División de Ciencias Básicas e Ingeniería
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- Impacto en la calidad del aire por la operación y ampliación del recinto portuario de Veracruz, México(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-09-24) González Rivera, Ana IsabelEl puerto de Veracruz es importante porque permite establecer rutas comerciales con países europeos, Estados Unidos y países de América Latina. En contraparte, los problemas de emisiones de contaminantes atmosféricos se incrementan y por consiguiente podrían presentar un riesgo ambiental y a la salud. Se realizó este trabajo de investigación con el objetivo de determinar el impacto ambiental en la calidad del aire debido a la operación y ampliación del Recinto Portuario de Veracruz. La metodología de investigación se realizó de 2019 a 2020, iniciando con la estimación de emisiones aplicando factores de emisión (FE) para CO₂, CH₄, CO, SO₂, PM₁₀, PM₂.₅, PST, NOX y HCNM, provenientes de los buques en etapa de hotelling y maniobra atracados en el puerto. Las emisiones estimadas se reportan en kg/año para CO₂; 31,177 en 2019 y en 2020 de 29,003. Las mayores concentraciones de emisiones estimadas para CO₂, NOx y SO₂ se presentaron en la etapa maniobra; específicamente para los buques portacontenedores, graneleros y tipo tanque. El CH₄ presentó las estimaciones más bajas en el período de estudio 0.294 kg/año en 2019 y 0.273 kg/año en 2020.
- Electrodepósito de Neodimio a partir de desechos electrónicos empleando disolventes eutécticos profundos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-05-20) Hernández Pérez, DavidEn este trabajo se estudió la electrodeposición de neodimio (Nd) a partir de imanes permanentes de Nd-Fe-B, utilizados en discos duros de computadora que han llegado al final de su vida útil, se realizaron los estudios utilizando como electrodo de trabajo carbono vítreo (GC) empleando un Disolvente Eutéctico Profundo (DES) compuesto por cloruro de colina y urea conocido como (reline), además un segundo de cloruro de colina y etilenglicol (ethaline). Las técnicas electroquímicas empleadas para dicho estudio son: primero el uso de voltamperometría cíclica con la finalidad de determinar potenciales de reducción de neodimio, posteriormente mediante cronoamperometría se aplicaron pulso de potencial constante en la zona catódica determinada con la técnica anterior para obtener los transitorios potenciostáticos de densidad de corriente a un tiempo fijo de 10 segundos. Se utilizaron las temperaturas de trabajo de 25, 40 y 70°C. Con modelos físico matemáticos se calcularon parámetros cinéticos analizando las familias experimentales de transitorios potenciostáticos de densidad de corriente a las diferentes temperaturas, los cuales son: el coeficiente de difusión, D, frecuencia de nucleación, A, además de la densidad numérica de sitios activos, N0. Finalmente se caracterizaron mediante la técnica de microscopia electrónica de barrido (SEM), y espectroscopia de energía dispersiva de rayos X (EDX) la microestructura de las partículas metálicas y la composición elemental de los depósitos de Nd sobre el electrodo de carbono vítreo.
- Determinación de compuestos orgánicos potencialmente carcinógenos en PM₂.₅ presentes en dos sitios de la Zona Metropolitana del Valle de Toluca, Estado de México(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023) Montes Gorgua, YatziryEntre los componentes orgánicos de las PM₂.₅ se encuentran los HAPs y nitro-HAPs que pueden introducirse al organismo a través de las vías respiratorias, siendo compuestos que incorporan toxicidad a los seres vivos. Tras ser ingresados al organismo estos se distribuyen a lo largo de los tejidos en especial en los que contienen mayor contenido graso, siendo así los pulmones, la piel y tejido adiposo los órganos principalmente afectados por dichos compuestos orgánicos (Agudo, 2010). Entre los efectos de mayor preocupación están las enfermedades cancerígenas y mutagénicas (Meléndez Gálvez et al., 2016). La red de monitoreo de la Zona Metropolitana del Valle de Toluca (ZMVT) ha reportado un incremento considerable en la contaminación atmosférica en las últimas décadas. En el presente trabajo de investigación se monitorearon los niveles de concentración para HAPs y nitro-HAPs asociados a las PM₂.₅, se estimó su potencial carcinógeno y mutagénico y se determinaron las principales fuentes de emisión de estos compuestos en dos sitios de la ZMVT; San Mateo Atenco (SMA) y San Cristóbal Huichochitlán (SCH). El muestreo se realizó durante las tres temporadas del año; lluvia que corresponde a los meses de junio a octubre, seca fría en los meses de noviembre a febrero y seca caliente de marzo a junio (del 2022 al 2023). La temporada seca fría destacó por presentar las concentraciones más elevadas de PM₂.₅ llegando a tener como mediana de la concentración 43.8 µg/mᶾ (P10: 25.29 y P90: 295.35) en SCH y 33 μg/mᶾ (P10: 22.13 y P90:45.53) en SMA. Al igual que las PM₂.₅ los HAPs presentaron mayor concentración durante la temporada SF donde SMA presento 12.2 ng/mᶾ (P10: 1.45y P90: 26.44) mientras que en SCH 26.86 ng/mᶾ (P10:6.5 y P90: 70.5). Por otra parte, los nitro-HAPs cancerígenos se encontraron en menor concentración con respecto al total en ambos sitios, la mediana de la concentración durante la temporada seca fría fue de 2.2 ng/mᶾ (P10: 1 y P90: 8) donde 12% pertenece a los nitro-HAPs cancerígenos para SCH, para SMA se encontró que la mediana de la concentración fue de 1.7 ng/mᶾ (P10: 0.5 y P90: 2) con 11% para los nitro-HAPs cancerígenos. Se estimó el potencial cancerígeno de los HAPs, encontrando que sobrepasaba al de referencia propuesto por la Directiva del Parlamento Europeo con respecto al benzo[a]pireno equivalente de 1 ng/mᶾ en las tres temporadas en el sitio de SCH, mientras que en SMA se rebasó durante las temporadas seca fría y seca caliente. Se analizaron distintos sectores de la población y se encontró que la población infantil es la más propensa a sufrir enfermedades a causa de las concentraciones de los HAPs. Se realizaron correlaciones con los contaminantes criterio, donde se estimó que las posibles fuentes que contribuyen a la emisión de HAPs en SCH son las fuentes puntuales y móviles mientras que para SMA son las fuentes móviles.
- Electrodepósito de oro y platino con disolventes eutécticos profundos para la obtención de hidrógeno por la oxidación de borohidruro de sodio(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-06-05) Pérez Cruz, FranciscoQuímica sustentable, química sostenible o química verde, la importancia de “algo” que permita procesos amigables y en pro del medio ambiente es en extremo necesario hoy en día. Se han desarrollado diversas fuentes de energía limpia. Existen múltiples investigaciones que han permitido avanzar en materia y aunque todavía falta mucho para encontrar un equilibrio el progreso es evidente. En la presente investigación, el objetivo principal es la producción de hidrógeno, por eso, cuando se habla de hidrógeno de un modo indiscutible surge la pregunta ¿Cuál es el costo? y cuando se habla de costo, no se habla de producción o desarrollo, se habla principalmente de tiempos, el tiempo es el factor más importante en cualquier reacción. En la interesante búsqueda por entender a los materiales y moléculas involucradas en la investigación, se habla acerca de cada uno de estos materiales, con el fin de comprender porque se utilizó cada uno en cuestión. Una vez comprendida la importancia de todos y cada uno de los elementos involucrados se procedió a realizar electrocatalizadores mediante técnicas electroquímicas (Voltamperometría Cíclica y Cronoamperometría). Adicional se utilizaron otras técnicas de caracterización (Difracción de Rayos X, Microscopio Electrónico de Barrido y Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos X) que complementaron la información de dichos materiales. Finalmente, se realizó la oxidación de la molécula de borohidruro de sodio, de la cual se obtiene hidrógeno (teórico, debido a que no se tiene el acople para medir directamente el H₂), una vez más, esta importante reacción fue realizada mediante técnicas electroquímicas en este caso en particular gracias a la Voltamperometría Cíclica.
- Efecto de la concentración del iniciador persulfato de potasio en la síntesis de microgeles iónicos de poli-N-isopropilacrilamida (pNIPAM) sobre la viscoelasticidad de las dispersiones(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-10) Robles Soto, José EnriqueLos microgeles se pueden describir como redes poliméricas súper absorbentes de dimensiones coloidales que consisten de moléculas flexibles entrecruzadas. Se pueden clasificar entre los “materiales inteligentes” pues pueden responder, como otros ejemplos de esta clase, a cambios sutiles en las condiciones que lo rodean como la temperatura o el pH. En este trabajo se analizó el efecto de la concentración del iniciador empleado en la síntesis de estas partículas sobre esta transición volumétrica, así como sobre las propiedades viscoelásticas de las dispersiones coloidales formadas por este tipo de partículas. Generalmente, los autores que trabajan con microgeles de pNIPAM, desprecian su carga electrostática, pero como se demostró en este trabajo, ignorar la carga electrostática de estas partículas cuando se utiliza un iniciador iónico en su síntesis, puede alterar la interpretación de los resultados. Incluso para los microgeles sintetizados con la menor concentración del iniciador persulfato de potasio, las dispersiones de microgeles presentan desviaciones respecto al comportamiento esperado para microgeles neutros
- Estudio de la dinámica de la concentración de partículas PM10 suspendidas en aire como un movimiento Browniano fraccional en la CDMX(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-04) García Hernández, RicardoLa contaminación atmosférica en la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) ha representado un problema cotidiano debido al incremento en las actividades industriales y el continuo aumento del parque vehicular con motores de combustión interna. El uso de combustibles fósiles ha sido la principal causa de la emisión de material particulado, como las partículas microscópicas PM10 y, que pueden producir daños severos en el sistema respiratorio humano. En esta tesis se presenta un estudio de algunas de las propiedades estadísticas y dinámicas, de la concentración de material particulado PM10 que son emitidas por diversas fuentes, principalmente por vehículos de motor de combustión interna en la ZMVM. El estudio consistió en el análisis de la variabilidad temporal de las concentraciones de PM10 registradas entre 2019 y 2021. La adquisición de los datos se realizó en estaciones de monitoreo atmosférico en cinco zonas (NW: Noroeste, NE: Noreste, CE: Centro, SW: Suroeste y SE: Sureste) de la Zona Metropolitana del Valle de México a cargo de la Red de Monitoreo Atmosférico Automático (RAMA). Con el análisis estadístico se obtuvieron las funciones de distribución, y el estudio dinámico se basa en la estimación del exponente de Hurst H, en este caso, dicho exponente se obtuvo a partir del exponente espectral mediante una relación lineal. Con esta información se caracteriza la dispersión del material particulado como un movimiento Browniano fraccional. Por otro lado, los procesos involucrados en la dispersión del material particulado son no lineales y para determinar la correlación temporal, se aplicó la función de información mutua, que se define a partir de la entropía de Shannon y la teoría de la información. La función de información mutua toma en cuenta todas las contribuciones, lineales y no lineales, por lo que da una medida global de la correlación. Los resultados estadísticos señalan que la emisión del material particulado PM10 se caracteriza mediante una distribución log-normal. El análisis espectral se realizó mediante la potencia espectral P(f), que se obtiene del periodograma. La potencia espectral despliega una ley de potencias de la forma P(f) / f−ᵝ En las series de tiempo estudiadas se obtiene un entrecruzamiento de donde se obtienen dos exponentes espectrales, β1 y β2. Dicho entrecruzamiento, comúnmente se interpreta como la coexistencia de dos mecanismos dinámicos diferentes observándose un comportamiento de un movimiento Browniano fraccional (correlacionado) dentro de las primeras 24 hrs, después de este tiempo, se muestra un comportamiento de movimiento Browniano (sin correlación). Finalmente, las correlaciones obtenidas mediante la función de información mutua no decaen a cero.
- Óxidos mixtos cobre/aluminio como catalizadores heterogéneos en la síntesis de triazoles derivados de glucosa(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-03-09) Bello García, Luis AntonioSe sintetizaron hidróxidos dobles laminares (HDL), por sus siglas en inglés, Cu/Al comúnmente denominadas hidrotalcitas, con estructura cristalina del tipo monoclínica con relación 3:1 mediante coprecipitación, tratamiento asistido por microondas y tratamiento asistido por ultrasonido. Posteriormente mediante un tratamiento térmico, se obtuvieron los óxidos mixtos (OM) correspondientes. Los HDL fueron caracterizados por difracción de rayos X (DRX), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (EDS) y análisis termogravimétrico (TGA). Mediante una reacción de Cicloadición Alquino Azida (CuAAC) entre el 2-mercaptobenzoimidazol monopropargilado y la tetra acetil glucozil azida, en condiciones clásicas (empleando CuI) y posteriormente empleando los diferentes HDL y OM, se obtuvo el 1,2,3-triazol-1,4-disustituido-1-tetraacetilglucosil-4-metanmercaptobenzimidazol (TAG-T-MBI) , correspondiente, la evolución de la reacción se siguió por cromatografía en placa fina (TLC) y los productos intermedios y final fueron purificados por cromatografía en columna y caracterizados por FT-IR, y resonancia magnética nuclear (RMN) de protones y carbono 13, finalmente se comparó la actividad catalítica de los LDH Cu/Al y su correspondiente óxido mixto contra yoduro cuproso
- Obtención de luz blanca a partir de boratos de litio dopados con iones lantánidos y metales de transición(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-03) Arredondo Martínez, Sergio DanielEn este trabajo se muestran los resultados y el análisis de la obtención y caracterización luminiscente de materiales cerámicos (vidrios de borato de litio (BLO), monodopados con iones cobre y europio, y vidrios de BLO tridopados con iones cobre, europio y disprosio. Los resultados mostrados, se realizaron con base en el análisis de las propiedades fotoluminiscentes, con el propósito de obtener emisión de luz blanca en el sistema tridopado. Los vidrios de BLO fueron preparados a partir de la fundición de los precursores (carbonato de litio [Sigma Aldrich, 97%], ácido bórico [Sigma Aldrich, 99.9%], nitrato de cobre (CuO) [Sigma Aldrich, 99.9%], nitrato de disprosio (Dy(NO₃)₃) [Sigma Aldrich, 99.9%] y óxido de europio (Eu₂O₃) [Sigma Aldrich, 99.9%]); en los cuales, los último tres precursores fueron utilizados como dopantes para darle al material la propiedad luminiscente, variando la concentración de iones dopantes a partir de un diseño experimental Taguchi L₉. Para el caso del ion europio como dopante, se obtuvo la mayor emisión de luz a los 611 nm, correspondientes a la transición ⁵D0 → ⁷F₂, denotando una emisión en rojo; esto es corroborado por el diagrama de coordenadas cromáticas CIE (Comission Internationale de l’Eclairage). El vidrio más eficiente tiene una pureza de emisión del 99% y una concentración del 1%. Por otro lado, la mayor intensidad de emisión del sistema BLO:Cu se obtuvo a los 460 nm, correspondientes a la transición ³D₈ ⁴S₂ denotando una emisión en color azul. El vidrio más eficiente resultó con una concentración del 0.1% Cu, con un 68% de pureza de emisión. Ambos sistemas (BLO:xEu y BLO:xCu), se mostraron saturados, es decir, al incrementar la concentración de dopantes, la luminiscencia disminuye, conociendo este fenómeno como quenching. Para el caso de los vidrios de BLO tridopados con europio, cobre y disprosio (BLO: Eu, Dy, Cu) se utilizaron las siguientes longitudes de onda para excitar al electrón: 340, 360 y 380 nm, en donde, de acuerdo con los resultados de fotoluminiscencia, la longitud de onda de excitación óptima fue de 360 nm, debido a que se mostró una mayor intensidad de emisión en los sistemas establecidos y se lograron obtener coordenadas CIE de x= 0.3103, y= 0.298 que se ubican dentro de la región blanca del espectro visible. Estas coordenadas de cromaticidad se lograron gracias al análisis del diseño experimental tipo Taguchi L₉. En los espectros de emisión se observó que cada uno de los iones dopantes utilizados, emitían luz visible en su longitud de onda dominante, tales son: para el caso de los iones cobre, se emitió luz visible en la región azul con las transiciones ³D₆ ⁴S₂ → ⁴S₂ S₁/₂ y ³D₆ ⁴S₂ → ⁴S₂S una longitud de onda de 420 y 451 nm, respectivamente. Para el caso de los iones disprosio, las longitudes de onda de emisión resultaron en 480 nm (⁴F₉/₂ → ⁶H₁₅/₂) y 575 nm (⁴F₉/₂ → ⁶H₁₃./₂), con emisión en luz verde – amarillo. Finalmente, los iones europio tuvieron emisión roja en la transición (⁵D₀ → ⁷F₂) a 613 nm. Además, se determinó que los vidrios con una mayor cantidad de cobre resultaron tener una emisión en azul, en las transiciones antes mencionadas. Sin embargo, al disminuir dicha concentración hasta 0.1% Cu, se obtuvo una emisión cercana al blanco en las coordenadas x = 0.31, y = 0.29 del diagrama de cromaticidad CIE, en comparación con las coordenadas de referencia, las cuales son de x = 0.33, y = 0.33. Este vidrio fue el sintetizado con una concentración de BLO: 1.5Dy, 1.0Eu, 0.1Cu.
- Evaluación de impactos ambientales de la disposición de pañales desechables(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-01-28) Guzmán Garduño, Saúl DaríoLos pañales desechables usados representan un enorme desafío con el actual sistema de manejo de residuos en México, ya que son catalogados de difícil reciclaje y se generan en grandes cantidades. Con la finalidad de mitigar las repercusiones sobre el ambiente causadas con el actual sistema de manejo de estos residuos, se han propuesto algunas técnicas biológicas como alternativas de aprovechamiento. Entre estas se encuentran: el composteo, la digestión anaerobia y la fermentación oscura. El presente estudio tuvo como propósito evaluar los impactos ambientales utilizando el análisis del ciclo de vida (ACV) de los tres procesos biológicos de tratamiento antes mencionados y la disposición en relleno sanitario, con la finalidad de comparar la repercusión ambiental entre estas técnicas, mediante un ACV enfocado, únicamente, en la etapa de disposición de residuos, utilizando el software SimaPro. Con un enfoque sobre los factores técnicos que intervienen en la disposición final de pañales, se estableció como unidad funcional el tratamiento de 1000 kg de pañales desechables usados, se establecieron los límites del sistema de manera que solo se contemplaron aquellas operaciones unitarias necesarias para el tratamiento de estos residuos conforme a las técnicas estudiadas en el Laboratorio de Tecnologías Sustentables de la UAM Azcapotzalco, en los casos de composteo, digestión anaerobia y fermentación oscura. Por su parte, el escenario del relleno sanitario contempló las entradas para sanitary landfill de la base de datos Ecoinvent 3.0. Se cuantificaron las entradas y salidas de cada sistema de manejo de pañales desechables analizados en este estudio, contemplando todas las operaciones unitarias involucradas, los requerimientos energéticos y de materiales necesarios, así como las emisiones esperadas para cada sistema. Se organizó la información de las entradas y salidas en listas de inventario y se procedió a su registro en el Software SimaPro utilizando la base de datos Ecoinvent 3. Finalmente, la evaluación de los impactos ambientales se realizó mediante el método Recipe midpoint versión jerarquista. Con base a los resultados de la evaluación de impacto ambiental, se determinó que el composteo es el método con menor impacto ambiental para el tratamiento de los residuos de pañales desechables, entre todas las opciones estudiadas.
- Selección y evaluación de impactos ambientales de un sistema descentralizado para el tratamiento diferenciado de las aguas residuales domésticas en una vivienda en la Ciudad de México(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023) Zaragoza Ayala, Dulce AlejandraEn el presente proyecto se evaluaron diferentes sistemas de tratamiento de aguas residuales descentralizados, preseleccionados para el tratamiento aguas grises generadas en una vivienda de Iztapalapa de tipo “Casa única en terreno con promedio de ocupantes de 4”. Vivienda definida como estudio de caso, tomando como referencia la alcaldía de la Ciudad de México que presenta mayores problemas de disponibilidad de agua entubada y cobertura de tratamiento de aguas residuales. La evaluación de los sistemas se realizó mediante las siguientes fases: Fase 1. Se identificaron y ponderaron indicadores que contribuyen a la sostenibilidad de los sistemas, siendo estos: demanda de área del sistema, así como su robustez, eficiencia de remoción de contaminantes, costos de inversión, requerimientos energéticos, emisión de gases de efecto invernadero, afectación paisajística, emisión de olores y generación de subproductos con valor económico o de reúso. Fase 2. Se preseleccionaron los posibles sistemas a instalar en el estudio de caso: reactor discontinuo secuencial, biológico de membranas, anaerobio de flujo ascendente, humedales artificiales y tanques sépticos. A partir de estos sistemas y los indicadores previamente definidos se realizó una compilación de su información técnica disponible. Fase 3. Se construyó una matriz de decisión constituida por los indicadores, su ponderación y los sistemas preseleccionados. A partir de la información obtenida en la Fase 2, se evaluaron las tecnologías de acuerdo con su cumplimiento en cada indicador. Asentada la evaluación, esta se ponderó para finalmente obtener la calificación por alternativa. Así, el reactor anaerobio de flujo ascendente obtuvo la mayor puntuación (72.4 puntos), seguido del reactor discontinuo secuencial con solo 2.8 puntos por debajo. Dado este resultado, los sistemas se compararon en función de los siguientes criterios: a) Calidad de efluente y gases de efecto invernadero por los productos gaseosos de la operación de los sistemas: donde el reactor discontinuo secuencial presentó efluentes de mejor calidad y menores emisiones de gases de efecto invernadero. b) Impacto ambiental por el tratamiento de las aguas grises del estudio de caso: los resultados mostraron que el reactor discontinuo secuencial fue la opción más sostenible ambientalmente.