CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Impacto de la crioconcentración en la recuperación del fósforo de las aguas de drenaje agrícola

Estudiant que ha llegit aquest projecte:

Tutor/a o Cotutor/a: HERNANDEZ YAÑEZ, EDUARD

Departament: DEAB

Títol: Impacto de la crioconcentración en la recuperación del fósforo de las aguas de drenaje agrícola

Data inici oferta: 29-01-2024      Data finalització oferta: 29-09-2024

Estudis d'assignació del projecte:
    MU TECH4AGRI+FOOD

Lloc de realització:
EEABB

Segon tutor/a (UPC): PUIGAGUT JUAREZ, JAUME

Paraules clau:
Crioconcentración progresiva agitada, Crioconcentración en bloque asistida por centrifugación, fósforo, índice de concentración, coeficiente medio de distribución.

Descripció del contingut i pla d'activitats:
El fósforo es un recurso muy importante para el ser humano, y está directamente unido al desarrollo de las sociedades humanas puesto que es necesario para formular fertilizantes para la producción agrícola. La extracción de las reservas naturales de fósforo (de roca sedimentaria) es cada vez más complicada técnica y económicamente. Los modelos predictivos nos dicen que en un plazo de 50 a 100 años, la disponibilidad de estas fuentes naturales será muy limitada. Es por este motivo que las estrategias de reciclaje de este elemento son importantísimas para el desarrollo humano. En los campos de cultivo, una parte importante del fósforo proporcionado como fertilizante, se escapa mediante el agua de escorrentía. Este fenómeno, que se puede tipificar como contaminación difusa, no sólo limita la eficiencia del cultivo, si no que contamina el medio receptor y reduce los recursos naturales. Las aguas de escorrentía de campos agrícolas presentan concentraciones bajas de fósforo (por debajo de 1 mg/L), lo que dificulta la aplicación de tecnologías o procesos para captarlo y reciclarlo. Los sistemas naturales con medios específicos para la captura de fósforo de lixiviados agrícolas son económicamente y ambientalmente viables, pero no presentan elevadas eficiencias debido a las bajas concentraciones. Este trabajo pretende determinar si un proceso de crioconcentración de lixiviados agrícolas permite un aumento de la concentración de fósforo de forma significativa para mejorar las eficiencias de captura de un sistema natural que trate las aguas de escorrentía de campos agrícolas. La novedad principal de este tema es que la crioconcentración es un proceso ampliamente aplicado en el ámbito de la tecnología de los alimentos, pero existe muy poca información de si se puede aplicar exitosamente al campo de la ingeniería ambiental. Los objetivos prinicipales de este trebajo son, por tanto, determinar el nivel de concentración de fósforo que se puede llegar a conseguir mediante un proceso de crioconcentración aplicado a lixiviados agrícolas, y determinar en qué condiciones se puede conseguir.

Overview (resum en anglès): Cryoconcentration is a technique used to concentrate fluids by removing water through ice formation. In this work, the techniques of progressive stirred cryoconcentration (PFC) and block cryoconcentration assisted by centrifugation (CBFC) were applied to concentrate phosphorus from agricultural runoff water from the Agrópolis canal (Viladecans).
For the PFC technique, the influence of temperature, stirring, and experiment time was evaluated using the statistical tool of Design of Experiments with Minitab software. The effect of the three factors on the response variables: Concentration Index (IC) and Mean Distribution Coefficient (K) was studied. In the case of CBFC, the effect of time and centrifugation speed on the same response variables was analyzed.
Through a 23 Factorial Analysis for PFC and 22 for CBFC, the process conditions were evaluated. The levels set for the three PFC factors were: temperature (-12 ºC, -4 ºC), stirring (400 rpm, 1200 rpm), and time (20 min, 60 min). The levels for the two CBFC factors were: time (10 min, 40 min) and centrifugation speed (1000 rpm, 4000 rpm). In total, the Complete Factorial Design consisted of 24 experiments performed in triplicate for PFC and 12 for CBFC.
The results showed that in PFC, temperature and time had a significant effect on IC, while stirring speed was the most influential factor for K. In CBFC, centrifugation speed had a greater impact on IC, and the interaction between centrifugation speed and time was the most determining factor for K. Finally, the CBFC technique achieved a higher IC compared to PFC.

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