Ciencias e Ingeniería Ambientales
Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/11191/6733
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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.
- 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.
- 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.
- Estudio de residuos de concreto como material de cobertura en un relleno sanitario(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-04) González Díaz, FranciscoEl presente trabajo de investigación propone el uso de los residuos de concreto como materiales de recubrimiento adicional al material natural empleado para cubrir los residuos sólidos urbanos vertidos en la celda diaria que se forma en un relleno sanitario. La investigación se centra en la capacidad absorbente que posee el concreto reciclado triturado utilizando para ello lixiviados generados en un relleno sanitario; el estudio trata de analizar la disminución o incremento de los siguientes parámetros: pH, sólidos, alcalinidad total, dureza total, demanda química de oxígeno (DQO) y algunos metales. Con el objetivo de validar la capacidad absorbente del concreto triturado para disminuir la concentración de algunos agentes contaminantes presentes en los lixiviados. Por otra parte, existe especial interés en analizar y determinar la conductividad hidráulica (k) conocida también como el índice de permeabilidad que poseen los residuos de concreto triturado con el material natural de cobertura empleada en el relleno sanitario, que en este caso es tepetate. Analizar la conductividad hidráulica que alcanzan estos materiales en su conjunto es fundamental, toda vez que, en un relleno sanitario se busca mejorar el control de los lixiviados para disminuir riesgos por infiltraciones al subsuelo, lo que origina la contaminación de cuerpos de agua. Los residuos de concreto intercalada con tepetate pueden funcionar como una barrera de baja permeabilidad, la cual favorece el control de lixiviados limitando las infiltraciones de los fluidos presentes en las celdas diarias del relleno sanitario mejorando la colecta de los mismos.
- Determinación de la eficiencia del tratamiento de un agua residual municipal mediante un humedal modificado a través de las constantes cinética de parámetros fisicoquímicos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-09) González González, José TenochEl objetivo de este proyecto fue el determinar la eficiencia del tratamiento de un agua residual municipal mediante un humedal sub-superficial de flujo horizontal (SSFH) modificado con tres lechos porosos, localizado en la UAM-Azcapotzalco, a través de estudios cinéticos, probándose tres órdenes de reacción, orden cero, orden uno y segundo orden; se obtuvieron en cada caso y para cada parámetro químico las respectivas constantes cinéticas de su degradación. Estas cinéticas se siguieron a través de la DBO y de la DQO, de los fosfatos y de los compuestos nitrogenados (nitratos, nitritos y amonio), teniendo en cuenta las secciones sembradas con Phragmites australis (carrizo) y Typha latifolia (tule), considerando la capacidad de las curvas con peralte de la modificación, que permiten un flujo más homogéneo, pues impiden al máximo la formación de cortos circuitos. Para obtener las constantes cinéticas se calcularon los tiempos de retención hidráulica y la concentración de nitratos en dos temporadas, de los años 2016 periodo posterior a lluvias y 2017 en el estiaje utilizando los coeficientes de Manning, la porosidad aparente del sustrato y la velocidad de flujo; parámetros que se utilizaron para obtener los tiempos de retención hidráulicos por sitio, el cual se utilizó en el cálculo de las cinéticas de degradación de los parámetros citados. Se midieron: temperatura, pH, potencial redox (ORP), oxígeno disuelto (OD), la alcalinidad y la dureza, esta última, mediante el cálculo del calcio y magnesio. Respecto a las cinéticas, se probaron por cada parámetro químico tres órdenes de reacción; tanto en la DBO, DQO, nitratos, nitritos, amonio y fósforo, se observaron tres secciones en el perfil de las cinéticas, probablemente causadas por las curvas del humedal y las regiones de carrizo y tule. Las mejores cinéticas en todos los casos fueron las de primer orden, sin embargo es importante indicar que en el periodo posterior a la lluvias en el año 2016, se observó en el caso de los nitratos en la región uno curvas convexas, no correspondientes a cinéticas típicas, en la segunda líneas casi rectas, obteniéndose cinéticas de orden cero y en la tercera perfiles cóncavos típicos de cinéticas de orden uno, esto no se presentó en el estiaje del 2017, todas las cinéticas se ajustaron a un primer orden e incluso en las de los nitratos fueron de primer orden en las tres secciones, por lo que finalmente se seleccionó la constante de primer orden en todas las temperaturas medida por corrida y se ajustó a un estándar de 20°C. Respecto al rendimiento la DQO y la DBO, dieron un buen rendimiento logrando alcanzar los límites permitidos por las normas: NOM-001-SEMARNAT-1996 y NOM-003-SEMARNAT1997. El problema fue el sistema de los derivados del nitrógeno, que pasó por reducción en su mayor parte a amonio y el fósforo que dieron a su vez bajos rendimientos, por lo que se concluye la necesidad de un posterior tratamiento para completar éste, ya sea por una laguna de maduración o adaptar un segundo humedal que pudiera ser sub superficial de flujo vertical, según la calidad de agua requerida. Finalmente es importante indicar que se cumplieron la hipótesis y el objetivo planteado en este proyecto.
- Efecto de la relación Mg/Al y Mg/Fe en hidrotalcitas para la remoción de arsénico en agua de consumo humano(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-09) Hernández Moreno, Edgar JosafatEn el presente trabajo se llevó a cabo una síntesis de compuestos tipo hidrotalcita (HT) Mg/Al y Mg/Fe en su forma seca y calcinada, que fueron utilizados en la remoción de arsénico de Iii soluciones acuosas, con el objetivo de evaluar la capacidad adsorbente de los materiales de tipo hidrotalcita y su aplicación en la remoción de arsénico de agua para consumo humano. Se eligieron los compuestos tipo hidrotalcita por su probada capacidad adsorbente de distintas sustancias disueltas en medios acuosos, su facilidad de síntesis, su alta probabilidad de ser recuperados y reutilizados, otorgando la posibilidad de obtener un método aplicable de remoción de contaminantes de fuentes de agua destinados al consumo humano. Para cada tipo de hidrotalcita se utilizaron técnicas de caracterización como difracción de rayos X, fisisorción de nitrógeno a 77 K, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía Raman y espectroscopía de infrarrojo por transformada de Fourier. Se llevó a cabo una caracterización al inicio y al final de la experimentación. Los compuestos sintetizados se utilizaron en la remoción de las especies As(V) y As(III) de agua contaminada artificialmente a nivel laboratorio. Los resultados mostraron un excelente desempeño de los materiales aplicados a la remoción de las especies de As(III) y As(V) por adsorción, logrando retirar hasta 98.9% de As(III) y 97.9% de As(V), con capacidades de adsorción de hasta 0.71 mg(As(III))/g de HT y 0.70 mg(As(V))/g de HT, utilizando concentraciones iniciales de contaminante de 0.5 mg/l y 1 mg/l para cada especie de arsénico. Estos datos resultan de gran utilidad para la implementación de métodos de remoción de arsénico del agua de consumo humano e industrial a gran escala. Es menester continuar con el estudio de estos materiales en sus distintas combinaciones de metales estructurales para lograr ofrecer una alternativa real, efectiva y económica a los métodos ya existentes de remoción de este tipo de contaminantes.
- Análisis del impacto de la industria de bebidas no alcohólicas en los recursos hídricos en la Cuenca del Valle de México(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-11) Lanuza García, AnahíEl presente trabajo consiste en una investigación que tiene como objetivo dimensionar el tamaño de la industria de bebidas no alcohólicas en la Cuenca del Valle de México (CVM), estimar su demanda de agua, identificar los cuerpos de agua que la suministran, para finalmente medir su impacto en los recursos hídricos ubicados en la Cuenca del Valle de México, con la finalidad de cuantificar la incidencia de esta industria en el estrés hídrico de la Cueca, así como la relación que existe entre el valor de la producción y el volumen de agua utilizado. Se realizó un análisis para encontrar el grado de presión hídrico de tres acuíferos más sobreexplotados de la CVM. La importancia del estudio de las actividades manufactureras en la CVM radica en la participación de la industria manufacturera al Producto Interno Bruto Nacional (PIB), pues aporta aproximadamente el 30% del PIB Nacional, dimensión que obliga a reflexionar sobre los requerimientos de agua por las diferentes actividades de transformación que se desempeñan en la CVM. Esta reflexión es importante porque la CVM registra un estrés hídrico tan elevado (111%) que la ubica como la región más sobreexplotada del país. En particular, en este trabajo interesa investigar una de las industrias más intensivas en el uso del agua presentes en la CVM, que es la industria de bebidas no alcohólicas. Partiendo de la problemática actual de estrés hídrico en la CVM, y en el contexto de los daños que tiene la sobreexplotación en los acuíferos de la Cuenca, es importante contrastar los beneficios privados que obtiene la industria del agua embotellada, se generó una función de producción con distintas variables, para analizar el comportamiento del valor de producción en función del agua, para lograr calcular los beneficios que se obtiene por litro vendido en el mercado.