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TDR. Tesis Doctorales en Red

oai:www.tdx.cat:10803/3223

El objetivo de la tesis es contribuir a la aceptación del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) como herramienta metodológica para la evaluación medioambiental de procesos químicos diseñados siguiendo las pautas de la Química Verde. Se pretende asimismo complementar e integrar la evaluación ambiental con la correspondiente evaluación económica, también desde una perspectiva de ciclo de vida. Con el objetivo de mostrar la potencial utilidad del ACV en este ámbito, se llevan a cabo dos casos de estudio en los cuales se evalúan diferentes Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs) para el tratamiento de aguas residuales de la industria conteniendo contaminantes orgánicos persistentes. Las tecnologías evaluadas son: fotocatálisis en fase heterogénea, fotocatálisis en fase homogénea mediante procesos foto-Fenton, y ozonización. El primer caso de estudio se lleva a cabo a partir de datos a escala de laboratorio, mientras que el segundo caso de estudio, de carácter más detallado, se lleva a cabo mediante datos de planta piloto e industrial. Ambos estudios complementan la dimensión ambiental con la dimensión económica, utilizando la herramienta Coste del Ciclo de Vida (CCV). A continuación, se lleva a cabo una discusión sobre la utilidad del ACV en el ámbito de los procesos químicos, dependiendo de la escala de análisis: desde el laboratorio hasta la aplicación comercial. Finalmente, se presentan las conclusiones globales de la tesis, que pueden resumirse del siguiente modo:<br/>- La cuantificación de los avances alcanzados mediante la aplicación de los principios de la Química Verde requiere herramientas, habiéndose mostrado la potencial utilidad del ACV en este ámbito mediante dos casos de estudio sobre PAOs.<br/>- Se ha mostrado la posibilidad de aplicar el ACV tanto al nivel más básico de la Química Verde (laboratorio) hasta el más avanzado (aplicación comercial). Sin embargo los resultados obtenidos mediante ACVs basados en datos de laboratorio no necesariamente coinciden con los obtenidos en un estudio detallado, debido a: 1) falta de optimización de los procesos en laboratorio y 2) exclusión de procesos o fases del ciclo de vida que pueden ser relevantes, debido a la falta de datos. Por ello, tales estudios deben ser utilizados únicamente como evaluaciones preliminares.<br/>- El ACV despliega su potencialidad en estudios detallados, utilizando datos originados a escala piloto o industrial. Asimismo, el CCV se presenta como un complemento muy apropiado para el ACV, principalmente también en el caso de estudios detallados., The goal of the thesis is to contribute to the acceptance of Life Cycle Assessment (LCA) as a methodological tool for environmental evaluation of chemical processes designed by following the guidelines of Green Chemistry. This work also intends to complement and to integrate in the same framework the environmental assessment with the respective economic assessment, taking into account a life cycle perspective as well. In order to demonstrate the potential suitability of the LCA tool in this context, two case studies are carried out on the subject of Advanced Oxidation Processes (AOPs) for treating industrial wastewaters containing persistent organic pollutants. In particular, the evaluated AOP technologies are: heterogeneous photocatalysis, homogeneous photo-Fenton, and ozonation. The first case study is carried out by exclusively using data derived from laboratory experiments, while the second case study is more detailed, and carried out by using data from pilot plants and industrial plants. Both studies include, along with the environmental assessment, the corresponding economic assessment, based on Life Cycle Costing (LCC). Following these studies, a discussion is made on the suitability of LCA in the context of chemical processes depending on the scale of analysis. Finally, the overall conclusions of the thesis are outlined, which can be summarised as follows:<br/>- In order to assess the advances derived from applying Green Chemistry principles in the design of chemicals and chemical processes, methodological tools are needed. This thesis supports that LCA can be used for such a purpose, as has been shown by means of two case studies on AOPs.<br/>- Application of LCA can be carried out at several stages: from the most basic, namely the laboratory scale, to the most advanced, namely commercial application. However, results obtained by means LCA studies based exclusively on laboratory-derived data do not necessarily match the results obtained in a detailed LCAs, mainly due to: 1) lack of optimization of the conditions in which the chemical process takes place in laboratory tests, and 2) excluding relevant operations or life cycle phases which are hardly quantifiable when evaluated from laboratory tests. For this reason, it is suggested that laboratory-derived LCAs should be used only as a means of obtaining preliminary environmental information.<br/>- The potential of LCA as a tool is displayed when detailed studies, based on large-scale application data, are carried out. The LCC tool, on the other hand, presents itself as a very suitable complement, mainly when performing detailed studies.