Advancing sustainability in the water-energy nexus : optimization of reverse electrodialysis energy recovery from salinity gradients
Avanzando en la sostenibilidad del nexo agua-energía. Optimización de la recuperación de energía de gradientes salinos mediante electrodiálisis reversa
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URI: https://hdl.handle.net/10902/29666Registro completo
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Tristán Teja, CarolinaFecha
2023-07-12Derechos
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
Palabras clave
Electrodiálisis reversa
Energía del gradiente salino
Optimización
Programación matemática
Análisis de ciclo de vida
Desalación
Aguas residuales
Sector del agua
Energía renovable
Síntesis de proceso
Reverse electrodialysis
Salinity gradient energy
Optimization
Mathematical programming
Life cycle assessment
Desalination
Wastewater
Water sector
Renewable energy
Process synthesis
Resumen/Abstract
La energía del gradiente salino (EGS) es una fuente renovable abundante ampliamente desaprovechada para complementar y diversificar el mix energético actual, intensivo en emisiones y uso de agua, y apoyar la sostenibilidad y circularidad del, intensivo en energía, sector del agua. Esta tesis doctoral propone un marco metodológico para avanzar en el diseño óptimo en costes y medioambientalmente sostenible del proceso electrodiálisis reversa (EDR) en la recuperación de EGS de corrientes residuales del sector del agua. Este marco integra un modelo matemático del dispositivo EDR validado experimentalmente, una caracterización medioambiental mediante análisis de ciclo de vida, y un modelo de programación disyuntivo generalizado para la optimización de sistemas EDR a gran escala implementados en plantas desaladoras o estaciones depuradoras de aguas residuales. La herramienta de diseño propuesta puede ser de interés en del proceso de toma de decisiones que apoye la promoción y despliegue comercial de la EDR.
Salinity gradient energy (SGE) is a vast yet largely untapped renewable source for complementing and diversifying the current carbon- and water-intensive energy mix and supporting the sustainability and circularity of the energy-intensive water sector. This doctoral thesis proposes a methodological framework for advancing the cost-optimal and environmentally sustainable design of reverse electrodialysis (RED) process for SGE recovery from waste streams in the water sector. This framework combines an experimentally validated mathematical model of the RED device, an environmental characterization through life cycle assessment, and a generalized disjunctive programming model to optimize large-scale RED systems deployed in desalination plants or wastewater treatment plants. The proposed design tool may be of interest in the decision-making process that supports the promotion and commercial deployment of RED technology.
Colecciones a las que pertenece
- D23 Proyectos de Investigación [427]
- D23 Tesis [87]
- EDUC Tesis [535]