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Dpto. de Ingeniería Química^ INGENIERÍA AMBIENTAL Introducción
J.I. Gutierrez Ortiz
Programa
1.- EL MEDIO AMBIENTE Y LA CONTAMINACIÓN El medio ambiente. Flujos de materia y energía en ecosistemas. Efectos de la actividad humana. Contaminación. Análisis histórico. Aspectos económicos de la contaminación ambiental. 2.- LA ATMÓSFERA Y LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS Composición media. Estándares de calidad. Fuentes de contaminación atmosférica. Emisión e inmisión. Cuantificación y unidades. Efectos de los contaminantes. Captación y muestreo. Métodos y aparatos de análisis de partículas. Métodos y aparatos de análisis de gases y vapores. 3.- DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES A LA ATMÓSFERA Fundamentos de meteorología. Gradiente térmico y estabilidad atmosférica. Capa de mezcla. Dispersión y dilución de las emisiones de chimeneas. Diseño de chimeneas. Selección de otros factores geométricos y materiales de construcción. 4.- TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS. SEPARACIÓN DE PARTÍCULAS Conceptos generales. Separadores gravitatorios, inerciales y centrífugos. Diseño de ciclones. Sistemas de filtración. Precipitación electrostática. Lavadores y absorbedores húmedos. Criterios de selección y aplicaciones. 5.- TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS. ELIMINACIÓN DE GASES Y VAPORES Combustión: directa, indirecta y catalítica. Absorción y adsorción. Control de óxidos de azufre. Control de óxidos de nitrógeno. Eliminación y enmascaramiento de olores. 6.- PROBLEMÁTICA DE LA CONTAMINACIÓN ACUOSA Los contaminantes y sus fuentes. Medida de la contaminación acuosa. Parámetros de caracterización de aguas residualesMedida del caudal. Demanda Química de Oxígeno. Demanda Bioquímica de Oxígeno. Canon de vertido. 7.- MÉTODOS FÍSICO-QUÍMICOS Métodos de tratamiento y depuración de aguas residuales. Depósitos de regulación y homogeneización. Coagulación y floculación. Sedimentación. Flotación. Neutralización. Oxidación Química. 8.- TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE AGUAS RESIDUALES Microbiología básica. Cinética de crecimiento microbiano. Estequiometría y rendimientos. Diseño de contactores para lodosactivos. Tipos de reactores. Nitrificación-desnitrificación. Eliminación de fósforo. 9.-PROBLEMÁTICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS Definición de residuo. Tipos de residuos sólidos. Residuos sólidos urbanos. Residuos tóxicos y peligrosos. Efectos contaminantes yvalor potencial. Reciclaje y otras alternativas de gestión de residuos. 10.- Tratamiento de residuos tóxicos y peligrosos. Características y composición. Gestión de residuos tóxicos y peligrosos. Incineración. Tratamiento físico-químico. Depósitos de seguridad. 11.- Residuos sólidos urbanos. Características generales. Recogida y transporte. Estaciones de transferencia. Separación y concentración selectiva. Reducción de volumen. Vertederocontrolado: Incineración. Pirólisis. Compostaje. Digestión anaerobia.
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Bibliografía: Ingeniería ambiental: fundamentos, entornos, tecnologías y sistemas de gestión, G. Kiely, McGraw-Hill, Madrid (1999) Contaminación ambiental: una visión desde la Química, C. Orozco Barrenetxea y cols., Thomson- Paraninfo, Madrid (2003)
La calificación global se obtendrá de las evaluaciones:
- En la nota final el examen escrito ponderará el 80%, siempre que la valoración del mismo sea superior al 50% de la nota máxima.
- La realización de prácticas y ejercicios aportará el 10% de la nota final.
- Los trabajos individuales supondrán el 10% de la nota final.
Para superar la materia se deben cumplir o superar los mínimos establecidos.
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1. EL MEDIO AMBIENTE Y LA CONTAMINACIÓN
El medio ambiente. Flujos de materia y energía en ecosistemas. Efectos de la actividad humana. Contaminación. Análisis histórico. Aspectos económicos de la contaminación ambiental.
INTRODUCCION
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Ingeniero Químico: debe tener un mayor conocimiento del
funcionamiento de los seres vivos y de interacción con el entorno
en el que realiza el trabajo de ingeniero, para no modificar este.
Emisión de fluidos (gases y líquidos) y sólidos al medio que le
rodea. (acústica, electromagnética, radiactiva)
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Recursos naturales
Recursos naturales:
Recursos NO Renovables: Combustibles fósiles, minerales, maderas
tropicales taladas que no se reponen y animales o plantas raras
que se cazan o se recogen de forma incontrolada
Recursos Renovables: Incluyen la energía del sol, los ciclos
biológicos y biogeoquímicos, bosques talados y replantados,
poblaciones de animales y plantas donde se ha controlado la
caza, pesca y recolección, aguas que pueden ser recicladas o
reutilizadas.
Recursos Abstractos: Incluyen animales, plantas y el paisaje natural
utilizado para actividades de ocio y turismo (pesca, montañismo,
vistas panorámicas,...)
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Flujos de materia y energía en ecosistemas
Fuentes de energía: la luz se convierte en energía química.
ATP adenosín trifosfato, es el combustible de los seres vivos.
Energía autótrofa (lleva a cabo en ecosistemas por plantas verdes en
presencia de luz por via de fotosintesis)
Energía heterótrofa (la energía quimica se importa de materia orgánica
que se generó en otro ecosistema)
FOTOSINTESIS
12H 2 O + 6CO 2 + 709 kcal (de la luz) (clorofila+enzimas) C 6 H 12 O 6 + 6O 2 +6H 2 O
La fotosintesis genera moléculas orgánicas y oxígeno.
Solo se aprovecha de un 1 a 5 % de la radiacion total del sol.
La producción de materia orgánica por las plantas de denomina
producción primaria.
La RESPIRACIÓN es la inversa de la fotosisntesis, para obtener energía.
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 (enzimas metabólicas) 6CO 2 + 12H 2 O + energia, trabajo y mantenimiento
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Autótrofos, fabrican su propio alimento, plantas
Heterótrofos, dependen de los autótrofos, saprofitas (por ejemplo
los hongos) y los animales.
La energía química producida por los productores primarios pasa
por la cadena alimenticia a los herbívoros, consumidor primario.
El consumidor secundario se alimenta de herbívoros. El terciario
se alimenta del secundario, estableciendo los niveles tróficos.
DESCOMPOSICION Y RECICLADO DE NUTRIENTES
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Efectos de la actividad humana.
Época de nomadismo: El ser humano es recolector y cazador, no modifica el equilibrio ecológico. Hombre sedentario: Pastor y agricultor, altera el medio ambiente (quema de bosque) Incremento de consumo de energía, esencialmente renovable. Inicio de núcleos poblados con la aparición de fenómenos de contaminación localizada. Revolución Industrial (siglo XVIII): Poco respeto por la naturaleza, impulsa la tecnología. Se considera la contaminación como un mal necesario por el progreso Utilización masiva de energías no renovables y explotación sin control de los recursos naturales. Modelo cultural urbano, los ecosistemas son deficitarios en materia y energía e incapaces de asimilar los residuos que generan. Núcleos poblados. Situación actual. Se introducen sustancias nuevas no naturales. Problemas de contaminación de carácter global, efecto invernadero, capa de ozono, contaminación marina,… Grandes y numerosas concentraciones urbanas e industriales y explosión demográfica (siglo XX). Fuerte contaminación localizada.
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Problemática ambiental (Crisis ambiental) Valoración Global (valoración a largo plazo)
- Cambio Climático
- Deterioro de suelo
- Pérdida de especies
- Grave contaminación de las aguas, aire y suelos
- Incremento de los accidentes medioambientales graves
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Causas de la crisis ambiental
Grado y tipo de desarrollo de la sociedad
Consumo ilimitado de bienes
Concentraciones urbanas e industriales
Esta concentración implica un más problemas ambientales, como el transporte, generación de residuos, aguas residuales,…
Exigencias del avance tecnológico
Producción de nuevos residuos…
Demanda de recursos primarios (energéticos y minerales)
Mayor demanda de energía (fósiles o nucleares). Mayor demanda de materiales con un ciclo de vida corto, mas residuos.
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La crisis ambiental es global la respueta deberia ser global. Actuaciones:
- Educación Ambiental
- Aplicación de un Desarrollo Sostenible: Desarrollo que colma las necesidades de la generación actual sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades.
Protocolos establecidos a nivel mundial:
- Convenio de Ramsar – Iràn. (protección de los humedales)
- Convención sobre el Comercio Internacional de Especies Amenazadas de Fauna y Flora
- Convención de Viena para la protección de la capa de Ozono.
- Protocolo de Montreal. (compuestos que elimina la capa de ozono)
- Convenio de Basilea.(los movimientos transfronterizos de residuos peligrosos)
- Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (UNFCCC). (efecto invernadero)
- Convenio Marco sobre la Diversidad Biológica.
- Declaración de Rio sobre el Medio Ambiente y Desarrollo.
- Convenio de Naciones Unidas de lucha contra la desertificación.
- Protocolo de Kioto de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático.
- Foro Intergubernamental de Bosques
- Convenio de Aarhus.
- Convenio de Rótterdam.
- Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología.
- El Convenio de Estocolmo.
- Tratado Internacional sobre los Recursos Fitogenéticos para la Alimentación y la Agricultura.
- Protocolo de Nagoya.
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Aspectos económicos de la contaminación ambiental.
Coste económico: La prevención. Los análisis y control de la contaminación. Gastos debido al deterioro de material. Pérdidas patrimoniales. Pérdidas de cultivos... Coste sociales (difícilmente cuantificables y de imputar): Pérdida de la salud de seres vivos. Pérdida o reducción de recursos naturales (Implica tensiones sociales y/o políticas) .../... Coste ecológico (no cuantificable): Daños en los diferentes ecosistemas. Pérdida de recursos naturales. Reducción de la biodiversidad. Incremento de la desertización. Fenómenos derivados del cambio climático. .../...
