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Publicación Acceso abierto Sistema de lecho fluidizado en la ozonización catalítica para tratar aguas utilizando dioxido de titanio como catalizador(Universidad del Valle, 2025) Tacán Ipial, Alvaro Felipe; Aristizabal Prado, Juan Sebastian; Lara Ramos, Jose Antonio; GRUPO DE INVESTIGACION EN PROCESOS AVANZADOS PARA LAS INNOVACIONES AMBIENTALES Y BIOTECNOLOGICAS. BIOX-ENERGYEl vertimiento de aguas con contaminantes emergentes, como los fármacos de consumo y producción masiva, representa un desafío ambiental por su persistencia y efectos tóxicos en ecosistemas acuáticos debido a su difícil degradación. Entre ellos, la cafeína, diclofenaco e ibuprofeno son compuestos detectados con frecuencia en efluentes industriales o urbanos, cuya eliminación en las plantas de tratamiento convencionales resulta limitada. En este contexto, se ha propuesto una alternativa eficiente para su degradación mediante los procesos avanzados de oxidación, en particular la ozonización catalítica. El presente trabajo se valida un sistema de lecho fluidizado adaptado a la ozonización catalítica, usando dióxido de titanio (TiO2) como catalizador heterogéneo. Para ello, se prepararon soluciones acuosas contaminadas con cafeína (20 ppm), diclofenaco (20 ppm) e ibuprofeno (15 ppm) en agua doméstica de la “Universidad del Valle”. El sistema experimental incluye un reactor de lecho fluidizado de 2 metros de alto con 3 gramos de TiO2 en forma de pellets y la inyección de ozono a partir de un generador de 40 g/h operando a dos niveles de operación (50 y 80%). Se realizaron ensayos preliminares para garantizar la estabilidad hidráulica y óptima dispersión del catalizador, seguido de ensayos finales donde se incorporó un tubo venturi como estrategia para mejorar la transferencia gas-líquido.Publicación Restringido Obtención de extractos bioactivos de Petiveria alliacea mediante etanol expandido con CO2 (CXE): evaluación de parámetros operativos y prefactibilidad técnico-financiera(Universidad del Valle, 2026) Fortaleche Caicedo, Mauricio; Maya Lasso, Sofía; Pardo Castaño, Camilo; Camargo Amado, Rubén JesúsEn el presente trabajo se evaluaron parámetros operativos clave para la obtención de extractos de Petiveria alliacea, mediante la aplicación de cuatro tecnologías de extracción: fluidos supercríticos (SFE), SFE con cosolvente, extracción tradicional Soxhlet y líquidos expandidos con gas (GXL), específicamente etanol expandido con CO2 (CXE), con el fin de seleccionar la metodología de extracción que permitiera optimizar el rendimiento. La tecnología CXE demostró ser la más eficiente en términos de rendimiento, por lo tanto, se implementó un diseño experimental D-optimal con una estructura fraccionada (24-1) y un punto central con dos réplicas, para evaluar el efecto de los factores: presión (P), fracción molar de etanol (%EtOH), tamaño de partícula (TP) y porcentaje de raíz en la mezcla de materia prima (%R), maximizando el rendimiento (Y) y capacidad antioxidante (AC) del extracto. Con base en los resultados obtenidos en el rango experimental explorado, se diseñó preliminarmente el proceso de extracción por CXE a escala piloto, con una capacidad estimada de producción de 304 kg/año de extracto. El diseño propuesto incluye un destilador de película fina al proceso para refinar el extracto, recuperar y recircular el etanol. Finalmente, la evaluación financiera preliminar proyecta un retorno de la inversión a dos años y una tasa interna de retorno (TIR) del 48.42%.Publicación Acceso abierto Degradación de diclofenaco mediante fotocatálisis heterogénea con TiO2 suspendido en un reactor tubular con variación del espesor de la capa acuosa(Universidad del Valle, 2025) Delgado Andrade, Santiago; Lara Ramos, Jose Antonio; Machuca-Martínez, FidermanEl presente estudio evaluó el proceso de fotocatálisis heterogénea utilizando dióxido de titanio (TiO2) como catalizador y diclofenaco sódico (DCF) como contaminante, en un reactor tubular escala piloto, con variación de diámetro y bajo radiación UV artificial. Se analizaron los efectos de 3 factores operacionales como la concentración de catalizador (0.1, 0.3, 0.5 y 1 g/L), espesor de la capa acuosa (Asociado al diámetro del reactor) y fuente de luz UV. Se emplearon dos fuentes de luz, una lámpara A con un espectro de emisión de 30% UVA y 5% UVB, y lámpara B, la cual solo abarca el espectro de emisión UVB. El sistema fue evaluado en función de la cantidad de dosis fotónica absorbida por el medio, hacia el ambiente, permitiendo identificar configuraciones más eficientes en el aprovechamiento de la radiación. Mediante espectroscopia UV-Vis se confirmó una degradación eficaz del 72% del DCF en una de las configuraciones de las pruebas. Los resultados obtenidos indicaron una estabilidad de la emisión de luz al ambiente a lo largo de las pruebas, con una menor cantidad pérdida al aumentar factores como la concentración y el diámetro. Los análisis estadísticos (ANOVA y RSM) evidenciaron una alta significancia tanto de los factores individuales como de sus interacciones.Publicación Restringido Determinación de la Capacidad de Aspergillus oryzae en el aumento del contenido proteico de la cáscara de yuca mediante fermentación en estado sólido (SSF) en un biorreactor a escala laboratorio(Universidad del Valle, 2026) Benitez Rosero, Juliana Andrea; Ramirez-Malule, Howard; Viafara Mina, Yineth SofiaEl aprovechamiento de los subproductos agroindustriales se ha convertido en una oportunidad para transformar materiales poco utilizados en productos o recursos de alto valor. En Colombia, la producción de almidón de yuca, genera grandes cantidades de cáscara y bagazo, subproductos que suelen desecharse a pesar de su potencial nutricional. En este estudio, se empleó la fermentación en estado sólido (SSF) con Aspergillus oryzae sobre cáscara de yuca, se evaluó el efecto del pH y el porcentaje de fuente de carbono (bagazo de yuca) sobre el contenido de proteína soluble y los fenoles totales. El análisis ANOVA (p < 0.05), mostró que la interacción de ambos factores afectó de manera positiva el contenido de proteína soluble, logrando un incremento de 122.4%, con un pH 5.5 y 50% de bagazo (20.30 mg/g), comparado con una muestra control. Mientras que para los fenoles totales, la interacción entre factores no tuvo efecto significativo. Sin embargo, se presentó un aumento del 106% en el contenido de fenoles a pH 5.5. Estos resultados demuestran el potencial que tiene la SSF para la biotransformación y valorización de subproductos agroindustriales.Publicación Restringido Sustainable Aviation Fuels: A bibliometric analysis from a Chemical Engineering perspective(Universidad del Valle, 2026) López-Itas, Laura Daniela; Ramirez-Malule, HowardThe aviation industry faces increasing pressure to reduce its environmental impact and achieve net-zero emissions by 2050. In this context, Sustainable Aviation Fuels (SAF) have emerged as a critical alternative to conventional jet fuels. This study provides a comprehensive analysis of SAF technologies from a chemical engineering perspective, highlighting key production routes, technological maturity levels, and implementation challenges. A bibliometric analysis based on the Scopus database and VOSviewer software was conducted to identify research trends and thematic clusters in SAF literature. The analysis reveals a growing interest in advanced biofuels and physicochemical conversion technologies, particularly those supported by catalytic and thermochemical processes. Certified and emerging SAF pathways were examined with respect to their process efficiency, feedstock availability, and scalability. Additionally, the study explores the potential of Latin America as a strategic region for SAF development, considering its abundant biomass resources and ongoing pilot projects. This critical and holistic analysis aims to support researchers, engineers, and policymakers in understanding the current state and future directions of SAF technologies within the framework of chemical process design and optimization.Publicación Acceso abierto Rapid Determination of Clavulanic Acid in Submerged Cultures of Streptomyces clavuligerus as an Alternative Method for Bioprocess Monitoring and Control(Universidad del Valle, 2026) Jiménez Bravo, Leidy Alejandra; Trochez Cifuentes, Julieth Alexandra; Gómez Rios, David Andrés; Mosquera Restrepo, JaimeClavulanic acid (CA) is a β-lactamase inhibitor widely used in combination with β-lactam antibiotics to overcome bacterial resistance, and it is produced by Streptomyces clavuligerus through submerged fermentation. To ensure its industrial-scale production, it is essential to develop analytical methods that are rapid, reliable, and suitable for process monitoring. In this work, a UV–VIS spectrophotometric method was developed and validated for the quantification of CA in simulated fermentation matrices, employing ethyl acetate as the solvent for liquid–liquid extraction. The method demonstrated linearity in the range of 100–600 ppm (R² > 0.98), with coefficients of variation below 3% and recovery rates ranging from 90% to 110%. Clavulanic acid remained stable for up to 72 h under refrigeration, and complete transfer to the organic phase was achieved within 40 min. No significant interferences were detected, and the method showed adequate sensitivity (LOD: 60 ppm; LOQ: 100 ppm). These results confirm that the proposed method is a fast, cost-effective, and reproducible alternative to chromatographic techniques such as HPLC, representing a practical tool for routine bioprocess monitoring and quality control in the industrial production of clavulanic acid.Publicación Restringido Kojic acid as an emerging biotechnological product: advances in production, applications, and optimization based on scientific output analysis(Universidad del Valle, 2026) Arteaga Muñoz, Laura Daniela; Gómez Martinez, Laura Marcela; Gomez Rios, David Andres; Ramirez-Malule, HowardKojic acid (KA) is a fungal secondary metabolite with recognized applications in cosmetics, pharmaceuticals, and food due to its antioxidant, antimicrobial, and depigmenting properties. However, industrial production remains limited by low fermentation yields and high costs. To assess the research landscape, a bibliometric analysis was performed using the Scopus database (1993– 2025), focusing on original research articles with the keywords “kojic acid” and “production.” Findings reveal a sustained rise in publications since 2010, with marked growth after 2017, led by Asian countries such as South Korea, China, and Japan. Network and cluster analyses identify two main axes of research: process optimization through microbial fermentation and genetic engineering, and biomedical applications related to tyrosinase inhibition. This study consolidates fragmented knowledge, highlights key contributors and trends, and points to future directions such as hybrid bioprocesses and synthetic biology, which are critical to achieving competitive industrial-scale production and expanding KA’s market potential.Publicación Acceso abierto Implementación y evaluación de un prototipo de ozonización catalítica a escala piloto para el tratamiento de aguas(Universidad del Valle, 2025) Quiñones Cortes, Guillermo Andrés; Vargas Marín, Daniela; Lara Ramos, Jose Antonio; Machuca-Martínez, FidermanLa ozonización catalítica (OC) a escala piloto es una tecnología que pertenece a los procesos avanzados de oxidación (POAs). Sin embargo, son pocos los trabajos reportados en la literatura. Por lo que en este trabajo se evaluó el desempeño en dos casos. En el primero, el equipo se usó para tratar agua contaminada sintéticamente con ibuprofeno (IBP), mediante ozonización simple y catalizada con carbón activado (CA), encontrando que el uso del catalizador incrementa en un 11% la mineralización. Siendo el IBP un contaminante emergente (CE) representativo dentro de los fármacos que se identifican con frecuencia en los cuerpos de agua. En el segundo caso, el equipo se puso a prueba para el tratamiento complementario de agua residual, proveniente de una empresa manufacturera de alimentos. De esta manera, se evaluó la tecnología con dos tipos de agua: una solución modelo contaminada sintéticamente y un efluente complejo de carácter industrial, identificando sus limitaciones para tratar aguas más complejas. El equipo logró porcentajes de remoción del Carbono Orgánico Total por encima del 50% en la eliminación del IBP y reducciones de la Demanda Química de Oxígeno alrededor del 25% en el tratamiento del agua residual, demostrando resultados técnicos prometedores. Finalmente, se realizó una evaluación técnico-económica del equipo. En un caso hipotético, se estimó un costo de tratamiento de agua residual de $1 658 COP por metro cúbico, considerando un ahorro aproximado de $209 869 898 COP por sanciones ambientales evitadas. Además, se destacaron las ventajas de la ozonización, tales como su alto potencial oxidante y eficacia de remoción, frente a otros procesos oxidativos como los que emplean hipoclorito de sodio al 15% y peróxido de hidrogeno.Publicación Acceso abierto Effect of the TiO2 precursor phase on the synthesis of TiO2 Black impregnated electrodes in the degradation of acetaminophen solutions.(Universidad del Valle, 2025) Solarte Ferro, Daniel; Lara Ramos, Jose Antonio; Machuca-Martínez, FidermanBlack TiO2 impregnated electrodes were synthesized using a modified dip-coating method with 6 layers, to account for the influence of the precursor phase (anatase, rutile, and P25), and their physical properties upon the response on photo electrooxidation of acetaminophen. The thermal treatment under H2+Ar successfully narrowed the band gap and generated a formation of oxygen vacancies and Ti3+ species, confirmed through UV-Vis DRS and photoluminescence (PL) spectroscopy. Treated anatase phase exhibited the greatest band gap reduction, while rutile and P25 showed superior structural stability. The evaluation of acetaminophen degradation revealed a strong dependence on electrolyte medium; the process was ineffective on sulfate medium (Na2SO4, 0.1 M), but highly effective on chloride medium (NaCl, 0.1M). This analysis corroborated that dominant degradation pathway is indirect oxidation through electrogenerated active chlorine species. Rutile and P25 electrodes achieved the highest removal performance, with a minimum C/Co value of 0.631 and 0.650, respectively.Publicación Acceso abierto Determinación del valor nutricional de la cáscara de yuca valorizada mediante fermentación en estado sólido (fes) con rhizopus oligosporus(Universidad del Valle, 2025) Henao Arboleda, María Juliana; Ruiz Cosme, Michelle Juliana; Ramirez-Malule, Howard; MICROBIOLOGÍA Y BIOTECNOLOGÍA APLICADALa cáscara de yuca constituye un subproducto agroindustrial de alta disponibilidad en Colombia, caracterizado por su elevado contenido de humedad, compuestos cianogénicos y bajo aprovechamiento en alimentación animal. Estos factores limitan su uso directo y plantean la necesidad de procesos de valorización que mejoren sus propiedades nutricionales y reduzcan su toxicidad. En este contexto, la fermentación en estado sólido (FES) surge como una alternativa biotecnológica prometedora, capaz de transformar residuos agroindustriales mediante la acción de microorganismos como R. oligosporus. En este estudio se evaluó la fermentación de cáscara de yuca enriquecida con diferentes proporciones de bagazo de yuca, bajo condiciones controladas (30 °C, humedad del sustrato del 60 % y humedad relativa >70 %). Previamente, se caracterizó la materia prima a través de sus propiedades fisicoquímicas, evidenciando su susceptibilidad al deterioro y la necesidad de estabilización. Durante la fermentación, se observó un crecimiento micelial homogéneo y un incremento significativo en el contenido de proteína soluble. El análisis estadístico (ANOVA, Minitab 22) evidenció que tanto el porcentaje de bagazo como el tiempo de fermentación influyen de forma significativa en el enriquecimiento proteico, mientras que la interacción entre ambos factores no fue relevante. La prueba de comparaciones múltiples de Tukey mostró que el mejor rendimiento se obtuvo en la condición sin bagazo, alcanzando hasta 30.25 mg/g de proteína soluble al segundo intervalo de muestreo. Este comportamiento sugiere que la cáscara, por su mayor riqueza en nutrientes disponibles, constituye un sustrato más favorable para la síntesis de proteína fúngica. Si bien no fue posible cuantificar experimentalmente los compuestos cianogénicos, diversos estudios han demostrado que R. oligosporus contribuye a su degradación durante la FES, reduciendo significativamente los niveles de linamarina y lotaustralina presentes en la yuca. Esta evidencia respalda el potencial del proceso no solo para enriquecer el valor proteico del residuo, sino también para disminuir su toxicidad, ampliando así sus posibilidades de aplicación como insumo en alimentación animal.Publicación Acceso abierto Obtención de extractos antioxidantes de cáscara de café (Coffea arabica var. Cenicafé 1) mediante un proceso secuencial de extracción con CO2 supercrítico y líquidos presurizados (PLE)(Universidad del Valle, 2026) Enriquez Jojoa, Laura Camila; Castro Molina, Laura Marcela; Pardo Castaño, Camilo; Camargo Amado, Rubén JesúsEn este trabajo se estudió la obtención de extractos antioxidantes a partir de la cáscara de café (Coffea arabica var. Cenicafé 1) mediante un proceso secuencial de extracción con CO2 supercrítico y líquidos presurizados (PLE). Se empleó un diseño experimental 2⁴⁻¹ con tres puntos centrales, considerando como variables independientes la temperatura (40–80 °C), la presión (1000–2500 psi), el tamaño de partícula (100–1335 μm) y la concentración de etanol (0–100 % v/v). Las variables de respuesta, rendimiento de extracción y capacidad antioxidante (AC), se maximizaron para determinar las condiciones óptimas dentro del rango experimental estudiado. La mejor corrida experimental (corrida 5) se obtuvo a 60 °C, 1750 psi, 713 μm y etanol al 50 % v/v, alcanzando un rendimiento del 31.74 % y una capacidad antioxidante de 678.51 μmol TE/g de extracto seco (DE). A partir del análisis estadístico y la maximización de la deseabilidad global, se determinaron las condiciones óptimas de extracción: 60 °C, 1750 psi, 1335 μm y etanol al 100 % v/v, bajo las cuales se alcanzó un rendimiento del 40.72 %. Posteriormente, se evaluó la aplicabilidad preliminar del extracto en la industria cosmecéutica, identificando su potencial incorporación en formulaciones capilares y productos de cuidado personal debido a su contenido de compuestos bioactivos con propiedades antioxidantes y estimulantes. Con las condiciones óptimas de extracción se desarrolló el diseño preliminar de una planta industrial para el aprovechamiento de la cáscara de café, integrando las tecnologías de extracción con CO₂ supercrítico (SC-CO2) y con líquidos presurizados (PLE). Finalmente, considerando las propiedades del extracto y los costos del proceso, se realizó un análisis financiero que evidenció que el proyecto es prefactible, con un periodo de retorno aproximado de 2 años y una tasa interna de retorno (TIR) del 62.28 %Publicación Acceso abierto Producción de biovidrio a partir de ceniza de cascarilla de arroz y cáscara de huevo como fuentes de silicio y óxido de calcio(Universidad del Valle, 2025) Ñañez Unda, Santiago; Camargo Amado, Rubén Jesús; FISICOQUÍMICA DE BIO Y NANOMATERIALESEn el presente trabajo se estableció un proceso basado en el aprovechamiento de residuos agroindustriales, como la ceniza de cascarilla de arroz y la cáscara de huevo, para la producción de biovidrio. Basado en la composición química del Bioglass® 45S5, se elaboraron tres biovidrios mediante el método de fusión y temple: el primero a partir de reactivos comerciales, el segundo empleando los residuos agroindustriales mencionados, y el tercero empleando ceniza de cascarilla de arroz y fosfato dicálcico. Las biovidrios elaborados se caracterizaron mediante análisis de microscopía electrónica de barrido y energía dispersiva de rayos X (SEM/EDS), microdureza Vickers, espectroscopia de Raman, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier con reflectancia total atenuada (FTIR-ATR), y difracción de rayos X (DRX). El segundo biovidrio mostró características comparables a las reportadas la literatura. A comparación de las otras dos muestras producidas, los resultados de su composición química evidenciaron una mejor distribución del silicio en la matriz del material, aunque con bajo contenido en fósforo. Según la espectroscopia Raman y FTIR-ATR, sus modos vibracionales se asemejan a los de los materiales a base de silicato, además de la presencia de enlaces PO4 frecuente en los biovidrios y la hidroxiapatita. La DRX reveló la presencia de fases cristalinas como la nefelina, combeita y silicato de sodio y calcio en el primer y segundo biovidrio, mientras que el tercer biovidrio presentó una estructura cristalina completamente diferente, relacionada con la cristalografía de la buchwaldita.Publicación Acceso abierto Evaluación de tasas de difusión entre una proteína modelo y el almidón de residuos postcosecha de plátano macho(Universidad del Valle, 2025) Franco Cortes, María Camila; López Vélez, José Sebastián; Niño Vargas, Adriana KaterineEl presente proyecto tiene como objetivo principal evaluar las tasas de difusión entre una proteína (albúmina) y almidón extraído de desechos postcosecha del plátano macho, utilizando sistemas modelo en suspensión acuosa, con el fin de comprender los mecanismos de transporte de masa que intervienen. Para ello, se aislará almidón mediante operaciones unitarias como lavado, decantación, secado y molienda, promoviendo así el aprovechamiento de subproductos agrícolas en el marco de la economía circular. Posteriormente, el almidón obtenido será caracterizado física, química y estructuralmente. Además, se llevará a cabo una caracterización coloidal en medio acuoso utilizando técnicas de Dispersión de Luz Dinámica (DLS) y potencial Zeta, para conocer el comportamiento hidrodinámico y la estabilidad de las partículas en suspensión. Finalmente, se desarrollará un sistema experimental que permita evaluar la difusión de proteínas modelo a través de la suspensión de almidón, determinando parámetros clave como el coeficiente de difusión binaria y modelo de difusión multicomponente por Maxwell-Stefan.Publicación Acceso abierto Análisis cinético del proceso de combustión de un carbón antracita tratado térmicamente(Universidad del Valle, 2026) Moncayo Riascos, Ana Cristina; Hernández Cuasmayán, María Teresa; Guerrero Pérez, Juan SebastiánEste estudio analizó el efecto del tratamiento térmico sobre la estructura y la reactividad de un carbón antracita colombiano crudo y tratado térmicamente, con el propósito de comprender su comportamiento cinético frente a la combustión. Para ello, se realizaron ensayos de recocido a distintas temperaturas y tiempos de residencia, complementados con análisis de espectroscopía Raman y termogravimetría (TGA). El procesamiento de datos incluyó la deconvolución de los espectros Raman con la función de Lorentz y los termogramas mediante la función FraserSuzuki, cuya evaluación cinética se realizó a través del método integral de Coats–Redfern (modelo A2, nucleación y crecimiento bidimensional). Los resultados del tratamiento térmico evidenciaron que la temperatura es el factor de control dominante, con un efecto más de tres veces superior al tiempo de residencia sobre el rendimiento másico. A 1600 °C se registró una pérdida de masa cercana al 12%, asociada a la eliminación de volátiles, mientras que a 800 °C se observaron rendimientos altos, superiores al 100%. El análisis TGA evidenció principalmente transiciones asociadas a procesos de oxidación y fenómenos difusivos del oxígeno, reflejados en las variaciones de masa y en la aparición de diferentes etapas de reacción. Estos cambios térmicos y químicos fueron complementados con los resultados de espectroscopía Raman, que mostraron la evolución de la estructura carbonosa: una disminución relativa de los defectos (banda D) y un incremento en la intensidad de la banda G, lo que sugiere una reorganización hacia dominios de hibridación sp².Publicación Acceso abierto Determinación experimental de las solubilidades de fosfato y gluconato de calcio en agua en presencia de dióxido de carbono comprimido(Universidad del Valle, 2026) Cortés Rosero, Jeymi Lizeth; Mejía Villarreal, Isabel MaríaEl calcio es un mineral esencial para el organismo humano, clave en la formación ósea, la contracción muscular y la coagulación sanguínea. Sin embargo, muchas sales de calcio empleadas como suplementos presentan baja solubilidad en agua, lo que limita su biodisponibilidad y absorción intestinal. Para superar esta restricción, se ha propuesto el uso de dióxido de carbono (CO₂) comprimido como agente para incrementar la solubilidad de estas sales en fase acuosa y, posteriormente, mediante la expansión de la solución saturada, favorecer la formación de micropartículas que mejoren su dispersión. En este contexto, la determinación de la solubilidad en presencia de CO₂ constituye una etapa fundamental del proceso. En este estudio se determinaron experimentalmente las solubilidades de fosfato, gluconato y una mezcla carbonato:gluconato de calcio en agua con CO₂ comprimido, evaluando temperaturas entre 15 y 50 °C y presiones entre 0 y 117 bar. El fosfato de calcio, insoluble en condiciones estándar, alcanzó una solubilidad de 2.2 g/L a 48.5 °C y 6.9 bar. El gluconato de calcio incrementó su solubilidad en 50 %, llegando a 45 g/L a 17.4 °C y 17.2 bar. La mezcla redujo en 48 % la presión requerida para solubilizar el carbonato, aunque con menor estabilidad. El análisis económico evidenció la viabilidad de un proceso piloto, con inversión de 151,000 USD, retornos estimados entre 1.3 y 1.6 años y una TIR de hasta 268.1 %, superior a la tasa de descuento del 19.75 %.Publicación Acceso abierto Evaluación del comportamiento hidrodinámico en una membrana de ósmosis inversa usando fluidodinámica computacional (CFD)(Universidad del Valle, 2025) Espinosa Valle, Angie Fernanda; Niño Vargas, Adriana KaterineLa ósmosis inversa (OI) es una tecnología ampliamente utilizada para la desalinización y tratamiento de aguas, cuyo desempeño se ve limitado por la formación de concentración de polarización (CP), fenómeno que reduce la eficiencia del proceso. En este trabajo de grado se desarrolló un modelo computacional en ANSYS Fluent para estudiar el efecto de la geometría de la membrana, el tipo de soluto y el material sobre la CP. Se evaluaron dos geometrías patronadas, dos tipos de solutos NaCl y MgSO₄ y además, se integraron los materiales poliamida y fluoruro de polivinilideno (PVDF) desde GRANTA Selector, para estudiar el efecto térmico sobre la CP. La metodología fue verificada a partir de un modelo de simulación previamente publicado en la literatura científica, para el cual los resultados mostraron coherencia con los perfiles de concentración y comportamiento del sistema. Los resultados indicaron que la geometría triangular presentó mayor coeficiente de transferencia de masa y menor espesor de capa límite para ambos solutos. Se observó que el NaCl, debido a su mayor difusividad, generó menor CP que el MgSO₄. Comparando valores simulados con los teóricos obtenidos por correlaciones de Sherwood, se encontraron errores relativos menores al 7 % para el coeficiente de transferencia de masa y menores al 10 % para el espesor de capa límite, lo cual valida la confiabilidad del modelo. En cuanto al comportamiento térmico, el aumento de temperatura favoreció el flujo de permeado, siendo el material poliamida quien presentó mayor conducción de calor que el PVDF; lo que permitió una reducción significativa en la CP. Se concluye que la geometría, el tipo de soluto y el material de la membrana influyen de manera significativa en el comportamiento del proceso, y que la simulación CFD es una herramienta poderosa para su análisis y optimización.Publicación Acceso abierto Evaluación técnica, financiera y de ciclo de vida del proceso de extracción de aceite bioactivo a partir de la torta de prensado de cacay (Caryodendron orinocense) mediante CO2 supercrítico(Universidad del Valle, 2025) Cadena Uribe, Gabriel Mauricio; Gómez Ochoa, Lizeth Andrea; Pardo Castaño, Camilo; Marriaga-Cabrales, NilsonEste trabajo evalúa la valorización de la torta de prensado de cacay, un residuo agroindustrial emergente, mediante la extracción de compuestos bioactivos empleando dióxido de carbono en estado supercrítico (SFE-CO2). El propósito del presente estudio fue evidenciar la viabilidad técnica, financiera y ambiental para la recuperación de aceite de alto valor. Se planteó un diseño experimental factorial (23) con dos réplicas centrales, tomando como punto de partida los resultados preliminares de un estudio en paralelo, lo que permitió delimitar las variables claves: temperatura (35–65 °C), tiempo estático inicial (0–12 min) y relación longitud/diámetro del lecho (1.5–3.5), manteniendo constante la densidad del solvente (0.9 g/mL). Los resultados demuestran que las condiciones recomendadas para maximizar simultáneamente el rendimiento y la capacidad antioxidante son 65 °C, una relación L/D de 3.5 y un tiempo estático nulo. Bajo estas condiciones, se alcanzó un rendimiento de extracción del 9.8% (p/p) y una capacidad antioxidante de 324.83 ± 8.45 μmol TE/g, valor significativamente superior al del aceite obtenido por métodos convencionales. El análisis cromatográfico (GC-MS) del extracto reveló una composición rica en ácidos grasos poliinsaturados (73.2 %), 13.7 % de monoinsaturados y 13.1 % de saturados, destacando su potencial para aplicaciones en las industrias cosmética y nutracéutica. A partir de estos resultados, se diseñó de manera preliminar una planta de extracción supercrítica por lotes, con una capacidad de producción de 0.18 kg/h, ajustada a la disponibilidad anual de torta de cacay en Colombia, lo que limita actualmente el escalado industrial del proceso. El análisis económico proyecta un tiempo de retorno de inversión de 2.8 años y una tasa interna de retorno (TIR) del 76 %, respaldando su viabilidad financiera preliminar. Finalmente, el análisis de ciclo de vida “de la cuna a la puerta” reveló un balance climático positivo (–16.02 kg CO₂ eq/kg de aceite) gracias al secuestro de carbono del cultivo perenne de cacay. No obstante, se identificaron impactos relevantes en la toxicidad humana y ecotoxicidad terrestre, lo que resalta la necesidad de mejorar la eficiencia energética y la gestión de insumos agrícolas para fortalecer la sostenibilidad de la planta.Publicación Acceso abierto Producción de hidrocarbonizados para su utilización como energéticos a partir de troncos flotantes procedentes del río Cauca(Universidad del Valle, 2025) Rojas Salamanca, Juan Fernando; Arcos Villacriz, Jesús Alfonso; Barraza Burgos, Juan Manuel; GRUPO DE INVESTIGACIÓNEste estudio evaluó la producción de hidrocarbonizados a partir de troncos flotantes del río Cauca (Colombia) mediante carbonización hidrotérmica (HTC). La biomasa presentó alto contenido de humedad y baja densidad energética, lo que justifica su valorización. Los ensayos se realizaron en reactores batch con y sin agitación, operando entre 200 y 253 °C, con tiempos de residencia de 30 min a 2 h y relaciones agua/biomasa de 5:1 y 10:1. Los resultados evidenciaron que la temperatura y el tiempo de residencia son los principales factores que controlan la calidad energética del hidrocarbonizado, reflejándose en incrementos del poder calorífico y del contenido de carbono fijo. La mayor calidad energética se obtuvo a 253 °C durante 30 min en el reactor agitado, mientras que en el reactor sin agitación el mayor rendimiento energético se alcanzó a 220 °C durante 1 h. Los hidrocarbonizados producidos fueron densificados en briquetas con adecuada resistencia mecánica, demostrando una ruta tecnológica viable para la valorización de residuos lignocelulósicos fluviales como biocombustibles sólidos de alto desempeño.Publicación Acceso abierto Reactividad a la combustión de troncos de madera encontrados en la orilla del río Cauca sometidos a carbonización hidrotérmica(Universidad del Valle, 2025) Torres Torres, Rosxana; Lozano García, Juan Sebastian; Barraza Burgos, Juan ManuelEn este estudio se evaluó el comportamiento térmico y cinético de biomasa recuperada de troncos arrastrados por el río Cauca, tanto en su estado natural como tras ser sometida a tratamiento de carbonización hidrotermica, con el objetivo de analizar su efecto sobre las propiedades termoquímicas del material. Se realizaron análisis termogravimétricos para determinar las temperaturas características de combustión (ignición, pico y agotamiento), a partir de las cuales se calcularon los índices de combustión y quemado. Esto permitió comparar la reactividad térmica de las muestras tratadas frente a la biomasa cruda. Además, se efectuaron análisis próximos, cuyos resultados sirvieron para estimar la composición elemental y el poder calorífico superior mediante correlaciones empíricas. Entre los resultados más destacados del análisis próximo, las muestras 220-1-5 y 200-2-10 mostraron los mejores resultados en contenido de cenizas, con 2.89% y 3.21%, respectivamente. Por otro lado, la materia volátil presentó una mayor disminución en las muestras 220-2-5 (77.41%) y 220-2-10 (80.02%), lo cual conlleva a un aumento en el contenido de carbono fijo en todas las muestras tratadas. En el análisis cinético, los datos TGA se ajustaron a un modelo de reacción de segundo orden (R2) para la primera etapa, y al modelo de difusión de Jander (D2) para la segunda etapa. Las muestras con mejor desempeño cinético fueron 200-1-5, con una energía de activación de 112.78 kJ/mol y un factor preexponencial de 4.81×108, y 220-2-10, con 102.41 kJ/mol y 2.51×108, respectivamente. Los resultados evidencian que el tratamiento hidrotérmico mejora significativamente las propiedades energéticas de la biomasa, al reducir la temperatura de ignición, incrementar el poder calorífico y optimizar la cinética de descomposición térmica.Publicación Acceso abierto Evaluación del comportamiento de flujo en un inyector Venturi en el proceso de coagulación y floculación para el tratamiento de aguas mediante CFD(Universidad del Valle, 2025) Perea Angulo, Luis Esteban; Niño Vargas, Adriana KaterineEl presente proyecto tuvo como objetivo evaluar la eficiencia de mezcla inducida por un inyector tipo Venturi en el proceso de coagulación y floculación para el tratamiento de aguas, mediante simulaciones numéricas basadas en Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). A diferencia de otros estudios centrados en la geometría, la investigación se enfocó en analizar el efecto de las condiciones operativas específicamente la velocidad de entrada y la dosificación del coagulante sobre la calidad de la mezcla, con el propósito de optimizar la dispersión de partículas y mejorar la eficiencia global del proceso. Inicialmente se desarrolló un modelo analítico sustentado en los principios de conservación de masa y cantidad de movimiento, a partir del cual se definió una geometría base del inyector y se establecieron las condiciones de contorno para la simulación. Posteriormente, se construyó el dominio computacional mediante la herramienta BlockMesh y se implementó el modelo numérico empleando el solucionador twoLiquidMixingFoam de OpenFOAM, el cual permitió describir el comportamiento monofásico, bi-componente de la mezcla agua-coagulante bajo diferentes escenarios de operación. El modelo fue validado mediante la comparación de los campos de presión con datos de un caso de referencia, alcanzando un error porcentual inferior al 6 %, lo que demuestra su capacidad predictiva y confiabilidad. A través del análisis de sensibilidad, se identificó que la condición de mayor eficiencia de mezcla, evaluada por el Índice de Mezcla (IM), se presentó a una velocidad de 2 m/s y una dosificación tipo B (relación 0,5). Estos resultados respaldan la viabilidad técnica del inyector Venturi como alternativa hidráulica eficaz para la mezcla rápida, al eliminar la necesidad de energía externa y reducir los costos operativos. Se recomienda incluir en trabajos futuros la evaluación tridimensional del flujo, la inclusión de las posibles reacciones químicas y la influencia de la temperatura para mejorar la precisión del análisis del fenómeno.