a mejorar la eficiencia de los recursos y se creó la lista de Materias Primas Críticas/Materias Primas Estratégicas (CRMs/SRMs), que incluye aquellas materias primas con importancia econ ómica y/o riesgo desuministro para la EU. La minería de agua de mar surgió en los últimos años como una potencial solución a la escasez de recursos. Sin embargo, muchos minerales de interés presentes en el agua de mar se consideran Elementos Traza (TEs) debido a su baja concentración (mg/L o µg/L), siendo necesarios métodos energéticos y selectivos para extraerlos, que pueden comprometer su recuperación desde el punto de vista técnico y económico. El estudio de las salinas de Trapani (Sicilia, Italia) y de todo el Mediterráneo reveló que el proceso de evaporación natural en balsas donde cristaliza la sal concentra los componentes del agua de mar, produciendo un bittern (salmuera generada tras la cristalizaci ón de NaCl(s) en salinas) con una concentración 40 veces superior al agua de mar. Por ende, estos bitterns, que suelen considerarseresiduos, constituyen una potencial fuente viable para extraer TEs considerados CRMs/SRMs.La evaluación de la extracción de TEs de los bitterns mediante distintos sorbentes (adaptado del ingl és) mostró resultados prometedores. Mientras los sorbentes con N metilglucamina (S108, CRB03, CRB05) fueron muy eficaces en términos desorción/desorción para recuperar B, Co, Ga y Ge, los que conten ían grupos aminofosfónicos (S940, IRC747) centraron su eficacia en Co, Ga y Sr. Un sorbente impregnado (MTX8010) mostró una selectividad excepcional hacia el Ga. Basados en la especiación de los bitterns y las propiedades del grupo funcional de los sorbentes, se propusieron mecanismos de sorci ón para explicar la extracción y selectividad que se observó.Considerando que algunos TEs se encontraban en concentraciones de 0,5 mg/L en los bitterns, las columnas de lecho empacado de estos sorbentes a escala de laboratorio mostraron una retenci ón eficaz de TEs y elevadas capacidades de sorción (e.g., 11 mg/g B para CRB03, >2,7 mg/g Co para S940, 0,9 mg/g Ga para MTX8010). Los TEs retenidos serecuperaron posteriormente de los sorbentes mediante una desorci ón ácida, produciendo una corriente rica en TEs con una concentración de B hasta 11 veces mayor que el agua de mar cuando se us ó el CRB03, 710 veces superior en Co cuando se empleó el S940 o 154 veces más elevada cuando se utilizó el MTX8010, potenciando su viabilidad de extracci ón.La Diálisis por Difusión (DD) facilitó la recuperación del exceso de ácido utilizado en la elución de los sorbentes de lecho empacado. Se evaluó el efecto del caudal y de la relación entre caudales de agua y ácido sobre la recuperación de ácido y las pérdidas de metales. En condiciones óptimas (relación de caudales de 1 trabajando a 2,11 L/(m2 ·h), se recuperó un 60% de HCl mientras que los cationes metálicos de los TEs (i.e., Co, Ga, Ge) se rechazaron por completo (>99%). Sin embargo, se produjeron pérdidas de B (34%) y Ge (22%) debido a su presencia como especias neutras (H3BO3(aq) and Ge(OH)4(aq)).Los TEs pudieron recuperarse mediante precipitaci ón/cristalización a partir de los eluatos de las columnas de lecho empacado tras tratarlos con DD. El Co(OH)2(s), el GaOOH(s) y el SrSO4(s) se precipitaron con éxito usando NaOH como agente precipitante. El H3BO3(s) se cristalizó a partir de un eluato recogido después de procesar un bittern real con columnas de lecho empacado de sorbentes de N-metilglucamina, dando lugar a un 70% de recuperaci ón de B. Además, una reacción con ácido tánico permitió recuperar el 92% de Ge.La integración de procesos de sorción/desorción, DD y precipitación/cristalización permitió definir potenciales y exitosos esquemas de recuperación de varios minerales de TEs de los bitterns, evidenciando su potencial como fuentes alternativas de CRMs/SRMs