Revista Politécnica

Biomass Potential in South America for the Production of Bioplastics. A review

Resumen: La biomasa es una fuente primaria renovable que ha generado mayor interés en el mundo durante los últimos años, debido a la oportunidad de obtener productos energéticos y no energéticos similares a los que se producen de las fuentes no renovables. En este sentido, América del Sur, por su ubicación geográfica, cuenta con alto potencial de generar y adicionar valor a la biomasa; por lo que esta investigación realiza una revisión descriptiva sobre la disponibilidad y potencial de biomasa en América del Sur, con el propósito de establecer los tipos y cantidad de bioplásticos biobasados y biodegradables (BBB) que se pueden producir en esta región. En primer lugar, se realizó una descripción de la biomasa, sus características y clasificación. Posterior a esto, se recopiló información de la biomasa generada en cada país, para finalmente describir los tipos de BBB existentes en la actualidad. La investigación reveló que en la región se pueden producir 204,42 millones de toneladas (MMt) de bioplástico basado en celulosa regenerada, 4,11 MMt de bioplástico basado en almidón, 0,58 MMt de ácido poliláctico y 8,68 MMt de polihidroxibutirato. Además, la producción de BBB es una alternativa que permite minimizar la contaminación ambiental producida por los plásticos sintéticos, ya que utiliza de manera eficiente y sostenible los residuos generados por actividades agropecuarias e industriales. Finalmente, este estudio permite ampliar el estado del arte e intensificar las ventajas que tienen los países de América del Sur con respecto a la generación de empleos y desarrollo industrial en zonas rurales.

Abstract: Biomass is a primary renewable source that has generated greater interest in the world in last years, because it offers the opportunity to obtain energy and non-energy products similar to those manufactured from non-renewable sources. In this sense, South America, due to its geographical location, has high potential to generate and add value to biomass; so that this research carries out a descriptive review on the availability and potential of the biomass in South America, with the purpose of establishing the types and quantity of biobased and biodegradable bioplastics (BBB) that can be produced in this region. In the first place, a description of the biomass, its characteristics and classification was made. Subsequently, information was collected on the biomass generated in each country, to finally describe the types of BBB currently available. The research revealed that 204.42 million of tons (MMt) of bioplastic based on regenerated cellulose can be produced in the region, 4.11 MMt of starch-based bioplastic, 0.58 MMt of polylactic acid and 8.68 MMt of polyhydroxybutyrate. In addition, the production of BBB is an alternative that allows to minimize the environmental pollution produced by synthetic plastics, since it uses in an efficient and sustainable way the waste generated by agricultural and industrial activities. Finally, the study made it possible to expand the state of the art and intensify the advantages that the countries of South America have with respect to the generation of jobs and industrial development in rural areas.

Management of Occupational Exposure to Noise at the Technology Transfer Center for Training and Research in Vehicle Emission Control (CCICEV) of the Escuela Politécnica Nacional

Resumen: El objetivo de esta investigación radica en: identificar los factores de riesgo que pueden afectar la salud auditiva del personal del CCICEV de la Escuela Politécnica Nacional, evaluar los riesgos y proponer las medidas de control que permitan el cumplimiento de la normativa vigente respecto a la exposición laboral de ruido en el Ecuador. En el CCICEV, se llegó a determinar que existe sobreexposición laboral a ruido, ya que luego de realizar la evaluación a riesgo físico, el nivel de presión sonora diario equivalente ponderado en A (Laeqd) en el área técnica, sobrepasa los 85 dBA y en el área administrativa se encuentra sobre los 70 dBA. Por ello, fueron propuestas medidas de control para la fuente, el medio y el receptor, de acuerdo con la jerarquía de control de ruido de la norma ISO 45001; siendo estas: para la fuente de enfriamiento, una cabina de insonorización; para el medio, paneles de absorción acústica, así como un revestimiento acústico en la fachada frontal de las oficinas; como medidas administrativas, se proponen pausas pasivas o activas en lugares libres de ruido, apagar las fuentes de ruido si no se las necesita e informar a los colegas de trabajo si se va a realizar una actividad ruidosa; además se recomienda realizar un plan general de seguridad y salud en el trabajo donde prevalezca la vigilancia de la salud, la formación e información al igual que la debida señalización, y para el receptor del área técnica, se propone el uso de equipo de protección auditiva.

Abstract: The objective of this research is to: identify the risk factors that may affect the hearing health of the CCICEV staff of the Escuela Politécnica Nacional, evaluate the risks and propose control measures that allow compliance with current regulations regarding the occupational noise exposure in Ecuador. The CCICEV determined that there is occupational overexposure to noise, since after carrying out the physical risk assessment, the equivalent daily A-weighted sound pressure level (Laeqd) in the technical area exceeds 85 dBA and in the administrative area is over 70 dBA. For this reason, control measures were proposed for the source, the medium and the receiver, according to the noise control hierarchy of the ISO 45001 standard; being included: for the cooling source, a soundproofing cabin; for the middle, acoustic absorption panels, as well as an acoustic cladding on the front façade of the offices; As administrative measures, passive or active breaks are proposed in places free of noise, turning off noise sources if they are not needed and alerting co-workers if noisy activity is going to take place; In addition, it is recommended to carry out a general plan of health and safety at work where health surveillance, training and information prevail, along with proper signaling, and for the recipient of the technical area, the use of hearing protection equipment is proposed.

A Holistic Decision-Making Process to Improve the Productivity of Public Transportation in Cuenca-Ecuador

Abstract: National governments are responsible for guaranteeing the accessibility, affordability, availability, and social acceptability of public services. If urbanization grows in an unplanned way requires more investments to extend the current infrastructure or build new ones. Since, in general, cities in developing countries lack sufficient economic resources, it is necessary to maximize the productivity of the current infrastructure to satisfy additional demand. Boosting asset utilization, optimizing maintenance planning, and expanding demand management measures could take advantage of the wasted infrastructure. The local government of Cuenca-Ecuador aims to expand the public transport supply throughout the urban area (77.5% of spatial cover and 92% of population cover in the urban area), using the maximum network capacity. Thus, it requires a holistic and inclusive framework that guarantees the implementation of the project. Studies in urban planning have shown that the productivity of the public transportation network depends on the network and activity systems. The application of actor-network theory demonstrated that the proposed solution (a package of 22 measures related to the transit-oriented development and demand-management measures) is not only necessary but feasible. The analysis allowed identifying ten interested actors and one non-interested actor. Moreover, the method highlights the role of each actor to counteract potential opponents and meet the target by 2030.

Resumen: Los gobiernos nacionales son responsables de garantizar la accesibilidad, asequibilidad, disponibilidad y aceptabilidad social de los servicios públicos. Si la urbanización crece de forma no planificada, se requieren más inversiones para ampliar la infraestructura actual o construir nuevas. Dado que, en general, las ciudades de los países en desarrollo carecen de recursos económicos suficientes, es necesario maximizar la productividad de la infraestructura actual para satisfacer la demanda adicional. Impulsar la utilización de activos, optimizar la planificación del mantenimiento y ampliar las medidas de gestión de la demanda podría aprovechar la infraestructura desperdiciada. El gobierno local de Cuenca-Ecuador tiene como objetivo ampliar la oferta de transporte público en toda la zona urbana (77,5% de cobertura espacial y 92% de cobertura poblacional en el área urbana), utilizando la máxima capacidad de la red vial. Por lo tanto, requiere un marco holístico e inclusivo que garantice la implementación del proyecto. Los estudios de planificación urbana han demostrado que la productividad de la red de transporte público depende de la red y los sistemas de actividad. La aplicación de la teoría de la red de actores demostró que la solución propuesta (un paquete de 22 medidas relacionadas con el desarrollo orientado al tránsito y las medidas de gestión de la demanda) no solo es necesaria sino factible. El análisis permitió identificar diez actores interesados y un actor no interesado. Además, el método destaca el papel de cada actor para contrarrestar a los posibles oponentes y cumplir el objetivo de desarrollo para el 2030.

Study of Heterogeneous Catalysis with Iron (II) Disulfide as a Treatment in Gaseous Emissions Contaminated with Toluene from Paint Industries

Resumen: Esta investigación pretende desarrollar una alternativa para el tratamiento de las emisiones gaseosas contaminadas con tolueno producidas en la industria de pinturas, de modo que se minimice el riesgo de afectación a la salud de trabajadores y personas aledañas que mantienen contacto con dichas emisiones. Para simular el caudal del aire contaminado, se desarrolló a nivel de laboratorio un prototipo de un sistema fundamentado en el proceso de evaporación, a través del cual se obtuvo una concentración de tolueno igual a 108 partes por millón (ppm) en la corriente de aire. Consecutivamente, se diseñó y desarrolló un sistema para tratar la corriente, compuesto por el agente oxidante peróxido de hidrógeno (H2O2) y el catalizador disulfuro de hierro II (FeS2). En una primera etapa, se estudió la eficacia del H2O2 como agente de tratamiento obteniéndose que a un flujo de 2 mL/min, se degrada el 10,1 % del tolueno presente en la emisión contaminada, mientras que a un flujo de 3 mL/min, se degrada el 10,5 %. A continuación, se trabajó con diferentes cantidades de disulfuro de hierro II en una concentración igual al 86 %. Se determinó que 10 g de FeS2 degradan al tolueno en un 36,25 %, mientras que 20 gramos un 61,09% y 30 g un 70,39 %. Finalmente, se concluyó que la concentración de tolueno en el aire disminuye hasta 32 ppm, cuando se trabaja bajo las mejores condiciones determinadas de 2 mL/min de H2O2 y 30 g de FeS2.

Abstract: This research aims to develop an alternative for the treatment of gaseous emissions contaminated with toluene from paint industries, so that it minimizes the risk of affecting the health of workers and neighbors who come into contact with such emissions. To simulate the flow of contaminated air, a prototype of a system based on the evaporation process was developed at laboratory, through which a concentration of toluene equal to 108 parts per million (ppm) was obtained in the air stream. Consequently, a system was designed and developed to treat the stream, composed of the oxidizing agent hydrogen peroxide (H2O2) and the catalyst iron disulfide II (FeS2). First, the effectiveness of H2O2 as a treatment agent was studied, obtaining that at a flow rate of 2 mL/min degraded a 10.1% of the toluene present in the contaminated emission, while a flow rate of 3 mL/min degraded a 10.5%. Next, the effect of the addition of different amounts of iron II disulfide at a concentration equals to 86 %, the degradation of toluene was analyzed. It was determined that 10 g of FeS2 degrade toluene by 36.25 % , while 20 g degrades it by 61.09 % and 30 g degrades it by 70.39 %. Finally, it was concluded that the concentration of toluene in air decreases up to 32 ppm, when working under the best conditions determined of 2 mL/min of H2O2 and 30 g of FeS2.

Propuesta de Actualización del RAOHE Incorporando Tecnologías de Fracturamiento Hidráulico, Reinyección de Recortes y Revisión de Límites Permisibles en la Gestión de Descargas Líquidas

Resumen: La legislación ambiental hidrocarburífera en el Ecuador inició en los 70 con el llamado pacto de caballeros y tuvo su momento cumbre con la expedición del RAOHE en 2001. En este punto, el RAOHE se consolidó como una herramienta para la explotación sustentable de los recursos hidrocarburíferos, y un garante de la estabilidad jurídica de una inversión extranjera que reactivase el sector petrolero. Sin embargo, 20 años después, con nuevos avances tecnológicos y garantías ambientales más restrictivas, se ha generado un desfase entre aquello que se encuentra regulado y la actual tecnología empleada en las operaciones de la industria. En este documento, se analizó esta discontinuidad normativa y de procesos desde el enfoque de la tecnología relacionada con el manejo y disposición de agua. Específicamente, en la revisión y análisis de límites permisibles en el manejo de descargas líquidas, reinyección de recortes y fracturamiento hidráulico. Este ensayo se apoyó en el estudio de fuentes de investigación primaria para la definición de sugerencias generales sobre la aplicación y gestión ante la entidad de gestión ambiental, a la espera de que esta información pueda aportar a la articulación de marcos técnicos más comprensibles.

Abstract: The Oil & Gas environmental legislation in Ecuador has had a brief history. Its current regulation body is the RAOHE (Substitute Regulation to the Environmental Regulation for Hydrocarbon Operations in Ecuador) from 2001. At that time, the RAOHE was a robust mechanism that could guarantee the sustainable exploitation of hydrocarbon resources, while providing a solid ground for foreign capitals aiming to invest in the oil sector. Nonetheless, the RAOHE cannot be considered fit anymore to new technological advances and current international environmental regulations standards. Two decades without any update has generated a knowledge gap inside the RAOHE about what is regulated and what could be regulated under best management practices available in the industry. This paper aims to address this operational regulatory gap by performing an extensive literature review focused on wastewater management and better management practices. Specifically, this study evaluates the permissible limits in the handling and treatment of liquid discharges, cuttings reinjection and hydraulic fracturing. This paper provides a set of general suggestions and findings on the aforementioned areas. It is expected that this information can become a tool for policymakers to articulate more comprehensive technical regulatory frameworks.

Elaboration of Briquettes from By-products of African Palm (Elaeis guineensis J) and Rice (Oryza sativa L)

Resumen: El aumento global de la población ha traído como consecuencia mayor demanda de recursos, especialmente fuentes de alimento, influyendo directamente en el desarrollo agroindustrial y en la generación cada vez mayor de subproductos. Ecuador es el sexto país a nivel mundial en producción de aceite de palma africana, además, su producción de arroz es aproximadamente de 1 195 000 ton. Ambas industrias generan 678 000 ton de subproductos/año, los cuales se encuentran subutilizados y representan un problema de manejo para las empresas, trayendo como consecuencia un impacto medioambiental. El raquis de palma africana y la cáscara de arroz tienen una composición mayoritariamente de lignina y celulosa confiriéndole un alto potencial para ser usado como combustible en forma de briquetas. En el presente trabajo, la elaboración de briquetas se realizó a partir de mezclas de raquis de palma africana y cáscara de arroz con las siguientes composiciones: 100% raquis de palma africana; 75% raquis de palma africana y 25% cáscara de arroz; 50% de ambos subproductos, 25% raquis de palma africana y 75% de cáscara de arroz; y 100% cáscara de arroz. Las briquetas fueron analizadas en cuanto a friabilidad y dureza (textura instrumental), para posteriormente utilizar las briquetas con mejores resultados de ese estudio en la determinación de su poder calórico. Se obtuvieron valores de friabilidad entre 0,84% y 17,86% y de dureza entre 11,84 N y 29,44 N, sin que existan diferencias significativas (p<0,05). El tratamiento escogido con mejores condiciones de friabilidad y dureza (50% raquis de palma africana y 50% cáscara de arroz) tuvo un poder calórico de 15,76 MJ/kg.

Abstract: The increase of population all over the world has led to a greater demand for resources, especially food sources, influencing the agro-industrial development and the generation of by-products. Ecuador is the sixth country in the world in palm oil production, besides, its rice production is approximately 1 195 000 tons. Both industries generate 678 000 tons/year of by-products, which are underutilized and represent a disposal problem for companies, resulting in an environmental impact. Palm rachis and rice husk are composed mainly by lignin and cellulose giving it a high potential to be used as a briquette fuel. In the present work, briquettes were made from mixtures of rachis of palm and rice husk with the following compositions: 100% palm rachis; 75% palm rachis and 25% rice husk; 50% of both by-products; 25% palm rachis and 75% rice husk; and 100% rice husk. The briquettes were analyzed for friability and hardness (instrumental texture). The briquettes with the best characteristics were analyzed for caloric power. The friability varied between 0,84% and 17,86% and hardness between 11,84 N and 29,44 N, without significant differences (p<0,05). The selected treatment with the best friability and hardness (50% palm rachis and 50% rice husk) had a caloric power of 15,76 MJ/kg.