Aprèn - Fernando Carrillo Navarrete

El present projecte de final de grau té com a objectiu el disseny d'un procés de reciclatge químic de polièster, enfocat més específicament en les fibres tèxtils de polièster *PET (tereftalat de polietilè), que busca transformar aquestes fibres en productes químics valuosos mitjançant un procés d'hidròlisi alcalina. Buscant com a resultat un procés dissenyat que resulti eficient, sostenible i econòmicament viable. Amb la finalitat de complir amb aquest objectiu s'ha desenvolupat un disseny detallat del procés que inclou la hidròlisi alcalina com a etapa central, definint condicions de reacció i fluxos de procés. A més, dels respectius càlculs dels balanços de matèria i energia per a garantir l'eficiència i la viabilitat del procés, també s'ha dut a terme el disseny dels equips principals. Així mateix, s'ha realitzat una anàlisi econòmica on s'estimen els costos de capital de la planta dissenyada i s'avalua la viabilitat econòmica del projecte. Tot això amb la finalitat d'oferir una solució innovadora i sostenible als desafiaments associats amb l'acumulació de residus tèxtils de polièster en el món contemporani. Aquesta proposta de disseny s'ha fonamentat en una revisió de literatura científica i tècnica disponible que ha servit per al posterior disseny del procés de reciclatge químic del polièster. Finalment, s'ha aconseguit dissenyar un sistema totalment operatiu que compleix la seva funció. No obstant això, les conclusions i resultats obtinguts porten a pensar que actualment, a l'ésser un procés relativament nou que es troba encara en una etapa de desenvolupament i recerca, no es podria definir com un projecte viable, a pesar que el seu benefici va més enllà del merament econòmic. Tanmateix, malgrat l'anteriorment esmentat, s'ha aconseguit obtenir una base sòlida per a la continuació d'aquest treball, amb l'aspiració de promoure canvis positius en la forma en què abordem i valorem els recursos en la indústria tèxtil.

El presente proyecto de final de grado tiene como objetivo el diseño de un proceso de reciclaje químico de poliéster, enfocado más específicamente en las fibras textiles de poliéster PET (tereftalato de polietileno), que busca transformar estas fibras en productos químicos valiosos mediante un proceso de hidrólisis alcalina. Buscando como resultado un proceso diseñado que resulte eficiente, sostenible y económicamente viable. Con el fin de cumplir con este objetivo se ha desarrollado un diseño detallado del proceso que incluye la hidrólisis alcalina como etapa central, definiendo condiciones de reacción y flujos de proceso. Además, de los respectivos cálculos de los balances de materia y energía para garantizar la eficiencia y la viabilidad del proceso, también se ha llevado a cabo el diseño de los equipos principales. Asimismo, se ha realizado un análisis económico donde se estiman los costes de capital de la planta diseñada y se evalúa la viabilidad económica del proyecto. Todo esto con la finalidad de ofrecer una solución innovadora y sostenible a los desafíos asociados con la acumulación de residuos textiles de poliéster en el mundo contemporáneo. Esta propuesta de diseño se ha fundamentado en una revisión de literatura científica y técnica disponible que ha servido para el posterior diseño del proceso de reciclaje químico del poliéster. Finalmente, se ha conseguido diseñar un sistema totalmente operativo que cumple su función. No obstante, las conclusiones y resultados obtenidos llevan a pensar que actualmente, al ser un proceso relativamente nuevo que se encuentra todavía en una etapa de desarrollo e investigación, no se podría definir como un proyecto viable, a pesar de que su beneficio va más allá de lo meramente económico. Sin embargo, pese a lo anteriormente mencionado, se ha logrado obtener una base sólida para la continuación de este trabajo, con la aspiración de promover cambios positivos en la forma en que abordamos y valoramos los recursos.

The objective of this final degree project is the design of a polyester chemical recycling process, focused more specifically on PET (polyethylene terephthalate) polyester textile fibers, which seeks to transform these fibers into valuable chemical products through an alkaline hydrolysis process. Seeking as a result a designed process that is efficient, sustainable, and economically viable. In order to meet this objective, a detailed design of the process has been developed that includes alkaline hydrolysis as a central stage, defining reaction conditions and process flows. In addition, the respective calculations of the material and energy balances to guarantee the efficiency and viability of the process, and the design of the main equipment has also been carried out. Likewise, an economic analysis has also been carried out where the capital costs of the designed plant are estimated, and the economic viability of the project is evaluated. All this with the aim of offering an innovative and sustainable solution to the challenges associated with the accumulation of polyester textile waste in the contemporary world. This design proposal has been based on a revision of available scientific and technical literature that has for the subsequent design of the polyester chemical recycling process. Finally, it has been possible to design a fully operational system that fulfills its function. Even though, the conclusions and results obtained lead us to think that currently, being a relatively new process that is still in a development and research stage, it could not be defined as a viable project, despite the fact that its benefit goes beyond of the merely economic. However, despite the aforementioned, it has been possible to obtain a solid foundation for the continuation of this work, with the aspiration of promoting positive changes in the way we approach and value resources in the textile industry.

Reciclaje químico de polímeros sintéticos

Trabajo final de grado

Martínez Castelló, Joan

Tutor/a - Director/a: Carrillo Navarrete, Fernando

Fecha de publicación: 2024

Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT)

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El presente estudio se centra en la investigación del reciclado químico de poliéster (PET), proporcionando una solución para la disminución de residuos textiles. El estudio se ha focalizado en analizar la cinética de hidrólisis del poliéster en condiciones alcalinas, empleando un co-disolvente alternativo, el isopropanol. El objetivo es establecer las condiciones óptimas de reacción, tales como la concentración de NaOH, la cantidad de isopropanol necesaria para lograr una conversión óptima de poliéster, el tiempo de reacción y la temperatura. En el desarrollo de este trabajo, se tratarán muestras de un tejido de poliéster. Estas muestras se mezclarán con una solución alcalina de NaOH, isopropanol y agua destilada, con variaciones en la concentración de NaOH y proporción de alcohol y agua. La mezcla se someterá a condiciones determinadas de tiempo y temperatura para degradar el tejido a lo largo del proceso. Al finalizar la reacción, se filtrará el residuo no reaccionado de poliéster y se pesará para analizar su conversión. Además, se llevará a cabo una evaluación de la recuperación de ácido tereftálico (TPA) obtenido durante el proceso.

This study focuses on the investigation of the chemical recycling of polyester (PET), providing a solution for the reduction of textile waste. The study has focused on analysing the hydrolysis kinetics of polyester under alkaline conditions, using an alternative co-solvent, isopropanol. The aim is to establish the optimal reaction conditions, such as NaOH concentration, the amount of isopropanol required to achieve optimal polyester conversion, reaction time and temperature. In the development of this work, samples of a polyester fabric will be treated. These samples will be mixed with an alkaline solution of NaOH, isopropanol and distilled water, with variations in NaOH concentration and alcohol/water ratio. The mixture shall be subjected to specific time and temperature conditions to degrade the tissue throughout the process. At the end of the reaction, the unreacted polyester residue shall be filtered and weighed for conversion analysis. In addition, an evaluation of the recovery of terephthalic acid (TPA) obtained during the process shall be carried out.

Reciclatge químic de polímers procedents de mescles de fibres

Trabajo final de grado

Sala Guitart, Roger

Tutor/a - Director/a: Macanás de Benito, Jorge; Carrillo Navarrete, Fernando

Fecha de publicación: 2023

Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT)

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Disseny d'un procés per a l'obtenció de bio-poliols a partir d'olis vegetals

Trabajo final de grado

Rincón Cirera, Àlex

Tutor/a - Director/a: Carrillo Navarrete, Fernando

Fecha de publicación: 2021

Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT)

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Extracción de compuestos orgánicos de un residuo agroalimentario

Trabajo final de grado

Márquez Cirera, Daniel

Tutor/a - Director/a: Carrillo Navarrete, Fernando; Álvarez del Castillo, María Dolores

Fecha de publicación: 2021

Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT)

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Actualmente, ciertas industrias alimentarias, disponen de residuos agroalimentarios al finalizar su producción y no saben cómo tratarlos. Habitualmente, se intentan reciclar, depositar en un basurero o en caso de ser lo suficiente inocuos, se liberan al medioambiente. Con el fin de encontrar un propósito al residuo de una empresa de tratamiento de frutos secos, cuyo desperdicio es la piel de almendra, se pretende extraer un componente llamado polifenol de las mismas, dándole una utilidad real. Se trata de una molécula con múltiples grupos fenólicos, con unas características antioxidantes muy notables y un posible uso para la fabricación de pigmentos naturales. A partir de este residuo triturado, un agente extractor (metanol), y un aparato que proporcione temperatura y agitación, se realizarán diferentes experimentos para determinar en qué condiciones se obtiene más cantidad de polifenoles por cada gramo de piel seca de almendra tratado. Se estudiará la influencia del tamaño de partícula, de la relación residuo/metanol y se harán las cinéticas a diferentes temperaturas para determinar a qué temperatura y en cuanto tiempo se produce la extracción óptima. Para la determinación de la cantidad de polifenoles en cada muestra extraída, se usará el método Folin-Ciocalteu, usado comúnmente para la detección de antioxidantes fenólicos y polifenólicos. Posteriormente, y gracias a la nueva tonalidad de la muestra proporcionada por el método, se determinará la cantidad de los mismos usando un espectrofotómetro. Vivimos en un planeta con recursos finitos y limitados. Por lo tanto, es imprescindible cerrar el círculo del producto y encontrar un propósito a todos y cada uno de los compuestos obtenidos en cada ciclo de producción. Es esencial que todas las empresas se adapten a este nuevo imperativo y encuentren una manera más sostenible de producir, transformando lo que al principio eran residuos, en un nuevo coproducto, minimizando la carga medioambiental y la contaminación de forma muy considerable.

Currently, certain food industries have agri-food waste at the end of their production and they don't know what to do with them. Usually, they try to recycle, put them in a landfill or, if they are safe enough, they are released into the environment. In order to find a purpose for the waste from a nut processing company, whose remains are the almond skin, it is intended to extract a component called polyphenol from them, giving it a real utility. It is a molecule with multiple phenolic groups, with very notable antioxidant characteristics and a possible use for the manufacture of natural pigments. From this crushed residue, an extracting agent (methanol), and an instrument that provides temperature and agitation, different experiments will be carried out to determine under which conditions the most amount of polyphenols is obtained for each gram of dry almond skin treated. The influence of the particle size, the residue / methanol ratio will be studied and the kinetics will be made at different temperatures to determine at what temperature and in how long the optimal extraction occurs. For the determination of the quantity of polyphenols in each extracted sample, the FolinCiocalteu method will be used, commonly used for the detection of phenolic and polyphenolic antioxidants. Subsequently, and thanks to the new tonality of the sample provided by the method, the amount of the same will be determined using a spectrophotometer. We live on a planet with finite and limited resources. Therefore, it is essential to close the product circle and find a purpose for each one of the compounds obtained in each production cycle. It is essential that all companies adapt to this new imperative and find a more sustainable way of producing, transforming what was originally waste into a new coproduct, minimizing the environmental burden and pollution.

Extracción de colorantes de un residuo natural

Trabajo final de grado

Gómez Moreno, Héctor

Tutor/a - Director/a: Carrillo Navarrete, Fernando

Fecha de publicación: 2021

Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT)

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La societat en la que vivim està basada en els beneficis econòmics, que són prioritaris sobre la salut ambiental. Per això, s'ha contribuït al fet que el sistema de producció global sigui lineal, en tots els àmbits. Actualment es produeixen tones de residus que s'acumulen en abocadors, en lloc de reintroduir-se a la cadena de producció. En l'àmbit agroalimentari, per exemple, es generen residus rics en compostos bioactius, inclosos compostos fenòlics, metabòlits secundaris que es troben de forma natural a les plantes, que mostren propietats antioxidants, antiinflamatòries, cardioprotectores i anticancerígencas, entre d'altres [1]. Aquests compostos beneficiosos no tenen un gran valor d'aplicació a escala industrial. En el present Treball de Final de Grau es realitza un estudi sobre la possibilitat d'extreure compostos fenòlics funcionals de pells d'ametlla, i utilitzar-los com colorants naturals, amb els quals poder tenyir teixits. Mitjançant la reutilització d'aquest residu natural, s'aconseguiria una reinserció de les pells en la cadena de producció, utilitzant-les com a nova matèria primera, per la qual cosa completaria un sistema circular i sostenible. Per aconseguir aquests compostos fenòlics, es porta a terme un procés d'extracció utilitzant aigua destil·lada com a dissolvent. En el projecte s'estudia l'efecte de la temperatura, la relació sòlid-líquid, la mida de partícula i el temps d'extracció en la quantitat de polifenols obtinguts. La cinètica d'extracció també és objecte d'estudi, i es realitza utilitzant diversos models cinètics. Un cop s'han obtingut els diferents extractes, es realitza un procés de tintura utilitzant sals i enzims naturals com a fixadors de les molècules de colorant al teixit. Finalment, els teixits tenyits són estudiats colorimètricament, i són sotmesos a assajos de solideses al fregament, rentat i transpiració.

La sociedad en la que vivimos está basada en los beneficios económicos, que son prioritarios sobre la salud ambiental. Por ello, se ha contribuido a que el sistema de producción global sea lineal, en todos los ámbitos. Actualmente se producen toneladas de residuos que se acumulan en vertederos, en lugar de reintroducirse en la cadena de producción. En el ámbito agroalimentario, por ejemplo, se generan residuos ricos en compuestos bioactivos, incluidos compuestos fenólicos, metabolitos secundarios que se encuentran de forma natural en las plantas, que muestran propiedades antioxidantes, antiinflamatorias, cardioprotectoras y anticancerígencas, entre otras [1] . Estos compuestos beneficiosos no tienen un gran valor de aplicación a escala industrial. En el presente Trabajo de Final de Grado se realiza un estudio sobre la posibilidad de extraer compuestos fenólicos funcionales de pieles de almendra, y utilizarlos como colorantes naturales, con los que poder teñir tejidos. Mediante la reutilización de este residuo natural, se conseguiría una reinserción de las pieles en la cadena de producción, utilizándolas como nueva materia prima, por lo que completaría un sistema circular y sostenible. Para conseguir estos compuestos fenólicos, se lleva a cabo un proceso de extracción utilizando agua destilada como disolvente. En el proyecto se estudia el efecto de la temperatura, la relación sólido-líquido, el tamaño de partícula y el tiempo de extracción en la cantidad de polifenoles obtenidos. La cinética de la extracción también es objeto de estudio, y se realiza utilizando varios modelos cinéticos. Una vez se han obtenido los diferentes extractos, se realiza un proceso de tintura utilizando sales y enzimas naturales como fijadores de las moléculas de colorante al tejido. Finalmente, los tejidos teñidos son estudiados colorimétricamente, y son sometidos a ensayos de solideces al frote, lavado y transpiración.

The society in which we live is based on economic benefits, which take priority over environmental health. For this reason, it has contributed to the global production system being linear, in all areas. Tons of wastes are currently being produced and accumulated in landfills, rather than being reintroduced into the production chain. In the agriculture food sector, for example, waste rich in bioactive compounds are generated, including phenolic compounds, secondary metabolites found naturally in plants, which show antioxidant, anti-inflammatory, cardioprotective and anticancer properties, among others [1]. These beneficial compounds do not have great application value on an industrial scale. In the present Final Degree Project a study is carried out on the possibility of extracting functional phenolic compounds from almond skins, and using them as natural colorants, with which to dye fabrics. By reusing this natural residue, the hides would be reinserted into the production chain, using them as new raw material, thus completing a circular and sustainable system. To obtain these phenolic compounds, an extraction process is carried out using distilled water as a solvent. The project studies the effect of temperature, the solid-liquid ratio, the particle size and the extraction time on the amount of polyphenols obtained. Extraction kinetics is also studied, using various kinetic models. Once these extracts have been obtained, a dyeing process is carried out using salts and natural enzymes. Finally, the dyed fabrics are studied colorimetrically, and are subjected to fastness tests to rubbing, washing and perspiration.

Simulation and design study of the topside of a floating production, storage and offloading vessel (FPSO)(Crude Oil Stabilization Process)

Trabajo final de grado

Bin Othman, Amirul Asyraff

Tutor/a - Director/a: Carrillo Navarrete, Fernando

Fecha de publicación: 2019

Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT)

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After the industrial revolution in the early 20th century and the invention of cars, apart from coal, petroleum has been one of the most important source of energy in the world. Countries that produce crude oil make a lot of money from it until recently, when the crude oil price reduced due to the discovery of shale oil in the United States. Crude Oil or raw unrefined petroleum is basically a commonly combustible fluid of complex hydrocarbons found in reservoir underneath the Earth's surface. Unrefined petroleum is drilled from the well and sent to petroleum treatment facilities for it to be handled into oil based goods that are desired by the consumers. In any case, before being shipped to the treatment facilities at downstream, the raw petroleum should be settled and flashed off in advance since it contains light segments which are very volatile, that can evaporate easily if they have a high vapor pressure. Therefore, the crude oil need to be stabilized first to reduce wastage from evaporation during its transport to the onshore. In this Cendor Phase 2 Field case, the crude oil is stabilized at the topside of an FPSO (Floating Production Storage and Offloading vessel). This thesis plans to investigate and identify the factor in the process parameter that affects the final vapor pressure of the crude oil at Cendor Phase 2 Field, Malaysia. In order to identify the effect of the parameters and the most optimum condition to ensure the vapor pressure of crude oil is reduced as much as possible, a simulation of the process has been carried out by utilizing Aspen HYSYS 8.8 (ver. 2011) simulator following the procedure provided in the Design Basis Memorandum of the project. It was discovered that at the feed, the inlet temperature, the feed volumetric flow rate, free water volumetric flow rate can give effect in the final RVP and TVP of the crude oil. Furthermore, it was also discovered that the operating pressure of 17.5 bar for High Pressure Separator, and 6 bar for Low Pressure Separator are suitable to produce crude oil that fulfills the vapor pressure requirement set by the client. Compositional analysis was also carried out at the end of this thesis, and it is discovered that the final composition of the crude oil is theoretically consistent with the reading of its TVP and RVP. In light of the parameters broken down, it can be concluded that those parameters that have been manipulated have a very noteworthy effect on the TVP and RVP of the crude oil.

Study of a process based on salt-free dyeing of cellulosic fibres

Trabajo final de grado

Binti Nawang, Nurhanani Najwa

Tutor/a - Director/a: Carrillo Navarrete, Fernando

Fecha de publicación: 2019

Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT)

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Estudio del proceso de modificación de fibras celulósicas con silanos funcionalizados

Trabajo final de grado

Martínez López, Kevin

Tutor/a - Director/a: Carrillo Navarrete, Fernando

Fecha de publicación: 2019

Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT)

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La tintura de las fibras de celulosa con colorantes reactivos es el método actual más extendido a nivel industrial debido a que es el único mecanismo que permite que el colorante establezca un enlace covalente con la fibra y ésta tenga excelentes propiedades al lavado. El principal problema reside en que los colorantes son aniones en disolución y cuando la fibra entra en contacto con el agua sus grupos hidroxilo se ionizan y se genera un potencial eléctrico negativo en su superficie. Por lo tanto, el colorante tiene dificultades para difundir hacia la fibra por si sólo. La solución actual se basa en el empleo de sales en elevadas cantidades para lograr un agotamiento aceptable del colorante. Aún y así, el impacto ambiental asociado a esta solución hace que el proceso sea muy contaminante y sea imperativo encontrar alternativas medioambientalmente más sostenibles. De entre los nuevos métodos disponibles para lograr un proceso de tintura libre de sal o que emplee una menor cantidad, un método que ha recibido especial atención es la denominada cationización de la fibra. Unos compuestos que recientemente han demostrado ser aptos como modificadores superficiales del algodón son los compuestos tipo silano. En este trabajo, la molécula 3-aminopropiltrietoxsilano fue aplicada sobre tejido de algodón tanto por agotamiento como por fulardado con el objetivo de lograr una reducción de la sal en los procesos de tintura con colorantes reactivos. Los porcentajes de agotamiento del baño, los valores K/S y los parámetros CIELab fueron determinados para las fibras teñidas con colorante reactivo. Los resultados indican que el silano empleado no es un buen candidato para teñir en medio alcalino. Otros tipos de colorantes fueron estudiados: directos y ácidos. El agotamiento con ambos colorantes fue elevado, demostrando la efectividad del silano en medio neutro u ácido, pero sólo las muestras teñidas con colorantes ácidos retuvieron el colorante tras un lavado con agua. No se ha podido realizar un estudio en profundidad con los colorantes ácidos, pero se ha abierto un nuevo campo de estudio.