Thermodynamics and remediation techniques for fuel oxygenates

Identifier:  TDX:349

Handle: https://hdl.handle.net/20.500.11797/TDX349

Authors:  González Olmos, Rafael

Abstract:
En els darrers anys, degut a una creixent preocupació sobre els possibles efectes nocius de les emissions de gasos procedents de l'ús continu de gasolines, la composició d'aquestes ha patit canvis importants. La prohibició dels additius amb plom així com la limitació de compostos aromàtics han donat lloc a una gran expansió arreu del món de l'ús del que es coneixen com additius oxigenats de la gasolina. Aquest compostos son principalment molècules que tenen dins la seva estructura almenys un àtom d'oxigen. Normalment acostumen a ser èters o alcohols. De tots els més utilitzats a nivell mundial son el metil tert butil èter (MTBE), seguit pel etil tert butil èter (ETBE). Aquests compostos degut a les seves propietats físiques i químiques han esdevingut uns contaminants persistents i recalcitrants de les aigues a tot el món.Degut a la problemàtica generada per la contaminació del recursos hídrics és important aprofundir en el coneixement del seu comportament en el medi ambient per tal de obtenir eines que permetin modelitzar i estudiar tant la seva dispersió com la seva remediació. La present tesi doctoral ofereix un estudi termodinàmic important d'aquest compostos i estudia diferents tècniques de remediació.Aquest treball s'estructura en quatre capítols ben diferenciats. El primer d'ells consisteix en una introducció a la problemàtica, la situació actual de la informació física i química de la qual es disposa i de les tècniques existents per al tractament d'aigües contaminades.El segon capítol està enfocat a obtenir i millorar la informació termodinàmica. S'estudia com la temperatura afecta a les interaccions dels additius oxigenats amb diferents constituents de les benzines com son els BTEX(benzè, toluè, etilbenzè i xilens), alcans o compostos de degradació dels oxigenats com pot ser el tert butil alcohol. En aquest capítol s'aporta nova informació termodinàmica prèviament no reportada en la literatura en termes de propietat físiques (densitat i velocitat de so), equilibri vapor líquid i equilibri líquid líquid (en forma de solubilitat en aigua). Com a resultat d'aquest capítol cal remarcar la caracterització de 25 sistemes binaris i els seus compostos purs en termes de propietat física, 3 equilibris binaris líquid vapor i finalment l'estudi de la solubilitat dels èters més utilitzats com additius oxigenats com a funció de la temperatura.El tercer capítol està enfocat des d'un punt de vista tecnològic. En aquest s'estudia termodinàmicament diferent tècniques convencionals per l'eliminació de MTBE i ETBE com son l'adsorció en carbó actiu i l'aireació. S'observa que l'increment de la temperatura augmenta l'eficiència en tot dos processos i que l'ETBE es més fàcilment eliminat. Per altra banda s'ha analitzat l'ús de nous solvents, com son els líquids iònics, per tal de deshidratar additius oxigenats obtenint-se resultats satisfactoris. Finalment s'han realitzat estudis d'oxidació avançada utilitzant zeolites amb contingut fèrric. L'ús d'aquest materials permet oxidar l'MTBE i els seus compostos de degradació més problemàtics, com son el tert butil alcohol i el tert butil formiat en condicions ambientals i pH neutres en temps raonables.Finalment en el quart i últim capítol es resumeixen les conclusions obtingudes durant aquest treball i es donen ressenyes a seguir en investigacions futures en aquest camp.