Maestría en Ciencias e Ingeniería Ambientales
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- Estudio de la remoción de arsénico en agua con zeolita natural mexicana(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017) Palma Aramburu, FelipeLa presencia de arsénico en las fuentes de abastecimiento de agua es indeseable por sus efectos negativos para la salud ya que la exposición a arsénico aún en bajas concentraciones durante largos periodos de tiempo ocasiona diversos problemas para la salud de las personas. La mayor amenaza por ingesta de arsénico proviene de la ingestión prolongada de agua con bajas concentraciones de arsénico inorgánico, por lo que la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994 establece que el límite es de 0.025 mg/L de iones arsénico en agua. En éste trabajo se presenta el empleo de un medio adsorbente que consiste en una zeolita natural mexicana (tipo clinoptilolita) recubierta con óxido de manganeso o de hierro, como una alternativa simple y de bajo costo para remover el arsénico mediante una columna de flujo descendente con material filtrante para adsorber los iones arsénico. Este sistema simple, combina las ventajas de un filtro convencional con las de un medio adsorbente natural, proporcionando un tratamiento en continuo, de bajo costo y relativamente fácil de operar. Se estudió la capacidad de remoción de arsénico con zeolitas naturales usando un agua sintética, tomando en cuenta las siguientes variables en estudio: material adsorbente (zeolita natural y modificada), concentración de arsénico de 1 a 3 ppm, pH de la solución (5 y 7), temperatura de prueba de 25°C y 60°C, tiempo de contacto (1 o 24 h) y sistema de remoción (columna o tanque agitado). El uso de una zeolita natural mexicana acondicionada con un recubrimiento de óxido de manganeso o con óxidos de fierro, permitió contar con un material adsorbente que presenta una alta superficie efectiva para remover de forma eficiente y económica el arsénico en un agua sintética que contiene una concentración de 1 y 3 ppm.
- Síntesis de biodiesel a partir de grasa animal y vegetal por catálisis heterogénea(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-01) Oliva Montes, Jesus JosimarEn este estudio se realizó la síntesis de biodiesel por medio de una serie de reacciones de transesterificación, evaluando la conversión, selectividad, rendimiento y cinética de cada una; además de la caracterización de los productos de dichas reacciones por medio de cromatografía de gases. Las materias primas utilizadas fueron grasa de pollo cruda y aceite de ricino (proveniente de la higuerilla). Los catalizadores usados fueron hidróxido de potasio soportado en γ-alúmina (KOH/ γ-Al2O3) y zirconia sulfatada (ZrO/H2SO4) con tiempos de 1, 6 y 9 horas. Las reacciones fueron hechas con un catalizador, un aceite y un tiempo a la vez con el objetivo de poder comparar los resultados y determinar cual es la forma más eficiente para producir biodiesel. El alcohol utilizado fue metanol en todos los casos. Se hizo una extracción en un equipo Soxhlet de los aceites contenidos en las materias primas (grasa de pollo y semillas de higuerilla trituradas) para comparar la cantidad de aceite contenido en cada una. El contenido de aceite en la higuerilla fue de 47.35% y en el pollo de 45.70%. Además, se hizo una extracción por medio de calor del aceite de pollo con un rendimiento del 46%. La síntesis de los catalizadores se hizo por el método de sol-gel (ZrO/H2SO4) y método de impregnación (KOH/ γ-Al2O3). La caracterización de los materiales arrojó que ambos se pueden considerar como catalizadores nanoestructurados y con áreas superficiales grandes, 105 m2/g para KOH/γ-Al2O3 y 129 m2/g para ZrO2/SO4. La cromatografía de gases fue hecha en un equipo HP, utilizando un estándar de 37 metil ésteres marca Sigma Aldrich. Los análisis arrojaron que la mejor conversión de los aceites fue con la catálisis básica, obteniendo eficiencias de hasta 69.01% con el aceite de pollo durante 9 horas. Las eficiencias con el catalizador ácido no fueron las esperadas, ya que no se llegó ni al 40%. Los resultados de la selectividad y rendimiento indican que las reacciones tienen una tendencia a formar principalmente metil oleato y linoleato cuando se usa aceite de pollo y metil ricinoleato cuando se usa aceite de ricino; con rendimientos de hasta 22.80, 20.89 y 36.27% respectivamente. La cinética de las reacciones fue de primer orden al inicio y de segundo orden al final en el caso de 1 y 6 horas; mostrando un mejor comportamiento en las de 9. En las reacciones hechas con aceite de ricino no se pudo determinar un comportamiento.
- Diseño y evaluación de un tanque séptico UASB para el tratamiento descentralizado de aguas residuales municipales(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016) Santiago Díaz, Ángel LuisEn este proyecto se diseñó y construyó un prototipo de un tanque séptico UASB a escala laboratorio (45 L de volumen efectivo, fabricado en acrílico) para, posteriormente, evaluar su desempeño en el tratamiento descentralizado de AR municipales de la UAM-A a la temperatura ambiente de la Ciudad de México. Las modificaciones efectuadas en este prototipo consistieron en el flujo ascendente del líquido dentro del tanque, la instalación de un separador trifásico junto a la inoculación con lodo biológico en el primer compartimiento y la instalación de dos compartimientos adicionales. El tanque séptico UASB fue inoculado con lodo anaerobio y estabilizado bajo un tiempo de retención hidráulica (TRH) de 72 horas. Durante esta fase se obtuvieron porcentajes de remoción promedio de DQO total y soluble y de DBO5 total de 75.2 ± 6.5%, 54.8 ± 6.7%, 64.2 ± 4.8%, respectivamente y de ST y SST de 25 ± 5% y 62 ± 5%, respectivamente. Una vez estabilizado, el tanque fue operado bajo dos TRH diferentes (72 y 48 horas), durante 40 días cada uno. Los porcentajes de remoción de DQO total y soluble, DBO5, ST y SST fueron de 69.6 ± 3.6%, 48.0 ± 10.0%, 69.1 ± 4.6 %, 32.4 ± 7.2 % y 84.5 ± 6.5 % para el TRH de 72 horas y de 70.1 ± 5.2%, 39.4 ± 10.0%, 75.8 ± 2.8 %, 31.7 ± 6.7% y 85.7 ± 5.5% para el TRH de 48 horas, respectivamente. Las modificaciones propuestas mejoraron notablemente el desempeño del tanque séptico, con respecto a lo reportado en la literatura científica. De acuerdo con los resultados obtenidos en la operación del tanque séptico UASB bajo los TRH de 72h y 48h y el análisis estadístico (p > 0.05) se pudo establecer que la disminución en el TRH de 72h a 48h no tuvo ningún efecto importante en el desempeño del tanque séptico UASB. Por otro lado, en condiciones de baja carga orgánica volumétrica (menores a 15 mg. DQO total / L-h), el tanque séptico UASB tuvo un mejor desempeño que el reactor UASB; mientras que, cuando la carga orgánica oscilo entre 15 y 20 mg. DQO total / L - h, ambos sistemas tuvieron desempeños similares. De acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996, la cual establece los límites máximos permisibles en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales, con respecto a los parámetros de concentración de DBO5 y sólidos suspendidos, el efluente del tanque séptico UASB podría ser descargado en ríos y embalses naturales usados para riego agrícola y uso público urbano, en aguas costeras utilizadas para explotación pesquera y recreación, en estuarios y en humedales naturales. Dado que este sistema se puede construir con materiales locales de bajo costo dada la sencillez de la tecnología y su fácil operación, constituye una alternativa económica para la gestión descentralizada de las aguas residuales municipales.
- Caracterización de partículas y determinación de sus fuentes en la zona cañera de Córdoba, Veracruz(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-03) Millan Vazquez, FernandoEl presente trabajo tiene como finalidad el estudio de la problemática ocasionada por el proceso agroindustrial de la quema de la caña en Córdoba Veracruz, ya que este proceso impacta negativamente a la salud y ambiente de esta ciudad. Por lo que se realizaron campañas de muestreo durante un año donde se consideró la temporada de Zafra (quema de los cañaverales para facilitar el corte de la caña) en la que se llevan a cabo los procesos para el tratamiento de la caña y posterior producción de azúcar, así como la de Sin Zafra, donde los procesos de quema se suspenden. El estado de Veracruz es un gran productor de azúcar que cuenta con 18 de los 49 ingenios que se encuentran en la República Mexicana. Así mismo, la industria azucarera representa una gran fuente de ingreso económico para las familias aledañas. La colecta de partículas se realizó con equipos de bajo y alto volumen (MiniVol con un flujo de 5 l/min y HiVol con un flujo de 1132 l/min), en los que se colocaron filtros de cuarzo y de teflón donde se retuvieron las partículas contaminantes PM2.5 y PM10. Para conocer la calidad del aire las concentraciones se determinaron posteriormente en el laboratorio de Química atmosférica de la UAM-Azcapotzalco y se realizó la caracterización de partículas; determinando las concentraciones de hidrocarburos aromáticos policíclicos, carbono elemental y carbono orgánico presentes en las partículas. Posteriormente se determinó la composición elemental de las partículas en el laboratorio del CSIC en Barcelona, España. Las concentraciones totales se introdujeron en el modelo de receptor (CMB), con la finalidad de identificar y cuantificar la contribución de las fuentes de emisión de PM2.5 y PM10 de las zonas de colecta de partículas.
- Fitoextracción de metales en suelos contaminados por la minería(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-09) Ibarra Garcia, Antonio RafaelEn el presente trabajo de tesis se llevó a cabo un estudio sobre el impacto ambiental que existe en los suelos y en el medio de la cabecera municipal de Noria de Ángeles, Zacatecas y sus alrededores, ya que se encuentra muy de cerca grandes depósitos de desechos mineros, los cuales son producto de la actividad minera que tuvo su origen en las décadas de los 80´s y 90´s, así como la presa de jales, en donde eran vertidos grandes cantidades de contaminantes como producto de procesos metalúrgicos para la extracción del mineral. Se realizó la caracterización del suelo mediante un trayecto que parte desde la tepetatera de mayor tamaño hasta la denominada presa de jales, pasando por el poblado que se encuentra en medio de la tepetatera y de la presa. Posterior al estudio se hizo el análisis de la contaminación que existe mediante las muestras recolectadas del suelo de la zona de estudio para los parámetros que se determinaron, así como el contenido de contaminantes que permitió conocer en forma clara y detallada el impacto ambiental que existe actualmente en la región. A través de los resultados se observó que la zona del jal rojo es la más contaminada, seguida de la presa de jales, rebasando los límites máximos permitidos por la NOM-147 SEMARNAT/SSA 1-2004, principalmente Zn, Pb y Cu, mientras que, en los suelos de los sitios correspondientes a la tepetatera, el poblado y el ejido los resultados indicaron que las concentraciones de estos metales, no se consideran aún contaminados. Además, se recolectaron diferentes tipos de plantas nativas en los diferentes sitios de los suelos estudiados, donde se determinó la concentración de éstos metales tomando en cuenta el tipo de planta y sus características en cuanto a tamaño, juventud, resistencia y adaptación, asimismo se seleccionaron las que mejor capacidad de bioacumulación presentaron para una fitoextracción metálica y de ser posible una fitorremediación de los suelos más contaminados. Se estudió Pasto Inglés (Lolium perenne) para utilizarlo como planta fitoextractora. Se midió el índice de bioacumulación y el porcentaje de eficiencia para cada metal durante su crecimiento a los 45, 90, 135 y 180 días. Se concluye que el pasto inglés presentó buenos resultados en la fitoextracción de metales, la cual toleró los niveles de metales presentes en los suelos que se analizaron y demostró ser una planta ideal para su implementación en fitoextracción.
- Monitoreo automatizado de los parámetros de calidad del agua pH, temperatura y conductividad(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018-07) Hernandez De Jesus, Jose IsmaelEl manejo apropiado de la calidad del agua juega un papel muy importante hoy en día, ya que ésta se ve afectada debido al mal manejo de las descargas sanitarias, descargas industriales y aguas negras etc. Cada parámetro de calidad por sí solo puede afectar de manera directa a la salud animal, vegetal y a las personas que se encuentran en contacto con ella. Los parámetros de calidad del agua se monitorean y calculan en forma periódica, esta actividad es realizada por personal de muestreo, con la ayuda de instrumentos de medición para dar seguimiento al estado de cada parámetro de muestreo en campo. Los registros de estas mediciones permiten observar los cambios que se presentan y así, tomar decisiones de manera ágil para que las acciones preventivas o correctivas puedan ser realizadas oportunamente. Con el fin de optimizar el proceso de registro de mediciones se desarrolló este proyecto de investigación el cual consistió en diseñar e implementar un equipo de monitoreo automatizado, que incluye sensores, cuya función es medir los parámetros de calidad del agua (pH, temperatura y conductividad), los mismos que se pueden visualizar en una interfaz gráfica de usuario (GUI), que automáticamente serán enviados de manera remota y en tiempo real a cualquier dispositivo electrónico (PC y dispositivos móviles, entre otros), mediante la implementación de una tarjeta sim900. El prototipo fue validado y se obtuvieron resultados satisfactorios de su respuesta en los parámetros de pH, temperatura y conductividad electrolítica de la precisión, exactitud, límite de detección, límite de cuantificación e incertidumbre. Este prototipo contribuirá en la protección de los cuerpos de agua, al poder registrarse en tiempo real las variaciones de los parámetros de campo, que alerten del peligro para el ecosistema, además de ofrecer el ahorro en gastos de mano de obra, ya que no requiere la presencia de personal técnico para la realización del monitoreo.
- Biodegradación de hidrocarburos de fracción pesada en suelo, por hongos ligninolíticos inmovilizados(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017) Cardenas Matus, Luz AriannaEn México la presencia de hidrocarburos en suelo es un tipo de contaminación común y que actualmente es tratada principalmente mediante métodos fisicoquímicos. Esta tesis comprende el desarrollo de un método biotecnológico para restaurar los suelos contaminados con hidrocarburos, el cual consiste en su biodegradación utilizando dos hongos ligninolíticos inmovilizados en soportes orgánicos. Para llevar a cabo las pruebas de degradación se seleccionaron los hongos basidiomicetos, Phanerochaete chrysosporium y Picnoporus cinnabarinus, los cuales fueron inmovilizados en dos soportes, olote de maíz y madera. La inmovilización de los hongos se realizó favoreciendo su desarrollo sobre los soportes durante tres semanas, posteriormente ambos hongos inmovilizados se mezclaron con el suelo contaminado en una proporción de 200 gramos de soporte por cada kilogramo de suelo contaminado. En las unidades de experimentación se determinaron las actividades de las enzimas Lignina Peroxidasa (LiP), Manganeso Peroxidasa (MnP) y Lacasa (Lac) y se relacionaron con el porcentaje de degradación de hidrocarburos obtenidos en cada caso. En el sistema del hongo P. chrysosporium inmovilizado en olote se presentó la mayor actividad de la enzima MnP, por lo que se puede relacionar con el porcentaje alto de degradación de hidrocarburos a la semana seis. En este sistema y a ese tiempo de incubación, se presentó el mayor porcentaje de degradación de hidrocarburos, que fue del 72.7%. Para el sistema del hongo P. cinnabarinus inmovilizado en olote, la enzima que mostró más actividad fue la Lac, seguida por la actividad de la MnP, y con una actividad más baja se presentó la LiP en la semana seis. En este sistema y a ese tiempo de incubación, se presentó un porcentaje de degradación de hidrocarburos del 62.2 %.
- Remoción de arsénico en agua con ozonación y carbón activado(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-07) Acevedo Afanador, Laura MariaEn el presente trabajo se busca una alternativa de solución a una problemática mundial como es La contaminación del agua con arsénico. En México se han reportado concentraciones de más de 50 μg/L en agua potable en 13 Estados, algunos de ellos con actividad minera, con concentraciones de hasta 158 mg/L, lo que indica que los habitantes de estos Estados están expuestos día a día a concentraciones por encima del límite máximo permisible estipulado en México en la norma para agua potable NOM-127-SSA-1994. Se conocen diversos procesos para la eliminación de este contaminante del agua, algunos con costos elevados y otros ineficientes para la especie de arsénico trivalente, por lo que es necesario la búsqueda de tecnologías eficientes y económicas para el tratamiento de aguas contaminadas con este metal. En el presente trabajo se estudió la eliminación de arsénico (III) acoplando dos procesos: oxidación-adsorción. La oxidación con ozono permite el cambio del estado de oxidación de trivalente a pentavalente, reduciendo de esta manera la toxicidad del metal y facilitando su eliminación por adsorción con carbón activado (CA). Se utilizó carbón activado granular (CAG) de cáscara de coco ya que el As (V) presenta mayor afinidad con este material adsorbente. Teniendo como objetivo evaluar la capacidad de remoción de arsénico mediante los procesos de oxidación avanzada con ozono y de adsorción en carbón activado, así como definir parámetros de pH, tiempos de contacto, concentraciones de arsénico y dosis de ozono para los cuales el proceso de oxidación-adsorción presenta su mayor eficiencia.
- Evaluación del cambio de uso de suelo en la Sierra del Ajusco y modelado de escenarios de crecimiento urbano(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016-05) Vazquez Gonzalez, SaraiEste trabajo pretende evaluar el cambio de uso de suelo en la Sierra Ajusco y sus alrededores, desde la década de los setentas a la fecha por medio de Sistemas de Información Geográfica, así como modelar los escenarios de crecimiento urbano. Se hizo un análisis de aptitud de crecimiento urbano utilizando cadenas de Markov, autómatas celulares y regresión logística. Se construyeron los mapas de uso de suelo de la zona de interés en base a la información de las series I a la V (INEGI), se evaluaron los cambios de superficie de cada categoría de uso de suelo y vegetación y se realizó una validación en campo de cada una de las categorías. Con los mapas procesados, se desarrollaron los modelos de crecimiento urbano por medio de la técnica de cadenas de Markov y autómatas celulares; el modelo se validó haciendo un pronóstico al año 2011 y comparando los resultados con la serie V. Se elaboró un modelo por medio de regresión logística para conocer cuáles eran las variables significativas que influyen en el crecimiento urbano. Otro modelo se construyó con la técnica de evaluación multicriterio, utilizando la combinación lineal ponderada con el método de Saaty, generando los valores de ponderación. En la zona se identificaron 7 tipos de vegetación: Bosque de encino, bosque de encino-pino, bosque de oyamel, bosque de pino, bosque de pino-encino, matorral crasicaule y pastizal inducido; así como, uso de suelo para agricultura de temporal y zona urbana. Entre la serie I y la V, la superficie urbana se incrementó 1.6 veces, sin embargo, de acuerdo a la imagen de satélite (Landsat 8, 2014) la superficie urbana aumentó aproximadamente 3 veces. Cerca de 1,600 ha que tenían una clasificación de uso de pastizal o agricultura cambiaron a uso urbano, lo mismo ocurrió con 1,000 ha de bosque de encino. El modelo construido con las Series II y IV para pronosticar al 2011 por medio de cadenas de Markov, resultó con un valor alto de índice de Kappa (de aprox. 0.9), combinado con autómatas celulares. El valor de similitud fue calculado al comparar las series II y IV con la serie V. Los resultados obtenidos en estos modelos fueron utilizados para realizar el pronóstico de crecimiento a mediano y largo plazo. Los escenarios construidos en base a la teoría de cadenas de Markov y autómatas celulares no simularon algún cambio en el crecimiento de la zona urbana, sin embargo, se considera que existen variables impredecibles (como intereses políticos, costo de terreno, lucha de clases, etc.) que pudieron influir en el crecimiento. Se simuló el crecimiento urbano de acuerdo a las características históricas con lo que se determinó el crecimiento de la zona urbana, utilizando las técnicas de cadenas de Markov y de autómatas celulares.
- Modelado de la hidrodinámica y de la calidad del agua del río Temoaya empleando el método del elemento finito en dos dimensiones(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016-06) Trejo De La Mora, EstephanieEl buen caudal que contiene el río Temoaya, favorece tanto la oxigenación como la dilución de contaminantes de los cuerpos de agua receptores de la Cuenca Alta del Río Lerma, que son el río Lerma y el río Tejalpa, los cuales se caracterizan por sus altos niveles de contaminación debido a las descargas de aguas residuales urbanas, industriales y agrícolas. Esta es la razón de la importancia del estudio y la vigilancia de la evolución de los parámetros hidrodinámicos y de calidad del agua de este valioso tributario. Con el fin de evaluar en detalle las condiciones hidrodinámicas y la calidad del río Temoaya fueron medidos y modelados por el método de elemento finito sus características hidrodinámicas y la calidad del agua a lo largo de los 27 kilómetros de su curso. El modelado se realizó utilizando el programa TELEMAC-2D. Las condiciones iniciales y de frontera se determinaron a partir de mediciones en campo de propiedades topológicas, hidrodinámicas y de calidad del agua durante dos campañas de muestreo. En los resultados de las mediciones de campo se observó una variación significativa en los valores del coeficiente de Manning, que fue considerado durante los criterios de modelado y de calibración. También se obtuvieron altos gradientes de nivel y bajas concentraciones de DBO y SST. Durante la cinética de decaimiento de la DBO y de la fotosíntesis se obtuvieron valores bajos respecto a los típicos, lo que podría deberse a las bajas concentraciones de materia orgánica, que puede ser un factor influyente en la reducción de la tasa de reproducción de los microorganismos. Así mismo, como se demostró por medio de la modelación; se estima que las tasas de re-aireación asociadas a la pendiente y poca profundidad del lecho del río, permite la auto-depuración de cuerpo de agua. El modelado por el método de elemento finito, también identificó secciones donde es susceptible de que el equilibrio ecológico sistémico del río puede ser roto, estableciendo así las medidas para prevenir y controlar la contaminación, a fin de evitar la pérdida de este importante valor ambiental. Debido a lo indicado, es recomendable establecer estrategias de tratamiento de las aguas residuales que se introducen al río mediante las escorrentías para evitar el deterioro del río, ya que aún es tiempo para mantener su calidad.