Investigación
Líneas de Investigación
Tecnologías bio-electroquímicas para la recuperación de recursos de la minería metálica
Esta línea de investigación propone una aproximación novedosa y sostenible a la solución del problema ambiental causado por los residuos depositados en escombreras y antiguas instalaciones de minería metálica, ya que su objetivo es el desarrollo de nuevas combinaciones de tecnologías biológicas y electroquímicas para el tratamiento de residuos mineros sólidos (fondos de balsas) y drenaje ácido de mina.
Nuestro trabajo pone el énfasis en la recuperación de los recursos contenidos en los mismos, incluyendo metales y/o elementos de tierras raras, agua regenerada, biomasa y/o energía, es decir, en línea con el concepto de economía circular. Las tecnologías a aplicar serán: electro-biolavado, electro-fitorremediación, sistemas bioelectroquímicos y humedales artificiales acoplados a celdas microbianas de combustible.
Caracterización y restauración ambiental de suelos contaminados por actividades de minería metálica
Esta línea de investigación es complementaria a la anterior y pretende la caracterización de emplazamientos de minería metálica abandonados mediante el análisis de diferentes parámetros fisico-químicos de los residuos, suelos, plantas y aguas superficiales (metales totales y biodisponibles, textura, materia orgánica, conductividad, pH, mineralogía, etc.) y su análisis y representación mediante sistemas de información geográfica combinadas con tecnología fotogramétrica.
La información obtenida puede ser utilizada para el análisis del riesgo, la viabilidad de la recuperación de recursos a partir de los residuos y la propuesta de medidas de gestión o rehabilitación ambiental.
Valorización de residuos vegetales para la síntesis de materiales con aplicaciones electroquímicas
Esta línea de investigación tiene como objetivo la recuperación de residuos carbonosos que provienen de tratamientos ambientales previos (procesos de fitorremediación, humedales) para la producción de compuestos carbonosos de alto valor añadido mediante procesos térmicos de carbonización hidrotermal (HTC). Estas técnicas permiten valorizar el material de partida bajo el principio de economía circular mejorando propiedades superficiales tales como estabilidad térmica, porosidad, incremento de grupos funcionales superficiales, conductividad eléctrica, etc., las cuales poseen una gran influencia en el desarrollo con éxito de aplicaciones medioambientales de la ingeniería electroquímica (síntesis de oxidantes, desinfección, producción de H2, etc.).
Proyectos de investigación
E-BIORE2MIN
La contaminación causada en suelos y aguas superficiales y subterráneas por los residuos de las actividades de minería está entre las primeras preocupaciones ambientales a nivel español, europeo y mundial. Destaca por su importancia la minería metálica, cuyas principales afecciones proceden de la dispersión de metales tóxicos como Pb, Cd, Zn, As, Cu, etc. y de la generación, a partir de la oxidación de los residuos de la pirita, del denominado drenaje ácido de mina (DAM).
El Proyecto E-BIORE2MIN propone una aproximación novedosa y sostenible a la solución del problema ambiental considerado, ya que su objetivo es el desarrollo de nuevas combinaciones de tecnologías biológicas y electroquímicas para el tratamiento de residuos mineros sólidos (fondos de balsas) y DAM, poniendo el énfasis en la recuperación de los recursos contenidos en los mismos, incluyendo metales y/o elementos de tierras raras, agua regenerada, biomasa y/o energía, es decir, en línea con el concepto de economía circular.
Ministerio de Ciencia e Innovación del Gobierno
Junio 2020 a Diciembre 2023
139.150
Bio-electro MineR2
Castilla-La Mancha presenta una larga tradición minera que data de la época romana. Desde entonces, la actividad minera ha generado una gran cantidad de residuos que, en muchos casos, fueron acumulados en los propios entornos mineros sin el tratamiento adecuado.
Actualmente, estos residuos se encuentran abandonados debido al cese de actividad de las empresas que explotaban estos recursos mineros, con los consiguientes problemas ambientales que ello genera. En este contexto, el proyecto Bio-electro MineR2 tiene como objetivo combinar biotecnología y tratamientos electroquímicos para recuperar los recursos aprovechables, principalmente metales y tierras raras, contenidos en los residuos de minería abandonados, logrando de este modo la rehabilitación ambiental de los entornos contaminados mediante la aplicación de principios de economía circular.
Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha
Enero 2020 a Diciembre 2023
122.800
ALMA MATER
El proyecto “RevALorización de residuos Mineros para la producción electroquímica de especies de Alto valor añadido a partir de MATERia vegetal contaminada”, de acrónimo Alma Mater, propone la recuperación de entornos naturales contaminados por actividades mineras abandonadas desde una óptica integral, en la que los residuos procedentes de los procesos de tratamiento son utilizados como la materia prima para la síntesis de peróxido de hidrógeno, reactivo de elevado valor añadido.
Esta propuesta está basada en la experiencia obtenida en los proyectos E-BIORE2MIN y Bio-electro MineR2, que se llevan a cabo actualmente en el laboratorio EARTH, pero pretende avanzar en una visión enfocada en la economía circular, minimizando el impacto del propio proceso de tratamiento y maximizando el valor de los subproductos generados.
Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha
Septiembre 2022 a Febrero 2024
26.250
CENIT
El Proyecto CENIT pretende ser el primer intento de valorización de residuos vegetales contaminados, producidos en un proceso natural de tratamiento de aguas residuales, como materia prima para producir materiales carbonosos para aplicaciones ambientales electroquímicas de elevado valor añadido.
Para alcanzar este hito, esta propuesta tiene como objetivos 1) estudiar la síntesis de hidrochar, aplicando carbonización hidrotermal (HTC) a la biomasa contaminada obtenida tanto de humedales naturales (Parque Nacional de las Tablas de Daimiel) como humedales artificiales (CW) y 2) utilizar este hidrochar como material dopante en la síntesis de electrodos para ser aplicados en procesos de desinfección electroquímica.
Ministerio de Ciencia e Innovación
1 Diciembre 2022 a 30 Noviembre 2024
156.400
INSPIRE
El proyecto INSPIRE propone la búsqueda de soluciones a nuevos retos ambientales y energéticos mediante procesos que integran tecnologías biológicas y electroquímicas (Ech). El principal objetivo es revalorizar materia vegetal herbácea residual (denominada en la memoria fitomasa contaminada, PPM) que se genera en emplazamientos contaminados o en procesos fitoremediación ambiental para la producción de biogás en procesos de co-digestión anaerobia (co-AD) mejorada y utilizar posteriormente el digestato de este proceso para la síntesis, mediante carbonización hidrotermal (HTC), de materiales electroquímicamente activos (EAMs) con los que llevar a cabo procesos Ech de interés energético (hidrógeno) y ambiental (procesos electroquímicos de oxidación avanzada, EAOPs).
Ministerio de Ciencia e Innovación
1 Septiembre 2023 a 31 Agosto 2026
262.500 + FPI
GEOCENTRIC
El proyecto GEOCENTRIC propone la búsqueda de soluciones a nuevos retos ambientales relacionados con la contaminación de aguas que cobra especial relevancia debido a la escasez de la misma en Castilla La Mancha, lo que podría limitar su desarrollo social y económico.
En este contexto, el proyecto tiene como objetivo combinar biotecnología y tratamientos electroquímicos para la descontaminación y la recuperación de los recursos materiales y energéticos contenidos en residuos de alto contenido metálico como los residuos mineros abandonados (RMA) y Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAEE) mediante la aplicación de principios de economía circular
JUNTA DE COMUNIDADES DE CASTILLA LA MANCHA
1 Febrero 2024 a 31 Diciembre 2026
125.388,75
Proyectos Finalizados
Sustainable electrochemical remediation of contaminated soil and groundwater polluted with organochlorines (Spanish Ministry of Economy and Competitiveness, 2016-2019).
Electrochemical technologies for the removal of pesticides from wastewater and polluted soil (Spanish Ministry of Economy and Competitiveness, 2014-2016).
Self-sustaining cleaning technology for safe water supply and management in rural African areas (European Commission, 2016-2019)
Últimas publicaciones
Yelitza Delgado, Natalia Tapia, Ester López, Javier Llanos, Ignacio Vargas, Francisco Jesús Fernández-Morales
Energy and copper recovery from acid mine drainage by microbial fuel cells. Effect of the hydrochar doping on carbon felt anodes (2025) Separation and Purification Technology, v 354, 129095
Delgado-González, Y., Muñoz-Morales, M., López-Fernández, E., Fernández-Morales, F.J., Llanos, J.
Valorization of abandoned mine wastewater for the production of energy in a reverse electrodialysis cell (2023) Results in Engineering, v 20, 101608.
M. Muñoz-Morales, A. Ramírez , Aurelien Cañizares , J. Llanos, Conchi Ania
Evaluating key properties of carbon materials as cathodes for the electrogeneration of hydrogen peroxide (2023) Carbon, Elsevier Volume 210, 15 June 2023, 118082
L Rodríguez, V Sánchez, FJ López-Bellido (2022) Electrokinetic-assisted Phytoremediation. In: V.C. Pandey (Ed.) Assisted Phytoremediation, Elsevier, Amsterdam, pp. 371-398.
L Rodríguez L, B González-Corrochano, HL Medina-Díaz, FJ López-Bellido, FJ Fernández-Morales, J Alonso-Azcárate (2022). Does environmental risk really change in abandoned mining areas in the medium term when no control measures are taken? Chemosphere, 91 doi:10.1016/j.chemosphere.2021.133129
LF León-Fernandez, L Rodríguez, FJ Fernández-Morales and J Villaseñor (2021) Modelling of a bioelectrochemical system for metal-polluted wastewater treatment and sequential metal recovery. J Chem Technol Biotechnol 96: 2033–2041. DOI 10.1002/jctb.6733
