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La industria de la pasta y del papel es un sector estrategico para la economia de la Union Europea, con una importante contribucion al crecimiento financiero y la creacion de empleo. Sin embargo, los procesos de produccion de pasta y de papel requieren altos consumos de energia y agua, siendo esta industria altamente contaminante. Como consecuencia del elevado consumo de agua, se generan grandes volumenes de aguas residuales, cuyo tratamiento da lugar a la produccion de lodos primarios (L1) y secundarios (L2). La practica mas habitual en la industria papelera es mezclar L1 y L2, para despues gestionar esa mezcla (lodos mixtos). En media se generan un total de 50 kg de lodos mixtos por cada tonelada de papel que se produce, siendo el 70% de L1 y el 30% L2. En este contexto, y en el ambito de la economia circular, esta tesis se centra en el aprovechamiento energetico y valorizacion de estos lodos, y tiene por objetivo determinar las caracteristicas del procesamiento termico (combustion y pirolisis) de L1 y L2 asi como de su co-procesamiento con carbon (C). Ademas, se pretende tambien estudiar la utilizacion del carbonizado residual de la pirolisis de los lodos para la adsorcion de farmacos en aguas residuales. Los resultados obtenidos mostraron que las propiedades termicas de los L1 utilizados en este trabajo fueron muy diferentes de las de los L2 y de las de C. Mediante analisis termico simultaneo (STA, del ingles Simultaneous Thermal Analysis) fueron determinadas las curvas de termogravimetria derivada (DTG, del ingles Differential Thermogravimetry) y de calorimetria diferencial de barrido (DSC, del ingles Differential Thermogravimetry) para la combustion y pirolisis de L1, L2, C y sus respectivas mezclas, CL1 y CL2 (con un 10% en masa de L1 o L2, respectivamente). Las curvas DTG y DSC de la combustion de C mostraron perfiles tipicos de carbones bituminosos, con una unica etapa de perdida de masa y liberacion de calor. En el caso de L1, la perdida de masa durante la combustion ocurrio en dos etapas: la primera y exotermica, asociada al contenido volatil de la celulosa; y la segunda, sin desprendimiento de calor asociado, a la descomposicion del carbonato calcico. En el caso de L2, las curvas DTG y DSC revelaron tres etapas exotermicas (desvolatilizacion de la celulosa; combustion de la materia organica biodegradable; combustion del carbono fijo), seguidas de la descomposicion del carbonato calcico (sin desprendimiento de calor). A pesar de las grandes diferencias entre C y los lodos de papelera, la combustion a temperatura programada de CL1 y CL2 fue bastante similar a la de C, especialmente en el caso de CL2. Para la pirolisis, las curvas DTG de L1 y L2, al contrario de las de C, mostraron una perdida de masa apreciable y reflejaron bastantes semejanzas con las respectivas curvas de combustion. Por otro lado, la mezcla de L1 y L2 con C supuso un incremento de la reactividad de C durante la pirolisis de CL1 y CL2. Por ultimo, los parametros caracteristicos de las curvas DTG apuntaron para la existencia de interacciones entre C, L1 y L2 durante la combustion y la pirolisis de sus mezclas. Esto fue confirmado a traves de los valores de energia de activacion (E) determinados mediante analisis cinetico no-isotermico. Estas E fueron inferiores a las calculadas a partir de la composicion de dichas mezclas. Del mismo modo, las curvas DTG calculadas para combustion y pirolisis de CL1 y CL2 mostraron perdidas de masa inferiores a las experimentales, permitiendo inferir efectos sinergicos negativos. Con base a los resultados anteriores, se recomienda la gestion de L1 y L2 por separado. Para L2 se considera la co-combustion con carbon (con un 10% en masa de L2) como una alternativa factible, mientras que, para L1 y debido a su alto contenido en volatiles, la pirolisis es una opcion adecuada. Como residuo de esa pirolisis se obtiene un carbonizado, cuya valorizacion como adsorbente se plantea en esta tesis como una alternativa de gestion. En este sentido y despues de optimizar las condiciones de pirolisis para desarrollar la porosidad, el carbonizado (PS800-150) fue utilizado en el estudio cinetico y de equilibrio de la adsorcion de cuatro farmacos (diclofenaco, acido salicilico, ibuprofeno y acetaminofen). Este estudio se realizo tanto en agua ultrapura (AUP) como en el efluente secundario de una estacion depuradora de aguas residuales urbanas (ES-EDAR)). La capacidad de adsorcion de los farmacos fue similar en AUP y en ES-EDAR, disminuyendo en el sentido diclofenaco > ibuprofeno ≈ acetaminofen > acido salicilico. Una vez que el diclofenaco fue el farmaco para el que PS800-150 mostro una mayor capacidad, se estudio la cinetica y el equilibrio de adsorcion de este contaminante emergente por parte de dos carbones activados (WP270 y GPP20) y una resina polimerica (SP207) comerciales con el proposito de comparar los resultados en terminos de adsorcion. La capacidad de adsorcion de diclofenaco por parte de los carbones activados fue un orden de magnitud superior a la de PS800-150. Sin embargo, PS800-150 no solo mostro una capacidad similar a la de la resina SP207 sino que su cinetica de adsorcion fue mas rapida, lo que apunta a su posible aplicacion para el tratamiento terciario de aguas residuales.

Tratamiento térmico de lodos de la industria papelera: utilización de subproductos para la adsorción de contaminantes emergentes del agua = Thermal treatment of sludge from the paper industry: utilization of byproducts for the adsorption of emerging contaminants from water