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Acople de procesos fotocatalíticos y biológicos para el tratamiento de aguas residuales con residuos de plaguicidas

Becerra Moreno, Dorance (2014-10-28)

El cultivo de caña de azúcar es una actividad agrícola que por muchos años ha utilizado plaguicidas nocivos al ambiente. Como solución al manejo de estos tóxicos se realizó el tratamiento de una mezcla de los plaguicidas ...
Adaptación de un inóculo fijador de nitrógeno electrogénico en una celda de combustible microbiana

Rodríguez González, Claudia Lorena (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAMAESTRÍA EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL, 2018)

Las fuentes primarias de energía utilizadas para la sostenibilidad humana incluyen: combustibles fósiles (78.3 %), nuclear (2.5 %) y renovables (19.2 %). Las dos primeras son agotables y es bien establecido su asociación ...
Aplicación de enmiendas órgano-minerales como estrategias para el mejoramiento de las propiedades físicas y químicas de dos suelos representativos del Valle del Cauca

Elejalde Vargas, Cindy Cynthia (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAMAESTRÍA EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL, 2018)

Actualmente, la lixiviación de nitrógeno (N) en los suelos es uno de los principales problemas en la agricultura debido a los impactos negativos y las pérdidas económicas que esto representa. El presente trabajo de ...
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 ...
Comparación exergética de la síntesis química de amoniaco y la fijación biológica de nitrógeno

Pantoja Guerrero, Renato Arturo (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAMAESTRÍA EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL, 2018)

La síntesis de amoniaco es un hito de la industria química mundial. Por medio de este proceso se obtienen insumos necesarios para diferentes industrias, siendo la producción de fertilizantes la más importante de estas. Sin ...
Curvas de idoneidad de hábitat para macroinvertebrados bentónicos: una herramienta para la estimación de caudales ambientales

Cardona Duque, William (2014-10-23)

Para la estimación de caudales ambientales mediante metodologías de modelación de hábitat fluvial, se precisa información de la relación entre la densidad de organismos acuáticos y algunos parámetros hidráulicos, normalmente ...
Diseño metodológico para la selección de sitios de muestreo en una red de monitoreo de micro – contaminantes en ríos de Valle: caso de estudio rio Cauca [recurso electrónico]

Reina García, Jhovana; Peña Varón, Miguel Ricardo (Director de Tesis o Trabajo de Grado) (2019-07-03)

La selección de sitios de muestreo en una red de monitoreo de micro-contaminantes en ríos de valle, es un proceso complejo por cuanto no se cuenta con información disponible (por el alto costo de análisis y limitada ...
Efecto de la aplicación de biosólidos sobre las propiedades físicas e hidrodinámicas de un suelo cultivado con caña de azúcar (Saccharum officinarum)

Peñarete Murcia, Waldemar (2014-10-23)

Los biosólidos procedentes del tratamiento de aguas residuales presentan un uso potencial para la agricultura; sin embargo, en Colombia, su evaluación se ha realizado en zonas degradadas y en cultivos a baja escala pero ...
Efecto del almacenamiento sobre la calidad del agua potable: evaluación experimental y simulación numérica del tanque Ciudad Jardín

Montoya Pachongo, Carolina (2014-10-24)

Para contribuir al conocimiento del efecto del almacenamiento sobre la calidad del agua potable almacenada en un tanque de compensación de la red baja de distribución de la ciudad de Cali, se realizó la evaluación experimental ...
Efecto del pretratamiento térmico sobre la actividad hidrogenónica específica - AHE como herramienta para la selección de inóculos en la fermentación oscura del agua residual del proceso de extracción de almidón de yuca [recurso electrónico]

Cárdenas Urbano, Cristian David; Rodríguez, Jenny Alexandra (Director de Tesis o Trabajo de Grado); Rodríguez Chaparro, Tatiana (Director de Tesis o Trabajo de Grado) (2019-10-30)

El hidrógeno ¿ H2 es considerado como el combustible del futuro debido a su alto contenido energético y su naturaleza no contaminante; su producción a través de la fermentación oscura ¿ FO es una alternativa atractiva desde ...
Effects of operational strategies in the performance of a real scale vertical flow constructed wetland for septic tank sludge treatment: case study in Minas Gerais, Brazil

López Ávila, Rodrigo Manuel (2017-03-16)

The septic tank is considered the most common onsite wastewater treatment technology; although not prioritized by many sanitation agencies, septic tank installations will continue to serve the ever growing peri-urban areas ...
Escenarios de modelación en WEAP para determinar la vulnerabilidad al debastamiento hídrico en la cuenca del río Otún

Pertuz Ruiz, María Nicolaza (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAMAESTRÍA EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL, 2018)

La cuenca hidrográfica del río Otún, localizada en el flanco occidental de la Cordillera Central de Colombia, departamento de Risaralda, tiene una extensión de 480 km2 y 373,911 habitantes, es vital para el suministro de ...
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 ...
Estrategias para la inclusión del componente informal en la cadena productiva del reciclaje. Estudio de caso: Municipio de Pradera, Valle

Potes Riaga, Andrea (2014-10-23)

El crecimiento acelerado de la población, con sus insostenibles patrones de consumo y su concentración en zonas urbanas incrementaron la generación de residuos sólidos con los consecuentes problemas ambientales lo cual ...
Estudio de la capacidad de biofijación de CO2 de una laguna algal de alta tasa en condiciones del trópico

Cerón Hernández, Víctor Alfonso (2014-10-23)

Se denominan sistemas de algal de alta tasa por la mejora en el rendimiento o productividad en la biomasa y en la capacidad de tratamiento de aguas residuales. En este, la fotosíntesis es un proceso fundamental, en donde ...
Estudio del comportamiento del Pb, Cd, Cu y Zn después de la aplicación de compost en un suelo Typic Haplustolls cultivado con caña de azúcar

Vargas Vacca, Alex Mauricio (2014-09-24)

La presente investigación mostró la influencia de la aplicación de compost industrial procesado en un ingenio azucarero de la región del Valle del Cauca Colombia, sobre el comportamiento de las concentraciones totales de ...
Evaluación a escala laboratorio de la producción de etanol en presencia de vinaza a partir de levaduras nativas

Daza Merchán, Zunny Tatiana (2014-10-23)

La producción actual de alcohol carburante en Colombia, está a cargo de cinco plantas ubicadas en el valle geográfico del rio Cauca, cuyo nivel de producción cubre el 80% de la demanda nacional. Estas plantas involucran ...
Evaluación de cepas nativas de Azotobacter spp como agente reductor de urea en el cultivo de caña de azúcar

Valderrama Aguirre, Lina Carmenza (2017-05-03)

El nitrógeno es uno de los fertilizantes más importantes en la industria azucarera del mundo, debido a que es un cultivo altamente extractivo; en Colombia es adicionado principalmente en forma urea; sin embargo; actualmente ...
Evaluación de la coagulación mejorada como estrategia de reducción de atrazina en procesos de tratamiento de agua potable

Fuentes López, Lina Marcela (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAMAESTRÍA EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL, 2019)

La atrazina es uno de los herbicidas de mayor aplicación en el mundo, con una producción anual de 70.000 a 90.000 t debido a su bajo costo y se utiliza principalmente en cultivos de maíz, sorgo y caña de azúcar. Dada su ...
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 ...

Envíos recientes

Acople de procesos fotocatalíticos y biológicos para el tratamiento de aguas residuales con residuos de plaguicidas

Becerra Moreno, Dorance | 2014-10-28

El cultivo de caña de azúcar es una actividad agrícola que por muchos años ha utilizado plaguicidas nocivos al ambiente. Como solución al manejo de estos tóxicos se realizó el tratamiento de una mezcla de los plaguicidas Diurón, Ametrina y 2,4-D mediante sistemas acoplados fotocatalíticos-biológicos. Se utilizó como fotorreactor una Placa Plana Inclinada (TiO2 como catalizador), y como reactores biológicos un Filtro Percolador y un Humedal de Flujo Subsuperficial. El reactor biológico de mayor eficiencia de reducción de la Demanda Química de Oxígeno (DQO) en el tratamiento fue el Filtro Percolador alcanzando un 44.8%, frente al 35.4% del Humedal. El estudio determinó que la mezcla de plaguicidas no es tratable en estos sistemas biológicos por sí solos, debido al efecto tóxico que ejercen sobre los microorganismos. En cuanto a la fotocatálisis se encontró que, para energías acumuladas inferiores a 75 kj.L-1, actúa sobre los plaguicidas transformándolos en sustancias menos tóxicas y de mayor biodegradabilidad, sin llegar a mineralizarlos (remoción de DQO del 57.0%, de Carbono Orgánico Disuelto - COD del 23.9% y de plaguicidas del 100%). Finalmente, se determinó que la fotocatálisis con TiO2 en un Reactor de Placa Plana Inclinada acoplada a procesos biológicos de tratamiento de elevado tiempo de retención (>30 días) constituye una alternativa viable para el tratamiento de aguas residuales agroindustriales con contenido de plaguicidas, pues logra altas eficiencia de remoción de contaminantes (DQO, COD y plaguicidas) en cortos periodos de tiempo.

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Adaptación de un inóculo fijador de nitrógeno electrogénico en una celda de combustible microbiana

Sanabria, Janeth | 2018

Las fuentes primarias de energía utilizadas para la sostenibilidad humana incluyen: combustibles fósiles (78.3 %), nuclear (2.5 %) y renovables (19.2 %). Las dos primeras son agotables y es bien establecido su asociación a impactos ambientales negativos. Se ha estimado que para el año 2020-2025 la población demandará el doble de petróleo, 75% más de gas y 40% más de carbón. En la última década se ha acentuado el interés por formas no convencionales, es decir, producción de energía a partir de fuentes renovables sin emisiones de CO2. Estas formas de producción son entre otras: hidráulica, eólica, solar, bioenergía y geotérmica. Las celdas de combustible microbianas (CCM), Microbial Fuel Cell, (MFC) han sido implementadas como fuente alternativa de energía y biorremediación. Sin embargo, los inóculos utilizados hasta el momento han sido provenientes de sistemas de tratamiento y sedimentos y han presentado limitaciones en la generación de electricidad. No se han encontrado estudios que evalúen la capacidad de producción de electricidad de consorcios fijadores de nitrógeno. La hipótesis de que la fijación biológica de nitrógeno es un proceso que será más eficiente en densidad de potencia en una CCM radica en la importante transferencia de protones y electrones en el proceso. Con el presente trabajo, esperamos que consorcios fijadores de nitrógeno enriquecidos en biorreactores pueden llegar a ser más eficientes que los inóculos utilizados hasta el momento.

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Aplicación de enmiendas órgano-minerales como estrategias para el mejoramiento de las propiedades físicas y químicas de dos suelos representativos del Valle del Cauca

Daza Torrez, Martha Constanza | 2018

Actualmente, la lixiviación de nitrógeno (N) en los suelos es uno de los principales problemas en la agricultura debido a los impactos negativos y las pérdidas económicas que esto representa. El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo determinar la relación abono orgánico: mineral de arcilla más adecuada para formular una enmienda órgano-mineral que mejore las propiedades físicas y químicas de dos suelos; por tanto, se desarrolló un experimento en columnas, en el que se evaluó el efecto de la aplicación de dos enmiendas órgano-minerales (O:M) en un suelo ácido y otro básico del Valle del Cauca. Los tratamientos evaluados fueron: testigo, lombricompost, gallinaza, montmorillonita, 3 proporciones de mezcla entre lombricompost y montmorillonita, y 3 proporciones de mezcla entre gallinaza y montmorillonita; las proporciones de enmienda fueron diferentes para cada suelo. En el suelo ácido se variaron las proporciones entre 1:1 y 1:6, en el básico, entre 1:1 y 1:1.2, correspondiendo a la relación abono orgánico: mineral de arcilla. Cada tratamiento fue fertilizado con urea (46,0 %) a una dosis de 150 kg/ha de N. Se evaluaron las propiedades físicas y químicas de ambos suelos, así como la eficiencia en retención de humedad de las enmiendas aplicadas, con el fin de establecer su utilidad como estrategia para el uso eficiente del recurso hídrico. Los resultados mostraron que los tratamientos que tuvieron lombricompost perdieron menores volúmenes de agua que los tratamientos con gallinaza, aunque lixiviaron mayores concentraciones de amonio y nitrato. Por otro lado, evidenciaron tener mayor efecto sobre las propiedades químicas del suelo ácido que del suelo básico, de tal forma que fueron significativos en el aumento del pH, la capacidad de intercambio catiónico y la materia orgánica; cabe resaltar que los tratamientos confirieron alta salinidad a ambos suelos. Por último, los tratamientos LP2 (1.2:1) (lombricompost + montmorillonita, proporción 2) y LP3 (1.22:1) (lombricompost + montmorillonita, proporción 3) del suelo ácido y básico respectivamente, obtuvieron las mayores eficiencias en retención de humedad además de mantener la humedad del suelo por mayor tiempo, por lo que serían útiles como estrategia para el uso eficiente del recurso hídrico.

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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 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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Comparación exergética de la síntesis química de amoniaco y la fijación biológica de nitrógeno

Sanabria Gómez, Irma Janeth | 2018

La síntesis de amoniaco es un hito de la industria química mundial. Por medio de este proceso se obtienen insumos necesarios para diferentes industrias, siendo la producción de fertilizantes la más importante de estas. Sin embargo, las características inherentes a la reacción química (Desarrollada e implementada hace más de 100 años por Fritz Haber y Carl Bosch) tienen como consecuencia un consumo elevado de energía y de recursos no renovables junta a una gran cantidad de gases de efecto invernadero. Esta problemática suscita la búsqueda de procesos sostenibles que reduzcan los impactos concomitantes a la producción de amoniaco destinado a la producción de fertilizantes. La fijación de nitrógeno es una alternativa que se fundamenta en una reacción biológica favorecida por un complejo enzimático. Esta reacción sucede a presión y temperatura ambiental. A través de un balance de exergía se compara el desempeño de dos procesos de naturaleza diferente: El mencionado proceso microbiológico y el método fisicoquímico convencional o proceso Haber Bosch (PBH). Se calculan también índices de rendimiento exergético y de sostenibilidad ambiental. Los resultados muestran que el proceso biológico destruye una mayor cantidad de exergía específica (por masa de nitrógeno fijado) que el proceso fisicoquímico convencional simulado. Sin embargo, el consumo de recursos no renovables y las emisiones del primero repercuten en un mejor desempeño ambiental abriendo posibilidades relacionadas con mejorar la sostenibilidad de la fijación de nitrógeno. El presente trabajo de investigación se constituye en una línea base para el análisis exergoecológico y exergoeconómico de procesos. Dichas metodologías están orientadas a mejorar el desempeño en el uso de recursos económicos, sociales y ambientales permitiendo alcanzar los actuales requerimientos de sostenibilidad ambiental.

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Curvas de idoneidad de hábitat para macroinvertebrados bentónicos: una herramienta para la estimación de caudales ambientales

Cardona Duque, William | 2014-10-23

Para la estimación de caudales ambientales mediante metodologías de modelación de hábitat fluvial, se precisa información de la relación entre la densidad de organismos acuáticos y algunos parámetros hidráulicos, normalmente la velocidad, la profundidad y la composición del sustrato. Las condiciones hidráulicas en el lecho de un río y las fuerzas que actúan sobre un organismo son una función de estas tres variables. Dicha información es presentada en forma de índices de idoneidad o gráficamente como curvas de idoneidad de hábitat. Hasta el momento, este tipo de información había sido generada en ecosistemas muy diferentes a los que se encuentran en nuestro país y su utilización en nuestro contexto es controversial. Teniendo en cuenta esta situación y considerando que el concepto de caudal ambiental está tomando mayor relevancia en Colombia, se hace necesario generar información que nos permita entender el funcionamiento de nuestros ecosistemas de agua dulce en el contexto hidráulico y utilizar dicha información para el manejo y planificación de nuestros ríos. Con este objetivo en mente, se propuso verificar la existencia de relaciones entre parámetros de la comunidad de macroinvertebrados bentónicos y parámetros hidráulicos (velocidad, profundidad y composición del sustrato). La información para la cual las relaciones fueron significativas se presenta en forma de curvas de idoneidad de hábitat. Se escogieron dos ríos andinos en el municipio de Santa Rosa de Cabal en Risaralda, el río Barbo y el río Campoalegrito. Durante los meses de noviembre de 2009 a febrero de 2010 se realizaron visitas a los lugares escogidos para el registro de los datos correspondientes. En cada río se realizó una visita en época de lluvia y una en época seca. Se escogieron tramos de estudio en las cuencas medias donde la perturbación humana fuera mínima para que los datos obtenidos reflejaran condiciones naturales. En cada tramo se establecieron cinco transectos y en cada uno de estos se tomaron 15 muestras para un total de 75 por evento de muestreo y 150 muestras para cada río. La excepción fue el río Barbo durante el mes de noviembre en el cual sólo fue posible obtener 45 muestras y no fue posible tomar datos de velocidad. Para cada muestra se registraron datos de densidad de macroinvertebrados bentónicos, riqueza de taxa, velocidad, profundidad y composición de sustrato. Los resultados obtenidos mostraron relaciones significativas de tipo polinomial entre las variables hidráulicas y los parámetros de comunidad (riqueza de familias, índice de diversidad e índice de diversidad de Shannon). Las que mayor influencia tuvieron fueron la velocidad y la composición del sustrato. Las seis familias y los cuatro géneros que presentaron la mayor frecuencia de aparición en las muestras, por encima del 70%, fueron: Leptohyphidae, Leptobhlaebiidae, Baetidae, Hydropsychidae, Chironomidae, Elmidae, Leptohyphes, Thraulodes, Baetodes y Smicridea. La mayoría de los taxa así como de los parámetros de comunidad, tuvieron relaciones significativas con el sustrato y la velocidad. Solamente Baetidae, Leptophlaebiidae, Hydropsychidae, Chironomidae, Smicridea, el índice de dominancia y el índice de diversidad tuvieron relaciones significativas con la profundidad. Para todos los casos en los que se encontró relación significativa, se construyeron curvas de idoneidad de hábitat. En general, los resultados de las curvas de idoneidad fueron consistentes entre los dos ríos en cuanto a los mayores valores registrados. Sin embargo hubo diferencias en la amplitud de las mismas siendo mayores para el río Campoalegrito. Estas incongruencias son probablemente inducidas por las diferencias encontradas en el rango de los parámetros. En el caso de la velocidad, para el río Barbo sólo se tuvo información disponible de una época climática y en el caso del sustrato porque los valores observados fueron diferentes entre los dos ríos. Para la velocidad, el género Leptohyphes presenta la mayor idoneidad a valores entre 39 y 49 cm/s, Thraulodes entre 42 y 55 cm/s, Baetodes entre 64 y 77 cm/s y Smicridea 42 a 55 cm/s. En el caso del índice de sustrato los mayores valores de idoneidad fueron así: Leptohyphes entre 6.2 y 7.0, Thraulodes entre 6.1 y 6.7, Baetodes 8.0 y Smicridea 6.4 a 6.6. Si bien las diferencias encontradas entre las curvas de idoneidad de los dos ríos no permiten la construcción de índices generalizados, las congruencias en los mayores valores permiten que sean utilizadas en ríos similares siempre y cuando se tenga en cuenta los rangos de variación de los parámetros hidráulicos que se presenten en ellos. A partir de la publicación de esta información se pueden utilizar metodologías de modelación de hábitat fluvial para la estimación de caudales ambientales en ríos andinos de Colombia utilizando como modelo a los macroinvertebrados bentónicos.

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Diseño metodológico para la selección de sitios de muestreo en una red de monitoreo de micro – contaminantes en ríos de Valle: caso de estudio rio Cauca [recurso electrónico]

Reina García, Jhovana | 2019-07-03

La selección de sitios de muestreo en una red de monitoreo de micro-contaminantes en ríos de valle, es un proceso complejo por cuanto no se cuenta con información disponible (por el alto costo de análisis y limitada disponibilidad de técnicas analíticas), que permita evaluar la representatividad de recolección de las muestras mediante estrategias y metodologías apropiadas. Este trabajo propone una metodología para la selección de sitios de muestreo en una red de monitoreo de micro-contaminantes con el propósito de caracterizar la amenaza ecológica en ríos de valle. El enfoque de muestreo propuesto en este estudio conceptualiza el monitoreo de micro-contaminantes como un proceso en cuatro etapas, donde la primer etapa consiste en identificar los sitios potenciales de muestreo mediante interpolación Spline, la segunda etapa implica el cálculo del número de sitios representativos para un muestreo estratificado con un nivel de confianza y error aceptable, la tercera etapa comprende la asignación espacial de los sitios mediante análisis de conglomerados jerárquicos, y la última etapa abarca la representación de la distribución espacial de los sitios de muestreo mediante SIG. La metodología propuesta es dinámica, en el sentido de que se puede rediseñar vis a vis con la obtención de datos de micro-contaminantes en los años subsiguientes y tiene la posibilidad de aplicarse a otros ríos de valle y servir como herramienta para la toma de decisiones por parte de las autoridades ambientales en cuanto a la reestructuración de redes de monitoreo existentes, con el fin de derivar estrategias de manejo, mitigación y adaptación asociadas con una gestión sustentable del recurso hídrico. La metodología propuesta se aplica en el rio Cauca ubicado en el sur occidente de Colombia (Suramérica) en una longitud de 441 Km.

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Efecto de la aplicación de biosólidos sobre las propiedades físicas e hidrodinámicas de un suelo cultivado con caña de azúcar (Saccharum officinarum)

Peñarete Murcia, Waldemar | 2014-10-23

Los biosólidos procedentes del tratamiento de aguas residuales presentan un uso potencial para la agricultura; sin embargo, en Colombia, su evaluación se ha realizado en zonas degradadas y en cultivos a baja escala pero no en cultivos agroindustriales como la caña de azúcar. El propósito del presente trabajo fue evaluar la aplicación de biosólidos en un suelo con propiedades vérticas, sembrado con caña de azúcar, evaluando la variabilidad a los 4, 10 y 12 meses después de la siembra sobre algunas propiedades físicas del suelo como densidad aparente, porosidad, estabilidad estructural, sobre propiedades hidrodinámicas como infiltración y conductividad hidráulica saturada y sobre la productividad del cultivo medido en la producción de caña y el contenido de sacarosa. El experimento se realizó en las instalaciones de la PTARC de Cañaveralejo Cali en un diseño experimental de bloques completos al azar con dos repeticiones y ocho tratamientos: dos testigos (suelo sin biosólido y sin fertilización mineral - T1 y suelo con fertilización mineral - T2) y seis tratamientos con biosólidos aplicando 100% y 200% la dosis requerida de nitrógeno por el cultivo de la caña respectivamente (biosólidos deshidratados, biosólidos tratados térmicamente y biosólidos tratados con cal: T3 a T8). Los resultados mostraron que a pesar que no se encontraron diferencias significativas en las propiedades físicas del suelo analizadas, se observó una tendencia en los tratamientos con biosólidos de disminuir la densidad aparente y la microporosidad y de aumentar la estabilidad estructural y la macroporosidad; con respecto a las propiedades hidrodinámicas, éstas mostraron un comportamiento aleatorio en el suelo sin una tendencia clara que indique mejores condiciones en algún tratamiento específico que se explica por las condiciones físicas del suelo, porosidad dominada por microporos, la expansión contracción de las arcillas presentes (propiedades vérticas) y zonas de flujo preferencial. Las variables de productividad del cultivo mostraron un bajo rendimiento en la producción de caña de azúcar para todos los tratamientos, causados probablemente por el exceso de humedad en los primeros cuatro meses de establecimiento del cultivo que restringió la germinación y el normal macollamiento de las plantas. El tratamiento alcalino mostró los más bajos rendimientos ocasionados posiblemente por el desbalance que ocasiona el exceso de calcio con otros elementos esenciales y el incremento en el pH del suelo que genera la no disponibilidad de algunos nutrientes; aunque no se presentaron diferencias significativas entre tratamientos. Finalmente la aplicación de biosólidos como fuente de materia orgánica y de nutrientes es importante para mejorar las condiciones del suelo; No obstante, las dosis empleadas en la investigación no tuvieron un efecto contrastante, por lo que sería conveniente continuar con evaluaciones de este tipo, incrementando las dosis, la frecuencia de aplicación y la combinación de biosólidos con otros materiales orgánicos y/o fertilizante mineral.

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Efecto del almacenamiento sobre la calidad del agua potable: evaluación experimental y simulación numérica del tanque Ciudad Jardín

Montoya Pachongo, Carolina | 2014-10-24

Para contribuir al conocimiento del efecto del almacenamiento sobre la calidad del agua potable almacenada en un tanque de compensación de la red baja de distribución de la ciudad de Cali, se realizó la evaluación experimental y simulación numérica del tanque Ciudad Jard? 2 para conocer su comportamiento hidrodinámico interno y la variación de temperatura y del cloro residual libre, así como analizar el efecto de modificaciones físicas de dicha estructura para mejorar la mezcla. Se ejecutó una etapa preliminar para el análisis de información primaria y para el reconocimiento físico del tanque para conocer su operación e infraestructura. Posteriormente se evaluón experimentalmente el tanque Ciudad Jard? 2, a través de un ensayo de trazador y mediciones de cloro residual libre y temperatura. Luego se simularon numéricamente tres escenarios operativos actuales (nivel de agua mínimo, medio y máximo) a través de la Dinámica Computacional de Fluidos, previo entrenamiento en la elaboración de mallas y en el manejo del programa Fluent 6.3 y la realizaci? de simulaciones preliminares para determinar el tipo de malla, n?ero de elementos y condiciones de frontera e iniciales. Despu? se defini·un escenario con modificación de la configuración de la entrada de agua al tanque (distribución por cuadrantes de cuatro boquillas de di?etro 6¿¿) para evaluar el efecto de ésta sobre el patrón de flujo, mezcla de trazador y decaimiento del cloro residual libre. También se identificó el impacto del diferencial máximo de temperatura entre el agua que entra al tanque y la almacenada (de acuerdo con lo encontrado en la evaluación experimental) sobre el patrón de flujo y mezcla de trazador en el escenario de nivel medio. Los resultados de este estudio permitieron establecer que en el tanque Ciudad Jardín 2 se presentan condiciones inconvenientes para la conservación de la calidad del agua potable, considerando el alto tiempo máximo de retención hidráulica, tiempo de mezcla mayor a la duración de los periodos de llenado, bajo intercambio de agua y presencia de estratificación térmica. Lo anterior se vio reflejado en la obtención de algunas muestras con concentraciones de cloro menores a 0,3 mg/L (16 datos obtenidos en dos d?s consecutivos). Los resultados de la simulación numérica evidenciaron que las condiciones de mezcla mejoran al distribuir la energía del chorro a través de boquillas verticales ubicadas en el fondo del tanque y, por lo tanto, favorece la calidad del agua en términos de la reducción de zonas muertas. De acuerdo con lo encontrado en este estudio, se deben tomar medidas a corto, mediano y largo plazo, entre las más importantes se destacan: reclorar el agua impulsada desde el tanque Ciudad Jardín 2 hasta el tanque metálico, reducir los niveles mínimos de operación del tanque evaluado para incrementar el intercambio de agua, cambiar la configuración de entrada de agua al tanque por un sistema de distribución del chorro vertical en el fondo del tanque a través de boquillas, realizar un monitoreo de THM y parámetros biológicos; así como considerar en el diseño de futuros tanques de almacenamiento y compensación los aspectos hidrodinámicos que permitan mantener la calidad del agua almacenada en estas estructuras y el incremento del acceso al interior de éstas para mejorar el monitoreo de la calidad del agua.

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Efecto del pretratamiento térmico sobre la actividad hidrogenónica específica - AHE como herramienta para la selección de inóculos en la fermentación oscura del agua residual del proceso de extracción de almidón de yuca [recurso electrónico]

Cárdenas Urbano, Cristian David | 2019-10-30

El hidrógeno ¿ H2 es considerado como el combustible del futuro debido a su alto contenido energético y su naturaleza no contaminante; su producción a través de la fermentación oscura ¿ FO es una alternativa atractiva desde el punto de vista económico y ambiental, en el cual el pretratamiento del inóculo constituye un factor de gran importancia para inhibir los microorganismos consumidores de este biogás y aumentar los rendimientos de producción. Se evaluó el efecto del pretratamiento térmico sobre la Actividad Hidrogenónica Especifica - AHE como herramienta para la selección de inóculos en la fermentación oscura - FO del agua residual del proceso de extracción de almidón de yuca ¿ ARY. Los valores de Y y AHE indicaron que el Lodo Anaerobio Granular Metanogénico - LAGM y el Lodo Anaerobio Acidogénico - LAA con y sin pretratamiento térmico son factibles para ser utilizados como inóculo en ensayos de FO de sustratos complejos como el ARY. El LAGM y el LAA obtuvieron mayores valores promedio de Y (mLBiogásH2.(gGlucosaRemovida)-1) respecto al LAF, según las condiciones de pretratamiento térmico evaluadas de temperatura ¿ T (75, 85 y 100ºc) y tiempo de exposición t (15, 30 y 45min). Estos valores fueron en su orden, para los seis valores más altos correspondientes a: (i) 289,0 (LAA 85ºC-15min), (ii) 286,9 (LAA 75ºC-15min), (iii) 277,0 (LAGM 75ºC-45min), (iv) 276,7 (LAGM SP), (v) 269,7 (LAGM 75ºC-30min) y (vi) 244,6 (LAA 85ºC-30min).

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Effects of operational strategies in the performance of a real scale vertical flow constructed wetland for septic tank sludge treatment: case study in Minas Gerais, Brazil

López Ávila, Rodrigo Manuel | 2017-03-16

The septic tank is considered the most common onsite wastewater treatment technology; although not prioritized by many sanitation agencies, septic tank installations will continue to serve the ever growing peri-urban areas in developing countries as well as isolated small communities all over the world. As a consequence, the generation of septic sludge will continue increasing for years to come. On the other hand, the lack of knowledge in septic sludge management has cause serious pollution to terrestrial and aquatic environments. The use of VFCW for septage treatment has shown promising results since its first implementation and is of potential interest for developing countries, especially with tropical climates. Nonetheless, further research work in operational strategies and economic post treatment alternatives should be addressed in order to obtain acceptable effluent qualities according to the final disposal and agricultural reuse regulations In this research, it was evaluated the performance of two different operational strategies in full-scale sludge drying reed bed system, consisting of two VFCW units (W1 and W2) planted with Cynodon dactylon Pers, for the treatment and post treatment of septic tank sludge. For this reason, it was evaluated the removal of COD, BOD5, TKN, NH4+, TS, TVS and E. coli from the liquid fraction; as well as, the pathogenic contamination of the accumulated sludge layer in terms of Total coliforms (NMP/gTS), Escherichia coli (NMP/gTS) and viable Ascaris Lumbricoides eggs (viable egg/g). The two operational strategies (OS) were (i) OS2: after sludge application, the percolate from W1 was retained for 6 days inside this unit, after which it was sent to W2 for post-treatment, without any retention in this unit; (ii) OS3: the percolate from W1 was retained for 6 days inside this unit for initial treatment, after which it was sent to W2 for post-treatment, remaining there for another period of 6 days. The OS2 achieved global removal efficiencies (%), for the percolated fraction, of 89, 98, 78, 82, 56 and 73 for COD, BOD5, NH4+, TKN, TS and TVS respectively, as well as 2.4 log removal units of E. coli. While the OS3 achieved global removal efficiencies (%) for the percolated fraction of 94, 90, 68, 87, 68 and 82 for COD, BOD5, NH4+, TKN, TS and TVS respectively, as well as 4.2 log removal units of E. coli. According to the statistical analysis performed, the OS3 improved significantly the removal efficiencies of COD, TS, TVS and E. coli. It was concluded that OS3 is not worth it for peri-urban or urban regions where the land area is very expensive or not available at all. Nonetheless, for small remote communities this could be a worthwhile option in order to reuse the percolated effluent in restricted irrigation. Regarding the accumulated sludge layer, its pathogenic quality was not good enough during the operational stage, considerable concentrations of E. coli and viable eggs of Ascaris lumbricoides were present; therefore, it would require a treatment for reuse in agriculture or as soil conditioning

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Escenarios de modelación en WEAP para determinar la vulnerabilidad al debastamiento hídrico en la cuenca del río Otún

Sabas Ramírez, Carlos Andrés | 2018

La cuenca hidrográfica del río Otún, localizada en el flanco occidental de la Cordillera Central de Colombia, departamento de Risaralda, tiene una extensión de 480 km2 y 373,911 habitantes, es vital para el suministro de agua de Pereira y Dosquebradas. Para evaluar la vulnerabilidad al desabastecimiento hídrico, se realizó modelación con WEAP bajo escenarios de variabilidad (El Niño, La Niña, Normal) y cambio climático (RCPs 2.6, 4.5, 6.0 y 8.5 para el departamento de Risaralda). Los datos de entrada del modelo y series de caudales observados, se tomaron de estudios de la Autoridad Ambiental del departamento. La cuenca fue modelada a escala diaria, con bandas de elevación cada 200 m, con 59 catchments, cinco (5) corrientes tributarias, dos (2) demandas de agua. Se evaluaron cinco (5) coberturas de suelo; se realizó calibración con el 75 % de la serie de caudales (1994-2007) y validación con el 25 % (2008-2012) y se evaluaron con 16 métricas de desempeño, como Nash y PBIAS. Según la modelación, en la fase de El Niño, para el escenario de menos bosques, se produjo una mayor disminución de los caudales medios diarios en los meses de enero a febrero y de agosto a diciembre y en cambio climático, aunque el impacto no fue significativo, los caudales medios diarios no aumentaron o disminuyeron más de 1 m3/s, pero fue mayor al obtenido en variabilidad climática. El modelo mostró que la cuenca fue vulnerable al desabastecimiento, la cual pasó de ser Alta, en variabilidad climática a muy alta con cambio climático, producto de la moderada capacidad de regulación y retención hídrica y el uso crítico del recurso. A partir del 2041, con cambio climático, incluso con más bosques, su vulnerabilidad fue muy alta.

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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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Estrategias para la inclusión del componente informal en la cadena productiva del reciclaje. Estudio de caso: Municipio de Pradera, Valle

Potes Riaga, Andrea | 2014-10-23

El crecimiento acelerado de la población, con sus insostenibles patrones de consumo y su concentración en zonas urbanas incrementaron la generación de residuos sólidos con los consecuentes problemas ambientales lo cual llevó a la urgente necesidad de planificar su manejo adecuado de tal manera que se minimicen los riesgos e impactos. Sin embargo, el problema de los residuos ha sido abordado de manera fragmentada, dando inicialmente mayor importancia al transporte y la disposición final. Reconociendo la importancia del sector informal en la recuperación de residuos sólidos y la implementación de la GIRS, desde el punto de vista ambiental, técnico, social y económico, se espera con el presente trabajo de investigación aportar propuestas o estrategias que permitan incluir este sector de tal manera que se contribuya al logro de los Objetivos de Desarrollo del Milenio relacionados con la reducción de la pobreza, saneamiento y el mejoramiento de los asentamientos humanos de más bajos ingresos ( Medina, 2000; Medina, 2005a; Wilson et al.,2006; Nzeadibe, 2009). Esta investigación se desarrolló en área urbana del municipio de Pradera, Valle del Cauca, uno de los municipios menores del departamento, en los cuales no se ha estudiado el sector informal del reciclaje y los altos costos que implica el establecimiento de rutas de recolección selectiva, conllevan al interés de la administración en estudiar la potencialidad de este sector como estrategia no convencional que favorezca la implementación del Plan de Gestión Integral de Residuos Sólidos, PGIRS, en el componente de aprovechamiento. Este documento presenta inicialmente la definición del problema, sus antecedentes y justificación y los objetivos propuestos en el desarrollo de esta investigación. Posteriormente, en el capítulo 5 presenta el estado del arte de la problemática relacionada con el reciclaje informal y su evolución en el contexto internacional y nacional. En los capítulos 6 y 7 se plantean y desarrollan las etapas metodológicas realizadas para el cumplimiento de los objetivos propuestos y finalmente en el capítulo 8 se presentar las conclusiones y recomendaciones del trabajo de investigación.

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Estudio de la capacidad de biofijación de CO2 de una laguna algal de alta tasa en condiciones del trópico

Cerón Hernández, Víctor Alfonso | 2014-10-23

Se denominan sistemas de algal de alta tasa por la mejora en el rendimiento o productividad en la biomasa y en la capacidad de tratamiento de aguas residuales. En este, la fotosíntesis es un proceso fundamental, en donde las algas verdes y cianobacterias reducen el CO2 a expensas del agua con la energía solar capturada por los pigmentos clorofílicos. Con base a estos conceptos se diseñó y construyó un sistema algal de alta tasa que recibía una carga volumétrica de 6.5 gr m-3.d-1 y un caudal promedio de 0,1 m3d-1 provenientes de un acople tecnológico (Laguna anaerobia de alta tasa + Humedal de Flujo Sub-superficial) para el tratamiento de lixiviado de relleno sanitario. En este sistema se monitoreo variables fisicoquímicas como pH, Oxígeno Disuelto (OD), Conductividad Eléctrica (CE) y Potencial de Oxido-reducción (PotRedox) empleando una sonda multiparametrica WTW Modelo 340i. La Clorofila a se determinó empelando un Fluorometro AquaFluorTMTuner y de estableció la productividad en biomasa. Así mismo, semanalmente se determinó COD (Carbono Orgánico Disuelto), Alcalinidad, Fosfatos (PO4-P), DQO total y filtrada (Demanda Química de Oxigeno), NTK (Nitrógeno Total Kjeldahl), N-NH4 (Nitrógeno Amoniacal), N-NO3 (Nitratos) y Cromo IV (Cr+6) durante el periodo de Enero-Julio de 2013. El potencial de Fijación de CO2 de las algas se determinó mediante balances de masa. Por otro lado, se determinó hasta la taxa más específica posible las células algales establecidas, empleando técnicas de microscopia clásica (Taxonomía) y métodos moleculares (DGGE y Secuenciación). Para el análisis de los datos recolectados durante el periodo de muestreo se empleó un test de Friedman y el Test de Wilcoxon, para analizar los Flux de gas y las concentraciones de entrada y salida del Cromo VI. Según el análisis de las variables físicas, el sistema se comportó como un sistema aerobio, presentando todas las condiciones para que se genera un fotooxidación de los compuestos orgánicos e inorgánicos, alcanzando concentraciones de oxígeno disuelto superiores a 20 mgL-1, niveles de pH superiores a 8 y potenciales redox superiores a 300 mV. Estas condiciones, permitieron un crecimiento algal similar a lo reportado por otros sistemas. Alcanzando una productividad de 7.2 g.m-2.día-1 de biomasa algal, valor que puede considerarse alto considerando que la unidad estaba tratando lixiviado de relleno sanitario. Por otro lado el sistema alga de alta tasa, presentó una buena eliminación de NTK filtrado, N-NH4 Filtrada y Nitratos con 38.4 %, 36.7 % y 25 % en carga aplicada, respectivamente. El ortofosfato (P-PO4-2) por su parte, presentó una eliminación del 8,2 % siendo alta según los reportes para esta clase de sistemas. En términos de materia orgánica el bioreactor obtuvo una eficiencia de eliminación de 71 % en DBO5 y 31.5 % de DOQ filtrada. La cantidad de carbono fijado por la las algas a través de la Fotosíntesis en el reactor durante el tiempo de la experimentación, fue de 26.1 g de C d-1 y -18.1 g de C. d-1.m-2, valores similar a lo reportado por en otros estudios. Mediante el Test de Friedman se encontraron diferencias significativas en las variables como materia orgánica (COD, DQOF) y nitrógenos (NTK, NTKF, N-NH4, N-NO3) dado que el valor-p es menor que 0.05, siendo la entrada la que más diferencias tenía con respecto a los demás puntos de muestreo, comprobando así que el sistema algal de alta tasa realizó una transformación de los contaminantes. Así mimo, se encontraron diferencias significativas (p-valor < 0.05) en los flux diurnos y nocturnos, demostrando estadísticamente que el sistema tiene dos comportamientos en términos del CO2, el cual depende de la luz solar. Respecto al Cromo hexavalente, la laguna alcanzó una eliminación superior al 80 % y diferencias significativas (p-valor < 0.05) en las concentraciones de este metal en la entrada y salida del sistema. Al presentarse una mayor concentración a la entrada del sistema. Esta eliminación o retención del Cromo hexavalente, se pudo haber presentado por procesos mediados por la actividad fotosintética y microorganismos presentes mediante adsorción física, intercambio de iones y quimiosorción, precipitación química, reacciones redox o cristalización en la superficie celular, entre otros mecanismos. En lo relacionado a la identificación de organismos algales y bacterias del sistema, se encontraron 16 especies algales diferentes, de estos 10 pertenecen a la Clase Chlorophyceae, dos a la Chlamydophyceae y dos a la Cryptophyceae. De estas especies, se encontró que para Chilomonas insignis y Chroomonas coeruelea no existen reportes científicos de la presencia de estos organismos en este tipo de unidades tratando aguas residuales. Por otro lado, se determinó la presencia de bacterias pertenecientes a consorcios de oxidadoras de Nitritos y Amonio, quienes guardan una posible relación comensalista con los grupos algales en el sistema. En conclusión a pesar de que se trató de un residuo muy complejo y heterogéneo como lo es el lixiviado de relleno sanitario, el sistema algal de alta tasa operó durante el periodo del estudio sin grandes inconvenientes, presentado unas adecuadas eficiencias de eliminación de contaminantes (materia orgánica, nutrientes, Cr VI) y aportando grandes beneficios con la bio-fijación de CO2.

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Estudio del comportamiento del Pb, Cd, Cu y Zn después de la aplicación de compost en un suelo Typic Haplustolls cultivado con caña de azúcar

Vargas Vacca, Alex Mauricio | 2014-09-24

La presente investigación mostró la influencia de la aplicación de compost industrial procesado en un ingenio azucarero de la región del Valle del Cauca Colombia, sobre el comportamiento de las concentraciones totales de plomo, cadmio, cobre y zinc en un suelo Typic Haplustolls tradicionalmente cultivado con caña de azúcar. Este proyecto se ejecutó en la hacienda San Lucas Barona suerte 5 tablón 4, ubicada en el municipio de El Cerrito, departamento del Valle del Cauca, Colombia, a 3° 39¿ de latitud norte y 76° 19¿de longitud Oeste, a una altura de 1000 m.s.n.m. y temperatura promedio de 24°C; en un suelo Typic Haplustolls que ha sido tradicionalmente cultivado con caña de azúcar por más de 10 años. Antes de aplicar los tratamientos, se realizó la caracterización química al suelo encontrándose concentraciones de metales pesados tales como: zinc (1.28 mg kg-1), cobre (0.40 mg kg-1), plomo (7.26 mg kg-1) y cadmio (0.30 mg kg-1); adicionalmente para el compost industrial evaluado se evidenciaron concentraciones de metales pesados tales como: zinc (116.40 mg kg-1), cobre (55.40 mg kg-1), plomo (7.50 mg kg-1) y cadmio (0.30 mg kg-1). Posteriormente, se aplicaron tres tratamientos de compost en el área experimental, correspondientes a 6, 12 y 18 t ha-1, así como también se evaluó el tratamiento de manejo convencional (Urea + KCl), con el objetivo de determinar el efecto sobre la concentración total de Pb, Cd, Cu y Zn en el suelo. Después de realizar los muestreos en las profundidades de 0-10 cm, 10-20 cm, 20-40 cm y a los 39, 202 y 259 días de haber aplicado los tratamientos en el área experimental se determinó que los tratamientos de compost influyen en el aumento de las concentraciones totales de Pb y Cu, favoreciendo su presencia en la profundidad de 20-40 cm. Los tratamientos de compost que tienen mayor influencia en el aumento de las concentraciones totales de Pb y Cu en el suelo son los de 12 y 18 t ha-1, aumentando las concentraciones de estos metales pesados hasta en un 50% en comparación con lo medido inicialmente en el suelo. Con relación, al manejo convencional (Urea + KCl) no se evidenció ningún efecto sobre las concentraciones totales de los metales pesados evaluados en el suelo. Por otro lado, las propiedades químicas del suelo Typic Haplustolls medidas en las profundidades de 0-10 cm, 10-20 cm, 20-40 cm y a los 39, 202 y 259 días tales como: pH, capacidad de intercambio catiónico y materia orgánica posiblemente ejercen influencia en la presencia de los metales pesados en los primeros centímetros del perfil del suelo.

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Evaluación a escala laboratorio de la producción de etanol en presencia de vinaza a partir de levaduras nativas

Daza Merchán, Zunny Tatiana | 2014-10-23

La producción actual de alcohol carburante en Colombia, está a cargo de cinco plantas ubicadas en el valle geográfico del rio Cauca, cuyo nivel de producción cubre el 80% de la demanda nacional. Estas plantas involucran en su proceso de fermentación la recirculación de la vinaza una generada en el posterior proceso de destilación, con el fin de minimizar el impacto ambiental causado por este afluente y a la vez minimizar el consumo humano. El presente trabajo presenta la posibilidad d seleccionar levaduras nativas del valle geográfico del rio Cauca que tengan una alta producción de etanol en presencia de vinaza, que sean objeto de estudio de futuros trabajos de mejoramiento ya sea por adaptación o por ingeniería genética, con el fin de contar con una levadura que pueda ser utilizada a escala industrial y de esta manera minimizar la dependencia tecnológica que se tiene actualmente con las levaduras comerciales. Se aislaron 17 levaduras nativas a partir de muestras de suelos, uvas y sustratos fermentados. Se aislaron 17 levaduras nativas a partir de muestras de suelos, uvas y sustratos fermentados, a las cuales se les realizo una caracterización bioquímica con el Kit API 20c AUX y una caracterización molecular mediante la técnica polimorfismo de longitud de fragmento de restricción molecular (RFLP) de la región 5.8s y ITS del rADN y mediante PCR Fingerprinting utilizando el marcados microsatelite (GTG). Se evaluó la capacidad de producción de etanol en fermentaciones tipo batch, utilizando como sustrato miel B y vinaza 50% (v/v). Se seleccionaron tres cepas que fueron identificadas como Saccharomyces cerevisiae, que presentaron eficientes de fermentación superior al 80%. El efecto de concentraciones de vinaza de 50 y 60 % en volumen, fue determinado sobre las tres cepas seleccionadas (LCC 4-3, LCC 14-1, LCC 14-4) y tres cepas que fueron aisladas en estudios paralelos (LCC 0-1, LCC 0-5, y LCC 0-10). Se encontró que concentraciones de vinaza superiores al 50% reducen el grado alcohólico obtenido a las 24 horas entre 9-18% y el consumo de ART en 17% mínimo, lo cual equivales a azucares residuales altos (mayores a 3%) y eficiencias de fermentación bajas (menores al 75%). En escala reactor, las levaduras nativa alcanzaron grados alcohólicos superiores al 8% similares a los obtenidos con la levadura comercial (24 horas). Sobresalió la cepa LCC 14-1, con una eficiencia de conversión de azucares a etanol del 90%. Se encontró que la levadura comercial presenta una mayor velocidad de producción de etanol alcanzando niveles máximos de 0.5% por hora mientras que la levadura LCC 14-1 0.4 por hora.

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Evaluación de cepas nativas de Azotobacter spp como agente reductor de urea en el cultivo de caña de azúcar

Valderrama Aguirre, Lina Carmenza | 2017-05-03

El nitrógeno es uno de los fertilizantes más importantes en la industria azucarera del mundo, debido a que es un cultivo altamente extractivo; en Colombia es adicionado principalmente en forma urea; sin embargo; actualmente se han venido desarrollado tecnologías sostenibles que permitan reducir los impactos negativos por las pérdidas de nitrógeno; una opción de mucho interés es el uso de microorganismos diazótrofos que no solo fijan nitrógeno sino que tienen propiedades enraizadoras y biocontroladoras. El propósito de este trabajo fue evaluar cepas nativas de Azotobacter spp como agente reductor de urea en el cultivo de caña de azúcar (Saccharum officinarum L. (CC 85-92)). Se tomaron muestras de raíces, tallos y hojas de caña; donde se obtuvieron 25 cepas, de las cuales cinco cumplían con las características macro y microscópica y bioquímicas de Azotobacter sp. Finalmente, se seleccionaron dos cepas que fueron las más eficientes de acuerdo a la tasa de crecimiento, producción de compuestos indólicos, resistencia a la vinaza y reducción de acetileno (ARA). Estas fueron evaluadas en caña de azúcar a nivel de vivero bajo diferentes concentraciones de urea (100, 75, 50 y 0%), con un diseño factorial de tres repeticiones, donde la altura de la planta se evaluó cada 30 días después de la siembra hasta la fase de macollamiento a los 90 días. Adicionalmente, se evaluó el peso de la raíz al final del experimento, el peso del tallo, hojas y porcentaje de nitrógeno foliar. Se pudo establecer una relación inversa entre la cantidad de fertilizante y el efecto promotor de crecimiento de las bacterias (p<.0001); mostrando mejores resultados para la combinación bacteria dos (2) y 50% de urea. En conclusión la aplicación de las bacterias fue significativamente más efectiva estimulando el crecimiento de la caña de azúcar con una menor dosis de fertilizante. Por lo tanto se recomienda realizar experimentos a mayor escala que incluyan la evaluación de costo efectividad y producción en los cultivos.

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Evaluación de la coagulación mejorada como estrategia de reducción de atrazina en procesos de tratamiento de agua potable

Torres Lozada, Patricia | 2019

La atrazina es uno de los herbicidas de mayor aplicación en el mundo, con una producción anual de 70.000 a 90.000 t debido a su bajo costo y se utiliza principalmente en cultivos de maíz, sorgo y caña de azúcar. Dada su persistencia en el suelo y prolongada vida media, ingresa a las fuentes de agua subterránea y superficial debido a la escorrentía, lixiviación, aplicaciones puntuales o por dispersión aérea, encontrándose concentraciones de hasta 1000 ¿g/L en aguas adyacentes a campos tratados. Aunque los procesos de tratamiento convencionales son los más utilizados en la producción de Agua Potable (AP), las eficiencias de reducción de herbicidas como la Atrazina alcanzadas no superan el 30%. La exposición a Atrazina se relaciona con posibles efectos carcinógenos, disrupción endocrina y teratogénicos. En los procesos de tratamiento de agua para consumo, la tecnología convencional es la más utilizada; sin embargo, ésta no fue diseñada para remover este tipo de contaminantes, siendo más efectivas, alternativas como la adsorción con Carbón Activado, Filtración con Membrana y Procesos Avanzados de Oxidación, las cuales implican costos elevados. En esta investigación se evaluó la potencial aplicación de la Coagulación Mejorada (CM) como estrategia más sencilla y de bajo costo, para la reducción de Atrazina de agua dopada con Atrazina, proveniente de una fuente de Agua Superficial (AS: río Cauca). La fuente se seleccionó debido a que ésta abastece alrededor del 80% de la ciudad de Cali y dado que la vocación agrícola del área de esta cuenca de abastecimiento es el cultivo de caña de azúcar, existe potencial presencia de plaguicidas en dicha fuente. Para definir los rangos de concentración de Atrazina evaluados, inicialmente, se realizó una vigilancia tecnológica sobre concentraciones típicas presentes en fuentes de AS en el mundo, encontrando grandes diferencias entre continentes y países, debido posiblemente a aspectos normativos y a las limitaciones establecidas en éstas. De esta manera, se logró establecer un rango entre 0,0001 ¿ 1000 ¿g/L para países que no cuentan con prohibiciones o restricciones en el uso de Atrazina, como Colombia. Teniendo en cuenta esta información, el AS se dopó con concentraciones de Atrazina de 500, 1000 y 1500 ¿g/L. Dada la complejidad, costos y tiempo de procesamiento del análisis de la atrazina en muestras de agua, se identificó una variable de bajo costo, fácil y de rápida medición, asociada a la presencia de la misma, correlacionando diferentes concentraciones del herbicida con la absorbancia UV. Se encontró que la longitud de onda (¿) con mayor correlación (0,98 ¿ 0,99) con el herbicida, fue UV223 (5910-B - Espectrofotómetro DR6000, HACH). A través de ensayos de tratabilidad mediante pruebas de jarras y construcción de diagramas de coagulación de turbiedad, Color Verdadero y UV223, se evaluó el efecto de dos coagulantes (Hidroxicloruro de Aluminio - ACH y Cloruro Férrico - FeCl3). En ambos casos, se alcanzaron eficientes remociones de turbiedad y Color Verdadero (CV) tanto en condiciones de Coagulación Convencional (CC) como de CM; en el caso del FeCl3 se alcanzaron eficiencias de reducción de turbiedad entre 95 y 99% para ambos casos y para Color Verdadero entre 70 y 99% por medio de la CC y entre 95 y 99% en condiciones de CM. Usando ACH y CC la eficiencia de reducción de turbiedad varió entre 80 y 95% y entre 95 y 99% en condiciones de CM, las eficiencias de reducción de CV se encontraron entre 90 y 95% y 95 y 99% con CC y CM respectivamente. En relación con la absorbancia UV223, las mayores eficiencias de reducción se encontraron en el rango de dosis de coagulante de 18 a 50 mg/L y pH menor a 7 Unidades para FeCl3 y entre 4 y 45 mg/L y pH menor a 7 Unidades para ACH; mientras que, las zonas de mayor eficiencia de reducción de turbiedad, color verdadero y UV223 simultáneamente, se encontraron entre dosis de coagulante de 20 a 40 mg/L y pH menor a 7 Unidades para FeCl3, mientras que para ACH no fue posible encontrar zonas de coincidencia entre los tres parámetros evaluados. Desde el punto de vista de la concentración del herbicida, la CM permitió optimizar la reducción de Atrazina (representada en UV223) para la concentración de 500 ¿g/mL, usando ambos coagulantes, la CC alcanzó eficiencias de reducción entre 45 y 50% y la CM entre 50 y 55%; por el contrario, para las concentraciones superiores (1000 y 1500 ¿g/L), no se encontraron diferencias entre Coagulación Convencional (CC) y CM, lo que amerita continuar evaluando la aplicación de los coagulantes en otras condiciones de dosis y pH de coagulación.

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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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