Dra. Rosa María Ramírez Zamora - Instituto de … · El Manual 1de Oslo (OECD, 2010) define la...
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Dra. Rosa María Ramírez Zamora Universidad Nacional Autónoma de México 20 de abril de 2012
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Dra. Rosa María Ramírez Zamora Universidad Nacional Autónoma de México
20 de abril de 2012
La innovación tecnológica como herramienta
del desarrollo sostenible:
Innovación
Eficiencia de capital
Administración del riesgo
Margen de mejora
Crecimiento de la mejora
Retorno total para accionistas
Crecimiento
económico
Socio-
económico Eco-
eficiencia
Sustentabilidad
Progreso
social Socio-
ambiental
Administración
del medio ambiente
Eficiencia de recursos
Administración de productos
Gestión del ciclo de vida
Productos ↔ Servicios
Creación de empleos
Desarrollo de habilidades
Impactos económicos locales
Ética de negocios
Seguridad
Crecimiento
económico
Limpiar el aire, el agua y el suelo
Reducción de emisiones
Cero residuos, emisiones y derrames
Biodiversidad
Diversidad
Derechos humanos
Extensión de la comunidad
Comunidades indígenas
Relaciones laborales
Salud y sociedad
Regulación ambiental
Cambio climático global
Acceso a agua potable
Gestión de crisis
Justicia ambiental
El Manual de Oslo1 (OECD, 2010) define la
innovación como la introducción de un nuevo,
o significativamente mejorado, producto (bien
o servicio), de un proceso, de un nuevo
método de comercialización o de un nuevo
método organizativo, en las prácticas internas
de la empresa, la organización del lugar de
trabajo o las relaciones exteriores.
1Síntesis de definiciones y criterios orientativos para el
investigador en actividades de transferencia de tecnología y
conocimiento "Medición de las Actividades Científicas y
Tecnológicas. Directrices propuestas para recabar e interpretar
datos de la innovación tecnológica: Manual Oslo“.
Innovación
incremental
Mejora a un producto ya existente
Innovación
radical
Introducción de un producto
Aire
- Tratamiento
Energía
-Producción
Agua
-Hibridación de procesos FQ-B o
FQ-FQ -Producción de H2
(POA-solar)
Residuos
-Aprovechamiento directo
-Tratamiento y valorización
Innovación
Tecnológica
Nuevos materiales
Catalizadores
NOx
Adsorbentes
Nanopartículas
Zeolitas
Operación de
PP y PTAR
Combustible
Agua Potable
y
Agua Residual
POA-FAD Hibridación de procesos
Disminución de reactivos y residuos
Aumento de remoción simultanea de compuestos
orgánicos y contaminantes biológicos (algas y
metabolitos)
C-F Procesos con Membranas
(polimeros)-(microfiltración)
Hibridación de procesos
Disminución de ensuciamiento irreversible de membranas por MON
Aumento de la vida útil de la membrana
(Disminución de costos)
POA-Luz solar Obtención de H2
Residuos/Nuevos Materiales
↔ Agua
Aprovechamiento
Industrial Metalúrgica
(escorias metalúrgicas)
Adsorbente
- Metales (As, F, B)
- Compuestos orgánicos (fenoles, plaguicidas)
Fotocatalizador
- Metales
- Compuestos orgánicos
- Microbiológicos
Tratamiento y Valorización
Industria petroquímica
(coque) Adsorbente
(Carbón activado)
- Metales
- Compuestos orgánicos
- Fenoles Agroindustría (cascaras de
cacahuates,... etc.)
Industria Papelera (Lodos)
Minero-Metalúrgica (Jales)
Zeolitas
- Intercambio iónico
- Soporte catalítico
- Metales
- Compuestos orgánicos
Plantas Potabilizadoras
(Lodos)
Materiales Cerámicos
-Construcción
-Soporte de catalizadores
Nanopartícula Tamaño (nm) % Fe
1 24.89 8.79
2 32.18 28.31
3 20.12 59.61
4 19.43 28.81
El método de impregnación
incipiente produce
partículas de tamaño
micrométrico
El método de sonicación
produce nanopartículas
El método de polialcoholes
produce nanopartículas
Método modificado de
impregnación incipiente
con alcohol isopropílico
y ultrasonido
Rosa María Ramírez Zamora Universidad Nacional Autónoma de México
Instituto de Ingeniería Coordinación de Ingeniería Ambiental
Colaboradores
José Luz González Chávez (FQ)
Leticia García Montes de Oca (II)
Manuel Aguilar Franco (IF)
Rafael Schouuwenaars (FI)
Fabricio Espejel Ayala
Ariadna Alicia Morales Pérez
Bertha María Mercado Borrayo
Myriam Solís López
Oswaldo Cerón Alfaro
Julio César de Regil González
Miriam Julia Venegas Orozco
Rebeca Ana Luisa Padilla Guerrero
Especie Poder de oxidación
(V°)
Fluoruro 3.03
Radicales hidroxilo 2.80
Ozono 2.07
Oxígeno atómico 2.42
Peróxido de hidrógeno
2.07
Radicales perhidroxilo 1.77
Poder de oxidación de algunas
especies químicas2
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + •OH + -OH
Proceso de Fenton
DESVENTAJAS
Cinética lenta
Ajuste del pH [2.5 - 3.5]
Pérdida del hierro (Lodos)
Disminución de costos
INNOVACIÓN
Electrogeneración de
reactivos
Ultrasonido
Luz solar
Catalizadores soportados
Eliminación de Algas verde-azules y sus metabolitos, presentes en el agua de la planta potabilizadora Los Berros
Condiciones de tratamiento y resultados estimados para la remoción de MIB, Geosmina y sólidos suspendidos para
agua cruda con FE y DAF
Tratamiento
Legislación FE+S FE +DAF
Co
nd
icio
ne
s d
e tra
tam
iento
Ca
racte
rística
s d
el e
flu
en
te (
estim
ad
as)
pH 6.5-8 4.9 4.9
Fe2+, mgL-1 NA 9.76 9.76
H2O2, mgL-1 NA 34.0 34.0
FT, min NA NA 5
RR, % NA NA 8
Turbiedad, NTU 5* 2.08 0.33
Color, Pt-Co unidades 20* 37.7 19.05
TSS, mgL-1 NA 11.26 ND
Consumo de H2O2, % NA 7.68 50.41
Fe2+ residual, mgL-1 2* 0.88 2.5
MIB residual , ngL-1 10** 0.49 ND
Geosmina residual, ngL-1 10** 15.3 ND
Conveniencia óptima NA 0.77 0.68
*De acuerdo a la normatividad mexicana
** Valor límite de los estándares japoneses para el agua potable.
ND: No detectable
NA No Aplica
COAGULACIÓN COMO PRETRATAMIENTO PARA EL SISTEMA DE ULTRAFILTRACIÓN
REDUCCIÓN DE
FLUJO (%)
TIEMPO
(min)
RECUPERACIÓN
(%)
REFERENCIA
MOD
17-35
30-60
95-100
Xia et al., 2005; Shengji et al., 2007;
Qin et al., 2006; Konieczny et al.,
2009; Chen et al., 2007
Floc Compuestos neutrales hidrofílicos
Filtración Retrolavado Lavado
Mecanismo para prevenir el ensuciamiento de la membrana por coagulación
REDUCCIÓN DE
FLUJO (%)
TIEMPO
(min)
RECUPERACIÓN
(%)
REFERENCIA
MON
20-85
40-120 LA LQ
10-60 50-100
Aoustin et al., 2001;
Costa et al., 2006; Garcia-
Molina et al., 2006;
Zularisam et al., 2007; Xia
et al., 2004; Shengji et al.,
2007; Jung et al., 2006;
Chen et al., 2007.
MONf
HPO: 35-70
HPI: 60-100
TPI: 20-35
30-180
LA LQ
0-78 96
0-65 94
10-88 100
Bessiere et al., 2009;
Kennedy et al., 2005;
Zulrisam et al., 2007.
MONf
HPOA (AF): 16
HPON (tanino): 51-57
HPOB (anilina): 11-14
HPIA (AC): 12-16
HPIN (PS): 46-48
HPIB (OP): 10-11
30
LA LQ
99 120
65 114
61 65
58 71
99 120
89 94
Guo et al., 2009
HPO: Hidrofóbica; HPI: Hidrofílica; TPI: Transfílica; LA: Lavado con agua; LQ: Lavado químico
Microscopía Electrónica de Barrido (SEM)
Velocidades de producción de hidrógeno (b) y dióxido de
carbono c) como funciones del tiempo de irradiación obtenido
del metanol en suspensión (0.85mM) de Pt/TIO2. la producción
de Hidrógeno obtenida de agua es vista en a) para su
comparación. Fuente de luz: Xe-are lampara (solar)
Tiempo de irradiación (min)
Velo
cid
ad (mm
ol H
2/m
in)
agua
J. Yu, F.-J. Tian, L.J. McKenzie, C.-Z. Li Char-Supported Nano Iron Catalyst for Water-Gas-Shift Reaction: Hydrogen Production from Coal/Biomass Gasification Process Safety and Environmental Protection
MECANISMO DE REMOCIÓN
Países con presencia de contaminación de arsénico
Krishna et al., 2008; Xue et al., 2009; Yang et al., 2009; Biterna et al., 2007; Bundschuh et al., 2009; Henke, 2009
Adsorción es un método muy eficiente para remover
metales pesados (As), boratos, colorantes de la industria
textil y fosfatos presentes en el agua.
Desventaja: Altos costos
COSTOS DE TRATAMIENTO
PTcE PTcNP
Materia prima 265,882.26 1,145,047.80
Sueldos y salarios 816,132.00 816,12.00
Gastos de operación 693,778.16 693,778.16
TOTAL DE OPERACIÓN 1,775,792.42 1,838,825.96
Costo unitario 6.16 MX/m3 9.22 MX/m3
Escoria 3 Resina Nanop. A Nanop. B
y (mg/g) 0.41 0.42 0.29 0.29
EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE ARSÉNICO
Fe3+
H2O2 HO2●/O2
●+
Fe2+
H2O2 ●OH
contaminante
Fe3+
luz D
iso
luci
ón
Fe2+ H2O2 ●OH
Sistema experimental para pruebas de oxidación de naproxeno con un
simulador de luz solar
25 ºC
pH 5.9
UV-Vis simulator source
Temperature
control system
Stirred batch
reactor
pH-meter
Pump
drive
60 min
O I
pH constante a lo largo de la reacción lixiviación de Fe < 1 mg/L
Pruebas de producción de radicales
hidroxilo con el sistema Esc-H2O2-LS
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Co
nsu
mo
de
H2O
2 (
%)
Co
nce
ntr
ació
n d
e r
adic
ale
s (μ
mo
les/
L)
Número de experimento
Concentración de radicales OH
% de consumo de peróxido
Gráfico de Pareto estandarizado para producción de radicales
Efectos estandarizados
+
-
0 2 4 6 8
BF+CDBD+CF
C:peróxidoAC+BEAF+DE
D:RelaciónF:tiempo
AD+EFAB+CE
B:escoriaAE+BC+DF
E:IrradiaciónA:pH
Exp
Factores
A: pH B: Descoria
(g/L)
C: DH2O2
(mg/L)
D: RAS/H2O2
(mg/mg)
E: Iluz
(W/m2)
F: Tiempo
(min)
1 8 1 100 5 500 180
2 8 0.5 100 3 0 180
3 6 0.5 100 3 500 180
4 8 1 100 3 500 60
5 6 1 100 5 0 180
6 8 1 50 3 0 180
7 6 1 50 5 500 60
8 6 1 100 3 0 60
9 6 0.5 100 5 500 60
10 8 0.5 50 3 500 60
11 6 0.5 50 5 0 180
12 6 1 50 3 500 180
13 8 0.5 100 5 0 60
14 6 0.5 50 3 0 60
15 8 0.5 50 5 500 180
16 8 1 50 5 0 60
Matriz experimental con valores reales de las variables a evaluar en las pruebas de producción de radicales •OH con
el sistema tipo Fenton
Gráfico de Pareto para la producción de radicales hidroxilo con el sistema Esc-H2O2-LS
Isotermas de adsorción de mercurio utilizando diversos
coques activados y un carbón activado comercial
(LQ1000).
Imágenes de MEB de una partícula de coque crudo y sin
activar.
0.0
0.3
0.6
0.9
1.2
0 10 20 30 40 50
1/q
e (
g A
C/m
g H
g)
1/Ce (L/mg Hg)
RC
CAZC
CASH
CAPA
LQ1000
Imágenes de MEB de la secuencia de
formación de zeolitas en reactor abierto;
c) Zeolita P- precursores (silicato de
sodio) y d) muestra de zeolita P
producida en mayor proporción (94%) por
fusión y el proceso hidrotermal alcalino
(condiciones de síntesis: 60ªC; tiempo de
síntesis:66 h y relación sólido líquido:
0.18 g/mL)
Síntesis de zeolitas a partir de un jal para la remoción de metales
presentes en agua
Resultados de remoción de Cd2+, Pb2+ y Fe2+
Exp Tiempo
(min)
Cd2+ Pb2+ Fe2+
Co mg/L % remoción Co mg/L % remoción Co mg/L % remoción
1 125 123.6 96.86 227.9 99.96 440 35.70
2 125 22.6 99.35 41.4 98.65 180 70.15
3 43 52.1 96.76 96.1 99.88 256.2 37.64
4 240 123.6 98.55 227.9 99.89 440 37.63
5 206 52.1 99.20 96.1 96.77 256.2 58.36
6 206 195.2 94.50 359.8 99.89 623.8 41.56
7 43 195.2 72.70 359.8 98.77 623.8 35.30
8 125 123.6 97.04 227.9 99.63 440 34.41
9 10 123.6 98.08 227.9 99.80 440 21.61
10 125 224.8 96.31 414.4 99.93 700 50
AIRE
Soporte de catalizador
NOx
AGUA
Adsorbente
CONSTRUCCIÓN
Agregado para concreto
ligero
STATE INTELLECTUAL
PROPERTY OFFICE OF
THE P.R.C. http://english.sipo.gov.cn/index.html
NFK Insulators, Ltd.
Hitachi Metal Co., Ltd.
DENSO Corp.
Dow Global Technologies Inc.
Corning Incorported
Evolution Ind. Inc.
Emitec Emissionstechnik
Hongda Artificial Enviroment Engineering
Co., Ltd.
Ibiden Co., Ltd
Dow Global Technologies Inc.
Air Prod & Chem
Imerys
China National Offshore Oil Corp
Los precios de la corderita y el monolito fueron tomados de
www.alibaba.com.
Los costos de la producción y venta se tomaron como la diferencia del
costo del producto terminado menos la materia prima y la utilidad (5%).
Se considera que la materia prima en estos soportes cerámicos puede
sustituirse, ya que presentan “41-56.6% SiO2, 30-50%, Al2O3, y 9-20%
MgO. El peso total MgO, Al2O3, y SiO2 es por lo menos 97% de todo el
peso del cerámico” (Patente No 5,275,771).
Corderita Lodos PPLB
Material $/m3 $/m3
Materia Prima 3600 149*
Producción Y Venta 10602.5 10602.5
Producto Terminado (Monolito) 14950 14950
Utilidad 747.5 (5%) 4198.5 (28%)
*El costo de la materia prima considerando lodos de la PPLB, se obtuvo
de un aproximado de producción en una planta piloto, un horno cúbico de
1 m de lado. (Espejel, 2012)
Los datos reportados por NGK Insulators, Ltd. en su reporte financiero
de 2011, indican ventas de ¥124,295 millones (1,412 millones de dólares
americanos).
Este valor incluye las ventas del segmento de los productos cerámicos;
que son los panales cerámicos para la purificación de gases
generados por vehículos de gasolina y diesel; y los aparatos para
procesos industriales.
Considerando un convenio donde la empresa pague a la UNAM el 1% de
sus utilidades, y estas sean de 5% de las ventas, la UNAM recibiría 706
000 dólares por año.
1.43
1.84
1.48
1.15
1.41
Miles de millones de dólares americanos
En Monterrey NL en 2008 se construyó NGK CERAMICS
MEXICO, S. de R. L. de C. V. y desde 2009 produce sustratos
cerámicos para tratamiento de gases producidos por motores
diesel. El área principal de venta de este producto es Estados
Unidos.
CARACTERÍSTICAS DE LA CERÁMICA CELULAR OBTENIDA HASTA EL
MOMENTO
Composición Lodo-Arcilla
Temperatura °C.
60-40 1150
Muestra 611 M
Porosidad 41.35%
Absorción de Agua 22.83%
Densidad Aparente 1.81 g/cm3
Densidad Real 1.28 g/cm3
Densidad Relativa 1.41
Resistencia 16.59 Mpa
Los cerámicos celulares son un tipo de materiales de alta porosidad que comprenden espumas, estructuras de panal, fibras o matrices
