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dc.contributor.advisorMargallo Blanco, María 
dc.contributor.advisorAldaco García, Rubén 
dc.contributor.authorHerrero González, Marta
dc.contributor.otherUniversidad de Cantabriaes_ES
dc.date.accessioned2015-11-06T11:12:06Z
dc.date.issued2015-10-23
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10902/7527
dc.description.abstractRESUMEN: La industria cloro-álcali hace referencia a aquella que produce cloro, hidróxido sódico, e hidrógeno como subproducto. Esta industria tiene una gran importancia a nivel productivo y económico, alcanzando en el año 2014 en Europa las 9.6 Mt/año de Cl2 en las 73 plantas de cloro-álcali, localizadas en 21 países diferentes. España también cuenta con una relativa importancia en este sector, con 9 plantas situadas mayoritariamente en el norte de la península (Euro Chlor, 2015). El proceso cloro-álcali comienza con la obtención de la sal (NaCl), la cual es transportada a la planta y utilizada en la preparación de la salmuera, que debe ser purificada antes de introducirse en electrólisis. La obtención la sal puede realizarse por diversas vías: minería de sal de roca, extracción por disolución, evaporación solar de sal, purificación de residuos de KCl, y producción de sal a vacío (Euro Chlor, 2013). Respecto a la electrolisis, se pueden emplear tres tecnologías diferentes: mercurio, membrana y diafragma. En dichas celdas, mediante la aplicación de una corriente eléctrica, se consigue la ruptura de la molécula de NaCl. Existen diversos estudios que realizan un análisis de ciclo de vida al proceso cloro-álcali (Euro Chlor, 2013, Jung y cols., 2013 y 2014, y Goetzfried y cols., 2012) pero ninguno de ellos abarca las etapas de obtención y preparación y purificación de la salmuera. Por tanto, el objetivo de este Trabajo Fin de Máster es la realización de un análisis medioambiental, desde la perspectiva de ciclo de vida, de las diferentes alternativas de obtención de la sal y purificación de la salmuera de alimentación del proceso cloroálcali. Se trata de un análisis de ciclo de vida (ACV) del tipo “desde la cuna a la puerta”, es decir, desde la obtención de las materias primas hasta la elaboración del producto. En este ACV se consideran todos los flujos de materia y energía, tanto de entrada, como de salida de las diferentes alternativas de producción de la salmuera de entrada al proceso de cloro-álcali. Se han tenido en cuenta las fases de obtención de la materia prima, junto con su transporte y purificación en la planta de cloro-álcali. Fuera de los límites del sistema quedan las fases de construcción, mantenimiento y desmantelamiento de los equipos y edificios, así como el proceso cloro-álcali, ya que se abordará en trabajos posteriores. El estudio ha incluido dos escenarios: Escenario 1. Purificación de salmuera en circuito abierto: se analiza la purificación en circuito abierto alimentada con salmuera extraída por disolución, que puede ser utilizada como materia prima en los 3 tipos de celdas de electrólisis: diafragma (1.1), mercurio (1.2) y membrana (1.3). Escenario 2: Purificación de salmuera Circuito cerrado: se analizada la purificación en circuito cerrado, para las celdas de mercurio (2.1) y membrana (2.2) y para cuatro tipos de sales: sal de roca, sal solar, sal de KCl y sal a vacío, incluyéndose la etapa de transporte. La metodología de evaluación de impacto empleada consideró las cargas ambientales y el consumo de recursos naturales energía, materiales y agua. Las cargas ambientales se evaluaron mediante el conjunto de indicadores de IChemE, 2002, considerando cinco indicadores para el aire y cinco para el agua. Resultados escenario 1. Comparando los consumos de las tres diferentes tecnologías, destacan los de la celda de membrana, especialmente el energético debido a la purificación secundaria que requiere. En las celdas de diafragma y mercurio los impactos se deben principalmente a los reactivos (NaOH), aunque también tiene una gran influencia la generación de la energía, En la celda de membrana, la generación de energía para la purificación secundaría tiene una gran importancia. Las categorías con mayor impacto al aire son agotamiento de ozono y efectos a la salud humana, mientras que al agua destaca la eutrofización. La purificación en la celda de membrana es la que presenta mayores impactos ambientales. Resultados escenario 2. Realizando una comparación entre los distintos tipos de sal, se observa que la purificación de la sal a vacío es la que presenta un mayor consumo de todos los recursos naturales, mientras que la purificación de residuos de KCl posee los menores consumos, pues se trata de una valorización de un residuo industrial. El incremento de consumo de los recursos naturales asociado a la celda de electrólisis de membrana se debe a la necesidad de una purificación secundaria, la cual tiene un consumo de vapor elevado. En cuanto a los impactos a la atmósfera destacan las categorías de calentamiento global y acidificación atmosférica Respecto a los impactos al agua, los valores son más bajos que los del aire, resaltando en este los valores de las categorías de eutrofización y, en menor medida, de ecotoxicidad al medio acuático generada por metales. El consumo de NaOH en la etapa de purificación, es una de las contribuciones más importantes a los impactos, junto con el consumo de la energía. Los impactos son más elevados en la sal a vacío, seguida de la sal de roca, la sal de KCl y, por último, la sal solar, coincidiendo este orden con en consumo energético. Esta influencia del consumo energético también queda reflejada en el incremento que sufren estos impactos en la celda de membrana, asociado a la purificación secundaria. A modo de resumen se presentan las conclusiones obtenidas: - El agua es consumido más intensivamente (95 %) que el resto de recursos naturales. - El consumo energético se ve incrementado por la purificación secundaria. - Las cargas ambientales (destacando las del aire frente las acuáticas) están determinadas por las emisiones generadas en la producción de la energía consumida y por la producción de los reactivos empleados. - En cuanto al transporte,la alternativa más sostenible ambientalmente es el empleo de tren para transportes de interior, y el barco transoceánico de fuel pesado para transportes marítimos. No se puede escoger un proceso de obtención y purificación óptimo ambientalmente, pues este será muy dependiente de la etapa de electrólisis posterior. Se puede considerar que reduciendo el consumo de energía se tiende a una mayor sostenibilidad ambiental.es_ES
dc.description.abstractABSTRACT: The chlor-alkali industry is the industry which produces chlorine, sodium hydroxide, and hydrogen as byproduct. This industry has an economic an productive high importance, reaching in 2014 in Europe 9.6 Mt/year of Cl2 on the 73 plants, located in 21 different countries. Spain has a relative importance in this sector, with 9 plants located mainly in the north of the peninsula (Euro Chlor , 2015). The chlor-alkali process begins with the salt (NaCl) mining, then the salt is transported to the plant and the brine is prepared,. The brine must be purified before being introduced into the electrolysis cells. The obtention of the sodium chloride used as starting material may be performed in several ways: rock salt mining, solution mining, solar evaporation, KCl residue purification and vacuum salt production (Euro Chlor, 2013). There are three different electrolysis cell technologies: mercury, diaphragm and membrane. In these cells, the NaCl molecule breakdown is achieved by application of electric current. There are several studies that make a life cycle assessment to chlor-alkali (Euro Chlor, 2013, Jung et al process., 2013 and 2014, and Goetzfried et al., 2012), but they do not cover the stages of salt production and brine preparation and purification. Therefore, the aim of this Master's Thesis is conducting an environmental analysis, from the perspective of life cycle of the different alternatives of obtention of the salt and brine purification for the chlor-alkali process. It is an “cradle to gate” LCA so steps from the obtention of raw materials to product development are considered. In this LCA all flows of matter and energy are considered, both input and output for the different production alternatives of feed brine for the chlor-alkali process, so are steps from the obtention of raw materials, along with transport and purification. The construction, maintenance and decommissioning stages are outside the boundaries of this study. The chlor-alkali process is beyond the limits of this assessment, it will be considered in subsequent works. The study has been done in two different scenarios: Scenario 1. Open circuit purification: the open circuit purification is studied, dividing it in three scenarios as a function of the electrolysis cell applied: diaphragm (1.1), mercury (1.2) y membrane (1.3). Scenario 2. Closed circuit purification: the closed circuit purification is studied for the mercury (2.1) and membrane (2.2) cell, for four types of salt: rock salt, solar salt, KCl salt and vacuum salt, including the transport stage. The impact assessment methodology considered the natural resources consumption and environmental burdens. Resources consumption include: energy, materials and water. gerMoreover, the environmental burdens were evaluated by the set of IChemE, 2002, indicators considering five indicators for air and five for the water. Scenario 1 results: Making a comparison between the three different cells consumption, the membrane cell has the greastest ones, especialy the energy consumption due to the secondary purification. On the diaphragm and mercury cells, the impacts are caused because of the reactants (NaOH), altought the energy generation has a great influence. On the membrane cell the energy generation for the secondary purification adquires a great importance. The categories with the bigger air impact are the stratospheric ozone depletition and the human health effects. Whilst eutrophication highlights on water. Membrane cell purification presents the higher environmental impacts Scenario 2 results: comparing between the different types of salt, the purification of the vacuum salt presents the highest consumptions for all the natural resources. In the other hand, the KCl wastes purification has the lowest consumptions, because it is a industrial waste valorization. The increment on the membrane cell consumptions is caused by the high vapor consumption on the secondary purification. Global warming and atmospheric acidification higlight on the atmospheric impacts. The water impacts have lower values than the air ones, highlighting in this categorie eutrophication and on lesser extent ecotoxicity to water generated by metals. The NaOH consumption on the purification stage is one of the most important contributions to the impacts, along with the energy consumption. Vacuum salt has the higher impacts, followed by the rock salt, solar salt, and, at last, KCl salt, coinciding this order with the energy consumption. The influence of the energy consumption is also reflected on the increment of the impacts on the membrane cell due to the secondary purification. To summarize the conclusions are presented - The water is consumed more intensively (95%) than other natural resources. - The energy consumption is increased by the secondary purification. - The environmental loads (highlighting the air against the water) are determined by the emissions generated in the production of the energy consumed and by the production of the reagents employed. - About the transport, the most environmentally sustainable alternative is the use of train for interior transport, ocean bulk carrier (heavy fuel) for maritime transport. You can not choose an environmentally optimal production and purification process , as this will be very dependent on the subsequent stage of electrolysis. You can consider reducing energy consumption tends to greater environmental sustainability.es_ES
dc.format.extent53 p.es_ES
dc.language.isospaes_ES
dc.rights© Marta Herrero Gonzálezes_ES
dc.subject.otherAnálisis de ciclo de vida (ACV)es_ES
dc.subject.otherCloro-álcalies_ES
dc.subject.otherSales_ES
dc.subject.otherSalmueraes_ES
dc.subject.otherPurificaciónes_ES
dc.subject.otherExtracciónes_ES
dc.subject.otherLife cycle assessment (LCA)es_ES
dc.subject.otherChlor-alkalies_ES
dc.subject.otherSaltes_ES
dc.subject.otherBrinees_ES
dc.subject.otherPurificationes_ES
dc.subject.otherExtractiones_ES
dc.titleAnálisis de ciclo de vida de los procesos de extracción y purificación de la salmuera del proceso cloro-álcalies_ES
dc.title.alternativeLife cycle assessment of salt mining and brine purification for the chlor-alkali processes_ES
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesises_ES
dc.rights.accessRightsembargoedAccesses_ES
dc.description.degreeMáster en Ingeniería Químicaes_ES
dc.date.embargoEndDate2020-10-23


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