Ingeniería Ambiental

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Identificación de especies arbóreas para la remoción de contaminantes y la captura de carbono en el Valle de Aburrá

Arroyave Maya, María del Pilar | 2022

RESUMEN: La contaminación atmosférica es uno de los principales problemas ambientales que afectan la salud y la calidad de vida de la población urbana en el mundo. Los municipios del Valle de Aburrá no son ajenos a esta situación, como lo demuestran los diferentes informes de calidad del aire publicados por la autoridad ambiental. Una de las medidas para contribuir a la solución de esta problemática es el diseño estratégico de la infraestructura verde. El objetivo de este trabajo es identificar el potencial de las especies arbóreas en el Valle de Aburrá para remover contaminantes del aire y capturar carbono. Además, se pretende determinar cuáles rasgos funcionales están asociados a estos servicios y estimar estos beneficios en un sitio piloto de la ciudad de Medellín. Con el fin de cumplir estos objetivos, se seleccionaron 206 especies arbóreas, principalmente nativas de Colombia, existentes en la zona urbana del Valle de Aburrá, y se estimó la remoción de contaminantes (O3, PM2.5, NO2, SO2, CO) y el almacenamiento y la captura de carbono, mediante el software i-Tree Eco. Para el análisis de los rasgos funcionales, se seleccionaron cinco especies de árboles y se midieron las siguientes características: el área foliar, la masa seca foliar, el área específica foliar, la longitud foliar, el índice de área foliar (IAF), la densidad estomática y la presencia de tricomas. Como resultado, se obtuvo la clasificación de las especies, según su potencial para prestar estos servicios. Se encontró que Ceiba pentandra, Lecythis tuyrana y Caryocar glabrum son las especies que presentan la mayor remoción de contaminantes; Alchornea costaricensis, Anacardium excelsum y Cariniana pyriformis son las que presentan un mayor almacenamiento de carbono; y Alchornea triplinervia, Caryodendron orinocense y Cochlospermum orinocense son las que presentan mayor secuestro de carbono. El análisis de correlación entre los rasgos funcionales y los servicios ecosistémicos arrojó que, para el almacenamiento y secuestro de carbono, el DAP y la altura de los árboles tienen una correlación alta; sin embargo, la remoción de contaminantes no presentó correlaciones significativas con los rasgos funcionales analizados. Finalmente, la estimación de los servicios ecosistémicos en el sitio piloto (Compañía de Galletas Noel) determinó que los 220 árboles existentes en las zonas verdes de la empresa compensan la huella de CO2 y PM2.5 de desplazamiento de 13.848 y 40.340 empleados, respectivamente.

Propuesta de producción más limpia en una fábrica de arepas de maíz- caso de estudio. Productos alimenticios La Abundancia

Cadavid, Carlos Fernando | 2022

RESUMEN: El manejo ambiental que se tiene en algunas micro, pequeñas y mediana empresas (mipymes) sobre sus emisiones, vertimientos, desechos o residuos generados por estas, se puede presentar de manera incorrecta y perjudicial, una de las causas puede ser la inversión a sus costos ambientales, que bien puede ser poca o nula. En Medellín, se estima que puede haber alrededor de 60 fábricas de arepas de maíz que hacen parte de las mipymes de la ciudad, estas fábricas, presentan problemas ambientales y tecnológicos, debido a que elaboran un producto muy tradicional de la zona por lo que sus procesos y maquinaria no son muy innovadores aumentando sus impactos ambientales. La producción más limpia, es una estrategia ambiental que busca un equilibrio entre los aspectos económicos y ambientales de una empresa, por medio de buenas prácticas de operación, tecnologías limpias, disminución en los consumos de agua, energía y materiales, entre otras estrategias que buscan soluciones de mitigación y prevención desde el inicio del proceso para disminuir costos. Este proyecto tomará la empresa Productos Alimenticios La Abundancia como caso de estudio, la cual se estará visitando para la obtención de información pertinente y, de tal forma, conocer el estado ambiental de la empresa, así, poder analizar las estrategias más favorables que se deberán aplicar para el área de producción en donde se elaboran las arepas de maíz. Finalmente, se obtendrá una propuesta de producción más limpia que se evaluará, tanto en el aspecto ambiental como en el económico, para identificar el costo-beneficio que obtendrá la empresa si llegase a aplicar esta propuesta en el área de producción.

Evaluación de biochar procedente de cuesco de palma como mejorador de suelos

Quinchía Figueroa, Adriana María | 2021

RESUMEN: El creciente aumento en la demanda de alimentos y las preocupaciones ambientales hace que la agricultura cada día se enfrente a retos de mayor magnitud, en la actualidad la aplicación del biochar como mejorador de suelos ha revolucionado la forma en que se pueda dar uso a los residuos sólidos provenientes de los cultivos de distintas plantas, por ello el proyecto se basa en elaboración de biochar a partir de procesos termoquímicos en ausencia de oxígeno proveniente del cuesco de la palma de aceite producido en el Urabá antioqueño, de modo que pueda dar uso a la gran cantidad de residuos producidos en este proceso agroindustrial. El proyecto pretende brindar información sobre la producción de biochar y su capacidad de actuar como mejorador de suelos, analizando aspectos como el área superficial, la porosidad y grupos funcionales, cuya información nos dará la importancia de su aplicación en suelo. Se producirá el biochar media procesos de pirólisis a diferentes temperaturas y tiempos de residencia y se evaluará su aplicación a una escala de laboratorio, esperando saber cuál es el punto adecuado en términos de porosidad y área superficial para dar con el biochar a seleccionar.

Estrategia para la gestión de residuos sólidos domiciliarios con potencial reciclable en el sector de Palonegro del barrio Altos de Capri de Manizales, Caldas

Mejía Echeverry, Constanza | 2021

RESUMEN: Los residuos sólidos con potencial reciclable producidos en las viviendas de Manizales, Caldas, generan una gran oportunidad de aprovechamiento en el sector productivo del municipio. La reincorporación de estos a la cadena productiva por medio de la economía circular ayudará a reducir los impactos ambientales producidos por la inadecuada gestión de dichos residuos. En este proyecto se trabajará con los residuos sólidos domiciliarios con potencial reciclable producidos en las viviendas presentes en el sector de Palonegro del barrio Altos de Capri de Manizales, con el fin de encontrar la estrategia óptima de gestión de los residuos mencionados, teniendo en cuenta la separación en la fuente que los usuarios ejercen y el conocimiento que tienen sobre este tema al realizarles una encuesta, además se busca implementar una ruta de recolección con la ayuda de los recuperadores que recorren el barrio seleccionado, la cual será diseñada con el programa de georreferenciación ArcGis. Se espera poder cuantificar el nivel de conocimiento de los usuarios respecto al tema, para así poder implementar con mayor eficiencia la ruta de recolección selectiva por parte de los recuperadores de la zona y por consiguiente generar una posible estrategia de creación de conocimientos efectivos y duraderos para los habitantes de las viviendas de estudio, en cuanto a la adecuada gestión y disposición de los residuos sólidos domiciliarios con potencial reciclable.

Estudio de la cinética de adsorción del buchón de agua (eichhornia crassipes) presente en la planta de tratamiento de aguas residuales de la Universidad EIA

Torijano Gutiérrez, Sandra | 2021

RESUMEN: El presente trabajo de grado se enfoca en el estudio de la planta Eichhornia crassipes (buchón de agua), con el fin de conocer el proceso de remoción que se esta llevando a cabo en la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de la Universidad EIA, teniendo en cuenta la influencia de las condiciones ambientales en las cuales se encuentra la institución. Para ello se realizaron análisis fisicoquímicos del agua residual, y de la biomasa del buchón de agua durante seis semanas donde se conocieron los porcentajes de eficiencia de remoción de los contaminantes evaluados. Por otro lado, para conocer la cinética de remoción de materia orgánica se hizo un muestreo durante nueve días donde se determinó la DBO diaria y mediante el método gráfico de Thomas se calculó la constante de desoxigenación de materia orgánica carbonácea, con lo cual se pudo conocer el comportamiento de remoción del humedal presente como tratamiento terciario. Los resultados de las caracterizaciones arrojaron que las condiciones ambientales están influyendo negativamente en la eficiencia de remoción del buchón de agua, siendo las condiciones de temperatura, radiación solar y oxigeno disuelto en el agua las principales determinantes en la poca eficiencia del buchón.

Evaluación del uso de aptámeros para el desarrollo de un biosensor basado en carbon dots para la detección de pesticidas organofosforados en agua

Gaviria Arroyave, Maria Isabel | 2021

RESUMEN: Los pesticidas organofosforados son ampliamente utilizados en la industria agrícola para la mejora de la producción de los cultivos, sin embargo, se estima que apenas el 1% de la cantidad de pesticida aplicado en el área de interés es realmente aprovechado por las plantas y el resto se convierte en un contaminante ambiental que puede llegar fácilmente a los cuerpos de agua por escorrentía. Aunque actualmente se utilizas técnicas confiables basadas en cromatografía para la detección de dichos contaminantes, estas suelen ser tediosas dado que necesita de personal altamente calificado y equipos robustos que inviabilizan la caracterización de muestras en campo. Por esto, a lo largo del tiempo se ha incrementado el interés por el desarrollo de tecnologías que permitan la detección de dichos contaminantes de manera precisa, portable y en tiempo real para evitar los efectos adversos que estas sustancias puedan llegar a producir en los ecosistemas y hacia la salud humana. Los biosensores poseen el potencial para superar estas limitaciones de las tecnologías tradicionales y existe gran cantidad de producción literaria enfocada en la capacidad de detección de estos dispositivos para diversas moléculas analito, incluidos los pesticidas. Del mismo modo, se ha aumentado el interés por el uso de aptámeros como biorreceptor para el desarrollo de biosensores, los cuales son oligonucleótidos monocatenarios de secuencias cortas generados mediante un proceso in vitro, ya que posee mayor selectividad en comparación con el uso de anticuerpos o enzimas. En este trabajo se evaluó el uso de aptámeros para el desarrollo de un biosensor basado en carbon dots para la detección de pesticidas organofosforados, para lo cual se aplicó una metodología divida en tres fases, en la primera se realizó una revisión bibliográfica para identificar las condiciones que influyen en el desempeño de los aptámeros en los procesos de detección, en la segunda se realizaron protocolos experimentales para determinar la estrategia de detección más adecuada del sistema aptámero-carbon dots, por último, se evaluó la respuesta del sistema a diferentes concentraciones de los pesticidas organofosforados clorpirifos y profenofos. Con lo anterior, se logró con éxito la conjugación entre los aptámeros y los carbon dots mediante la caracterización por espectroscopia UV VIS, espectroscopia de fluorescencia y microscopia electrónica de transmisión (TEM). También, se encontró que las mejores condiciones de detección se presentaban con el uso de óxido de grafeno como agente modulador de fluorescencia y se realizaron pruebas para determinar la concentración mediante la cual se lograba una inactivación de la fluorescencia de los carbon dots más eficiente. Por último, se evaluó la respuesta de recuperación de señal de fluorescencia del sistema aptámero-carbon dots al exponerse a diferentes concentraciones de los analitos, en donde se identificó una tendencia de recuperación de fluorescencia proporcional al aumento de las concentraciones de los pesticidas.

Evaluación de modelos de negocio basados en economía circular para paneles solares fotovoltaicos a partir de las proyecciones de crecimiento de energía solar para 2030 en Colombia

Ortega Arango, Santiago | 2021

RESUMEN: Con el incremento en el uso de la energía solar fotovoltaica como solución a las problemáticas actuales relacionadas con el cambio climático y su popularidad debido a la baja de precios en sus equipos, se prevé un aumento en la generación de los residuos de paneles solares. Esta situación representa un problema ya que la gestión inadecuada de estos residuos puede generar problemas ambientales y a la salud debido a su composición con metales pesados que pueden llegar a ser tóxicos. A su vez, los residuos de paneles solares tienen un gran potencial de aprovechamiento bajo la perspectiva de la economía circular. Por esta razón, en este proyecto se pretende formular modelos de negocio basados en economía circular en el contexto de Colombia proyectado a 2030 que permitan minimizar la cantidad de residuos, implementar estrategias que extiendan su vida útil y revalorizar los componentes de estos para convertirlos en oportunidades innovadoras y económicamente atractivas. Este trabajo se llevó a cabo en varias fases. En la fase uno se analiza el contexto colombiano proyectado a 2030 bajo 4 escenarios definidos previamente por Energética 2030, teniendo en cuenta las proyecciones de crecimiento de la capacidad instalada de proyectos de energía solar a gran escala y distribuidos. La información recolectada sirvió como insumo para la cuantificación de los residuos que se producirán en los próximos años. Adicional a esto, se realizó una revisión bibliográfica del marco institucional y normativo y se complementó con entrevistas a actores involucrados en la cadena de valor. En la segunda fase se analizan las tendencias de economía circular y se investigan diferentes empresas y startups que se dedican a la gestión de residuos de paneles solares. Lo anterior permitió la formulación de 7 propuestas de modelos de negocio aplicables en Colombia. La fase III corresponde a la evaluación cualitativa de los modelos de negocio a través de un análisis multicriterio, teniendo en cuenta la preparación del contexto colombiano, las fuerzas de Porter y las entrevistas a expertos. A partir de esto se priorizó el reciclaje como la alternativa más viable para Colombia. Finalmente, en la cuarta fase se evaluó el modelo elegido mediante un análisis financiero simple y se concluyó que el éxito de estos modelos de negocio está condicionados al tamaño de mercado y las metas de reciclaje nacionales.

Desarrollo de un modelo de seguimiento de la Transición Energética en Colombia, en el marco del Proyecto 7 de Escenarios de Energética 2030

Ángel Sanint, Enrique | 2021

RESUMEN: En los últimos años, muchos países, entre ellos Colombia, han venido estableciendo una serie de metas y regulaciones que giran en torno a la Transición Energética. Pero ¿significa esto que Colombia va por “buen camino”? Para responder a esta pregunta, el presente trabajo investigativo pretende desarrollar un sistema de seguimiento para los escenarios energéticos en Colombia propuestos en el marco del Proyecto 7, Escenarios, de Energética 2030. A lo largo del documento, se diseñó un sistema de seguimiento para la transición energética en Colombia basado en indicadores y líneas de tiempo. Se levantó una línea base para el seguimiento de los instrumentos y a cada uno se le asignó una escala de evaluación. Finalmente, se llevó a cabo en seguimiento de los instrumentos dentro de los periodos de tiempo establecidos. El proyecto tuvo dos resultados sorprendentes. El primero es que, a diferencia de lo que se planteó en el ejercicio de escenarios, Colombia se ubica en Escaleras y Serpientes y se espera que migre hacia Ajedrez. El segundo es que este trabajo propuso la utilización de líneas de tiempo como instrumentos para evaluar el estado de la transición energética y estas probaron ser herramientas de gran utilidad para este tipo de ejercicios.

Estudio de la dinámica poblacional en una población de Espeletia hartwegiana afectada por diferentes patógenos, en el Parque Nacional Natural Los Nevados.

Sanint, Enrique Ángel |

RESUMEN: Los páramos son ecosistemas importantes en la regulación del recurso hídrico, debido a sus componentes tanto bióticos como abióticos, dentro de los cuales se encuentra Espeletia hartwegiana; esta es una especie emblemática del Parque Nacional Natural Los Nevados, la cual pertenece a la famila Asteraceae, este frailejón posee la capacidad de captar y almacenar agua. Las constantes alteraciones a su ecosistema (páramo), han representado cambios y afectaciones a los frailejones, tales como hojas entorchadas en individuos de diferentes edades, consumo del meristemo, clorosis y pérdida de turgencia en las hojas jóvenes, cambios de color hacia el amarillo, entre otros. Debido a estos cambios evidenciados, se hace necesario estudiar el comportamiento de una población de frailejones influenciada por diferentes patógenos como hongos e insectos, mediante un modelo de su dinámica. Se incluyen parámetros de medición como altura y diámetro de copa, así como su respectiva georreferenciación, del mismo modo se realizaron observaciones en campo con el fin de identificar los patógenos implicados en los cambios. Para el montaje del modelo se tuvieron en cuenta los rangos de altura de los individuos, en conjunto con nacimiento y muertes. Finalmente se obtuvieron estimaciones del avance de varias patologías sobre la población estudiada, lo que unido a la aplicación del modelo demográfico genera una estimación del futuro comportamiento de la población.

Estandarización del cultivo de Entonaema liquescens para la obtención de un bioformulado con potencial en la degradación de aceite lubricante usado

Gaviria Arroyave, María Isabel | 2021

RESUMEN: Los aceites lubricantes usados son considerados residuos peligrosos por su composición química compleja (hidrocarburos) y la presencia de metales pesados como: cromo, cadmio, arsénico y plomo que se adhieren a este durante su paso por el motor. En Colombia se consumen aproximadamente 50 millones de galones de este tipo de aceites al año, de los cuales solamente entre el 30 al 40% son reutilizados, lo que convierte al restante 60 a 70% en un potencial contaminante debido a las inadecuadas prácticas de disposición asociadas a fuentes de agua, alcantarillado, sistemas de drenaje y vertimientos al suelo. Para dar solución a esta problemática se han planteado diversas alternativas, las cuales abarcan en su gran mayoría tratamientos físicos poco eficientes por la necesidad que se tiene de tratar posteriormente los residuos extraídos de las zonas afectadas. La biorremediación por su parte se muestra como una gran alternativa, ya que al contrario de los tratamientos físicos es capaz de remover esta clase de compuestos directamente, disminuyendo de esta forma su movilidad e impacto sobre el medio ambiente. Estudios realizados por el semillero de Biotecnología Ambiental de la Universidad EIA resaltan el potencial del hongo Entonaema liquescens en procesos de degradación de aceites lubricantes usados, el cual ha sido capaz de degradar hasta concentraciones del 25% V/V de dicho compuesto, presentándose como una alternativa novedosa ya que no se tiene conocimiento del uso de este microorganismo en aplicaciones biotecnológicas. Sin embargo, aunque se han identificado los factores que mayor influencia tienen en el proceso de degradación, todavía se desconocen las condiciones óptimas bajo las cuales el hongo es capaz de alcanzar su mayor rendimiento de degradación, razón por la cual el presente estudio buscó estandarizar el cultivo de Entonaema liquescens para la obtención de un bioformulado con potencial en la degradación de aceite lubricante usado. Para llevar a cabo este proceso se planteó primero la evaluación de tres variedades de papa: Capira, (Solanum tuberosum), Criolla (Solanum phureja) y Nevada (Solanum tuberosum); esto como punto de partida para definir los componentes del medio de cultivo a trabajar. Partiendo del sustrato seleccionado por la mayor obtención de biomasa (Capira) se realizó un diseño para optimizar los factores más influyentes en el proceso de degradación según estudios previos: concentración de glucosa (0, 5, 10 y 15 g/L) y concentración del aceite (15, 20 y 25 %V/V). Posteriormente se realizó un análisis cualitativo del aceite por FTIR, un análisis de degradación de hidrocarburos totales de petróleo (TPH) con el fin de conocer el porcentaje de degradación posterior a cada tratamiento, además de una caracterización de la actividad enzimática lipasa y pruebas de emulsificación para comprobar la producción de biosurfactantes por parte de E. liquescens. Finalmente, los resultados encontrados sugieren la ausencia de un cometabolismo a bajas concentraciones de aceite, punto en el cual se encontró la combinación óptima de los factores (15 %: 0 g/L Aceite:Glucosa), alcanzando un 41% de degradación de TPH. Además, se comprobó la producción de enzimas tipo lipasa y biosurfactante mediante las técnicas empleadas.

Beneficios de los árboles en el confort térmico de las viviendas

Soto Estrada, Engelberth | 2021

RESUMEN: El aumento de la temperatura en las grandes ciudades del mundo debido al cambio climático y a las islas de calor urbanas está generando diversos problemas de salud en la población. Una de las posibles alternativas de adaptación y mitigación de este fenómeno ha sido incrementar las zonas verdes que ayuden a disminuir las temperaturas y aporten otros beneficios a la infraestructura urbana. El confort térmico es una variable que sirve para definir si los habitantes de un lugar se sienten cómodos en determinados ambientes y también pueden dar pistas sobre posibles problemas de salud que aumentan con el incremento de las temperaturas en las ciudades. En Medellín se han realizado pocos estudios acerca de este tema, dando con resultado que una gran cantidad de viviendas tienen un déficit en las condiciones que brindan confort y esto podría generar problemas de salud a largo plazo, por lo que se requiere estudiar más a fondo la problemática en la ciudad y posibles soluciones como el arbolado urbano. En este trabajo de grado se propuso medir el confort térmico por medio del cálculo de la temperatura operativa y la comparación de los modelos teóricos de PMV y PPD con los resultados de encuestas a habitantes de dos casos de estudio comparando viviendas con y sin vegetación alrededor. Se encontró en el caso de estudio 2 que el árbol disminuyó en 1°C la temperatura operativa en comparación al apartamento sin árbol, además el apartamento con este árbol tiene mejor desempeño térmico con un desfase térmico de hasta 4 horas y una amortiguación promedio de 2,1°C.

Relación del conflicto armado en Colombia y los proyectos de desarrollo, en la dinámica de la deforestación para una región del país

Ángel Sanint, Enrique | 2021

RESUMEN: La deforestación en el territorio colombiano es un fenómeno que se desarrolla a partir de diferentes factores, entre los que se resaltan aquellos asociados a la actividad antrópica, como la expansión de la frontera agrícola, desarrollo de proyectos de infraestructura, minería y cultivos ilícitos, entre otros. Estas actividades se desarrollan en un contexto complejo con elementos tales como conflicto armado, procesos políticos, económicos, diferencias en los niveles de desarrollo de las regiones, que pueden tener una incidencia importante en el proceso de deforestación. Para entender un poco más estos procesos, en esta investigación se desarrolla un modelo matemático que permite asociar los proyectos de desarrollo y el conflicto armado con la deforestación, en una región afectada por estos factores en el territorio nacional. Para alcanzar tal fin, en el proceso se selecciona al Departamento de Nariño, región que cuenta con suficiente información de conflicto, deforestación y proyectos de desarrollo ejecutados en un periodo de tiempo establecido. Posteriormente se desarrolla un modelo de agrupamiento (clusterización) que estima de manera aceptable procesos de deforestación para el periodo posterior a aquel usado en la estructuración del modelo. Con la implementación del modelo desarrollado, se consigue estimar focos de deforestación, que describen de manera coherente los procesos de pérdida de la cobertura vegetal tanto en el periodo de modelación como en el periodo de predicción.

Evaluación de un bioformulado obtenido del hongo Entonaema liquescens para la degradación de aceites lubricantes usados

Montoya Álvarez, Marybel | 2021

RESUMEN: La inadecuada disposición de los aceites lubricantes usados afecta tanto la salud humana como al medio ambiente ya que sus principales componentes son altamente tóxicos. En Colombia se estima que solo el 38% de dichos aceites se reutiliza, lo que representa un gran reto para el país. Es por esto que, diversas soluciones han sido planteadas en torno a esta problemática, entre ellas, propuestas de biorremediación que buscan degradar el compuesto contaminante y restaurar el medio contaminado. Sin embargo, para que procesos como estos sean efectivos se debe asegurar que, a pesar de las condiciones fluctuantes del medio, como pH, temperatura y concentración del contaminante, el microorganismo las resista y pueda llevar a cabo el proceso de degradación. Por lo tanto, se deriva la importancia de proponer un bioformulado a partir del hongo Entonaema liquescens, pues este microorganismo ha demostrado en investigaciones realizadas en el semillero de biotecnología ambiental de la Universidad EIA, un máximo de degradación del 75% en ensayos con concentración de aceite del 15% (v/v). Además, se ha identificado la producción de biosurfactantes y la actividad lipasa como los principales mecanismos de remoción, y el hongo al estar bioformulado permitiría escalar el proceso de degradación a un ecosistema real, pues la cepa del hongo no estaría vulnerable a las condiciones cambiantes del medio mencionadas. En este trabajo se realizó una propuesta de bioformulado del hongo Entonaema liquescens encapsulado en alginato de calcio, tratamiento que no tuvo diferencias estadísticamente significativas con tratamientos con condiciones estándar en la producción de metabolitos, lo que demostró la viabilidad de la cepa y su capacidad de producir metabolitos al estar encapsulado. Además, se realizó un tratamiento únicamente con el extracto libre de células proveniente de un tratamiento previo con el hongo, el cual obtuvo resultados similares estadísticamente al tratamiento con condiciones estándar en producción de biosurfactantes y de enzimas lipasas, así mismo, las esporas presentes en el extracto tuvieron la capacidad de volver a crecer y producir biomasa, por lo que se espera que en investigaciones futuras se plantee un bioformulado encapsulando el extracto libre de células. Finalmente, se realizó un análisis cualitativo del aceite por FTIR en el que se pudo comprobar el cambio en los grupos funcionales del aceite lubricante usado después de haber sido sometido al proceso de degradación y un análisis de degradación por TPH con el fin de conocer el porcentaje de degradación después de cada tratamiento.

Obtención de nanopartículas magnéticas estabilizadas con biosurfactantes producidos a partir del hongo Entonaema Liquescens

Montoya Álvarez, Marybel | 2021

RESUMEN: Se sintetizaron nanopartículas magnéticas con tamaños entre 69.13nm y 945nm por el método de coprecipitación utilizando surfactantes provenientes del hongo Entonaema liquescens para evaluar estabilizantes de origen biológico en comparación con estabilizantes convencionales y su uso potencial en sistemas de remediación de hidrocarburos. Dentro de los estabilizantes provenientes del hongo Entonaema liquescens se encuentran caldo libre de células, inoculo y una mezcla de los dos. El análisis comparativo de propiedades de los estabilizantes con respecto a lecitina de soya, tween 20 y ácido bórico, se llevó a cabo por microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopía por transformada Fourier (FTIR), espectroscopia de dispersión de energía (EDS), tamaño de partícula y potencial Z. Para la síntesis de nanopartículas magnéticas de utilizó una mezcla de sales hierro, HCl y amoniaco (NH3). El pico de banda a 590 cm.1 en FTIR, confirmó la formación de magnetita (Fe3O4). La síntesis realizada con ácido bórico arrojó tamaños de partícula alrededor de 700 nm con morfología esférica y ligera estabilidad. La mezcla de lecitina de soya y tween 20 no evidenció formación de partículas en el análisis SEM. Para la muestra en la que se utilizó inóculo del hongo se presentó la mejor estabilidad y tamaños alrededor de 900nm. La mezcla de caldo libre de células e inoculo provenientes del hongo Entonaema liquescens presentó mejores propiedades estabilizantes en comparación con el resto de las muestras, teniendo un tamaño de 170nm, potencial Z clasificado como estabilidad media y sus imágenes de SEM demostraron la reorganización de nanopartículas magnéticas a través de un campo magnético externo.

Evaluación del potencial de fibras cortas lignocelulósicas extraídas del tallo residual de girasol (Helianthus annuus), para ser empleadas como aditivo en materiales compuestos de matriz cerámica, con aplicación en el sector de la construcción

Quinchia Figueroa, Adriana Maria | 2021

RESUMEN: En el presente trabajo se planteó la posibilidad de extraer fibras vegetales provenientes de tallos de girasol residuales de procesos productivos y comerciales de la planta y emplearlos como refuerzo en mampostería, como reemplazo a fibras sintéticas, usadas para reducir fisuras en matrices cerámicas como el concreto. Durante el desarrollo de la investigación, las fibras de girasol fueron sometidas a tres diferentes tratamientos. Un primer tratamiento donde las fibras fueron sumergidas en cinco reactivos: Silicato de Sodio (Na2SiO3), Hidróxido de Sodio (NaOH), Bicarbonato de Sodio (NaHCO3), Hipoclorito de Calcio (Ca(ClO)2) y Cal Hidratada (Ca(OH)2). En el segundo tratamiento las fibras fueron secadas en horno durante diferentes tiempos: 1, 3 y 5 horas y, por último, en el tercer tratamiento, las fibras fueron carbonatadas en una cámara por 2, 3 y 5 horas. Con el objeto de identificar cuáles tratamientos mejoraban las propiedades mecánicas de la fibra de girasol, se realizaron pruebas de tracción a las fibras con y sin tratamientos, así como pruebas SEM y FTIR para la caracterización de la fibra y la comparación morfológica del cambio en la superficie de las fibras y se efectúo un análisis estadístico empleando la plataforma Stat Graphics para identificar los tratamientos que presentaron diferencias estadísticamente significativas. Los resultados del análisis arrojaron que la fibra de girasol responde positivamente a los tratamientos con Silicato de Sodio e Hidróxido de Sodio, favoreciendo en mayor grado la resistencia a la tracción de las fibras de girasol, las cuales pasaron de 470 MPa a 825 MPa al tratarse con Silicato de Sodio. Las horas de carbonatación también incidieron considerablemente en el comportamiento mecánico de las fibras, a diferencia de las horas de secado que no presentaron una diferencia estadísticamente significativa. En cuanto a la aplicación de las fibras en probetas de concreto, buscando evaluar el fisuramiento superficial en obras de mampostería, se encontró que la fibra incrementó la resistencia a la compresión hasta un 20% en comparación con probetas de concreto sin adición de fibra de girasol.

Construcción de un catastro solar mediante uso de drones y herramientas SIG: caso de estudio municipio El Retiro, Antioquia

Soto Estrada, Engelberth | 2021

RESUMEN: Como se ha documentado en algunas ciudades europeas, los catastros solares permiten a todos los ciudadanos del territorio conocer el potencial fotovoltaico de su vivienda o edificio. El catastro solar es entendido como un censo del potencial solar y el costo del sistema fotovoltaico de las diferentes viviendas. Para su elaboración se requieren 4 insumos, comúnmente provenientes de un modelo 3D construido con tecnología LIDAR y una modelación del sistema fotovoltaico. Dado que en Colombia no se han realizado catastros solares y que difícilmente se tiene acceso a la tecnología necesaria en los pequeños municipios, en este proyecto se planteó elaborar un catastro solar utilizando drones y herramientas de SIG. La metodología se probó en el municipio de El Retiro, Antioquia. Se realizó un vuelo a 80 metros de altura cubriendo un área de 5 hectáreas. La información se procesó mediante un método de clasificación supervisada para extraer las superficies de techo. seguidamente se dimensionó el sistema fotovoltaico y finalmente se calcularon los costos asociados a la instalación de dicho sistema.

Evaluación de la tratabilidad de nutrientes del agua residual doméstica de la Universidad EIA por medio de un biorreactor de lecho fluido MBBR

Restrepo, Ana Patricia | 2021

RESUMEN: La universidad EIA conduce sus aguas residuales domésticas a su propia planta de tratamiento (PTAR) antes de ser vertidos a la fuente natural. Sin embargo esta presenta limitaciones de tiempo y espacio, y no está proyectada para recibir mayores concentraciones de contaminantes y mayor caudal debido al incremento de la población de la comunidad estudiantil. De no ser tratados correctamente contaminantes en el agua como DBO y nutrientes, pueden causar efectos perjudiciales en la fauna y flora y repercutir sobre la salud de las comunidades. Las PTAR deben ser eficaces en la remoción de contaminantes, y también deben ser eficientes y tener una proyección que les permita tratar mayores caudales y cargas contaminantes. Por ende, es necesario evaluar nuevas tecnologías que puedan garantizar lo anterior y aportar un beneficio económico, social y legal a largo plazo para la comunidad EIA. Por medio de un diseño experimental se evaluará la tratabilidad de carga contaminante orgánica , del agua residual doméstica de la Universidad EIA haciendo uso de un biorreactor de lecho móvil (MBBR) en 2 tipos de bio soportes, variando parámetros de diseño: tiempo de retención hidráulica y oxígeno disuelto. Midiendo parámetros de DQO, DBO5 se plantea calcular las tasas de remoción de materia orgánica carbonacea y nitrogenada para establecer los mejores parámetros de tratamiento. Por último, obteniendo estos resultados de laboratorio se propondrán criterios de dimensionamiento para la repotenciación de la planta existente de la Universidad.

Análisis del cambio de cobertura del suelo en Medellín, Colombia, mediante el uso de I-Tree Canopy

Arroyave, María Del Pilar | 2020

RESUMEN: En Latino América, la población urbana corresponde al 60%, lo que genera a una presión sobre la cobertura del suelo. La ciudad de Medellín cuenta con una expansión creciente, lo que genera cambios considerables en la cobertura del suelo y actualmente no cuenta con un análisis de la cobertura del suelo. El objeto de este trabajo es realizar un análisis del cambio de cobertura del suelo en diferentes comunas de la ciudad de Medellín. Con los resultados obtenidos y con el análisis del cambio de cobertura del suelo, se busca proponer una estrategia de prevención y control para minimizar dicho fenómeno. Para el estudio, se seleccionaron ocho comunas distribuidas en las diferentes zonas de la ciudad. El análisis del cambio de las coberturas se realizó mediante la herramienta i-Tree Canopy. Para cada una de las comunas se hace un análisis de mil puntos identificando el tipo de cobertura (arbórea, arbustiva o herbácea, edificaciones, vías, cuerpos de agua o suelos desnudos). El programa arroja información del número de puntos, porcentaje y superficie por cada tipo de cobertura. Este análisis se realizó para los años 2009 y 2020. Posteriormente se realizó un análisis del cambio de cobertura enfocado en la cobertura vegetal. La cobertura arbórea aumentó para todas las comunas exceptuando la comuna 10 (La Candelaria) en la cual disminuye en un 1,52%, la cobertura arbustiva y herbácea disminuye para todas las comunas exceptuando la comuna 16 (Belén) en la cual aumenta en un 2%. Al comparar la cobertura vegetal con las edificaciones, se evidencia que en todas las comunas el porcentaje de edificaciones es mayor con excepción de la comuna 14 (Poblado). Se realizó un análisis de causas para el cambio de cobertura identificando las diferentes actividades que generan pérdida de cobertura como lo son los desarrollos urbanísticos espontáneos no planificados, el aumento en la población y tenencia de la tierra y la falta de planeación y coordinación entre las políticas locales y ambientales. Por otro lado, se identifican las actividades que generan un aumento en la cobertura vegetal como lo son proyectos de corredores verdes, corredores ecológicos, el desarrollo de espacio público proyectado y el enfoque de movilidad sostenible. Se analizó el contexto actual mundial, nacional y local sobre estrategias e iniciativas aplicadas que evitan el cambio de cobertura en diferentes ciudades, con el fin de tener bases para generar una propuesta para la conservación de zonas verdes. La propuesta recomendada se llama NaturalMente, analizada con base a los pasos propuestos por la Guía de Soluciones Basadas en la Naturaleza. Esta estrategia tiene como objetivo prevenir y controlar la pérdida de cobertura vegetal en las comunas estudiadas en él trabajo. Se concluye que actualmente todas las ciudades del mundo están direccionadas a el desarrollo sostenible el cual trae consigo la minimización en la pérdida de cobertura vegetal. Medellín no es la excepción, la mayoría de los programas y proyectos están direccionados a ese concepto de desarrollo sostenible de la ciudad, esto se observa en el POT de Medellín, el Plan director Bio 2030, el Plan de Desarrollo 2020-2023 y los Planes de Desarrollo Local de las comunas.

Biomasa microbiana y respiración basal en turba de humedales de alta montaña en la Cuenca Alta del Río Claro en el Macizo Volcánico Ruiz-Tolima

Flórez Zapata, Nathalia Vanessa | 2020

RESUMEN: El objetivo de este trabajo es estudiar la actividad microbiana medida de manera indirecta por medio de la cuantificación de biomasa y respiración microbiana como un primer paso para comprender los flujos de carbono en una serie de turberas en el Parque Nacional Natural Los Nevados. En el ecosistema de estudio, los microorganismos son un agente importante en el proceso de descomposición de la materia orgánica y emisión de GEI (gases de efecto invernadero) como subproductos a partir de los reservorios de materia orgánica en las turberas de alta montaña. Este potencial de emisión, junto con los posibles cambios en las condiciones climáticas en este tipo de ecosistemas podrían generar un desequilibrio en los procesos naturales de emisión y captura de carbono en humedales de alta montaña, poniendo en riesgo los servicios ecosistémicos que estos prestan. En este estudio se analizó la actividad microbiana de turba proveniente de humedales localizados a lo largo de un gradiente altitudinal en la cuenca alta del Río Claro en el macizo volcánico Ruiz-Tolima. A partir de las mediciones de actividad microbiana de la turba, se estimaron los coeficientes microbianos ecofisiológicos qMic, qCO2 y qCO2/Corg y se correlacionaron con variables fisicoquímicas de la turba e hidrológicas de los puntos de estudio. El valor de biomasa microbiana varió entre 3.15 y 32.85 mgC/KgS, guardando una relación inversamente proporcional con la altura. De otro lado, la respiración basal osciló entre 7.8 y 77.18 mgC*/(Kgs*d) y la respiración basal inducida tuvo valores entre 89.81 y 205.16 gC/(KgS*d). Se encontraron correlaciones positivas entre la temperatura media anual del aire y las variables de actividad microbiana. Los resultados de los coeficientes ecofisiológicos parecen indicar una baja disponibilidad de materia orgánica, especialmente en los sitios 2 y 3, una baja actividad metabólica en todos los sitios de estudio y una eficiencia de la población microbiana menor en el sitio que presenta la mayor altitud y menor temperatura. En conjunto, estos parámetros parecen indicar que los sitios de estudio no poseen las características de un sustrato en proceso de emisión de CO2. Sin embargo, ante un posible aumento de temperatura es posible que se aumente la actividad microbiana por lo que se recomienda monitorear el estado de las comunidades microbianas ante posibles escenarios de calentamiento e invasión de especies.

Estrategias de producción más limpia para la protección del recurso hídrico y el manejo de residuos resultantes en plantas de beneficio bovino y porcino. Caso de Estudio: Frigorinus S.A.S

Moncaleano González, Mario León | 2020

RESUMEN: En Colombia existen políticas públicas que exigen tener patrones modernos de producción y de transformación; sin embargo, el control y el seguimiento de estas políticas no son lo suficientemente efectivas. La contaminación ambiental se produce por el desarrollo de las diferentes actividades de los sectores productivos que generan efectos negativos por el uso insostenible de las materias primas y los recursos naturales como insumo de los procesos productivos y operativos. Sumado a esto se da una utilización del medio ambiente como receptor de descargas de residuos y vertimientos que generan dicha contaminación en suelos y acuíferos principalmente, y que a su vez derivan en malos olores y propagación de vectores. La industria del sacrificio cuenta con un alto impacto ambiental, el cual tiene potencial de ser mejorado a través de técnicas de Producción más Limpia (PML). El aumento del desempeño ambiental de forma preventiva contribuye, a su vez, a desarrollar aún más la competitividad de la empresa con respecto a su entorno. Según estadísticas del DANE y Fedegan se estima que la ganadería participa con aproximadamente el 1,4% del PIB nacional, por eso al interior del sector agropecuario su importancia es altamente relevante. Con este documento se busca establecer unas recomendaciones estratégicas de la metodología de PML para la prevención y la mitigación de los impactos ambientales generados en la planta de beneficio Frigorinus S.A.S, ubicada en San José del Nus, municipio de San Roque, nordeste del departamento de Antioquia.