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Aplicación de los procesos avanzados de oxidación como alternativa de tratamiento de plaguicidas obsoletos: caso paraquat

Cadavid Mejía, John Jairo (2014-10-23)

Este trabajo presenta resultados experimentales de la degradación del paraquat (PQ) mediante sistemas de oxidación avanzada, basado en la fotocatálisis con TiO2 y el proceso foto-Fenton a escala de laboratorio. Se seleccionó ...
Combustión de metano en un lecho fluidizado discontinuo con minerales basados en óxidos de hierro y manganeso como transportadores sólidos de oxígeno

Montenegro Rosero, Andrea Lizeth; Narváez Legarda, Maira Alejandra (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA DE MATERIALES, 2017)

La combustión con transportadores sólidos de oxígeno CLC es una tecnología que utiliza óxidos metálicos capaces de aportar oxígeno en la combustión, produciendo una corriente concentrada de CO2 y H2O fácil de separar para ...
Emisiones de gases de efecto invernadero en el humedal natural el Madrigal.

Correa Bravo, Jefferson (2016-05-20)

En la presente investigación se estudió la dinámica de la generación y captura de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en un humedal natural eutrofizado bajo condiciones tropicales denominado El Madrigal, ...
Estimación de gases de efecto invernadero en humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal

Valverde Solis, Arlyn (2014-10-24)

Este trabajo evaluó las emisiones de gases de efecto invernadero, tales como dióxido de carbono (CO2), metano CH4 y óxido nitroso (N2O), en humedales construidos de flujo sub-superficial horizontal (HFSS). Con tal propósito ...
Evaluación de la influencia de métodos volumétricos y manométricos sobre la cuantificación de biogás/metano en la biodegradabilidad anaerobia de la celulosa

Bolaños Arcos, Andrés Mauricio; Sandoval Rodríguez, Laura Alejandra (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍALICENCIATURA EN CIENCIAS NATURALES Y EDUCACÓN AMBIENTAL, 2022)

La Digestión Anaerobia (DA) es considerada una de las alternativas biotecnológicas más viables para el tratamiento y aprovechamiento de sustratos orgánicos, ya que permite recuperar energía en forma de biogás y obtener un ...
Evaluación de la influencia de variables de incidencia sobre el proceso de digestión anaerobia de residuos de alimentos separados en la fuente y con recolección selectiva

Casallas Ojeda, Miguel (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAMAESTRÍA EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL, 2020)

La gestión de los Residuos Sólidos Municipales (RSM) es una de las problemáticas con más relevancia en las sociedades modernas tanto a nivel nacional como internacional, debido a su crecimiento y a los problemas derivados ...
Evaluación de la producción de metano en la digestión anaerobia de vinazas pretratadas con un proceso de oxidación avanzada

Gil Molano, Juan José (2014-10-23)

La producción de vinazas puede oscilar desde 2M–3M L vinazas día-1, constituyéndose en uno de los efluentes más contaminantes de los ingenios productores de bioetanol. En este trabajo se evaluó el mejoramiento de la ...
Evaluación del efecto del tratamiento foto-fenton y peróxido/solar en el incremento de la producción biológica de metano usando como sustrato la vinaza

León Vivas, Juan Camilo (2015-10-20)

En esta investigación se estudió la posibilidad de valoración de la vinaza mediante la producción de metano utilizando acoples entre procesos avanzados de oxidación PAOs y sistemas anaerobios. Se utilizó vinaza de un ingenio ...
Influencia de la temperatura sobre la generación de gas metano a partir de la digestión anaerobia de residuos de alimentos.

Diaz Vargas, Jackeline; Garcia Garcia, Ana Julieth (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL, 2021)

La generación de residuos sólidos municipales (RSM) es una problemática a nivel mundial que han ido incrementando a lo largo de los años, estimándose un aumento del 70% de producción para el año 2050. De éstos, el 44% son ...
Producción de metano a partir de la digestión anaerobia de biorresiduos de origen municipal

Parra Orobio, Brayan Alexis (2014-10-23)

Los Biorresiduos de Origen Municipal-BOM representan la fracción predominante en los Residuos Sólidos Municipales-RSM principalmente en los países en desarrollo, éstos se caracterizan por su alto contenido de materia ...
Tratamiento de emisiones de hidrocarburos livianos con MgO-CaO.

Sánchez, Mauricio E.; Gómez, Elías de J.; Vásquez, César A.; Jaramillo, Alejandro (2013-09-20)

La mayor parte de los requerimientos energéticos actuales para la generación de electricidad, la industria y el transporte se obtienen de combustibles fósiles mediante el proceso de combustión térmica, la cual genera emisiones ...
Variación de la emisión de gases efecto invernadero en un ecosistema de manglar del Caribe Colombiano sometido a intervención antropogénica

Betancourt Portela, Julián Mauricio (2014-10-23)

Mediante la técnica de cámaras estáticas se estudió la generación de GEI, (CH4, N2O y CO2), desde los sedimentos de dos estaciones localizadas en el área de manglar de la Ciénaga Grande de Santa Marta. Las estaciones ...

Envíos recientes

Aplicación de los procesos avanzados de oxidación como alternativa de tratamiento de plaguicidas obsoletos: caso paraquat

Cadavid Mejía, John Jairo | 2014-10-23

Este trabajo presenta resultados experimentales de la degradación del paraquat (PQ) mediante sistemas de oxidación avanzada, basado en la fotocatálisis con TiO2 y el proceso foto-Fenton a escala de laboratorio. Se seleccionó el proceso foto-Fenton como pretatamiento al sistema biológico anaerobio, evaluándose la biodegradabilidad del efluente mediante la producción de metano. En este estudio, se aplicó la metodología de respuesta, diseño Box-Behnken (DBB). Para la fotodegradación con TiO2, se evaluó la contratación de catalizador (0.2-2 g L -1), pH (3-10), concentración de PQ (20-250 mg L -1). Bajo mejores condicones 1.6 gLO-1 de TiO2, pH 10, 150 mg L-1 y 360 minutos de tratamiento, se elimino 79.3% de PQ y una remoción de 32% de COT. Para el proceso foto Fenton, se evaluó la concentración de Fe2+ (5-100 mg L-1), concentración de H2O2 (100-2000 mg L-1), concentración de PQ (20-250 mg L-1). Bajo mejores condiciones 96.1 mg L-1 de Fe 2+, 2000 mg L-1 de H2O2, 1501 mg L-1 de paraquat y 64 minutos de tratamiento, se eliminó 100% de PQ y una remoción de 28% de COT. En el sistema biológico anaerobio, se seleccionó el proceso foto-Fenton como pretratamiento. La mejor producción de metano con 28963 ppm se obtuvo al degradar el paraquat en su totalidad (96.1 mg L-1 de Fe 2+, 200 mg L-1 de H2O2 150 mg L-1 de paraquat ) y 64 minutos de tratamiento. Con esta producción de metano se alcanzo una remoción de 76% de COT. Se evidenció que cuando hay presencia de paraquat en la digestión anaerobia, la producción de metano disminuye. Los resultados anteriores indican, que los sistemas biológicos anaerobios son una alternativa viable para el acople de los procesos avanzados de oxidación en el tratamiento de pesticidas altamente tóxicos.

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Combustión de metano en un lecho fluidizado discontinuo con minerales basados en óxidos de hierro y manganeso como transportadores sólidos de oxígeno

Forero Amortegui, Carmen Rosa | 2017

La combustión con transportadores sólidos de oxígeno CLC es una tecnología que utiliza óxidos metálicos capaces de aportar oxígeno en la combustión, produciendo una corriente concentrada de CO2 y H2O fácil de separar para su captura. Esta tecnología consta de un reactor de oxidación (RO) y otro de reducción (RR). Se realizó el estudio de minerales a base de Fe y Mn en un reactor de lecho fluidizado con el fin de identificar si son viables como TSO en la tecnología CLC, exponiéndolos a 30 ciclos de reducción-oxidación utilizando CH4 (20 %vol diluido en N2) como gas reductor y aire como gas oxidante a 750, 850 y 950ºC. Se estudió el comportamiento de los minerales con respecto a los productos gaseosos de las reacciones, eficacia de combustión, deposición de carbono, conversión del mineral durante la reducción, velocidad de atrición, aglomeración y su caracterización antes y después de los experimentos multiciclo. En los experimentos multiciclo el CH4 no reaccionó por completo a las tres temperaturas de operación, obteniendo la eficacia de combustión más alta de 81% a 950°C y 72% a 850°C para FEMA011 y OXMN010 respectivamente. La conversión de reducción más alta fue 16% a 950°C para FEMA011 y 28% a 850°C para OXMN010. La velocidad de atrición con respecto al tiempo presentó un comportamiento similar a las tres temperaturas, 0,09, 0,05 y 0,08 %p/h a 750, 850 y 950°C para FEMA011; así como 0,02, 2E-3 y 7E-3 %p/h a 750, 850 y 950 °C para OXMN010. Las muestras usadas de los minerales no presentaron una variación de tamaño o forma importante con respecto a las frescas, pero se evidencia que sufrieron desgaste, característica que fue más evidente conforme se incrementó la temperatura. La deposición de carbono fue baja para la FEMA011 a las tres temperaturas y el OXMN010 a 950°C lo afectó su reactividad y se presentó una leve aglomeración para el OXMN010 a 950°C. Se concluye que sólo el mineral OXMN010 es un TSO viable para la tecnología CLC y se recomienda realizar un tratamiento previo de impregnación a la FEMA011 para mejorar su comportamiento en LFd

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Emisiones de gases de efecto invernadero en el humedal natural el Madrigal.

Silva Vinasco, Juan Pablo | 2016-05-20

En la presente investigación se estudió la dinámica de la generación y captura de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en un humedal natural eutrofizado bajo condiciones tropicales denominado El Madrigal, ubicado en la vereda El Madrigal, del municipio de Riofrío, Valle del Cauca. Con tal propósito se evaluó la variación espacial de las emisiones de los GEI tales como metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) y óxido nitroso (N2O) y se estableció su posible correlación con parámetros de calidad de agua como pH, oxígeno disuelto, potencial de óxido reducción, alcalinidad, fosfatos, nitratos entre otros y a su vez con el contenido de materia orgánica y nutrientes presente en los sedimentos. En este sentido, se determinaron y compararon las emisiones en cuatro puntos de muestreo establecidos en el humedal con características diferentes: P1 (Zona de intercambio de agua y sedimentos con Río Cauca), P2 (Zona influenciada por actividades piscícolas), P3 (Zona influenciada por vertimientos de aguas residuales y presencia de vegetación) y P3A (Zona sin cobertura vegetal). En cada punto se realizaron mediciones de gases de efecto invernadero, parámetros in situ, calidad de agua y, sedimentos. Los valores de flux obtenidos evidenciaron que el humedal El Madrigal actuó como fuente y sumidero de gases de efecto invernadero durante todo el período de muestreo. El punto P1 presentó flux promedios de -1,96 ± 3,10 g.CH4.m-2 d-1; -0,12 ± 7,63 g.CO2.m-2 d-1 y 1,73 ± 5,75 mg.N2O.m-2 d-1. Para el caso del punto P2 se obtuvieron flux promedios de 0,898 ± 1,27 g.CH4.m-2 d-1; 1,03 ± 9,31 g.CO2.m-2 d-1 y -1,19 ± 5,08 mg.N2O.m-2 d-1. Por su parte el punto P3 evidenció flux promedios de 3,08 ± 3,99 g.CH4.m-2 d-1; -2,74 ± 9,83 g.CO2.m-2 d-1 y 2,06 ± 5,20 mg.N2O.m-2 d-1. Por último los flux promedios obtenidos para el punto P3A fueron 1,80 ± 6,89 g.CH4.m-2 d-1; 1,40 ± 8,40 g.CO2.m-2 d-1 y -1,24 ± 6,43 mg.N2O.m-2 d-1. Las pruebas estadísticas indicaron que los flux de los gases de efecto invernadero estudiados presentaron una variación espacial significativa entre los puntos muestreados. CH4 presentó variación entre los puntos P1, P2 y P3 (p<0.001 Mann-Whitney) y evidenció similitudes entre los puntos P3A-P3 y P3A-P2 (p>0.05 Mann-Whitney). Para CO2 se evidenció similitud para los flux obtenidos en los cuatro puntos (p>0.05 Mann-Whitney). Por su parte, para el óxido nitroso también se presentó un comportamiento similar en los cuatro puntos sin variación significativa (p>0.05 Mann-Whitney). Con respecto a las relaciones entre los parámetros de calidad de agua, sedimentos y los flux de gases de efecto invernadero, se determinó que los parámetros con mayor influencia sobre la producción y consumo de CH4 CO2 y N2O fueron hierro férrico (Fe+3) Coeficiente Spearman = -73%), nitratos (NO3) (Coeficiente Spearman = -65%) y los nitritos (NO2) en sedimentos Coeficiente Spearman = 86%), respectivamente. Los resultados obtenidos en este estudio evidenciaron que la intervención antrópica contribuye al estado eutrófico del ecosistema y este a su vez influencia la dinámica de producción y consumo de GEI favoreciendo el incremento en la generación de estos, demandando medidas de manejo y control que permitan mitigar el impacto frente al cambio climático.

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Estimación de gases de efecto invernadero en humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal

Valverde Solis, Arlyn | 2014-10-24

Este trabajo evaluó las emisiones de gases de efecto invernadero, tales como dióxido de carbono (CO2), metano CH4 y óxido nitroso (N2O), en humedales construidos de flujo sub-superficial horizontal (HFSS). Con tal propósito se tuvieron tres líneas de tratamiento de dimensiones iguales, recibiendo agua residual proveniente del efluente de una laguna anaerobia construida a escala real. La primera línea fue sembrada con Heliconia psittacorum, la segunda con Phragmites australis y un tercer sistema no tuvo vegetación. La técnica empleada para la medición de gases se basó en las cámaras estáticas. De esta manera, se construyeron tres cámaras en acrílico transparente de forma cilíndrica con dimensiones de 0,40m de diámetro por 1,7m de alto; cada cámara fue provista de un ventilador y un termómetro, el ventilador favoreció la mezcla y homogenización del gas concentrado dentro de la cámara, mientras el termómetro midió el cambio de temperatura en el volumen de aire encerrado en la cámara durante la medición. Los cambios en la concentración de gases en la cámara respecto al tiempo fue medida durante 90 minutos y se tomaron cuatro muestras en intervalos de 30 minutos (0, 30, 60, 90). Estas muestras, fueron recolectadas en viales al vacío y luego llevadas al laboratorio para ser analizadas por cromatografía (CH4 y N2O) y radiación infrarroja (CO2). Cada unidad fue sometida a una carga hidráulica de 3.5 m3 d-1, equivalente a un tiempo de retención hidráulico de 1.8 días. Además, se realizaron caracterizaciones fisicoquímicas (DQO, ORP y pH) para tratar de explicar el comportamiento de las emisiones de los GEI (CO2, CH4 y N2O) con respecto a los parámetros fisicoquímicos de operación (pH, ORP). Según los resultados obtenidos, la emisión promedio de los gases para el sistema sin plantar (control), fueron -1.7, 4989, 15.3 de CO2, CH4, N2O mgm?2d-1, respectivamente, y los plantados con Phragmites australis (22, 2548, 17.7), más los sembrados con Heliconia psittacorum (0.5, 3255, 8.2) de CO2, CH4, N2O mg.m?2d-1, respectivamente. En el estudio no se encontraron correlaciones entre los parámetros (pH, ORP) y las emisiones de los gases (CO2, CH4 y N2O). Sin embargo, el Potencial de óxido reducción-Eh (ORP); osciló entre -167 a -108 mV y el pH fue casi neutro (6,3 a 7) en los sistemas control y plantados, respectivamente. Por otra parte, la eficiencia de eliminación de la DQO; estuvo entre el 66 y 87 %. Entre los sistemas sin plantar y plantados respectivamente. v Finalmente, los humedales estudiados fueron eficientes en la reducción y transformación de contaminantes; sin embargo, no fueron estadísticamente significativas las emisiones totales de GEI; como tampoco, se encontró diferencia estadística significativa al comparar los gases emitidos por las plantas ornamentales (Phragmites australis versus Heliconia psittacorum). Por ello, Aunque estos sistemas, tiendan a comportarse como emisores de CO2, CH4 y N2O, pueden ser una solución viable y económica para el tratamiento de las aguas residuales de muchas comunidades.

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Evaluación de la influencia de métodos volumétricos y manométricos sobre la cuantificación de biogás/metano en la biodegradabilidad anaerobia de la celulosa

Torres Lozada, Patricia | 2022

La Digestión Anaerobia (DA) es considerada una de las alternativas biotecnológicas más viables para el tratamiento y aprovechamiento de sustratos orgánicos, ya que permite recuperar energía en forma de biogás y obtener un subproducto rico en nutrientes conocido como digestato con alto potencial agrícola. En torno a lo anterior, se han desarrollado métodos a nivel de laboratorio que permiten evaluar y determinar el potencial energético de un sustrato, siendo los ensayos de Potencial Bioquímico de Metano (PBM) los más aceptados y utilizados por la comunidad científica, debido a sus bajos requerimientos técnicos y económicos. El método de cuantificación es uno de los aspectos que más varía en los ensayos PBM para la cuantificación de biogás, los cuales presentan variaciones que dificultan la comparación de los resultados de cuantificación del biogás. Por lo anterior, en el presente trabajo se realizó una vigilancia tecnológica sobre los métodos más empleados, así como sus características, metodologías, ventajas, limitaciones y aplicaciones, empleando bases de datos internacionales y nacionales (ventana de observación de 17 años: 2005-2021), con lo cual se logró identificar que los métodos experimentales más usados para cuantificar biogás o CH4 son los métodos volumétricos (VM) y manométricos (MN), y que las configuraciones VM más usadas son el volumétrico alcalino (VB) con un porcentaje de 26,8%, seguida por el automatizado AMPTS II con un 20,3% y el método volumétrico acido (VA) con un 8,94%; en cuanto a las configuraciones del método MN, las más empleadas son el MN manual con perlas de NaOH en un 13,7%, seguido por el automatizado Oxitop® con el 11,01%, siendo las configuraciones automatizadas las más empleadas en países con mayor economía y desarrollado, mientras que en los países en desarrollo (PeD) prima el uso de configuraciones manuales que son menos costosas y no requieren de equipos especializados aunque pueden llegar a ser menos precisas. Por otro lado, se realizó un montaje experimental de los métodos VM y MN con lo cual, se logró obtener resultados de PBM para los métodos VM (VB y VA) el PBM de 337,69±12,46 CH4/g SV, acercándose un 81,57±4,57% al valor teórico de PBM de la celulosa, mientras que con el MN sin perlas y con perlas de NaOH, se obtuvieron valores de PBM menores (321,51±17,89 y 225,24±14,24 mL CH4/g SV, respectivamente), para un 74,8±7,89% y un 54,4±3,78% del valor teórico, respectivamente. El bajo valor del MN con perlas se atribuye principalmente a un posible efecto negativo de las perlas sobre el proceso de la DA, que quedó evidenciado en mayores valores de pH y menor relación AB/AT, así como de parámetros cinéticos importantes como la tasa de producción de CH4 (Rmáx) y constante de hidrólisis (k) que fueron 1,63 y 2,31 veces menor que en el método VB.

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Evaluación de la influencia de variables de incidencia sobre el proceso de digestión anaerobia de residuos de alimentos separados en la fuente y con recolección selectiva

Marmolejo Rebellón, Luis Fernando | 2020

La gestión de los Residuos Sólidos Municipales (RSM) es una de las problemáticas con más relevancia en las sociedades modernas tanto a nivel nacional como internacional, debido a su crecimiento y a los problemas derivados del manejo tradicional como la disposición final en rellenos sanitarios (RS), por aspectos como la ocupación de mayores cantidades de terreno y la generación de lixiviados y gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, dada la composición predominantemente orgánica de los RSM (50-60% Biorresiduos - BOM y dentro de éstos, los residuos de alimentos – RA, que representan del orden de 50-70%), existe un alto potencial de valorización y aprovechamiento a través de procesos biológicos como la Digestión Anaerobia (DA), mediante la cual se pueden obtener subproductos de alto valor agregado como el biogás (principalmente metano, que es fuente de energía renovable). La forma tradicional de analizar el potencial de producción de metano de un sustrato es mediante pruebas a escala de laboratorio, denominadas de Potencial Bioquímico de Metano (PBM); sin embargo, aunque muchos investigadores alrededor del mundo han hecho esfuerzos para estandarizar este ensayo, esto aún no se ha logrado, por lo cual existen diferentes configuraciones y protocolos experimentales, lo que hace la comparación de resultados compleja. Este trabajo de investigación se centró en identificar los diferentes factores y variables que inciden sobre el proceso de DA de BOM y RA y que contribuyen al incremento y/o descenso en la producción de metano, identificándose variables asociadas al sustrato, al inóculo, ambientales y de operación. Aunque variables como el head space y la temperatura tienen gran influencia, aún faltan estudios al respecto; por esta razón, en este estudio se evaluó experimentalmente, por medio de un diseño central compuesto, la incidencia simultánea de estas dos variables (head space - X1: 20, 35 y 50% y temperatura - X2: 20, 35 y 55°C); así mismo, mediante la aplicación de los modelos cinéticos de primer orden y de Gompertz Modificado, se hallaron la constante de hidrólisis y la fase de latencia respectivamente. Se encontró que los puntos óptimos fueron 20% para el head space y 48.9°C para la temperatura, siendo esta última la variable de mayor incidencia del proceso, además se identificó que valores superiores al valor hallado no incrementarían la producción, pero si representaría un gasto energético innecesario; en cuanto al head space se encontró que valores superiores (>20%), desencadenan una inhibición del proceso debida a la producción de ácidos grasos volátiles (AGVs) que no alcanzan a ser neutralizados por el CO2 disuelto en el medio. Se evidenció que la configuración experimental (20% head space y 55°C) que obtuvo una mayor constante de hidrólisis (0.03) hallada con el modelo de Primer Orden, fue la más cercana a la encontrada como óptima (20% head space y 48.9°C), lo cual ratificó lo hallado experimentalmente. El modelo cinético que mejor describió el proceso fue el de Gompertz Modificado, debido a su ajuste y producción teórica de metano ligeramente similar a la experimental.

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Evaluación de la producción de metano en la digestión anaerobia de vinazas pretratadas con un proceso de oxidación avanzada

Gil Molano, Juan José | 2014-10-23

La producción de vinazas puede oscilar desde 2M–3M L vinazas día-1, constituyéndose en uno de los efluentes más contaminantes de los ingenios productores de bioetanol. En este trabajo se evaluó el mejoramiento de la producción de metano en vinazas, a partir de su pretratamiento con dos Procesos Avanzados de Oxidación (fotofenton y ozono). Para los pretratamientos con fotofenton se compararon dos concentraciones de H2O2 (0.5 y 1 mol L-1) y dos relaciones H2O2/Fe+3 (15 y 20), mientras que para el ozono se tuvo en cuenta dos tiempos de contacto (30 y 60 mins). La digestión anaerobia se realizó en botellas de 120 mL (tandas), aplicando 70 mg de DQO y evaluando tres inóculos diferentes: inóculo granular (IG), inóculo de tratamiento de vinazas (IV) y una mezcla de los anteriores (IGV). El seguimiento de la producción de metano se realizó a diario por mediciones en cromatografía gaseosa durante 40 días. El pretratamiento con POA´s mejoró la producción de metano en las vinazas pretratadas, destacándose el pretratamiento de fotofenton con [H2O2]= 0.5 mol L-1y relación H2O2/Fe+3 = 20 con la producción de metano más alta (19.5 mL ó 0.28 mL CH4 mg DQOadicionada-1) y un menor requerimiento de reactivos. El pretratamiento de fotofenton con [H2O2]= 1 mol L-1 y relación H2O2/Fe+3 = 15, causó inhibición total a los tres inóculos, mientras que el pretratamiento de fotofenton con [H2O2]= 1 mol L-1 y relación H2O2/Fe+3 = 20, causó inhibición a los inóculos IV e IGV. El ozono se presentó como una alternativa atractiva para el mejoramiento de la metanización de vinazas, por los resultados obtenidos y por ser una tecnología más económica. En el pretratamiento con ozono no hubo inhibición de la producción de metano, no obstante, la mayor producción de metano se tuvo con la menor dosis de ozono (30 mins). Todos los pretratamientos, excepto los que inhibieron, aumentaron la tasa de producción de metano (d-1) respecto a las vinazas no pretratadas. Las mejores producciones de metano las presentó el IG, sin embargo el inóculo IGV presentó una buena estabilidad en la producción de metano con diferentes tratamientos. El análisis financiero en el nivel de perfil de un proyecto de aprovechamiento de biogás en destilerías, mostró que los pretratamientos con fotofenton y ozono incrementan en un 40% la TIR y logran recuperar la inversión en un plazo de 1.5 años. Por tanto, se considera que los POA´s mejoran la producción de metano y aumentan la tasa de producción, mediante la transformación de la materia orgánica sin mineralizarla.

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Evaluación del efecto del tratamiento foto-fenton y peróxido/solar en el incremento de la producción biológica de metano usando como sustrato la vinaza

León Vivas, Juan Camilo | 2015-10-20

En esta investigación se estudió la posibilidad de valoración de la vinaza mediante la producción de metano utilizando acoples entre procesos avanzados de oxidación PAOs y sistemas anaerobios. Se utilizó vinaza de un ingenio azucarero del Valle del Cauca como sustrato. A este subproducto se le realizó la caracterización de sus propiedades fisicoquímicas, para posteriormente pretratarse con dos diferentes Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs), Fotofenton y H2O2/Solar, y se evaluó los cambios y la efectividad de los pre-tratamientos sobre las características de la vinaza. Posteriormente este efluente alimentó a dos reactores Filtros Anaerobios de Flujo Ascendente (FAFA), para su bioconversiòn a metano mediante la degradación de la vinaza por bacterias anaerobias. Los Inóculos utilizados provinieron de la Corporación de Abastecimientos del Valle de Cauca, CAVASA, ubicado en el municipio de Candelaria, Valle del Cauca y Sucroal S.A., ubicada en el municipio de Palmira, Valle del Cauca. Se analizaron 2 acoples: vinaza pre-tratada con fotofenton, vinaza pre-tratada con peróxido/solar. A partir de los resultados obtenidos de pH, demanda química de oxigeno (DQO), ácidos grasos volátiles (AGV), fenoles, % de remoción de DQO, volumen de biogás, % de metano y volumen de metano. El acople fotofenton fue altamente sensible a los cambios de carga orgánica en la alimentación y a la acumulación de sustancias inhibidoras en el sistema. A pesar que el sistema de tratamiento fue de alta tasa, el tiempo de retención hidráulica fue muy corto para lograr la vía metanogénica. El acople H2O2/solar no es un proceso que beneficie la producción de metano. Por el contrario fue el que mayor inhibición metanogénica tuvo en el tratamiento biológico. Al igual que el proceso con fotofenton, se encontró que el acople fue altamente sensible a los cambios de carga orgánica en la alimentación y a la acumulación de sustancias inhibidoras en el sistema. Se encontró que los acoples con los pretratamientos fotofenton y H2O2/solar mejoraron la biodegradabilidad del sustrato y las condiciones para la producción de metano, obteniendo porcentajes de remoción de 83,9 y 82%, y de aprovechamiento de 22,8 y 17,2% respectivamente. Se encontró que el mejor acople es el realizado con el pretratamiento Fotofenton - biológico.

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Influencia de la temperatura sobre la generación de gas metano a partir de la digestión anaerobia de residuos de alimentos.

Torres Losada, Patricia | 2021

La generación de residuos sólidos municipales (RSM) es una problemática a nivel mundial que han ido incrementando a lo largo de los años, estimándose un aumento del 70% de producción para el año 2050. De éstos, el 44% son biorresiduos de origen municipal (BOM),los cuales incluyen principalmente residuos de alimentos (RA). Su disposición en los rellenos sanitarios (RSa) es una fuente importante de contaminación de las fuentes hídricas y el suelo, además de la generación de olores y de gases de efecto invernadero -GEI (i.e CH4, CO2) que aportan al calentamiento global. Dado lo anterior, se han implementado estrategias para el aprovechamiento de éstos;en los últimos años la Digestión Anaerobia (DA) se ha convertido en una importante alternativa tecnológica para la gestión de los RSM tanto para el control de la contaminación como para la obtención de energía renovablealternativa a los combustibles fósiles (biogás compuesto principalmente por CH4) y acondicionador de suelos (biosólidos o digestatos). Los procesos de la DA se ven influenciados por varios factores ambientales y operacionales, siendo la temperatura uno de los parámetros más significativos. Por lo anterior, en este se llevó a través de ensayos de Potencial Bioquímico de Metano (PBM), la incidencia de la temperatura psicrofílica (20±5°C), mesofílica (35±5 oC) y termofílica (55±5 oC), sobre la producción de CH4 y mediante el ajuste de los datos experimentales se aplicaron tres modelos cinéticos (Primer Orden, Gompertz Modificado y de Función Logística) que permitieron determinar el PBM especifico acumulado, la constante de hidrólisis, tasa máxima de producción de CH4 y el tiempo de letargo (fase de latencia). De acuerdo con los resultados experimentales, se obtuvo una producción máxima de 107 (± 21,04) mL CH4 /g.SV para temperatura termofílica, seguida de 82 (± 11,10) mL CH4 /g.SV para mesofílica y 48 (± 18,91) mL CH4 /g.SV para psicrofílica, lo cual concuerda con lo reportado por algunos autores donde indican que a mayores temperaturas se favorece la velocidad de crecimiento de microorganismos, la actividad microbiana y el rendimiento. A través del ajuste del modelo de primer orden se estimó que el valor de la constante de hidrólisis (kh) fue de 0,010, 0,017 y 0,025 d-1 para los digestores operados a 20, 35 y 55 °C, respectivamente, lo que indicó un ligero incremento de la tasa de hidrólisis en los tratamientos conforme se aumentó la temperatura. El análisis estadístico de los resultados experimentales obtenidos indica que los tres modelos cinéticos evaluados presentan un buen ajuste (R2 > 0,98) con los datos experimentales. El modelo de Primer Orden arrojó los mayores R2 para los digestores a 35 y 55 °C y logró describir correctamente la tasa de hidrólisis para todas las temperaturas de estudio. Por otro lado, aunque el modelo Gompertz Modificado presentó un mayor R2 comparado con el de Función Logística, este último describió mejor el comportamiento de producción teórica de CH4 con relación a los datos de Pmáx y λ.

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Producción de metano a partir de la digestión anaerobia de biorresiduos de origen municipal

Parra Orobio, Brayan Alexis | 2014-10-23

Los Biorresiduos de Origen Municipal-BOM representan la fracción predominante en los Residuos Sólidos Municipales-RSM principalmente en los países en desarrollo, éstos se caracterizan por su alto contenido de materia orgánica, humedad y nutrientes lo que los convierte en una fuente contaminante cuando se disponen inadecuadamente, no obstante, se promueve su aprovechamiento y valorización debido a que estas características favorecen la transformación a través de procesos biológicos como la Digestión Anaerobia-DA, en la que generan subproductos como el biogás rico en metano que es una fuente de energía alternativa a las fósiles. Los resultados de esta investigación permitieron mostrar otra opción de aprovechamiento de los BOM. Para ello se utilizó la técnica de Potencial Bioquímico de Metano-PBM (método manométrico) por medio del sistema OXITOP$. Los ensayos fueron realizados a temperatura de 30°C y con un Tiempo de Retención de Sólidos- TRS de 30 a 40 días. Se evaluó la influencia de la relación sustrato-inóculo-SII, pH y tamaf'lo de partícula sobre la producción de metano y la hidrólisis, que es considerada la etapa limitante de la DA de los BOM, a través de la aplicación de un modelo cinético de primer orden y el ajuste de Gompertz. La relaciones evaluadas estuvieron entre 0,25 y 9,0 gSVsus-.-gSV,n6culo¿', obteniéndose valores de PBM superiores a 102 mLCH/gSY y un Índice de Biodegradabilidad-%B o transformación del sustrato en biogás del 42% con relaciones menores que 1. El rango pH evaluado estuvo entre 5,5 y 8,0 unidades, lográndose resultados de PBM mayores que 95 mLCH4-g SY' y un %B por encima del 41 % en rangos de pH entre 7,0 y 8,0 unidades. Los tamat\os de partículas evaluados entre <0,25 y 12,5 mm, evidenciaron que con tamaños de partícula inferiores a 2,0 mm, se logran producciones de metano del orden de 128 mLCH4*g SY', que equivalen a una producción de 53% de biogás. A partir de los modelos cinéticos de primer orden y el ajuste de Gompertz, se ratificó que la constante de hidróHsis (Kn) y la fase de letargo, son influenciadas por la relación Sil, pH y tamaño de partícula. Aunque los Kn y la fase de letargo se encontraron en el rango típico para el proceso de DA, los mejores resultados se presentaron en relaciones inferiores de 1 gSV..,strato*gSVinóculo-\ rango de pH ente 7 y 8 unidades y tamaños de partícula menores que 2,0 mm, bajo estas condiciones se reportó una rápida degradación del sustrato y por consiguiente cortos periodos en la fase de letargo.

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Tratamiento de emisiones de hidrocarburos livianos con MgO-CaO.

Sánchez, Mauricio E. | 2013-09-20

La mayor parte de los requerimientos energéticos actuales para la generación de electricidad, la industria y el transporte se obtienen de combustibles fósiles mediante el proceso de combustión térmica, la cual genera emisiones de gases que contienen hidrocarburos livianos como metano, etano y propano. Entre éstos, el metano es un importante promotor del efecto invernadero, muchas veces más nocivo que el CO2 y el hidrocarburo más difícil de oxidar debido a su alta estabilidad química. Entre las tecnologías desarrolladas para el control de dichas emisiones, la combustión térmica soportada catalíticamente ha ido ganando interés. Los mejores resultados se han logrado con metales nobles y óxidos metálicos simples o combinados los cuales tienen dificultades de inestabilidad térmica y alto costo. Este proyecto se enfocó en el desarrollo y ensayo de óxido de magnesio dopado con óxido de calcio que mostró ser de bajo costo, activo y térmicamente estable para promover la oxidación completa de gas natural (3.0%), GLP (0.5%) y mezclas de estos en presencia de CO2 (10%) con exceso de oxígeno y por debajo del límite inferior de inflamabilidad. La presencia de GLP facilitó la combustión del gas natural mientras la presencia de CO2 redujo la actividad del material para la oxidación pero disminuyó las emisiones de CO.

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Variación de la emisión de gases efecto invernadero en un ecosistema de manglar del Caribe Colombiano sometido a intervención antropogénica

Betancourt Portela, Julián Mauricio | 2014-10-23

Mediante la técnica de cámaras estáticas se estudió la generación de GEI, (CH4, N2O y CO2), desde los sedimentos de dos estaciones localizadas en el área de manglar de la Ciénaga Grande de Santa Marta. Las estaciones seleccionadas fueron Rinconada (RIN) y Ahuyama (AHU), siendo la primera la que conserva ¿intacta¿ la estructura del bosque y la segunda la que presenta total deterioro debido a intervenciones antrópicas. Las mediciones se realizaron durante un año e involucró dos tipos de monitoreo: a) se midieron las emisiones de GEI con una frecuencia mensual en las horas del día (10:00 a 14:00 h); b) el segundo monitoreo, consistió en dos campañas intensivas de medición en 24 horas para determinar la variación día-noche de los GEI en ambos sitios. Simultáneamente a las mediciones de gases, se midieron in situ variables fisicoquímicas (i.e. temperatura, OD, pH y potencial redox), y se recolectaron muestras para análisis de nutrientes y caracterización del sedimento (i.e. COT, humedad, porosidad, densidad aparente y de partícula). Acorde con los resultados del monitoreo mensual, ambas estaciones fueron fuente importante de GEI. Las emisiones promedio de CH4 fueron 219,6 ±315,8 y 58,24±154,7 mg.m-2.h-1 para RIN y AHU respectivamente, con una alta variabilidad como lo muestran sus desviaciones estándar. Estas emisiones de CH4 fueron mayores que las reportadas en otros manglares del Caribe y la India. Por otra parte, los flux de N2O y CO2 fueron de 0,17 ±0,45 mgN2O.m-2.h-1 y 117,9 ±594,0 mgCO2.m-2.h-1 en RIN y -0,03±0,28 mgN2O.m-2.h-1 y 129,8 ±465,6 mgCO2.m-2.h-1 en AHU, sus magnitudes fueron similares a lo registrado en otros manglares tropicales y subtropicales del mundo. La condición ambiental de mayor relevancia estuvo relacionada con las fluctuaciones en el nivel de inundación como consecuencia de la época climática, sólo en RIN se hallaron diferencias significativas en los flux, siendo la época seca en la cual se emite menos CH4 y más N2O debido principalmente al descenso en la inundación y cambios en la salinidad. Respecto a la variación diaria en RIN se encontró que durante el período diurno las emisiones de CH4 fueron más altas con relación al nocturno (~3,5 veces), debido a descensos en la noche de la temperatura. Esto indica, que puede existir una sobrestimación en el cálculo de la emisión acumulada en RIN ya que este fue realizado con base en el muestreo mensual diurno. Finalmente, en términos de emisión acumulada el sitio más intervenido (AHU) fue el que menos GEI emitió desde los sedimentos (~200 t CO2-eq.ha-1.a-1) mientras que en RIN fue aproximadamente el doble. Sin embargo, una aproximación al balance de C demostró que la cubierta forestal del manglar en última instancia, disminuye la emisión total de C convirtiéndola en captura neta.

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