Trabajos presentados

Resumen
Las evaluaciones tempranas resultan de interés en la validación de la confiabilidad actual de heurísticas de diseño en ingeniería química al anticipar la viabilidad técnica, económica y ambiental de un proyecto con una perspectiva holística. Su desarrollo depende del estado de madurez de una tecnología, por lo que el presente documento aborda su aplicación a dos casos de estudio representativos. Inicialmente, se propone la comprobación de la idoneidad del factor típico entre la relación de reflujo y su valor mínimo en una columna de destilación con un doble análisis en un sistema azeotrópico a gran escala en una unidad de platos, y de contacto por relleno en una producción típica del sector de química fina. En una segunda evaluación, se revisan los métodos de escalado más adecuados para una hipotética fábrica industrial de polihidroxialcanoatos con cultivos microbianos mixtos y un sustrato orgánico residual partiendo de registros experimentales piloto. Los resultados obtenidos en la tecnología madura demostraron un favorecimiento a un punto de equilibrio entre la eficiencia de separación y costes operativos en relaciones de reflujo más bajas, abordando una mayor inversión inicial para primar una reducción de emisiones y gastos de proceso. En cuanto a la casuística del sistema emergente, las heurísticas de ampliación de ingeniería de procesos resultaron óptimas en términos de aplicabilidad e incertidumbre, mientras que el análisis económico y de huella de carbono señalaron la conversión de acidificación, extracción del producto intracelular y el coste de adquisición de materias primas como las principales limitaciones para su introducción en el mercado.

Dirección
HOSPIDO QUINTANA, ALMUDENA (Tutoría)
MAURICIO IGLESIAS, MIGUEL Cotutoría

Tribunal
GONZALEZ ALVAREZ, JULIA (Presidente/a)
FRANCO RUIZ, DANIEL JOSE (Secretario/a)
GONZALEZ GARCIA, SARA (Vocal)

Resumen
Los plásticos, en especial el tereftalato de polietileno o PET, han transformado nuestra sociedad, impulsando una gran cantidad de avances, aunque su producción masiva ha generado graves problemas ambientales. En la actualidad, solo una pequeña parte del plástico producido se recicla de manera adecuada, por lo que se requiere de soluciones que permitan mejorar la gestión de estos residuos. En este estudio se realiza un análisis tecnoeconómico de la producción y aplicación de enzimas degradativas de PET, expresadas tanto en forma encapsulada mediante nanoesferas como de forma libre. En concreto, se propone el diseño conceptual de dos plantas industriales que incluyen las etapas de producción de la bacteria E. coli en la que se va a producir la enzima, separación y purificación de la enzima de interés, degradación del plástico residual y, finalmente, purificación de los productos de reacción. Después de analizar los costes e indicadores económicos de los casos base planteados, se estudian distintos escenarios en los que se modifican parámetros clave del proceso, como el rendimiento de producción de microorganismos, el de producción de enzimas y el porcentaje de degradación del plástico. Los resultados indican que, aunque no se alcanza la viabilidad económica en ninguno de los casos propuestos, la etapa limitante del proceso es la degradación del polímero. Una vez identificado el punto crítico, se finaliza planteando distintas opciones de mejora que permitan lograr la viabilidad económica a través de la optimización del proceso y, consecuentemente, convertir esta tecnología en una opción competitiva en el mercado del reciclaje del PET.

Dirección
EIBES GONZALEZ, GEMMA MARIA (Tutoría)
LU CHAU, THELMO ALEJANDRO Cotutoría

Tribunal
HOSPIDO QUINTANA, ALMUDENA (Presidente/a)
FRANCO RUIZ, DANIEL JOSE (Secretario/a)
GONZALEZ GARCIA, SARA (Vocal)

Resumen
En las ultimas decadas el ser humano esta haciendo un esfuerzo considerable por mejorar su salud y condiciones de vida. Una de las vias para lograrlo esta relacionada con los habitos alimenticios. La sustitucion de grasas saturadas por grasas insaturadas permite reducir las probabilidades de sufrir cardiopatias y sobrepeso. Sin embargo, las grasas saturadas poseen una serie de características mecanicas y organolepticas que no presentan los aceites. Por ello, este trabajo se centra en la investigacion de tecnicas de estructuracion de aceites que logren obtener un producto final con lo mejor de los dos mundos. Se ha llevado a cabo la preparacion y estudio de geles de emulsion de aceite de canola empleando carragenina hibrida como agente estructurante. Dicho proceso pasa la aplicación del metodo emulsion template, debido a la dificultad de dispersion del aceite en la fase acuosa que contiene el agente gelificante. Por su parte, la carragenina ha sido extraida de la especie de alga Chondrus crispus mediante una tecnica de inmersion en caliente, asi como se ha determinado su peso molecular por viscosimetria capilar. La determinacion de las propiedades mecanicas en diferentes condiciones resulta fundamental. Por este motivo, se han realizado estudios reologicos sobre la emulsion y los geles que permiten relacionar dichas propiedades con la variación de la concentración de carragenina, sal y la proporción aceite agua, así como determinar la termorreversibilidad y fenomenos de histeresis de los geles. Por otro lado, teniendo en cuenta las potenciales aplicaciones en la industria alimentaria y farmaceutica, se han realizado pruebas de retención de aceite y agua, textura y color, enmarcadas dentro de un proceso de control de calidad, y cuyos resultados han mostrado relación con la reologia. Los resultados obtenidos son prometedores, gracias a los cuales, se plantean futuros retos de cara a conseguir que el uso de estos geles a nivel industrial se logre en un corto plazo

Dirección
SINEIRO TORRES, JORGE (Tutoría)
MOREIRA MARTINEZ, RAMON FELIPE Cotutoría

Tribunal
GONZALEZ ALVAREZ, JULIA (Coordinador)
GARRIDO FERNANDEZ, JUAN MANUEL (Presidente/a)
GONZALEZ GARCIA, SARA (Secretario/a)

Resumen
El cambio climático representa un desafío crucial para la agricultura, afectando la disponibilidad de alimentos debido a la variabilidad climática y alteraciones en los patrones de lluvia. La aceituna, es uno de los principales cultivos de nuestro país, siendo España el mayor productor mundial tanto de aceitunas de mesa como de aceite de oliva. En concreto, en 2023 se produjeron en España en torno a 767.000 t de aceite de oliva. El proceso de producción del aceite de oliva conlleva la generación de corrientes residuales, como ocurre con los huesos de aceituna, ramas u hojas, que en conjunto suponen hasta un 10 por ciento del peso de la aceituna. Este estudio se enfoca es la búsqueda de una nueva vida para este residuo de acuerdo con los principios de la economía circular. Para ello, se realizará el diseño de una biorrefinería para la valorización de este residuo de acuerdo con datos experimentales, procediendo también a su simulación, se identificará su perfil ambiental, y finalmente, se realizará un análisis tecno-económico del sistema.

Dirección
GONZALEZ GARCIA, SARA (Tutoría)

Tribunal
GARRIDO FERNANDEZ, JUAN MANUEL (Presidente/a)
MAURICIO IGLESIAS, MIGUEL (Secretario/a)
GONZALEZ ALVAREZ, JULIA (Vocal)

Resumen
Las aguas residuales de origen industrial constituyen un importante problema medioambiental. Además de los residuos característicos de cada industria, todas ellas, independientemente del sector, generan aguas residuales. Los vertidos industriales están sujetos a normativas que establecen límites máximos para cada contaminante, así como rangos aceptables para parámetros como el pH, la conductividad o la temperatura. Sin embargo, los caudales de vertido pueden ser tan elevados que sigan representando un problema, incluso cuando se cumplen todos los límites establecidos. Además, la escasez de recursos hídricos, agravada por el cambio climático, afecta a comunidades y ecosistemas. Por ello, es crucial implementar políticas que minimicen el uso de estos recursos naturales para garantizar su sostenibilidad. La planta de celulosa de Pontevedra cuenta con una planta depuradora propia que trata las aguas generadas durante su proceso productivo antes de ser vertidas a la ría de Pontevedra. Con el fin de anticiparse a las problemáticas mencionadas, recientemente se ha ampliado el sistema de tratamiento terciario con la incorporación de una etapa de ósmosis inversa, que permite recircular una parte del agua tratada, reduciendo considerablemente los caudales de agua fresca captada y de aguas residuales vertidas. El objetivo de este proyecto es analizar como mejora la calidad del agua tratada con el sistema de ósmosis inversa y comprobar si realmente se asemeja al agua fresca que se alimenta al proceso. Además, considerando los problemas relacionados con los costes asociados a este sistema debido a su elevado consumo energético, se evaluarán dichos costes y se estudiarán posibles soluciones.

Dirección
MOSQUERA CORRAL, ANUSKA (Tutoría)
Raposo Fernández, Fernanda Cotutoría

Tribunal
HOSPIDO QUINTANA, ALMUDENA (Presidente/a)
FRANCO RUIZ, DANIEL JOSE (Secretario/a)
GONZALEZ GARCIA, SARA (Vocal)

Resumen
Uno de los principales objetivos de la industria alimentaria actual es reemplazar las grasas perjudiciales para la salud por aceites o grasas con propiedades organolepticas similares y un buen perfil nutricional. Este trabajo de fin de master estudia el desarrollo de oleogeles a partir de aceites vegetales, especificamente de aceite de oliva. La emulsion se genera a partir de una fase acuosa de quitosano como agente estructurante y vainillina, que al reaccionar con el quitosano, forma una base de Schiff y crea una red tridimensional que atrapa el aceite. Ademas, se incorpora quitina en forma de particulas para estabilizar la emulsion mediante el efecto Pickering. Posteriormente, se elimina el agua de las emulsiones mediante secado convectivo para obtener una emulsion seca, y tras su trituracion, se obtiene el oleogel final.El objetivo principal de este trabajo es estudiar el impacto de la concentracion de particulas de quitina, 0,5, 1,0, 1,5 y 2,0 porciento, sobre las propiedades de la emulsion y el oleogel, tanto en presencia como en ausencia de vainillina. Se estudiaron las propiedades reologicas de la emulsion mediante ensayos oscilatorios. Primero se realizaron barridos de deformacion para determinar el regimen viscoelasticol lineal de las emulsiones y luego se midieron los espectros mecanicos para observar la variacion de los modulos elastico y viscoso con la frecuencia. En el oleogel, se analizaron las propiedades reologicas mediante barridos de deformacion y frecuencia, ademas de ensayos de calidad como colorimetria, textura y retencion de aceite.Los ensayos reologicos mostraron que las emulsiones presentaron un comportamiento predominantemente viscoso a concentraciones de quitina inferiores al 1,5 porciento en peso, y que a concentraciones mayores, el comportamiento se invirtio. El comportamiento reologico de las emulsiones se modeló con el modelo de Cross-Williamson para los sistemas sin quitina, y se anadio un termino empirico en funcion de la concentracion de particulas para los sistemas con quitina, lo que permitio obtener un modelo valido de viscosidad compleja para el rango de concentraciones ensayado. Tambien se analizo la distribucion del tamano de gota de las emulsiones mediante imagenes de microscopia optica, observandose que el diametro de las gotas disminuia con la concentracion de quitina.En cuanto a los oleogeles, se modelizo el secado convectivo a 70 grados celsius usando el modelo de Page, verificando que a mayor concentracion de quitina, aumentaba el tiempo de secado de las emulsiones. Ademas, se observo que las particulas de quitina desestabilizaban los oleogeles, resultando en una menor retencion de aceite en los sistemas con quitina. Aunque la vainillina no tuvo un efecto significativo sobre la reologia de las emulsiones, su presencia en el oleogel final mostro una mejora considerable en las propiedades determinadas. Esto se atribuye a las reacciones endotermicas entre los grupos amino y aldehido, favorecidas por la temperatura de secado.En general, al aumentar la cantidad de quitina, la dureza del oleogel disminuye, mientras que su adhesividad y elasticidad aumentan, alcanzando un maximo a una concentracion de 1,5 porciento de quitina. La cohesividad permanece casi inalterada. En conclusion, la presencia de particulas de quitina no mejora la calidad de los oleogeles en comparacion con los sistemas sin particulas, pero si incrementa la estabilidad de las emulsiones, lo cual es relevante a nivel industrial.

Dirección
MOREIRA MARTINEZ, RAMON FELIPE (Tutoría)
SINEIRO TORRES, JORGE Cotutoría

Tribunal
GARRIDO FERNANDEZ, JUAN MANUEL (Presidente/a)
MAURICIO IGLESIAS, MIGUEL (Secretario/a)
GONZALEZ ALVAREZ, JULIA (Vocal)