División de Ciencias Básicas e Ingeniería
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- Remediación de suelos contaminados con hidrocarburos pesados utilizando biosurfactantes y surfactantes químicos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-10) Mata Guadarrama, Miguel AngelLa presencia de hidrocarburos en el suelo tiene un impacto negativo tanto en la salud humana como en el crecimiento de las plantas y la microbiota nativa. Con el aumento de la extensión de suelos contaminados por hidrocarburos de petróleo se han hecho esfuerzos para remediar esta contaminación, utilizando diversas alternativas como el bioventeo aerobio, la extracción de vapor, las biopilas, la fitorremediación, la bioaumentación y el lavado de suelos, que son los métodos más comúnmente empleados. Se considera que la remediación con surfactantes es un método eficaz, económico y rápido para la limpieza de suelos contaminados con compuestos orgánicos hidrofóbicos como los hidrocarburos. Este estudio se enfocó en la producción de biosurfactantes (ramnolípidos) por una cepa indígena de Pseudomonas sp. en un suelo impactado por hidrocarburos de fracción pesada, con el objetivo de utilizarlos para la remoción de la fracción pesada de hidrocarburos presentes en dicho suelo. Los ramnolípidos se obtuvieron de un medio de cultivo específico para Pseudomonas sp., utilizando aceite lubricante para motor 20W-50 como única fuente de carbono. De acuerdo con los resultados obtenidos, estos ramnolípidos tienen la capacidad de dispersar aceite en agua y formar emulsiones con un índice del 66% en aceites pesados. Se comparó la capacidad de remoción utilizando el biosurfactante con un surfactante químico (Tween 80) mediante lavado de suelos, evaluando además los efectos posteriores en el suelo después de cada lavado. Se utilizaron soluciones al 0.1% de ambos surfactantes, obteniendo remociones máximas de 32.31% y 42.71% para Tween 80 y ramnolípidos, respectivamente. Después de 15 días, la población de microorganismos incrementó en un 533% al utilizar ramnolípidos, mientras que al emplear Tween 80 disminuyó en un 93%. Además, se realizó una bioaumentación añadiendo el medio de cultivo enriquecido con microorganismos y ramnolípidos al suelo impactado, lo que dio como resultado una remoción máxima del 38.29% en 90 días. En contraste con el uso de ramnolípidos, la bioaumentación resultó en remociones de HFP similares al lavado de suelos, estando un 5% por debajo del lavado.
- Fitorremediación de suelo contaminado con cromo hexavalente empleando las especies Portulacaria afra y Cynodon dactylon(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-09-12) Reyes Lomelí, Karla PatriciaEl presente trabajo de investigación trata una propuesta biotecnológica factible para atender una problemática ambiental prioritaria como lo es la contaminación del suelo por cromo hexavalente (Cr(VI)), el cual es considerado altamente toxico. La fitorremediación es un tratamiento que brinda la oportunidad de identificar especies vegetales que son capaces de remediar los suelos y se basa en una tecnología económica y pasiva impulsada por la energía solar, en contraste con los tratamientos fisicoquímicos tradicionales, los cuales son costosos, alteran las propiedades del suelo y promueven la contaminación secundaria. Se evaluó la capacidad de fitorremediación de Cr(VI) de un suelo industrial contaminado empleando las especies vegetales Portulacaria afra (P. afra) y Cynodon dactylon (C.dactylon) durante 192 días de tratamiento. La concentración de Cr(VI) en el suelo al final del tratamiento con ambas especies fue menor que los límites establecidos por las regulaciones mexicanas para suelos de uso agrícola, domestico, comercial e industrial.
- Análisis de riesgo asociado a la exposición crónica a plaguicidas, con el uso de Sistemas de Información Geográfica y percepción remota(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022-08) Soler Pérez de Salazar, María JoséPara evaluar el riesgo de las poblaciones aledañas a zonas de cultivo a la exposición crónica de plaguicidas por vía aérea, se estudió la deriva de los compuestos clorpirifos etil, cipermetrina, atrazina, glifosato y 2-4-D utilizados en la producción de maíz y trigo en una zona de riego del Bajío de Guanajuato, durante el ciclo agrícola 2019-2020. Se implementó un análisis multicriterio de las variables que intervienen en la evaluación de los componentes del riesgo, es decir, la vulnerabilidad (intrínseca y extrínseca) y la amenaza, estableciendo pesos específicos para cada variable por medio del Proceso de Jerarquías Analíticas (PJA) y haciendo uso de herramientas como los Sistemas de Información Geográfica (SIG) y la percepción remota (PR), para facilitar el cálculo y la integración de la información. Para la determinación de las variables de vulnerabilidad intrínseca se obtuvieron datos de población total y grupos vulnerable por manzana, del censo 2020 del Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI), correspondientes a 17 localidades del área de estudio, así como información relativa a la topografía. En el caso de las variables de vulnerabilidad extrínseca se analizaron datos de rapidez y dirección de vientos de un periodo de 9 años (2013 a 2021), obtenidas de la red de estaciones meteorológicas de la Fundación Guanajuato Produce A.C. También se determinó la propensión del suelo a la erosión y las barreras geológicas con información del INEGI y las barreras vegetales con observaciones en campo. La amenaza se determinó integrando la exposición potencial de las zonas urbanas y la severidad de cada plaguicida evaluado. Para determinar la exposición potencial, primero se obtuvo el área de cultivos circundantes a los puntos poblacionales, para lo cual se realizó la clasificación de cobertura de suelo de imágenes de satélite, correspondientes a las dos temporadas del año agrícola: primavera-verano (PV) y otoño-invierno (OI). Estas clasificaciones consistieron en la identificación de los cultivos presentes en el área de estudio por medio del entrenamiento y validación del algoritmo de clasificación supervisada Random Forest, utilizando como insumo el levantamiento de 107 y 323 parcelas para las temporadas PV y OI respectivamente, 9 imágenes Sentinel-2 de mayo a noviembre del 2019 (PV) y 11 de diciembre del 2019 a mayo del 2020 (OI), descargadas de la plataforma Copernicus de la Agencia Espacial Europea, así como los índices espectrales NDVI y NDWI derivados de las mismas imágenes. Los resultados mostraron una precisión global de 79.1% para la clasificación PV y 87.9% para OI, los cuales son valores aceptables, si se comparan con ejercicios similares reportados por otros autores. De los mapas obtenidos, se aislaron las zonas urbanas, de maíz y de trigo y se establecieron buffers a 500 m de distancia de cada pixel urbano, para calcular el área de cultivos dentro ellos. Esta información, junto con la dosis del plaguicida, la formulación comercial, el número de aplicaciones que se realizan por temporada, la proporción de productores que lo emplean y la proporción estimada de pérdida de producto por deriva, sirvió para determinar la exposición potencial de cada pixel urbano a cada uno de los compuestos evaluados. Cabe señalar que en el caso de la proporción de pérdida por deriva se consideraron tres escenarios: pérdida mínima (14%), promedio (46%) y máxima (78%), según valores reportados en la literatura. En lo que se refiere a la severidad de los plaguicidas, se utilizó el índice de riesgo ambiental (ERI), el cual permitió establecer una comparación entre las características fisicoquímicas y el perfil toxicológico de los ingredientes activos evaluados, obteniendo valores “muy bajos” para el glifosato y la cipermetrina, “bajos” para el 2-4-D y atrazina e “intermedio” para clorpirifos etil. Esta información se utilizó, en conjunto con la exposición potencial, para determinar la amenaza de las zonas urbanas. Una vez determinadas todas las variables de los componentes de vulnerabilidad y amenaza, se procedió a normalizarlas dentro de una escala de 5 niveles (muy alto, alto, intermedio, bajo y muy bajo) para luego ponderarlas e integrarlas en niveles de agregación de acuerdo con la metodología del PJA, obteniendo finalmente la evaluación de riesgo por escenario de deriva. Con esta evaluación se determinó que 11.8% de las manzanas que componen las localidades urbanas están “sin riesgo”, por corresponder a zonas donde no hay población, y por lo tanto vulnerabilidad, o no hay amenaza, por no tener parcelas a menos de 500 m de distancia, o bien se presentan ambas características. También se observó que predomina la categoría riesgo “bajo” en la mayoría de las localidades (más del 70% de las manzanas) y solamente una pequeña fracción (2.1% en el escenario de mayor deriva) se encuentra en riesgo “intermedio”. Aun así, no se deben minimizar estos resultados, ya que en esta última categoría se encuentra el 9% del total de la población del área de estudio, del cual el 48% corresponde a población vulnerable, es decir 722 niños y 719 mujeres en edad reproductiva. Las localidades con manzanas dentro de la categoría de riesgo “intermedio” son San Nicolás de los Agustinos, San Pedro de los Naranjos, Maravatío del Encinal y Cupareo. Estos resultados muestran que la integración de herramientas de evaluación indirecta del riesgo, como son los sistemas de información geográfica, la percepción remota y el análisis multicriterio de variables, puede ser de gran utilidad para determinar las zonas urbanas más expuestas a la deriva de plaguicidas utilizados en zonas de agricultura intensiva.
- Fitorremediación de suelos contaminados con arsénico, cobre y plomo empleando Echeveria elegans y Crassula ovata(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-05) Guzmán Guerrero, AlexisEl manejo inadecuado de residuos generados por la industria ha contribuido a la contaminación del suelo por metales pesados y metaloides, convirtiéndose en un problema, debido a su persistencia en el suelo por años, provocan efectos toxicológicos a plantas y animales, así como afectaciones a la salud humana. Por estas razones, es necesario la remediación de suelos contaminados. La fitorremediación es una alternativa de tratamiento de suelos contaminados rentable y amigable con el ambiente para la extracción de metales y metaloides. En este proyecto se evaluó el proceso de fitorremediación (fitoextracción y fitoestabilización) en un suelo proveniente de una industria metalmecánica contaminado con arsénico, cobre y plomo, mediante la utilización de las especies vegetales Echeveria elegans (echeveria) y Crassula ovata (árbol de jade). Se realizaron dos experimentos, uno en suelo sin adición de nutrientes y el segundo en suelo con adición de nutrientes. Los resultados obtenidos fueron que ambas plantas tuvieron la capacidad para acumular y estabilizar As, Cu y Pb en suelo con poco o gran contenido de nutrientes. Ambos vegetales resultaron hipertolerantes de acuerdo con sus factores de bioconcentración (FBC) y factores de traslocación (FT), los cuales indican su potencial para ser utilizados en un tratamiento de fitorremediación. Es decir, fueron efectivas para la técnica de fitoestabilización a altas concentraciones de estos contaminantes. Al finalizar los seis meses de tratamiento, las concentraciones de As, Cu y Pb no se redujeron por debajo de los límites máximos permisibles en suelo industrial establecidos en la NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004 y en la Guía de Calidad de Suelos Industriales de Canadá (el Cu no está regulado en México) en ambos experimentos. Sin embargo, se obtuvo el tiempo y la velocidad aproximados de remoción de estos contaminantes, concluyendo que el proceso sería idóneo cuando las concentraciones de los contaminantes en suelo sean menores a 4 o 5 veces, para el arsénico, 10 a 12 veces para el plomo y hasta 20 veces para el cobre.
- Evaluación del proceso combinado Ácido Peracético-Luz Ultravioleta para desinfección de agua residual tratada para utilizarse en riego de áreas verdes(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2007-09) González Aragón, AbelardoEste trabajo se centró en el proceso de desinfección, buscando alternativas para eliminar algunos aspectos objetables de la generalizada práctica de desinfección con cloro y sus derivados. El objetivo principal del proyecto fue evaluar la capacidad del proceso de desinfección combinado ácido peracético–luz ultravioleta (PAA-UV), para alcanzar la calidad bacteriológica establecida en las normas mexicanas, para la utilización de agua residual tratada en riego de áreas verdes y zonas recreativas. Un segundo objetivo fue observar el efecto sinérgico de la aplicación combinada de los agentes desinfectantes (proceso PAA-UV), respecto al efecto particular de cada agente desinfectante.
- Análisis de ciclo de vida de la captura, uso y almacenamiento del bióxido de carbono de una central de generación eléctrica para la recuperación mejorada de petróleo(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2014-12) Lacy Tamayo, RodolfoLa aplicación temprana de la tecnología de captura, uso y almacenamiento geológico final de bióxido de carbono (CCUS) es una opción de mitigación climática cuando existe una cercanía geográfica de las plantas de generación de electricidad a campos de petróleo y gas donde se puede hacer una recuperación secundaria de hidrocarburos. En esta Tesis Doctoral se desarrolló un modelo CCUS que es evaluado con la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) para estimar la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) de una central hipotética de generación eléctrica de ciclo combinado que emplea gas natural como combustible (NGCC). Los resultados se comparan con otras tecnologías del sector eléctrico como las carboeléctricas supercríticas, la geotermia, las minihidráulicas, las centrales eólicas y las nucleoeléctricas. Las fronteras del sistema CCUS analizado abarcan la extracción de gas natural, su procesamiento y transporte, la central de generación eléctrica, la captura de bióxido de carbono (CO2) y su transporte, la recuperación mejorada de petróleo (EOR) y el monitoreo ambiental del almacenamiento geológico final. Se definieron tres unidades funcionales para el modelo: megajoules (MJ) para la producción de energía primaria, kilowatt hora (kWh) para la producción de electricidad y Barriles de petróleo (bbl). El impacto ambiental en cambio climático del sistema CCUS evaluado es de 0.044 kgCO2e/MJ. La central NGCC dentro del sistema CCUS emitiría 0.177 kgCO2e/kWh, lo que representa el 21% de las emisiones de una carboeléctrica supercrítica, 36% de lo que emite una central NGCC sin captura de CO2 y 24% menos GEI de lo que emite una central geotérmica en ciclo de vida. El barril de petróleo producido sólo por la práctica EOR dentro del sistema CCUS evaluado tiene una huella de carbono de 38 kgCO2e/bbl, que es 37% más bajo que el valor promedio histórico de EUA. Desde un enfoque de “pozo a pozo”, cerrando el ciclo de carbono en la producción de energía primaria, la tecnología CCUS es competitiva con las energías renovables.
- Tratamiento de un suelo contaminado con escorias de plomo, mediante las técnicas de lavado y encapsulamiento(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2020-08) Ortíz Reyes, TaniaDebido a su eficiencia y facilidad de operación, la técnica de encapsulamiento es comúnmente empleada para inmovilizar el suelo contaminado con metales pesados. Sin embargo, la desventaja principal de esta técnica es el aumento en volumen de los residuos confinados y del costo de su almacenamiento. En este trabajo se llevó a cabo la evaluación de la eficiencia y la comparación de dos vías alternativas de tratamiento en un suelo contaminado con escorias de plomo. La primera vía consistió en la extracción, precipitación, estabilización-solidificación y encapsulamiento del plomo, regresando un porcentaje de suelo a su sitio original. Mientras que, en la segunda vía, consistió en la estabilización-solidificación y encapsulamiento del suelo contaminado. En la primera vía, se removió el 92 % del plomo presente en el suelo contaminado al lavarlo con una combinación de ácido clorhídrico-goma xantana, se precipitó el 99 % del plomo en forma de hidróxido, posteriormente se inmovilizó hasta un 99 % del plomo presente en el precipitado, y una vez encapsulado en el bloque ecológico obtuvo una resistencia de compresión 30 veces mayor al límite establecido en la normatividad para bloques artesanales (DOF, 2018). En la segunda vía se inmovilizó el 99 % del plomo presente en el suelo contaminado y una resistencia en el bloque ecológico 40 veces mayor al límite establecido en la normatividad (DOF, 2018). En conclusión, la primera vía alterna es menos viable porque necesita el doble de costo tan sólo para la materia prima, en comparación con la segunda vía. El tratamiento del suelo contaminado por cualquiera de las dos vías evita el confinamiento del encapsulado en un vertedero para residuos inmovilizados, ya que puede utilizarse en la construcción de rellenos sanitarios o de confinamiento.
- Capacidad de la fitoextracción de plomo, cromo y cadmio empleando paulonia imperial, Paulownia tomentosa, y suculenta, Dudleya gatesii(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016-03) Esquinca Canseco, Carlos AdulfoEn este proyecto de investigación se estudió la capacidad de fitoextracción de plomo, cromo y cadmio, a través de las especies vegetales: paulonia imperial (Paulownia tomentosa) y suculenta (Dudleya gatesii). Las especies fueron seleccionadas por su alta asimilación de contaminantes y la generación de biomasa; como cultivo testigo se usó girasol (Helianthus annuus) por las cualidades en asimilación de contaminantes y la gran cantidad de biomasa que genera. El suelo utilizado venía de un predio con actividad industrial el cual contenía plomo y se le agregaron 236 g de dicromato de potasio (K2Cr2O7) y 234 g de cloruro de cadmio (CdCl2), se caracterizó, y el suelo contaminado tenía 1746.626 ppm de cadmio, 3131.26 ppm de cromo y 2303.49 ppm de plomo. Se hicieron diluciones al suelo y fue sometido a un proceso de fitorremediación utilizando las diferentes especies vegetales; el periodo de experimentación en este estudio fue de 180 días; al final de este periodo se pudo obtener una disminución del metal contenido en él. Durante el periodo de la experimentación se evaluó el crecimiento longitudinal de las especies sembradas en el suelo contaminado, también se observó que la paulonia presentó concentraciones de 400.82 ppm, 570.57 ppm, 722.59 ppm; en cuanto a la suculenta mostró concentraciones de 722.67 ppm, 270.67 ppm, 150.94 ppm de cadmio, cromo y plomo respectivamente. Los índices de bioacumulación en las especies ayudaron a comparar el efecto de Cd, Cr y Pb sobre la absorción de la raíz y su acumulación en el tejido aéreo de la planta. En el caso del cadmio y el cromo, la especie de suculenta tiene un mayor índice de bioacumulación de 0.42 y 1.91; mientras que, con el plomo la especie vegetal de paulonia tiene mayor índice de bioacumulación de 0.52.
- Fitorrestauración de suelos contaminados por vanadio empleando pasto bermuda (Cynodon dactylon), malvón (Pelargonium hortorum) y graptopétalo (Graptopetalum paraguayense)(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2015-02) Peralta Miranda, Olivia AdrianaEn este trabajo se estudió el proceso de tratamiento de fitoextracción de vanadio en un suelo que contenía inicialmente 10150 mg V/kg. El proceso de fitorremediación es una herramienta económica empleada para limpiar suelos contaminados con metales. A fin de disminuir el efecto tóxico en las plantas, se realizaron diluciones de suelo que disminuyeron la concentración del metal hasta llegar a 1900, 5600 y 6500 mg V/kg de suelo. Se evaluaron diferentes especies de plantas, se empleó pasto bermuda (Cynodon dactylon), malvón (Pelargonium hortorum) y graptopétalo (Graptopetalum paraguayense). La germinación de las semillas de pasto se llevó a cabo en contenedores de plástico, las plántulas de malvón y de graptopétalo se colocaron en recipientes de plástico que contenían el suelo contaminado. Después de 15 días de adaptar las plantas al suelo contaminado, se adicionó ácido etilendiamintetracético disódico (EDTA-Na2) 0.05 mmol/kg de suelo; en lapsos de 15 días durante 120 días. Se estudió el crecimiento longitudinal en centímetros de cada una de las plantas en función al contenido de vanadio en suelo. En pasto bermuda cultivado en suelo que contenía concentraciones superiores a 1900 mg V/kg se inhibió el crecimiento en un 80%. Sin embargo, el pasto bermuda acumuló 2937 mg V/kg de planta en base seca. El malvón acumuló 224 mg V/kg y se inhibió la generación de flores. El graptopétalo acumuló 196 mg V/kg y no se afectó el crecimiento longitudinal de las plantas. En experimentos con pasto bermuda, el mayor porcentaje de disminución de vanadio en suelo fue del 71% y el menor, del 2%. Para el experimento con malvón, se disminuyó hasta el 58% del vanadio inicial contenido en suelo. En la experimentación en la que se evaluó el graptopétalo, se consiguió eliminar el 54% del vanadio contenido Los mayores índices de bioacumulación en parte aérea se observaron en pasto bermuda entre 0.07 y 0.45, seguidos por el malvón con valores de 0.008 a 0.07; los menores índices de bioacumulación se observaron en el graptopétalo, de 0.007 a 0.03. La biomasa generada durante el proceso de fitorremediación contenía metales los cuales pueden ser recuperados del tejido vegetal. Se propuso un proceso de lixiviación de vanadio para recuperar el metal del tejido vegetal empleando oxalato de amonio. Se obtuvieron porcentajes de lixiviación del 10% en parte aérea y del 63% en raíz, el extracto de parte aérea contenía 65 mg/L y el de raíz 211 mg/L.
- Evaluación del proceso de remoción de arsénico en agua por ferro-oxidación y propuesta de tratamiento de los subproductos generados(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2015-02) Garces Mendoza, Iliana DenniseEn este trabajo se presenta el estudio del proceso de ferro-oxidación como tratamiento para aguas contaminadas con arsénico mediante la utilización de virutas de hierro. El objetivo fue evaluar el proceso de ferro-oxidación del arsénico presente en una muestra de agua, así como determinar la influencia del pH (3, 5 y 7) y de la concentración de contaminante (2000, 4000 y 8000 mg/L de As (III) y As (V)) en la eficiencia del proceso. Se realizaron distintas pruebas cambiando en cada una la concentración y especie de arsénico, así como el pH inicial. Para la evaluación se utilizaron dos tipos de aguas, una muestra preparada en el laboratorio (sintética) y una muestra obtenida de un acuífero contaminado con arsénico (problema). Se determinó la eficiencia del proceso por muestra. Finalmente, se propuso un tratamiento para los subproductos generados en el proceso tales como lodos, virutas gastadas y neblinas destacando el empleo del encapsulamiento y la neutralización como métodos de control.