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Academic Year/course: 2020/21

531 - Master's in Chemical Engineering

66239 - Waste valorization processes. Biorefinery


Syllabus Information

Academic Year:
2020/21
Subject:
66239 - Waste valorization processes. Biorefinery
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
531 - Master's in Chemical Engineering
ECTS:
6.0
Year:
2 and 1
Semester:
First semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

The subject and its expected results respond to the following approaches and objectives:
This subject aims to provide the student with scientific and technical knowledge about the processes and technologies of waste treatment, within the framework of current legislation. It is intended that the student knows the main types of waste, their problems and their main treatment pathways.

 

1.2. Context and importance of this course in the degree

The student who studies this subject will contribute as a bag of knowledge, skills and learning outcomes acquired in the subject "Environmental Engineering" of Chemical Engineering Degree, or similar, in which the fundamentals on waste are presented.
The subject of Waste Valorization. Biorefinery is complemented with the subject "Environmental Management at the Industry" (Obligatory Matter of 6 ECTS, taught in the first semester of the Master's degree), as well as with the rest of subjects that constitute the Optional Matter of Environmental Engineering, all within Of the Module of Processes and Products Engineering.
In this sense, in the course of the subject the student will acquire competences directly aimed at the professional practice in the environmental field, from a point of view of analysis and design of waste treatment."

1.3. Recommendations to take this course

To take the subject of Waste Recovery. Biorefinery is recommended to follow previously the subject "Environmental Engineering", obligatory subject that belongs to the common module of the industrial branch at all Engineering Degrees.
Continuous study and day-to-day work are essential for the student to achieve satisfactorily the proposed learning.

2. Learning goals

2.1. Competences

Generic Competencies
• Ability to apply the scientific method and principles of engineering and economics, to formulate and solve complex problems in processes, equipment, facilities and services, in which the subject experiences changes in its composition, state or energy content, characteristic of the Chemical industry and other related sectors including pharmaceutical, biotechnology, materials, energy, food or environmental (CG1).
• Design, design, calculate, and design processes, equipment, industrial facilities and services in the field of chemical engineering and related industrial sectors in terms of quality, safety, economy, rational and efficient use of natural resources and Environment (CG2).
• To manage and manage technically and economically projects, facilities, plants, companies and technology centers in the field of chemical engineering and related industrial sectors (CG3).
• Conduct appropriate research, design and direct the development of engineering solutions in new or poorly understood environments, relating creativity, originality, innovation and technology transfer (CG4).
• To know how to establish mathematical models and to develop them through appropriate informatics, as scientific and technological basis for the design of new products, processes, systems and services, and for the optimization of others already developed (CG5).
• Ability to analyze and synthesize the continuous progress of products, processes, systems and services using criteria of safety, economic viability, quality and environmental management (CG6).
• Integrate knowledge and face the complexity of making judgments and decision making, based on incomplete or limited information, including reflections on the social and ethical responsibilities of professional practice (GC7).
• Lead and define multidisciplinary teams capable of resolving technical changes and management needs in national and international contexts (GC8).
• Adapt to change, being able to apply new and advanced technologies and other relevant developments, with initiative and entrepreneurship (GC10).
• Have the skills of autonomous learning to maintain and improve one's own competences Of chemical engineering that allow the continuous development of the profession (CG11).


Specific Competences
• Apply knowledge of mathematics, physics, chemistry, biology and other natural sciences, obtained through study, experience, and practice, with critical reasoning to establish economically viable solutions to technical problems (CE1).
• To design products, processes, systems and services of the chemical industry, as well as the optimization of others already developed, taking as technological basis the different areas of chemical engineering, comprehensive of processes and phenomena of transport, separation operations and engineering of Chemical, nuclear, electrochemical and biochemical reactions (CE2).
• Conceptualize engineering models, apply innovative methods in problem solving and suitable software applications for design, simulation, optimization and control of processes and systems (CE3).
• Ability to solve problems that are unfamiliar, incompletely defined, and have competing specifications, considering possible methods of solution, including the most innovative, selecting the most appropriate, and being able to correct the implementation, evaluating the different solutions. Design (CE4).
• Direct and supervise all types of installations, processes, systems and services of the different industrial areas related to chemical engineering (CE5).
• Design, construct and implement methods, processes and facilities for the integral management of solid, liquid and gaseous supplies and wastes in industries, with the capacity to evaluate their impacts and their risks (CE6).
• Directing and managing the organization of work and human resources applying industrial safety, quality management, occupational risk prevention, sustainability, and environmental management criteria (CE8).
• Adapt to structural changes in society motivated by economic, energy or natural factors or phenomena, to solve the problems arising and to provide technological solutions with a high commitment to sustainability (CE10).
• Conduct and carry out verification, control of facilities, processes and products, as well as certifications, audits, verifications, tests and reports (CE11).

 

 

2.2. Learning goals

The student, to overcome this subject, must demonstrate the following results ...
Know the current processes of valorization of the main waste generated.
Analyze different recovery alternatives and select the most suitable for a particular waste.
Apply acquired knowledge to plan the recovery of a waste.
It determines operating conditions in the main stages of the recovery processes.

2.3. Importance of learning goals

The monitoring and passing of the subject aims to complete the scientific and technical training of the student, and set the specific knowledge of the module of Process Engineering and Product, defined in Resolution of June 8, 2009 of the General Secretariat of Universities - BOE 4 August 2009-, in its concrete application to environmental management.
With this intention, it is intended that the student is able to acquire the learning results that are listed in the corresponding section.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The student must demonstrate that he / she has achieved the expected learning outcomes through the following assessment activities
Option 1:
The evaluation is global and includes:
1. Realization of problems and cases proposed during the course development. The corresponding deliverables will be of a periodic nature and will be graded considering their content, the understanding of the concepts that are demonstrated in them and the correct presentation.
2. Conduct a test at the end of the course.
The grade of the subject will be calculated according to the following formula:
                                   Note = 0.25.P + 0.75.E
Being: P the grade obtained in the accomplishment of the problems and the periodical deliveries, and E the note of the final exam.
A minimum grade of 4'0 out of 10 is required in each part to average the final mark and to pass the subject.
 
Option 2:
Those students who do not want / can follow the evaluation according to option 1, may choose to take a similar exam examination (100% of the final mark) with the final exam of option 1.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards achievement of the learning objectives. It favors the development of a critical view of the industry processes. A wide range of teaching and learning tasks are implemented, such as

  • Lectures, where the fundamentals of each topic will be presented.
  • Problem-solving and case studies will be presented and analyzed for a better comprehension. The problems and industrial cases are the effective complement and way to allow and verify the compression of each concept.
  • Assignments and autonomous work.

Students are expected to participate actively in the class throughout the semester. 

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks: 

  • Lectures (35 hours). The theory of the different proposed topics will be taught. Practical cases will be analyzed as examples of the methodologies.

  • Practice sessions (15 hours). In these classes, practical cases will be solved by students under the supervised of the professor. Problems or cases will be related to the theoretical part explained in lectures.

  • Laboratory sessions (7 hours). They are related to waste characterization.

  • Visits to companies (3 hours). Visit to facilities of the waste recovery and biorefinery sectors.

  • Assignment (20 hours). individual or in group. Various activities by will be proposed by the teachers.

  • Autonomous work and study (50 hours). It is strongly recommended to study continuously throughout the semester.

  • Tutorials (10 hours).

  • Assessment (10 hours). 

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

SECTION 1. INTRODUCTION

  • Wastes valorization processes: preparation for reuse, recycling, other varlorization processes (energy recovery). Analysis of advantages and limitations

SECTION 2. RECYCLING, and REUSE INDUSTRIAL PROCESSES

  • 1. Description of processes and technologies. Application to different sectors (glass, plastics, used tires, vehicles out of use, biodegradable organic waste, etc.). National and regional strategic agendas for waste and residues
  • 2. Recovery of waste materials landfilled "landfill mining"

SECTION 3. INDUSTRIAL PROCESSES ENERGY RECOVERY

  • Description of processes and technology. Incineration with energy recovery, pyrolysis, gasification. Biodiesel production

SECTION 4. SYNERGY BETWEEN DIFFERENT PROCESSES

  • Biorefinery concept. Integral valorization of residual biomass

4.4. Course planning and calendar

Further information concerning the timetable, classroom, office hours, assessment dates and other details regarding this course, will be provided on the first day of class or please refer to the EINA website.

It is a subject of 6 ETCS credits, which is equivalent to 150 hours of student work, broken down as follows:

  • 35 hours of class, distributed in approximately 3 hours per week. In them will be exposed the theoretical contents and concepts necessary for the resolution of practical cases.
  • 15 hours of problem-based learning, distributed in approximately 1 hour per week. In them will develop problems and practical cases in companies of the sector and coordinated in content with the temporal evolution of theoretical expositions.
  • 7 hours of laboratory related to waste characterization.
  • 3 hours of visits to companies in the sector of waste recovery and biorefinery.
  • 20 hours of application work that will consist of the development, expansion, documentation, resolution ... of cases proposed by the students or by the teachers, based on the concepts seen in the classroom. These works will be distributed during the course, will be individual or small group (2-3students) and will be translated into a deliverable that will be corrected and qualified.
  • 60 hours of personal study and guardianship, distributed throughout the semester.
  • 10 hours of evaluation tests, corresponding to exams.

The schedule of the subject is adapted to the one established by the Faculty of Engineering and Architecture (EINA), as well as its schedules and calendar of exams, and they can be consulted all in their Web page: http://eina.unizar.es.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=66239&year=2019


Curso Académico: 2020/21

531 - Máster Universitario en Ingeniería Química

66239 - Valorización de residuos. Biorefinería


Información del Plan Docente

Año académico:
2020/21
Asignatura:
66239 - Valorización de residuos. Biorefinería
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
531 - Máster Universitario en Ingeniería Química
Créditos:
6.0
Curso:
2 y 1
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

Esta asignatura tiene por objetivo aportar al alumno conocimientos científicos y técnicos sobre los procesos y tecnologías del tratamiento de residuos  con vistas al utilización de los mismos en un sistema de economía circular orientado en el marco de una Biorrefineria.

Este planteamiento y objetivo global está alineado con algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ODS, de la Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia al estudiante para contribuir en cierta medida a su logro:

 ODS 7. Energía asequible y no contaminante.

META 7.3. De aquí a 2030, duplicar la tasa mundial de mejora de la eficiencia energética.

ODS 9. Industria, innovación e infraestructuras.

META 9.4. De aquí a 2030, modernizar la infraestructura y reconvertir las industrias para que sean sostenibles, utilizando los recursos con mayor eficacia y promoviendo la adopción de tecnologías y procesos industriales limpios y ambientalmente racionales, y logrando que todos los países tomen medidas de acuerdo con sus capacidades respectivas.
META 9.5. Aumentar la investigación científica y mejorar la capacidad tecnológica de los sectores industriales de todos los países, en particular los países en desarrollo, entre otras cosas fomentando la innovación y aumentando considerablemente, de aquí a 2030, el número de personas que trabajan en investigación y desarrollo por millón de habitantes y los gastos de los sectores público y privado en investigación y desarrollo

ODS 12. Producción y consumo responsable.

META 12.4. De aquí a 2020, lograr la gestión ecológicamente racional de los productos químicos y de todos los desechos a lo largo de su ciclo de vida, de conformidad con los marcos internacionales convenidos, y reducir significativamente su liberación a la atmósfera, el agua y el suelo a fin de minimizar sus efectos adversos en la salud humana y el medio ambiente.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

El alumno que curse esta asignatura aportará como bagaje de conocimientos, competencias y resultados de aprendizaje los adquiridos en la asignatura Ingeniería del Medio Ambiente del Grado en Ingeniería Química, o similares, en las que se presentan las bases del conocimiento sobre residuos.

La asignatura de Valorización de Residuos. Biorrefineria se complementa con la asignatura Gestión Ambiental en la Industria (Materia Obligatoria de 6 ECTS impartida en el primer semestre de la titulación de Máster), así como con el resto de asignaturas que constituyen la Materia Optativa de Ingeniería del Medio Ambiente, todo ello dentro del Módulo Ingeniería de Procesos y Productos.

En ese sentido, al cursar la asignatura el alumno adquirirá competencias directamente encaminadas para el ejercicio profesional en el ámbito medioambiental, desde un punto de vista de análisis y diseño de tratamientos de residuos orientados hacia el establecimiento de Biorrefinerías.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Para cursar la asignatura de Valorización de Residuos. Biorrefineria se recomienda haber cursado la asignatura Ingeniería del Medio Ambiente, materia obligatoria que pertenece al módulo común de la rama industrial en las titulaciones de Grado en Ingeniería.

El estudio continuado y el trabajo día a día son fundamentales para que el alumno alcance de manera satisfactoria el aprendizaje propuesto.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Competencias Genéricas

  • Capacidad para aplicar el método científico y los principios de la ingeniería y economía, para formular y resolver problemas complejos en procesos, equipos, instalaciones y servicios, en los que la materia experimente cambios en su composición, estado o contenido energético, característicos de la industria química y de otros sectores relacionados entre los que se encuentran el farmacéutico, biotecnológico, materiales, energético, alimentario o medioambiental (CG1).
  • Dirigir y gestionar técnica y económicamente proyectos, instalaciones, plantas, empresas y centros tecnológicos en el ámbito de la ingeniería química y los sectores industriales relacionados (CG3).
  • Realizar la investigación apropiada, emprender el diseño y dirigir el desarrollo de soluciones de ingeniería, en entornos nuevos o poco conocidos, relacionando creatividad, originalidad, innovación y transferencia de tecnología (CG4).
  • Tener capacidad de análisis y síntesis para el progreso continuo de productos, procesos, sistemas y servicios utilizando criterios de seguridad, viabilidad económica, calidad y gestión medioambiental (CG6).
  • Integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de emitir juicios y toma de decisiones, a partir de información incompleta o limitada, que incluyan reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas del ejercicio profesional (CG7).
  • Adaptarse a los cambios, siendo capaz de aplicar tecnologías nuevas y avanzadas y otros progresos relevantes, con iniciativa y espíritu emprendedor (CG10).
  • Poseer las habilidades del aprendizaje autónomo para mantener y mejorar las competencias propias de la ingeniería química que permitan el desarrollo continuo de la profesión (CG11).

Competencias Específicas

  • Aplicar conocimientos de matemáticas, física, química, biología y otras ciencias naturales, obtenidos mediante estudio, experiencia, y práctica, con razonamiento crítico para establecer soluciones viables económicamente a problemas técnicos (CE1).
  • Diseñar productos, procesos, sistemas y servicios de la industria química, así como la optimización de otros ya desarrollados, tomando como base tecnológica las diversas áreas de la ingeniería química, comprensivas de procesos y fenómenos de transporte, operaciones de separación e ingeniería de las reacciones químicas, nucleares, electroquímicas y bioquímicas (CE2).
  • Tener habilidad para solucionar problemas que son poco familiares, incompletamente definidos, y tienen especificaciones en competencia, considerando los posibles métodos de solución, incluidos los más innovadores, seleccionando el más apropiado, y poder corregir la puesta en práctica, evaluando las diferentes soluciones de diseño (CE4).
  • Dirigir y supervisar todo tipo de instalaciones, procesos, sistemas y servicios de las diferentes áreas industriales relacionadas con la ingeniería química (CE5).
  • Diseñar, construir e implementar métodos, procesos e instalaciones para la gestión integral de suministros y residuos, sólidos, líquidos y gaseosos, en las industrias, con capacidad de evaluación de sus impactos y de sus riesgos (CE6).
  • Adaptarse a los cambios estructurales de la sociedad motivados por factores o fenómenos de índole económico, energético o natural, para resolver los problemas derivados y aportar soluciones tecnológicas con un elevado compromiso de sostenibilidad (CE10).

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Conoce los actuales procesos de valorización de los principales residuos generados.

Analiza diferentes alternativas de valorización y selecciona la más adecuada para un residuo concreto.

Planifica la valorización de un residuo

Diseña la estrategia de procesos a implementar en una Biorrefinería. 

Determina condiciones de operación en las principales etapas del proceso.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

El seguimiento y superación de la asignatura tiene como finalidad completar la formación científica y técnica del estudiante, y fijar los conocimientos específicos del módulo de Ingeniería de Procesos y Producto, definido en Resolución de 8 de junio de 2009 de la Secretaría General de Universidades – BOE 4 agosto 2009–, en su aplicación concreta a la gestión ambiental.

Con esta intención, se pretende que el alumno sea capaz de adquirir los resultados de aprendizaje que se enumeran en el apartado correspondiente.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluación

Opción 1:

La evaluación es global y comprende:

  1.    Realización de casos propuestos durante el desarrollo de la asignatura. Los entregables correspondientes serán de carácter periódico y serán calificados valorándose su contenido, la comprensión de los conceptos que en ellos se demuestre y la correcta presentación.
  2.    Realización de un examen al finalizar la asignatura.

La nota de la asignatura se calculará según la siguiente fórmula:

                                   Nota = 0’30.P + 0’70.E

siendo: P la nota obtenida en la realización de los problemas y las entregas periódicas, y E  la nota del examen final.

Se precisa una nota mínima de 4’0 sobre 10 en cada parte para promediar la nota final y superar la asignatura

 

Opción 2:

Aquellos alumnos que no quieran/puedan seguir la evaluación según la opción 1, pueden optar por presentarse a un examen de convocatoria (100 % de la nota final) de similares características que el examen final de la opción 1.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

El proceso de aprendizaje se desarrollará en varios niveles: clases magistrales, resolución de problemas (casos), y entregas periódicas de trabajos, siendo creciente el nivel de participación del estudiante. En las clases de teoría se desarrollarán las bases teóricas que conforman la asignatura y se resolverán algunos casos prácticos modelo. Las clases de problemas y casos y los trabajos son el complemento eficaz de las clases magistrales, ya que permiten verificar la compresión de la materia y a su vez contribuyen a desarrollar en el alumno un punto de vista más aplicado.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

Clases magistrales (35 h) donde se impartirá la teoría de los distintos temas que se han propuesto y se resolverán casos prácticos a modo de ejemplo.

Clases de resolución de problemas y casos (15 h). En estas clases se resolverán casos prácticos por parte del alumno supervisado por el profesor. Los problemas o casos estarán relacionados con la parte teórica explicada en las clases magistrales.

Clases de Laboratorio (7 h) relacionadas con caracterización de residuos.

Visitas a empresas (3 h) del sector de la valorización de residuos y biorrefinería.

Trabajo de aplicación (20 h) , individuales o en grupo. Se propondrán distintas actividades por el profesorado de la asignatura.

Estudio individual (50 h). Se recomienda al alumno que realice el estudio individual de forma continuada a lo largo del semestre.

Tutela personalizada profesor- alumno (10 h).

Evaluación (10 h). Se realizará principalmente una prueba global donde se evaluarán los conocimientos teóricos y prácticos alcanzados por el alumno.

4.3. Programa

El temario previsto para la asignatura es el siguiente:

 

BLOQUE 1.- INTRODUCCIÓN           

Tipos de valorización: preparación para la reutilización, reciclado, otros tipos de valorización (valorización energética). Análisis DAFO.

 

BLOQUE 2.- PROCESOS INDUSTRIALES DE REUTILIZACIÓN Y RECICLADO

  1. Descripción de procesos y tecnologías. Aplicación a distintos sectores (vidrio, plásticos, neumáticos fuera de uso, vehículos fuera de uso, residuos orgánicos biodegradables, etc.). Planes de residuos nacional y autonómicos.
  2. Recuperación de materiales residuales depositados en vertedero “Minería de vertederos”

BLOQUE 3.- PROCESOS INDUSTRIALES DE VALORIZACIÓN ENERGÉTICA

Descripción de procesos y tecnología. Incineración con recuperación energética, Pirólisis, Gasificación, Obtención de Biodiesel y bioqueroseno.

 

BLOQUE 4.- BIORREFINERIAS. ESTRATEGIAS DE PROCESO

Concepto de Biorrefinería.

Rutas de valorización.

Plataformas y productos intermedios (Building block). 

Valorización integral de biomasa residual.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Se trata de una asignatura de 6 créditos ETCS, lo que equivale a 150 horas de trabajo del estudiante repartidas del siguiente modo:

  • 35 horas de clase, distribuidas aproximadamente en 3 horas semanales. En ellas se realizará la exposición de contenidos teóricos y conceptos necesarios para la resolución de casos prácticos.
  • 15 horas de aprendizaje basado en problemas, distribuidas aproximadamente en 1 hora semanal. En ellas se desarrollarán problemas y casos prácticos en empresas del sector y coordinados en contenido con la evolución temporal de las exposiciones teóricas.
  • 7 horas de prácticas de laboratorio relacionadas con caracterización de residuos.
  • 3 horas de visitas a empresas de interés en valorización de residuos.
  • 20 horas de trabajos de aplicación que consistirán en la realización de tareas de desarrollo, ampliación, documentación, resolución… de casos propuestos por los alumnos o por el profesorado, basados en los conceptos vistos en el aula.  Estos trabajos estarán distribuidos durante el curso, serán de realización individual o en grupo pequeño (2-3 alumnos) y se plasmarán en un entregable que será corregido y calificado.
  • 60 horas de estudio personal y de tutela, repartidas a lo largo de todo el semestre.
  • 10 horas de pruebas de evaluación.

El calendario de la asignatura se adapta al establecido en la Escuela de Ingeniería y Arquitectura (EINA), así como sus horarios (clases magistrales y de resolución problemas) y calendario de exámenes, y se pueden consultar todos ellos en su página Web: http://eina.unizar.es. Cada profesor informará de su horario de atención de tutorías.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=66239&year=2019