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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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3

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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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4

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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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5

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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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7

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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

8

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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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3UR\HFWR35248,32/

&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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*OLFyOLVLVGHHVSXPDVGH385 'LVHxR IDFWRULDO / / Â Â Â Â

7HPSHUDWXUD GH UHDFFLyQ  ž& ž&  ž& \  ž& ž& 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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*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 / /  7HPSHUDWXUD GH UHDFFLyQ  ž& ž&  ž& \  ž& ž&  7LHPSR GH UHDFFLyQ KPLQ K \ KPLQ  5HODFLyQ GLVROYHQWH3(7   \  PDVDPDVD   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  ž& 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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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 ž& 7 ž& 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 ž& 7 ž& 7 ž& 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

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