Investigaciones:
- Evaluación de la calidad del aire en la ciudad de Panamá con respecto a los contaminantes PM10, NO2 y O3. Panamá, 2006.
- Greenhouse gas emissions from biomass (manure) decomposition in open lot beef cattle feedlot. Kansas, USA, 2010-2013.
- Instalación, evaluación y optimización de un sistema de gasificación de Saccharum Spontaneum (Paja Canalera), para la producción de gas combustible y/o energía eléctrica, en Panamá. Panamá, 2016.
1. Evaluación de la calidad del aire en la ciudad de Panamá con respecto a los contaminantes PM10, NO2 y O3. Panamá, 2006.
Tesis para optar al grado de Maestría en Ingeniería de Plantas, de la Faculatad de Ingeniería Mecánica, Universidad Tecnológica de Panamá.
RESUMEN:
En este presente trabajo se hizo una descripción de los contaminantes atmosféricos más comunes, sus principales fuentes de emisión, así como sus efectos y consecuencias sobre la salud y el entorno. Se describieron los principales factores que inciden en la contaminación ambiental de una región o país y se presentó una recopilación de la normativa internacional (Organización Mundial de la Salud y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos) sobre calidad de aire en cuanto a emisión e inmisión.
En el caso de Panamá, se presentó el estatus actual de nuestra normativa ambiental, se revisaron dos Estudios previos de contaminación atmosférica en la Ciudad de Panamá, uno realizado en 1978 y el otro en 1995 y se hizo una evaluación de la calidad del aire en el área metropolitana de la Provincia de Panamá, para lo cual, se trabajó con las partículas PM10, los óxidos de nitrógeno (NOx ) y el ozono (O3); muestreados desde 1999 hasta el año 2001, en cuatro estaciones ubicadas en San Miguelito (SM), el Hipódromo (HP), Balboa (BA), y el Campus Central de la Universidad de Panamá (UP). Los datos fueron proporcionados por el Instituto Especializado de Análisis (IEA) de la Universidad de Panamá. El IEA desde 1999 ha registrado las concentraciones de PM10, NOx y O3; los dos últimos gases, por el método de difusión pasiva, mientras que las partículas, por el método gravimétrico. Finalmente, se trató de realizar una correlación entre estos tres Estudios.
RESULTADOS:
- Material particulado (PM): La estación de San Miguelito presentó las mayores concentraciones, sobrepasando los tres años, la norma anual promedio de la EPA (50 ug/m3) en más de 70% cada año. El segundo lugar lo ocupó la estación Universidad de Panamá, superando la norma anual promedio de la EPA en más de 17% cada año.
- Óxidos de nitrógeno (NOx): La estación más crítica sigue siendo la de San Miguelito, cuyas concentraciones anuales promedio registradas superaron la Norma permitida de la OMS (40 ug/m3) en 34% y 46% respectivamente cada año. En segundo lugar sigue estando la estación Universidad de Panamá, en la cual, la concentración anual promedio superó la Norma anual permitida en 4%.
- Ozono (O3): En ninguna de las cuatro estaciones de muestreo se superó la Norma de 60 ug/m3 promedio anual permitida, según la Organización Mundial de la Salud.
- Las estaciones Balboa e Hipódromo, no superaron las concentraciones permitidas de ninguno de los tres contaminantes registrados durante los tres años (1999-2001).
- No se logró en este Estudio, establecer curvas de tendencia de calidad del aire en la ciudad de Panamá, puesto que aún cuándo se revisaron dos Estudios previos de contaminantes atmosféricos, éstos y el presente trabajo, no guardan similitud en cuanto a las Estaciones de monitoreo, ni en los contaminantes estudiados, ni en los métodos de medición; por lo que no se cuenta con un patrón común para realizar comparaciones estadísticas entre éstos.
2. Greenhouse gas emissions from biomass (manure) decomposition in open lot beef cattle feedlot. Kansas, USA, 2010-2013.
by Aguilar Gallardo, Orlando Alexis. Ph.D. Dissertation, KANSAS STATE UNIVERSITY, USA, 2013, 164 pages.
ABSTRACT:
Emission of greenhouse gases (GHGs), including nitrous oxide (N2O), methane (CH4), and carbon dioxide (CO2), from open beef cattle feedlots is becoming an environmental concern; however, scientific information on emissions and abatement measures for feedlots is limited. This research was conducted to quantify GHG emissions from feedlots and evaluate abatement measures for mitigating emissions. Specific objectives were to: (1) measure N2O emissions from the pens in a commercial cattle feedlot; (2) evaluate the effectiveness of surface amendments in mitigating GHG emissions from feedlot manure; (3) evaluate the effects of water application on GHG emissions from feedlot manure; and (4) compare the photo-acoustic infrared multi-gas analyzer (PIMA) and gas chromatograph (GC) in measuring concentrations of N2O and CO2 emitted from feedlot manure.
Field measurements on a commercial beef cattle feedlot using static flux chambers combined with GC indicated that N2O emission fluxes varied significantly with pen surface condition. The moist/muddy surface had the largest median emission flux; the dry and compacted, dry and loose, and flooded surfaces had significantly lower median emission fluxes.
Pen surface amendments (i.e., organic residues, biochar, and activated carbon) were applied on feedlot manure samples in glass containers and evaluated for their effectiveness in mitigating GHG emissions. Emission fluxes were measured with the PIMA. For dry manure, all amendments showed significant reduction in N2O and CO2 emission fluxes compared with the control (i.e., no amendment). For moist manure, biochar significantly reduced GHG emissions at days 10 and 15 after application; the other amendments had limited effects on GHG emissions.
The effect of water application on GHG emissions from feedlot manure was evaluated. Manure samples (with and without water application) were placed in glass containers and analyzed for GHG emission using a PIMA. For the dry manure, GHG emissions were negligible. Application of water on the manure samples resulted in short-term peaks of GHG emissions a few minutes after water application.
Comparison of the GC and PIMA showed that they were significantly correlated but differed in measured concentrations of N2O and CO2. The PIMA showed generally lower N2O concentrations and higher CO2 concentrations than the GC.
Open lot beef cattle feedlot en Kansas, 25000 reses en engorde. Andamiaje utilizado para el soporte de instrumentos.
3. Instalación, evaluación y optimización de un sistema de gasificación de Saccharum Spontaneum (Paja Canalera), para la producción de gas combustible y/o energía eléctrica, en Panamá. Panamá, 2016.
Investigador Principal: Orlando Aguilar. Proyecto a ser implementado por dos años a partir de 2016, financiado por la Secretaría Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación (SENACYT). Monto financiado B/.60,000.
RESUMEN:
La conversión del almidón a etanol ha sido llevada a cabo exitosamente en el mundo. Las principales fuentes biomásicas para la producción de etanol a nivel industrial son el maíz y la caña de azúcar, lo cual pone en evidencia la potencial competencia por los terrenos cultivables para la producción de combustible y/o alimentos. En adición, la alta demanda de estos productos agrícolas para la producción de combustible ha incidido en el incremento del costo de los alimentos y puede conducir también a la deforestación de bosques para su transformación en terrenos de cultivo.
Gasificación de biomasa es un proceso termoquímico en el cual material biomásico incluyendo residuos vegetales (tallo y hojas en lugar del maíz, bagazo de caña en lugar del azúcar), residuos forestales, malezas herbáceas, etc., puede ser convertido en gas combustible (hidrógeno, monóxido de carbono, metano, etc.). El poder calorífico del gas es suficiente para la alimentación de estufas, calderas y motores de combustión interna, lo que lo hace apto para la generación de electricidad. Una importante ventaja de la tecnología de gasificación sobre la producción de etanol y biodiesel, es que la gasificación no utiliza recursos alimenticios para la generación de energía, en su lugar, utiliza los residuos agrícolas y agroindustriales correspondientes, así como malezas herbáceas, en nuestro caso, Paja Canalera, para la producción de energía. Es aquí, en donde la Paja Canalera (Saccharum Spontaneum), mediante gasificación, tiene oportunidad de convertirse de un problema ecológico/ambiental en la cuenca del Canal de Panamá a un recurso energético autóctono en nuestro país. Por lo anteriormente indicado, nuestra propuesta contribuye positivamente con la seguridad energética y alimentaria de nuestro país, al no utilizar alimentos para la generación de energías limpias.
El objetivo inmediato de esta propuesta es la implementación, evaluación y optimización de un sistema de gasificación para la transformación energética de la Paja Canalera y otras fuentes biomásicas en gas y electricidad. En la primera etapa del proyecto, se adquirirá e instalará el reactor e instrumentos requeridos para la caracterización y gasificación de Paja Canalera, otros residuos biomásicos y del gas producto. En la segunda etapa se procederá con la investigación de las variables físico-químicas de la biomasa y las condiciones termodinámicas del proceso para optimizar la cantidad y calidad del gas producto, así como la generación de energía eléctrica.
Los productos específicos de esta investigación serán: 1- Identificación y caracterización del tipo de reactor adecuado para la gasificación de la paja canalera, 2- Identificación y optimización de las variables involucradas en el desempeño de la gasificación de la paja canalera en nuestro entorno local. 3- Identificación y evaluación del potencial de la paja canalera como biomasa para la generación de gas combustible y energía eléctrica.
Según los resultados obtenidos de este proyecto, el mismo podrá ser replicado e implementado tanto a nivel de comunidades rurales como a nivel de la industria de generación de energía eléctrica. En el caso de comunidades rurales, aquellas comunidades organizadas que habitan la cuenca del canal podrían controlar y cultivar la paja canalera para su gasificación con el objeto de utilizar el gas producto como gas comunal para cocina, con lo que, la necesidad de leña disminuirá, lo cual contribuirá positivamente a disminuir el impacto de los habitantes en la deforestación de la cuenca del canal de Panamá. El gas producto podrá ser también utilizado para la generación de energía eléctrica para alumbrado comunal de calles y/o de escuelas y puestos de salud en esas comunidades rurales.
En el caso de la industria, un proyecto de generación de energía eléctrica utilizando paja canalera y residuos biomásicos autóctonos, podría ser de interés para algún consorcio de capital nacional o extranjero. Los interesados podrían solicitar concesión para la generación de electricidad ante la Autoridad Nacional de los Servicios Públicos, así como una concesión del uso de suelo para el cultivo a gran escala de la Paja Canalera para su gasificación industrial como combustible para la generación de electricidad mediante la generación de vapor de agua y turbinas de vapor (Ciclo Rankine) y/o mediante la combustión directa en motores de combustión interna y plantas de generación eléctrica.
Este proyecto de investigación se realizará con la colaboración de diferentes profesionales de las ciencias y la ingeniería, con grados de Ph.D, maestría y licenciatura, que forman parte de diferentes departamentos en la Universidad Tecnológica de Panamá. Se contará también con la colaboración de estudiantes de pregrado y postgrado, quienes podrán desarrollar sus trabajos de graduación mediante sus servicios de apoyo en la implementación de esta investigación. La estrategia de divulgación de los resultados del proyecto será mediante la participación en congresos nacionales e internacionales y mediante la publicación de al menos un artículo en una revista científica indexada.