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Mesa redonda I+D+i en valorización de residuosCREA, 21 de febrero de 2013.
Aprovechamiento de Residuos con Tecnologías SupercríticasJosé S. Urieta NavarroCatedrático de Química Física
Mesa redonda I+D+i en valorización de residuosAprovechamiento de residuos con tecnologías supercríticasJosé S. Urieta – Grupo GATHERS – I3A
Fluidos Supercríticos, Características y Aplicaciones
Los fluidos supercríticos se
caracterizan por poseer
propiedades
termodinámicas y de
transporte cuyas
magnitudes tienen un valor
intermedio entre las que
corresponden a un gas y a
un líquido
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Fluidos Supercríticos, Características y Aplicaciones
CO2Abundante y Barato
No Inflamable – No tóxico
Pc y Tc moderadas (73 bar, 31ºC)
Su uso no contribuye a incrementar el calentamientoglobal(reciclable, obtenido comosubproducto de las industrias del petróleo)
Controlando presión – temperatura – modificador, el CO2
supercrítico puede disolver un amplio espectro de compuestos tantopolares como apolares
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Fluidos Supercríticos, Características y Aplicaciones
Reacciones• Dehydrogenation/Hydrogenation• Polimerización/Depolimerization• Oxidation• Hydratation/Dehydration• Thin film synthesis
Procesos de Separación• Extraction• Fractionation• Chromatography• Recovery of natural products• Separation of contaminants• Precipitation• Crystalization• Micronization
Reciclado• Residuals and by-products• Polymers• Solvents
Tratamiento de Materiales• Impregnation• Colouring/Decolouring• Dry cleaning• Deagrasing• Regeneration of catalyst• Regeneration ob absortion materials
Tratamiento de Residuos• Waste water• Sludge• Solid waste products• Propelents• Explosives
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Reciclado de Plásticos
La eliminación o el reciclado de residuos es uno de los mayores problemas de la industria de los plásticos.
1. Caucho de etileno propileno dienoTratamientos usuales de los residuos: pirolisis y reformado mediante hidrólisis o agentes químicos (éxito limitado).Se ha desarrollado un proceso nuevo procedimiento de oxidación parcial con O2 en H2O-SC como medioDespolimerización monómeros, oligómeros e HCs aptos para la industria petroquímica.Utilizable para polietileno, polipropileno, poliestireno, cloruro de polietileno.
2. Para poliamidas, como el nylon 6, se han desarrollo procedimientos con alcoholes secundarios y terciarios de cadena larga, durante tiempos de 6 horas y a 350º C. Dan buenos rendimientos en caprolactama.
3. La despolimerización de politereftalato de etileno (PET) con etanol supercrítico y en presencia de agua, a 250 ºC y unos 100 bar es prácticamente completa en 5 horas, generándose el monómero tereftalato de dietilo.
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Despolimerización de Ligninas
• Despolimerización de la lignina de paja de trigo y de lignina de maderas duras con mezcla supercrítica CO2/acetona/H2O a(300-370°C, 100 bar) aceite fenólico a base de oligómerosy monómeros de compuestos aromáticos 2 % de ácido siríngico(ácido 3,5-dimetoxi-4-hidroxibenzoico) y 3,6% de siringol (1,3-Dimethoxy-2-hydroxybenzene, dimethyl ether of pyrogalol), respectivamente.
• Rendimientos similares a los de los procesos térmicoscatalizados
Gosselink, RJ et al. Wageningen University (Holanda)
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Aprovechamiento de Residuos Agronómicos – Industria Vitivinícola
* Datos campaña 2007/2008** Conteniendo restos de pulpa• Caída de la producción de vino en España , última campaña, 1,85 %• Caída de los precios de la uva 37 % referidas a la campaña anterior
Orujos miles Tm
Pepitasmiles Tm
Pieles**miles Tm
Raspones miles Tm
Aragón 32 8 14 10
España 720 175 305 240
Mundial 6000 1460 2540 2000
Producción de Residuos Vinícolas*
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Aprovechamiento de Residuos Agronómicos – Industria Vitivinícola
Esquema de la Planta de Extracción con CO2 Supercrítico. F. Ciencias - Unizar
El Proceso de Extracción Supercrítica
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Aprovechamiento de Residuos Agronómicos – Industria Vitivinícola
El Procesado Supercrítico
Fracciones Supercríticas
EC50 0.15 g extracto/ g DPPH∙
EC50 0.18 g TROLOX/ g DPPH∙
mg
Vitam
ina E/ 1
00 g ac
eite
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Aprovechamiento de Residuos Agronómicos – Industria Vitivinícola
Morfología Extractos SAF
Imágenes FSEM del extracto obtenido en la cámara de precipitación Arriba.: 1.00 K XAbajo: 10.00 K X
Interior de la cámara de precipitación SAF tras su apertura al finalizar el experimento
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Aprovechamiento de Residuos Agronómicos – Industria Vitivinícola
Partículas Escala Submicrónica Extractos SAF
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Aprovechamiento de Residuos Agronómicos – Poda de Chopo
Yemas de Populus nigra
PN SC Etanol C1
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
0 100 200 300 400 500 600
tiempo (min)
cond
uctiv
idad
(μS/
cm) Sin antioxidante
Con PN SC Etanol C1
PN SC Etanol C1
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
0 100 200 300 400 500 600
tiempo (min)
cond
uctiv
idad
(μS/
cm) Sin antioxidante
Con PN SC Etanol C1
Extractos Supercríticos de Populus nigra y del híbrido MC
Estudio rancidimétrico de los extractos
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Aprovechamiento de Residuos Agronómicos – Industria Olivarera
• España produce unas 500.000 Tm de aceituna (ap. 1/3 del mundial).En Aragón unas 50.000 Tm para molturación. Los residuos de hojasy ramas son significativos.
• La SCE de estos restos con CO2-SC modificado con un 10 % dealcohol a 350 bar y 100 ºC proporciona ácidos grasos insaturados yantioxidantes fenólicos muy valiosos. Competitivo en rendimientosde antioxidantes con la sonicación en disolventes líquidos como n-hexano, éter dietílico y acetato de etilo.
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Aprovechamiento de Residuos Agronómicos – Un Ejemplo de Viabilidad Económica
Residuos de BananaLa banana es una de las frutas más consumidas en el mundo. En Canarias se producen 417.968 toneladas de su “hermano”, el plátano. Las normas estéticas establecidas por los minoristas suponen grandes cantidades de rechazo que pueden utilizarse para alimento de animales o usos industriales. La pulpa se usa en alimentación: banana deshidratada alimentos infantiles, jugos, y elaboración de almidón y harina.El residuo principal es la cáscara (el 30‐40% del peso del fruto). Usos posibles: abono, alimento ganado, obtención de extractos, proteínas, etanol, metano, taninos, pectinas, y enzimas. Secas y molidas como absorbente de metales pesados, colorantes y fenoles.El extracto SC tiene una gran potencial debido a su alto contenido de ácidos grasos poliinsaturados (α‐linolénico, linoleico) y un precio en torno a 10,5 €/L +50% inferior al de otros aceites similares de avellana o sésamo.S.R.R. Comim, et al , J. Supercritical Fluids 54 (2010) 30–37.
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Aprovechamiento de Residuos Agronómicos – Formulación Avanzada
Encapsulado Supercrítico - SAA
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Preparación de liposomas usando FSC
Los liposomas son vehículos para la administración de nutrientes y fármacos.
Se están desarrollando nuevos métodos con FSC para obteneraltas eficiencias de contenidos, en pocos pasos, y de facilescalado.
Aprovechamiento de Residuos Agronómicos – Formulación Avanzada
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