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LCA Overview in an European Framework Applications, Challenges & Barriers
DESARROLLO DE PROCESOS QUÍMICOS SOSTENIBLES PARA LA CONVERSIÓN DE RESIDUOS POLIMÉRICOS EN RECURSOS ‘PROQUIPOL’ PROQUIPOL’ Rubén Irusta, Irusta, Lidia Martínez y Alicia Aguado CARTIF Centro Tecnológico División de Medio Ambiente
Foro Regional de Sostenibilidad e I+D+i LCA Overview in an European Framework Valladolid,Challenges 18 de febrero de 2011 Applications, & Barriers
1
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4XLpQHVVRPRV
Nos dedicamos a la investigación aplicada, el desarrollo tecnológico y la innovación de procesos procesos, productos y sistemas
IDI-01/2004
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4XLpQHVVRPRV
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4XLpQHVVRPRV
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4XLpQHVVRPRV
ENERGÍA
AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS
MEDIO AMBIENTE
TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LAS COMUNICACIONES
QUÍMICOALIMENTARIA
INGENIERÍA MECÁNICA
ROBÓTICA Y VISIÓN ARTIFICIAL
INGENIERÍA BIOMÉDICA
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3
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4XLpQHVVRPRV
DIVISIÓN DE MEDIO AMBIENTE
ÁREA DE TECNOLOGÍAS AMBIENTALES
Tecnologías avanzadas en el tratamiento de efluentes, emisiones y residuos
Valorización energética y material de residuos y subproductos
ÁREA DE GESTIÓN SOSTENIBLE
Desarrollo de nanomateriales
Productos
Servicios
Procesos
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4XLpQHVVRPRV
ÁREA DE TECNOLOGÍAS AMBIENTALES
Tecnologías avanzadas en el tratamiento de efluentes y emisiones
Reciclado químico de plásticos
Valorización energética y material de residuos y subproductos
Tratamiento térmico de plásticos
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Desarrollo de nanomateriales
Aprovechamiento de residuos
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3UREOHPiWLFDGHORVUHVLGXRVSOiVWLFRV
(YROXFLyQGHODSURGXFFLyQPXQGLDO\HXURSHDGH SOiVWLFRVGHVGHD
Fuente.: Plastics Europe Market Research Group
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3UREOHPiWLFDGHORVUHVLGXRVSOiVWLFRV
3URGXFFLyQHXURSHDGHSROtPHURV
Million tonnes 2006
LDPE, LLDPE
HDPE
OTHERS
PP
PVC
PS, EPS
PET
PUR
POLYMER
0W Foro Regional de Sostenibilidad e I+D+i Valladolid, 18 de febrero de 2011
Fuente: Plastics Europe
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3UREOHPiWLFDGHORVUHVLGXRVSOiVWLFRV
'HVWLQRILQDOGHORVUHVLGXRVSOiVWLFRV HQ(XURSDHQ 29,20% 50%
/DQGILOO,QFLQHUDWLRQ 0HFKDQLFDOUHF\FOLQJ &KHPLFDOUHF\FOLQJ
0,8 %
(QHUJHWLFYDORUL]DWLRQ
20%
Fuente.: Plastics Europe Market Research Group
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3UR\HFWR35248,32/
Proyecto PROQUIPOL: Desarrollo de PROcesos QUÍmicos sostenibles para la conversión de residuos POLiméricos en recursos (PROQUIPOL)
Financiación: Proyecto consorciado entre Centros Tecnológicos dentro del Programa Nacional de Proyectos de Investigación Aplicada Colaborativa. Ministerio de Ciencia e Innovación.
Duración: Proyecto plurianual de 2009 a 2011 (33 meses)
Miembros del consorcio: GAIKER - País Vasco. (líder) CARTIF - Castilla y León ITENE - Comunidad Valenciana
Consorcio PROQUIPOL
GAIKER - País Vasco CARTIF - Castilla y León ITENE - Comunidad Valenciana CIRCE - Aragón
CIRCE - Aragón Foro Regional de Sostenibilidad e I+D+i Valladolid, 18 de febrero de 2011
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3UR\HFWR35248,32/ Situación actual
RESIDUOS POLIMÉRICOS
VERTEDERO INCINERACIÓN
Proyecto PROQUIPOL CARACTERIZACIÓN PRETRATAMIENTO
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
6HOHFFLyQ SISTEMA DE REACCIÓN
6HOHFFLyQ PROCESO
TRATAMIENTOS TÉRMICOS
6ROYyOLVLV
*DVLILFDFLyQ
3LUyOLVLV
0RQyPHUR 3UHFXUVRUHVTXtPLFRV
*DVGHVtQWHVLV6\QJDV *DVFRPEXVWLEOH
$FHLWHGHSLUROLVLV3\URRLO )LEUDVGHFRPSRVLWHV
ANÁLISIS DE PRODUCTOS
APLICACIONES DE PRODUCTOS
0RQyPHUR
Re-Polimerización
3UHFXUVRUHVTXtPLFRV
Reacción
3ROtPHUR
*DVGHVtQWHVLV
Síntesis
&RPSXHVWRVTXtPLFRV
0DWHULDOHV
3\URRLO *DVFRPEXVWLEOH
Combustión
(QHUJtD
EVALUACION VIABILIDAD Y SOSTENIBILIDAD (YDOXDFLyQGHOFLFORGHYLGDLCA
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(YDOXDFLyQGHOFLFORGHFRVWHVLCC
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2EMHWLYRV &DUDFWHUL]DFLyQ GH UHVLGXRV VHOHFFLyQ GH SURFHVRV \ VLVWHPDV GH UHDFFLyQ UHDFFLyQ $SOLFDFLyQ GH VROYyOLVLV \ WUDWDPLHQWRV WpUPLFRV DO UHFLFODGR GH UHVLGXRV SROLPpULFRV SROLPpULFRV (YDOXDFLyQ VLPSOLILFDGD GH YLDELOLGDG WpFQLFD VRVWHQLELOLGDG GH ORV SURFHVRV GHVDUUROODGRV GHVDUUROODGRV
\
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3UR\HFWR35248,32/
&DUDFWHUL]DFLyQGHUHVLGXRV 6H KDQ FDUDFWHUL]DGR ODV FRUULHQWHV GH UHFKD]R LQGXVWULDOHV \ UHVLGXRV SRVW FRQVXPR S SROLPpULFRV T TXH S SODQWHDQ PD\RUHV \ UHWRV HQ OD DFWXDOLGDG GHVGH HO SXQWR GH YLVWD GH VX VXEVLJXLHQWH UHFLFODGR TXtPLFR 5HVLGXR 3(7 SRVWFRQVXPR UHVLGXRV 5$(( UHVLGXRV GH 385 SURFHGHQWHV GH YHKtFXORV IUDFFLyQ ILOP SURFHGHQWH GH SODQWD GH FODVLILFDFLyQ GH HQYDVHV UHVLGXRV ELRPDVD DVt FRPR 3( 3(7 \ 33 YLUJHQ FRPR PDWHULDOHV GH UHIHUHQFLD
3(7SRVWFRQVXPR
5HVLGXRV5$((
(VSXPDVGH38
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)UDFFLyQILOP SRVWFRQVXPR 18
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&DUDFWHUL]DFLyQGHUHVLGXRV3(7SRVWFRQVXPR &RPSRQHQWHV PD\RULWDULRV
3(7%ODQFR
3(7
3(7*ULV 3(70DUUyQ
3(7$]XO
3(79HUGH
3(7 'pELOPHQWH FRORUHDGR
3(70XOWLFDSD
(ODVWyPHUR
3(79DULRV
3DSHO$O
7LSRVGH3(7SUHVHQWHVHQODPXHVWUD
3DSHOFDUWyQ
3$
3(
33
7LSRVGHSROtPHURSUHVHQWHVHQODPXHVWUD
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&DUDFWHUL]DFLyQGHUHVLGXRV5HVLGXRVGHDSDUDWRV HOpFWULFRV\HOHFWUyQLFRV5$(( &RPSRQHQWHV PD\RULWDULRV 3OiVWLFRV
(VWLUHQLFRV
2WURV
7H[WLO 3DSHO )LQRV
,QHUWHV
0HWDOHV
2WURV
0DGHUD
3ROLROHI LQDV
7LSRVGHPDWHULDOHVSUHVHQWHVHQODPXHVWUD
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39& (ODVWyPHURV
)LOP
7HUPRHVWDEOH
(VSXPDV
7LSRVGHSROtPHURSUHVHQWHVHQODPXHVWUD
20
9
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&DUDFWHUL]DFLyQGHUHVLGXRV$VLHQWRVGHHVSXPD GH38 &RPSRQHQWHV PD\RULWDULRV
(VSXPDGH 38
7HOD
'HVHFKR
7LSRVGHPDWHULDOHVSUHVHQWHVHQODPXHVWUD
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&DUDFWHUL]DFLyQGHUHVLGXRV)UDFFLyQ ILOPSRVWFRQVXPR &RPSRQHQWHV PD\RULWDULRV )UDFFLRQILOP
5HVLGXRVGH HQYDVHV SOiVWLFRV 5HVLGXRV PHWiOLFRV
,PSURSLRV
7LSRVGHPDWHULDOHVSUHVHQWHVHQODPXHVWUD
5HVLGXRVGH HQYDVHVEULFN
5HVLGXRVGH SDSHO\FDUWyQ
7LSRVGHPDWHULDOHVSUHVHQWHVHQODIUDFFLyQGH LPSURSLRV
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&DUDFWHUL]DFLyQItVLFRTXtPLFDGHUHVLGXRV Â $QiOLVLV WHUPRJUDYLPpWULFR 7*$ Â $QiOLVLV FDORULPpWULFR '6& Â (QVD\RV GH FDOFLQDFLyQ Â $QiOLVLV HOHPHQWDO Â &RQWHQLGR GH PHWDOHV SHVDGRV \ GH KDOyJHQRV Â 'HQVLGDG DSDUHQWH \ UHDO Â 7HPSHUDWXUD GH UHEODQGHFLPLHQWR 9,&$7 Â ,QIUDUURMR )7,5
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&DUDFWHUL]DFLyQWHUPRJUDYLPpWULFD $7* 3(7SRVWFRQVXPR
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3(7YLUJHQ
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&DUDFWHUL]DFLyQ&RQWHQLGRHQPHWDOHVSHVDGRV
ppm
)UDFFLyQILOPSRVWFRQVXPR 5HVLGXR5$((
$O &G &X &U 1L 3E =Q )H 0Q 9 1D . &D 0J 6E 0R 3 7O 5K 6L $J $V %D %H 6H 6Q &R 7H 3G 3W +J
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&DUDFWHUL]DFLyQ&RQWHQLGRHQKDOyJHQRV
)UDFFLyQILOPSRVWFRQVXPR
%
5HVLGXR5$((
&O%
U
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)
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&DUDFWHUL]DFLyQ'HQVLGDG NJP
GUHDONJP GDSDUHQWHNJP
3(7SRVW )UDFFLyQILOP 38GH FRQVXPR SRVWFRQVXPR YHKtFXORV
5$((
%LRPDVDHQ EUXWR
%LRPDVD PROLGD
3(7
3(
33
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3ROLRO
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&DUDFWHUL]DFLyQ3RGHUFDORUtILFRVXSHULRU
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3XHVWDDSXQWRGHORVVLVWHPDVGHUHDFFLyQ 3URFHVRV GH solvólisis EDVDGRV HQ OD GHVSROLPHUL]DFLyQ TXtPLFD GH SROtPHURV GH FRQGHQVDFLyQ FRQGHQVDFLyQ *OLFyOLVLV GH HVSXPDV GH 385 *OLFyOLVLV GH 3(7 +LGUyOLVLV GH 3(7
1D2+
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3XHVWDDSXQWRGHORVVLVWHPDVGHUHDFFLyQ 3URFHVRV GH pirólisis EDVDGRV HQ OD WUDQVIRUPDFLyQ WpUPLFD GH SROtPHURV GH DGLFLyQ WHUPRHVWDEOHV \ PH]FODV GH PDWHULDOHV SROLPpULFRV DGLFLyQ SROLPpULFRV 3LUyOLVLV GH 3( HQ OHFKR IOXLGL]DGR 3LUyOLVLV GH 3( HQ OHFKR ILMR
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5HDFWRUGHJOLFyOLVLV (O UHDFWRU HVWi FRPSXHVWR SRU XQ UHFLSLHQWH L L W GH G 2L de d volumen l FRQ XQD camisa calefactora FRQ XQ VLVWHPD GH control de temperatura XQ DJLWDGRU HOpFWULFR XQ medidor de presión \ XQD SXUJD LQLFLDO GH 1 385 'LVROYHQWH 'LHWLOHQJOLFRO '(* &DWDOL]DGRU 'LHWDQRODPLQD '($ 3(7 'LVROYHQWH(WLOHQJOLFRO(* &DWDOL]DGRU$FHWDWRGH]LQF=Q$F Foro Regional de Sostenibilidad e I+D+i Valladolid, 18 de febrero de 2011
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*OLFyOLVLVGH385
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*OLFyOLVLVGH3(7 1
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5HDFWRUGHKLGUyOLVLV
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+LGUyOLVLVEiVLFDGH3(7
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3ODQWDGHSLUyOLVLV GH3(HQ/) /D SODQWD SLORWR FRQVWD GH /DSODQWDSLORWRFRQVWDGH Â 8QDtolva GRQGHVHDOPDFHQDHOSROLHWLOHQR \XQtornillo sinfín SDUDDOLPHQWDUOR Â8Qprecalentador GHOJDVDODHQWUDGD Â8Qreactor de lecho fluidizado [P Â 'RVhornos eléctricos GHFDOHIDFFLyQ d d G IL L W ÂC Condensadores GHHQIULDPLHQWR\ VHSDUDFLyQDFHLWHV\FHUDV ÂSistema de control \DGTXLVLFLyQGHGDWRV
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5HDFWRUGHSLUyOLVLV GH3(
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3UR\HFWR35248,32/
*OLFyOLVLVGHHVSXPDVGH385 'LVHxR IDFWRULDO / / Â Â Â Â
7HPSHUDWXUD GH UHDFFLyQ & & & \ & & 7LHPSR GH UHDFFLyQ PLQ PLQ \ PLQ 5HODFLyQ FDWDOL]DGRUGLVROYHQWH \ PDVDPDVD 5HODFLyQ FDWDOL]DGRUGLVROYHQWH 385 PDVDPDVD
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3UR\HFWR35248,32/
*OLFyOLVLVGHHVSXPDVGH385
Influencia Influencia DEG/DEA temperatura
0,85 1,0
0,9 0,9 0,8 0,8 0,7
Poliol/PU
Poliol/PU Poliol/PU
Influencia (DEG+DEA)/PU tiempo
00,90 90 1,1
1,0 1,0
0,7 0,6 0,5 0,6 0 150
3 170
6 190
9 210
12 230
0,9 0,80 0,8 0,75 0,7 0,6 0,70 0,5
0 1
DEG/DEA (w:w) Temperatura (ºC)
30 1,25
60 1,5
90 1,75
120 2
150 2,25
(DEG+DEA)/PU Tiempo (min) (w:w)
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*OLFyOLVLVGH385&DUDFWHUL]DFLyQGHSROLROHV Cromatografía de permeación en gel (GPC)
2 4
5
3 1
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3UR\HFWR35248,32/
*OLFyOLVLVGH385&DUDFWHUL]DFLyQGHSROLROHV Viscosidad modelo LVDV-II, marca Brookfield. Número de(viscosímetro hidroxilos (UNE 53-985-94 Parte 1, Método C). Tipo de husillo SC4-18).
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*OLFyOLVLVGH3(7 'LVHxR IDFWRULDO / / Â 7HPSHUDWXUD GH UHDFFLyQ & & & \ & & Â 7LHPSR GH UHDFFLyQ KPLQ K \ KPLQ Â 5HODFLyQ GLVROYHQWH3(7 \ PDVDPDVD Â 5HODFLyQ FDWDOL]DGRU3(7 \ PDVDPDVD
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*OLFyOLVLVGH3(7
Influencia catalizador Influencia tiempo
85 80 80
80 80
75 70 70 65 65 60 190 0
198
200 2
210 4
2206
2308
Rendimiento (%)
85 85 Rendimiento (%)
Rendimiento (%) Rendimiento (%)
Influenciadisolvente temperatura Influencia 85 90
75 75 70 70 65 65 0 2 0,2
0,4 2,5
Temperatura (ºC) EG/PET (w:w)
0,6 3
0,8
3,5 1
1,24
Tiempo(w:w) (h) ZnAc/PET
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*OLFyOLVLVGH3(7 3DUD PHMRUDU OD HFRQRPtD GHO SURFHVR VH UHXWLOL]D HO HWLOHQJOLFRO 6H UHSLWHQ ORV PHMRUHV H[SHULPHQWRV FRQ HO EG reciclado 7DPELpQ VH XVD PET residual
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*OLFyOLVLVGH3(7&DUDFWHUL]DFLyQGHO%+(7 Calorimetría de barrido (DSC)
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+LGUyOLVLVGH3(7 8VDQGR 3(7 YLUJHQ ODV PHMRUHV FRQGLFLRQHV SDUD REWHQHU HO Pi[LPR UHQGLPLHQWR D 73$ VRQ & UHODFLyQ 3(71D2+ XQ GLiPHWUR GH 3(7 HQWUH ±PP \ XQ WLHPSR GH K Rendimiento a TPA con diferentes PET post-consumo
Rd dto. TPA, (%)
3(7YLUJHQ
%DVXUDHQ PDVD
)XHUWHPHQWH 0XOWLFDSD FRORUHDGR PET post consumo
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(&2(0%(6
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+LGUyOLVLVGH3(7&DUDFWHUL]DFLyQGHO73$ Calorimetría de barrido (DSC)
Valoración con KOH
Pureza (%)
'6&
9DORUDFLyQ
Pureza (%) Foro Regional de Sostenibilidad e I+D+i Valladolid, 18 de febrero de 2011
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3LUyOLVLV GH3(HQOHFKRIOXLGL]DGR 6H KDQ UHDOL]DGR H[SHULPHQWRV D GLIHUHQWHV WHPSHUDWXUDV \ WLHPSRV GH UHVLGHQFLD FRQ 3( YLUJHQ
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3UR\HFWR35248,32/
3LUyOLVLV GH3(HQOHFKRIOXLGL]DGR&RPSRVLFLyQ GHJDVHVPD\RULWDULRV
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3LUyOLVLV GHSOiVWLFRVHQOHFKRILMR
Efecto de la naturaleza del material de entrada
Rendimiento (%)
5GWR D JDV 5GWRDJDV 5GWRDOtTXLGR
5GWRDVyOLGR
7 & 7 & WUHVLGHQFLD KRUD
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3UR\HFWR35248,32/
3LUyOLVLV GHSOiVWLFRVHQOHFKRILMR$QiOLVLVGH /DIUDFFLyQOtTXLGD 3&60-NJ Cromatografía de gases con detector de masas (GC/MS). (GC/MS) Familia Poliolefinas Estirénicos &&
&&
&&
&&
&& & & &&
&&
7 & 7 & 7 & KRUD WWUHVLGHQFLD UHVLGHQFLD KRUD
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$FFLRQHVIXWXUDV (O DxR TXH TXHGD GH SUR\HFWR 6 FRQFOXLUi O L i FRQ ORV O HVWXGLRV W GL GH G YLDELOLGDG L ELOLG G WpFQLFD Wp L 6H WpFQLFD \ 6H HYDOXDUi OD YLDELOLGDG DPELHQWDO \ HFRQyPLFD GH ORV SURFHVRV GHVROYyOLVLV \ SLUyOLVLV FRPR YtD GH UHFLFODGR GH UHFKD]RV LQGXVWULDOHV \ UHVLGXRV SRVWFRQVXPR SROLPpULFRV
$JUDGHFLPLHQWRV $JUDGHFHPRV DO 0LQLVWHULR GH &LHQFLD H ,QQRYDFLyQ HO DSR\R SUHVWDGR SDUD OD ILQDQFLDFLyQ GH HVWH SUR\HFWR D WUDYpV GH ORV IRQGRV )('(5
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*UDFLDVSRUVX *UDFLDV SRU VX DWHQFLyQ
Fundación CARTIF Parque Tecnológico de Boecillo Boecillo (VALLADOLID) www.cartif.es
Division de Medio Ambiente Dr.. Rubén Irusta Mata Dr +34 983 546504 +34 983 546521
[email protected]
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