Instituto de Investigación en Combustión y Contaminación Atmosférica
El Instituto de Investigación en Combustión y Contaminación Atmosférica (en adelante CCA), tiene como objetivo desarrollar una investigación propia e interdisciplinar en química atmosférica y procesos de combustión, de enorme potencial en el seno de la UCLM y de gran relevancia para el desarrollo energético sostenible nacional e internacional. El centro se propone dar mayor alcance y relevancia a la investigación realizada habitualmente en el campo tanto de la química y contaminación atmosférica como de las máquinas y motores térmicos, estableciendo relaciones entre la fuente de emisión (combustión) y los efectos medioambientales derivados del aprovechamiento energético de la misma, para lo cual resulta necesario el análisis combinado de todos los procesos implicados (caracterización de combustibles, procesos de combustión, determinación de emisiones contaminantes y análisis de los procesos de degradación en la atmósfera de dichas emisiones).
Descripción Física del Centro
El Instituto de Investigación, de carácter multidisciplinar, cuenta con los espacios propios de los que disponen los distintos grupos de investigación proponentes en otros edificios docentes y/o institutos de investigación, además de un espacio adicional situado en el Edificio Polivalente del campus de Ciudad Real. Así, en el caso de los grupos relacionados con la contaminación atmosférica, a parte de los laboratorios propios en el Edificio Marie Curie, de la Facultad de Ciencias y Tecnologías Químicas, contará con laboratorios en el Edificio Polivalente. En el caso del Grupo de Combustibles y Motores serán los espacios disponibles en la Escuela Politécnica de Ciudad Real (salas de ensayo de motores), en el INEI (sala de ensayos de vehículos) y en el Instituto de Energías Renovables de Albacete (laboratorios para el aprovechamiento energético de biomasa) los destinados al centro. El Grupo de Mineralogía Aplicada pondrá a disposición los laboratorios existentes en el IRICA.
Objetivos
- Dotar al sistema español de Ciencia y Tecnología de un Centro de Investigación singular que analice la relación directa existente entre los procesos de aprovechamiento energético de biocombustibles (en especial los relacionados con el sector transporte) y la contaminación atmosférica derivada del uso de los mismos.
- Potenciar el carácter interdisciplinar de la investigación en procesos de combustión y sus consecuencias en la contaminación y química atmosférica, evitando así los esfuerzos aislados y poco conectados habituales en otros centros/grupos de investigación.
- Desarrollar investigación en el campo de la reactividad atmosférica que permita conocer mejor el papel de los principales oxidantes atmosféricos (OH, NO3, Cl, y O3) implicados tanto en procesos en fase gas como en condiciones heterogéneas.
- Determinar la reactividad de distintas especies contaminantes emitidas a la atmósfera, sus constantes cinéticas de velocidad, sus tiempos de vida media, así como los mecanismos de reacción en la producción de contaminantes secundarios.
- Evaluar el impacto atmosférico y medioambiental de los contaminantes emitidos por fuentes antropogénicas o biogénicas, identificando, cuantificando y dilucidando los mecanismos por los que se forman nuevos contaminantes atmosféricos (gases o aerosoles orgánicos secundarios) a partir de la fotooxidación de las emisiones.
- Llevar a cabo estudios cinéticos a ultrabajas temperaturas de reacciones de interés tanto atmosférico como astrofísico mediante el uso de expansiones supersónicas Laval Nozzle.
- Potenciar la investigación y la innovación tecnológica en el campo de los biocombustibles, con especial atención a aquellos empleados en el sector transporte (biocarburantes) y en la producción de energía eléctrica (biomasa sólida). De esta forma, se pretende mejorar el conocimiento sobre el efecto que el tipo de combustible y el equipo de aprovechamiento (motor, caldera, etc.) tiene sobre las emisiones contaminantes generadas y sus características químicas y morfológicas.
- Buscar soluciones que permitan la valorización de los residuos generados en el aprovechamiento energético de biomasa de forma que se minimice su efecto sobre el medioambiente y que permita incrementar la eficiencia de otros procesos industriales en los que dichos residuos puedan ser utilizados.
- Evaluar, caracterizar y determinar sustancias contaminantes del medio ambiente atmosférico. Llevar a cabo el control ambiental a partir de la medida de inmisiones en la atmósfera, empleando distintas técnicas de muestreo en campo, además de contar con un laboratorio móvil de monitorización atmosférica, equipado con las últimas tecnologías para el análisis de contaminantes de acuerdo con la normativa ambiental vigente (R.D 102/2011).
- Dotar a las administraciones (con responsabilidades en aspectos medioambientales) y empresas (productores de combustibles, industrias de generación eléctrica, industria de la automoción, etc.) pertinentes de la información científica necesaria para la toma de decisiones frente a algunas de las cuestiones suscitadas como consecuencia de la progresiva tendencia a la utilización de combustibles renovables.
Beneficios Esperados
La consecución de los objetivos generales señalados anteriormente, permitirían contribuir desde el punto de vista científico-técnico en los siguientes aspectos:
- Análisis y caracterización de combustibles de interés futuro (biocarburantes de primera y segunda generación, mezclas e-diesel y e-b-diesel, cultivos energéticos, residuos agrícolas y forestales, etc.) y valorización de los mismos en relación al empleo de combustibles convencionales. De esta forma se pretende aportar información sobre las principales propiedades que afectan al proceso de combustión y al diseño de los equipos donde se utilizan.
- Conocer exhaustivamente el efecto que el tipo de combustible tiene sobre las prestaciones y emisiones de equipos de combustión y establecer relaciones causa-efecto entre dichas prestaciones y las condiciones de operación de los equipos. Los resultados obtenidos permitirán desarrollar sistemas de combustión (MCIA, calderas, etc.) más eficientes y adaptados a las características químico-físicas del combustible empleado.
- Análisis de nuevos modos de combustión en MCIA que permitan, sin mermar la eficiencia del motor, disminuir el nivel de emisiones contaminantes de forma activa, como es el caso de los nuevos modos de combustión premezclada con carga homogénea.
- Determinar cualitativa y cuantitativamente los componentes de las emisiones contaminantes producidas con el uso de diferentes combustibles (biocarburantes en el caso del sector transporte y biomasa sólida en el caso de la generación térmica/eléctrica), tanto los que forman parte de las emisiones gaseosas como los que forman parte de la fracción particulada. Los resultados obtenidos permitirán la optimización y diseño de sistemas de post-tratamiento (trampas de partículas, DeNOx, etc.) que mejoren la eficiencia de los ya existentes.
- Se analizarán los procesos de degradación atmosférica de las diferentes especies contaminantes. Esto permitirá, por un lado, determinar las constantes cinéticas de los procesos en los que los contaminantes interaccionen con los diferentes oxidantes atmosféricos y, por otro lado, determinar los productos de estas reacciones. Esta información permitirá establecer las implicaciones atmosféricas que supone el uso de los diferentes combustibles y contribuir a ampliar bases de datos cinéticos sobre procesos atmosféricos que permiten alimentar los modelos que explican el comportamiento de la Atmósfera y predecir el comportamiento de las diferentes especies contaminantes.
- Profundizar en el conocimiento del impacto de nuevos materiales emitidos a la atmósfera, como, por ejemplo, los nuevos compuestos que se diseñan y emplean en la industria de la refrigeración como alternativos a los cluorofluorcarbonados (CFCs).
- Extender la base de datos cinéticos de la reactividad de compuestos orgánicos volátiles a ultrabajas temperaturas para explicar el comportamiento de estos compuestos, tanto en las regiones más frías de la atmósfera, como en las nubes interestelares.
- Caracterización y valorización de los residuos sólidos generados durante el aprovechamiento energético de biomasa con el fin de, por un lado, conocer los problemas de operación que pueden originar en los equipos (y, por otro lado, determinar usos alternativos de interés en los que dichos residuos puedan suponer un valor añadido.
- Se determinarán los niveles de contaminantes atmosféricos (Ozono, NOx, SO2, CO, Compuestos orgánicos volátiles (COVs) incluidos compuestos carbonílicos) así como del material particulado PM10 y PM2.5 en zonas rurales, urbanas e industriales de la región. Se caracterizará también la fracción orgánica del material particulado atmosférico PM10, concretamente se determinarán los hidrocarburos aromáticos policiclicos. Se analizará la calidad del aire interior en distintos ambientes tanto de edificios públicos como privados.
- Se desarrollarán nuevos captadores para el muestreo de compuestos orgánicos volátiles en aire ambiente.
Organización
Directora:
Beatriz Cabañas Galán - beatriz.cabanas@uclm.es
SEDE
Instituto de Investigación en Combustión y Contaminación Atmosférica
Edificio Polivalente
Camino Moledores, s/n
13071 – Ciudad Real
Tlf.: 926 – 29 53 00 (ext. 3004)
Correo Electrónico: icca.cr@uclm.es
Correo Electrónico: beatriz.cabanas@uclm.es
LABORATORIOS ASOCIADOS
Laboratorio de Química Física
Edificio Marie Curie
Facultad de Ciencias y Tecnologías Químicas
Avda. Camilo José Cela, s/n
13071 – Ciudad Real
Tlf.: 926 – 29 53 00 (ext. 3451 y 6239)
Correo Electrónico: jose.albaladejo@uclm.es
Correo Electrónico: beatriz.cabanas@uclm.es
Laboratorio de Combustibles y Motores
E.T.S. Ingenieros Industriales
Avda. Camilo José Cela, s/n
13071 – Ciudad Real
Tlf.: 926 – 29 53 00 (ext. 3807)
Correo Electrónico: Magin.Lapuerta@uclm.es