Bioingeniería
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Examinando Bioingeniería por Autor "Acuña Monsalve, Yudtanduly"
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Ítem Desarrollo de una herramienta para cuantificar la emisión de gases de efecto invernadero, a través de mediciones directas en el tratamiento del estiércol equino en la Escuela de Caballería Del Ejército Nacional de Colombia(2023) Mahecha Varón, Mateo Felipe; Sierra Arciniegas, Juan Felipe; Acuña Monsalve, Yudtanduly; Almeida Moreno, Javier AndresLos gases de efecto invernadero provenientes de las actividades ganaderas aportan hasta un 14% de las emisiones globales siendo el 44% de metano (CH4) , el 27% de dióxido de carbono (CO2) y el 29% de óxido nitroso. La fermentación entérica contribuye un 39% y el manejo del estiércol un 25% (Opio et al., 2014). Según el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios ambientales (IDEAM) de acuerdo con el último inventario nacional de gases de efecto invernadero se establecieron 22.8 mega toneladas de CO2 equivalente por parte de la ganadería, estas emisiones son de la fermentación entérica y gestión del estiércol ( Pulido A et al,2017 ). En el presente trabajo de grado se desarrolló un sistema de monitoreo con interfaz IoT para la cuantificación de gases de efecto invernadero metano, dióxido de carbono y ácido sulfhídrico generados a partir de la gestión de estiércol equino en la escuela de caballería del ejército nacional de colombia, por medio de los sensores MQ-4, TGS 2611, MQ-136, SEN 0219 y BME 280. Evaluando el comportamiento de las emisiones en el almacenamiento y posterior a un proceso de digestión anaerobia así como en condiciones controladas en un laboratorio. También se establecieron las estimaciones de gases metano y CO2 equivalente teóricas para la Escuela de Caballería. Se cuantificó la reducción en la carga orgánica del efluente del biodigestor en términos de sólidos volátiles, determinando la capacidad de producción y captura de metano. Se pudo establecer que las emisiones de gases metano, dióxido de carbono y ácido sulfhídrico, tuvieron una reducción entre el 8 - 87 %, 58 - 67% y 33 - 65% respectivamente.Ítem Desarrollo de cultivos líquidos de Nostoc ellipsosporum y su evaluación como biofertilizante sobre el desarrollo vegetativo de plantas de fresa (Fragaria sp.)(2022) Claro Duran, Nikcole Daniela; Acuña Monsalve, Yudtanduly; Fajardo Sua, Diana Astrid; Claro Duran, Nikcole Daniela [0000-0002-7458-1624]En el presente trabajo de grado se realizó el rediseño del prototipo de fotobiorreactor a escala de laboratorio producto del proyecto con código PCI-2017-9662 del semillero de Energías Renovables y Autosostenibilidad (ERAS), con el fin de adaptarlo para el cultivo de la cianobacteria Nostoc ellipsosporum. El rediseño del prototipo integró un sistema de monitoreo y control de los principales parámetros que influyen en el proceso de cultivo de Nostoc ellipsosporum, de acuerdo a los requerimientos de la cianobacteria, siendo estos en sus rangos óptimos: pH (6 - 8), temperatura (20 – 25 °C), luminosidad (1200 – 1700 lux, luz blanca), aireación (10 ml/s) y fotoperiodo (12/12). A partir del rediseño del prototipo, su implementación y evaluación, se obtuvieron tres lotes de cultivo de Nostoc ellipsosporum, con un peso seco entre los 3,17 g/L a 4,44 g/L, tras periodos de crecimiento de 15 días desde el establecimiento de cada lote. Así mismo, se confirmó la pureza de cada lote de cultivo mediante observación al microscopio y su inoculación en tubos de 15,0 g/L agar BBM. Los cultivos líquidos obtenidos fueron aplicados sobre plantas de fresa en la etapa de desarrollo vegetativo. Se partió de cinco tratamientos y un ensayo de 10 réplicas para cada uno. Los tratamientos aplicados se formaron a partir de tres concentraciones del cultivo líquido de la cianobacteria (1,5 g/L, 3,0 g/L y 4,3 g/L) y dos controles, uno positivo representado por el fertilizante comercial, y uno negativo representado por agua. Al final de los ensayos, y con un periodo de seguimiento de 35 días, se obtuvo que el tratamiento con mejores efectos sobre las características morfológicas de número de hojas, número de foliolos y el diámetro de la planta, fue el tratamiento compuesto por una concentración de 3,0 g/L del cultivo líquido de Nostoc ellipsosporum. A pesar de que sus efectos no fueron estadísticamente significativos (p > 0,05) respecto a los demás tratamientos, permitió evidenciar el valor de Nostoc ellipsosporum como biofertilizante, especialmente sobre la expresión del diámetro de las plantas.Ítem Desarrollo de un prototipo de filtro utilizando cáscaras de plátano y de yuca para el tratamiento de aguas mieles del café en la finca Grano de Oro en el municipio de San Luis Tolima(2021) Hurtado Verdugo, Cindy Valeria; Franco Zambrano, Laura Camila; Rojas Prieto, Natalia Lucia; Acuña Monsalve, YudtandulyColombia es uno de los principales países productores de café en el mundo. El sector cafetero, realiza el procesamiento del café por vía húmeda, en donde se generan aguas mieles contaminantes por sus valores de acidez (pH ácido), sólidos suspendidos totales (SST), Nitrógeno total, Demanda Química de oxígeno (DQO), turbidez, entre otros. Dicho esto, el objetivo del presente trabajo de grado fue el diseño e implementación de un sistema de filtración utilizando residuos de origen biológico como la cáscara de yuca y de plátano para el tratamiento las aguas mieles del café generadas en la Finca Grano de Oro, en San Luis Tolima. Para la elaboración del filtro, inicialmente se realizó una caracterización fisicoquímica del aguamiel producto del proceso del café, en la cual se obtuvieron resultados fuera del valor máximo permisible para vertimiento según la Res.631 del 2015. Con esto, se realizó una evaluación del material biológico filtrante en términos de: tamaño de partícula, porosidad, capacidad de adsorción y tiempo de saturación. Respecto a esto se realizó un dimensionamiento del filtro biológico en campo teniendo en cuenta el volumen de agua a procesar por lavado y el caudal de operación, se determinaron los materiales, parámetros de construcción y tiempo de trabajo del filtro. Concluyendo así que, el filtro biológico de 203,2 mm de diámetro y una altura de 1,37 metros, con un caudal de operación de 6,43 LPM, utilizando material biológico derivado de la cáscara de plátano y de yuca con tamaño de partícula de 0,5 mm en una proporción de 18 Kg y material filtrante convencional como antracita y gravilla en proporción de 20 Kg, es altamente eficiente en la remoción de contaminantes presentes en el aguamiel producto del beneficio del lavado del café, debido a que se obtuvieron porcentajes de remoción de solidos suspendidos totales del 90,48% y de Nitrógeno total del 97,38%. Por lo anterior, se puede inferir que el sistema de filtración compuesto por material biológico filtrante es una alternativa viable, que involucra infraestructura asequible, material que es considerado desecho, mantenimiento económico y tecnología simple de operar.Ítem Desarrollo de un prototipo para la detección de grupos funcionales de compuestos orgánicos volátiles asociados al deterioro alimentario(2020) González Bonilla, Ana María; Oliveros Hincapié, Jorge Armando; Acuña Monsalve, YudtandulyEl presente trabajo de grado tiene como objetivo desarrollar un prototipo para la medición de diferentes grupos funcionales de compuestos orgánicos volátiles, generados en matrices alimentarias asociados al deterioro alimentario a través de un arreglo de sensores de gas y la medición de la temperatura y la humedad de las condiciones internas del prototipo. Para la definición del problema se investigaron los antecedentes relacionados con la identificación del deterioro de los alimentos por la presencia de microorganismos patógenos, lo cual permite la contextualización de la problemática asociada a la seguridad e inocuidad alimentaria; seguido, se planteó la justificación frente a la importancia de desarrollar herramientas y equipos que permitan la medición de los compuestos orgánicos volátiles generados por la proliferación de agentes patógenos en los alimentos. Los argumentos teóricos y la normatividad de base se exponen en el marco referencial, como, así mismo, la revisión de otros estudios enfocados en el desarrollo de equipos electrónicos en el campo de la inocuidad de los alimentos.Ítem Desarrollo de un sistema de producción de biogás en un biodigestor de flujo discontinuo en condiciones medio ambientales de campus Chía, Universidad El Bosque(2021) Mariño Parada, Daniela; Rivera Duarte, Laura Valentina; Villanueva Ospina, Angie Melissa; Fajardo Sua, Diana Astrid; Acuña Monsalve, Yudtanduly; Mariño Parada, Daniela [0000-0001-6178-8266]La digestión anaeróbica es un proceso biológico que permite la degradación de residuos orgánicos transformándolos en productos como efluente y biogás con altos contenidos de metano (Gómez, 2012). El rendimiento de este proceso de digestión depende de parámetros tales como pH, ácidos grasos volátiles y temperatura, teniendo este último una alta influencia en el aumento de la actividad de las bacterias que actúan en las etapas de hidrolisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis. Considerando estas variables, se propone el desarrollo de un sistema de producción de biogás en un biodigestor de flujo discontinuo monitoreando variables fisicoquímicas en tres diferentes tipos de aislamiento. Este proyecto fue desarrollado en el Laboratorio de Experimentación Agro Técnica y Energías Renovables (LEATYER), Campus Chía en la Universidad El Bosque. Para esto, la metodología se dividió en cuatro fases: La primera, el desarrollo de un sistema de monitoreo remoto de las variables fisicoquímicas importantes en el proceso de digestión anaeróbica. La segunda, la implementación de los tres diferentes tipos de aislamiento para los biodigestores: invernadero, botellas PET con paja y Thermolon y el tercer, sin sistema de aislamiento. En la tercera, se determinó la relación de Ácidos grasos volátiles-AGV y alcalinidad del afluente y en el efluente con el fin de evaluar el funcionamiento del biodigestor. Por último, se realizó un ANOVA con el objetivo de determinar las variables que afectaron la producción de biogás en cada uno de los biodigestores. Los resultados obtenidos se basan en que el biodigestor con recubrimiento de thermolon y botellas PET con paja fue el que mayor producción de biogás y concentración de metano tuvo. También se encontró un valor de la relación de Ácidos Grasos Volátiles y Alcalinidad superior al rango del valor ideal. Por otro lado, a partir del ANOVA se pudo observar que el valor de p se encontraba <0,05 en cada una de las variables medidas lo que representó una diferencia significativa entre cada uno de los grupos de biodigestores.Ítem Desarrollo de una metodología que permita obtener un hidrolizado proteico a partir de la biomasa residual de la microalga Parachlorella kessleri como insumo en la producción de piensos acuícolas(2023) Benavides Torres, María Isabel; Sierra Garcia, Manuel Eduardo; Acuña Monsalve, Yudtanduly; Casas Forero, NidiaLa acuicultura constituye uno de los grandes contribuyentes de carne de pescado a nivel mundial pero afronta algunos retos asociados a la obtención de piensos de calidad para la alimentación de los peces de cultivo, por esto, desde el concepto de biorrefinería se busca el aprovechamiento de los residuos de biomasa microalgal para suplir esta necesidad. En este trabajo se desarrolló una metodología para obtener un hidrolizado de proteína a partir de biomasa residual microalgal. Para esto se realizaron 3 fases iniciando con la consulta bibliográfica de los métodos actuales de obtención del hidrolizado donde mediante matrices de decisión, se definieron los parámetros y variables para la elaboración de los diseños experimentales. Posteriormente se aplicaron las diferentes variables de caracterización y finalmente se evaluó la calidad del producto de acuerdo con las características de solubilidad proteica, cantidad de cenizas, humedad, estabilidad térmica y contenido de aminoácidos. Como resultado se planteó una metodología que consta de 3 fases principales: extracción de proteína, hidrólisis de proteínas y evaluación de calidad del hidrolizado. Se obtuvieron 8 pruebas por duplicado en la extracción de proteína por medio químico, el en el cual el mejor rendimiento de extracción fue de 72.96% en condiciones de temperatura 45°C, pH 13 durante 120 minutos. Asimismo, en el hidrolizado proteico se realizaron 6 pruebas por duplicado empleando la enzima pepsina mostrando un mayor grado de hidrólisis (21.98%) bajo las condiciones operacionales de pH 3, 37°C, relación enzima sustrato 2% p/p durante 4 horas. De acuerdo a los procesos con mayor rendimiento se realizó la caracterización y evaluación, a partir de la cual se concluyó que la metodología descrita para obtener el hidrolizado proteico fue exitosa al contar con la presencia de aminoácidos esenciales para alimentación acuícola.Ítem Método in vitro de bioacumulación de hierro (Fe(III)) para disminuir su contenido mediante el uso de Bacillus subtilis en muestras de agua del río Chicú(2021) Vargas Buenaventura, María Juliana; Acuña Monsalve, YudtandulyEl presente proyecto de grado se enfoca en el desarrollo de un método in vitro de bioacumulación de hierro (Fe (III)) para disminuir su contenido mediante el uso de Bacillus subtilis en muestras de agua del río Chicú, aprovechando las características propias de este microorganismo que le permiten incorporar metales como el hierro debido a su afinidad con este elemento. En torno a este objetivo, la metodología planteada se enfoca en corroborar el potencial de reducción en la concentración de hierro trivalente (Fe (III)) por parte del microorganismo Bacillus subtilis, según lo reportado en la literatura, así como constatar que existe una reducción significativa de este elemento, de igual manera mediante el uso del microorganismo anteriormente mencionado, en muestras de agua del río Chicú, bajo sus condiciones físico-químicas particulares. Lo anterior, con el fin de establecer las distintas condiciones de la metodología propuesta. En primer lugar, se llevó a cabo una contextualización del problema, junto a una revisión bibliográfica de los antecedentes en cuanto al potencial de B. subtilis para la reducción en la concentración de Fe (III). Luego, se procedió a determinar los parámetros físico-químicos en muestras de agua tomadas directamente de la fuente hídrica en cuestión, a la altura del sector “el Chacal” en el municipio de Tenjo, Cundinamarca. A partir de las muestras recolectadas se determinó: pH, sólidos disueltos totales (TDS), concentración inicial de hierro (Fe (III)), DBO y DQO. Más adelante, se precisó la pureza de la cepa de Bacillus subtilis obtenida, la cual fue donada por el laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín. Posteriormente, se propuso un diseño experimental factorial, para ratificar la capacidad del microorganismo para reducir la concentración de Fe (III) en medios químicamente definidos, de acuerdo con lo reportado en la literatura; estableciendo dicha reducción como variable de interés. Para este diseño, se relacionaron dos factores a evaluar con respecto a la variable de salida, cada uno de los cuales dispone de tres niveles: el pH (3.5, 5 y 7) y la concentración inicial de hierro (Fe (III)) (1 mg/L, 5 mg/L y 9 mg/L), obteniendo un total de 9 tratamientos experimentales. Una vez definidos los tratamientos, se prepararon medios de cultivo químicamente definidos de acuerdo con las características especificadas en el diseño experimental. Tras la inoculación del microorganismo durante un periodo de 7 días a 28 °C con agitación constante a 100 rpm, se determinó la concentración final de hierro tanto en los controles negativos como en cada una de las réplicas, verificando el crecimiento del microorganismo y cuantificando la biomasa por peso seco. Seguidamente, se repitió el proceso de inoculación en muestras de agua provenientes del río Chicú para evaluar el porcentaje de bioacumulación y consecuente reducción en la concentración de Fe (III) en este medio, determinando nuevamente la concentración final del elemento y la biomasa. Por último, se plantearon los análisis estadísticos pertinentes: un análisis de varianza ANOVA con un nivel de significancia de 0.05 y una diferencia mínima significativa (LSD) de Fisher, con un nivel del 95% de confiabilidad. El valor de pH encontrado en las muestras de agua de río fue de 6.87 en promedio, el cual se encuentra dentro del rango usual de pH para cuerpos de agua superficiales, según lo establecido por la Organización Mundial de la Salud. Adicionalmente, se estableció que la concentración de hierro (Fe (III)) fue de 0.94 mg/L, la cual supera en más de un 100% el límite establecido por la norma. Se reportó una DBO de 109 mg/L y una DQO de 696 mg/L, valores que exceden el límite máximo permisible descrito por la normativa correspondiente (50 mg/L para DBO5 y 150 mg/L para DQO). En cuanto al diseño experimental, en general se obtuvieron porcentajes de reducción de Fe (III) mayores al 50%, encontrando que los valores de pH entre 5 y 7 favorecen el crecimiento del microorganismo. De igual manera, se relacionó una mayor concentración inicial de Fe (III) con una cantidad reducida más elevada. La mayor cantidad de hierro (Fe (III)) reducida fue de 8.78 mg/L, o bien un porcentaje de 97.56% de reducción, el cual se dio en condiciones de concentración inicial de Fe (III) de 9 mg/L y pH 7. En el caso particular del agua del río, la cantidad promedio de Fe (III) reducida, fue de 0.83 mg/L, que representa un porcentaje de reducción de hierro de 88.3%. Se verificó la viabilidad en el crecimiento del microorganismo en agar nutritivo luego de ser sometido al medio con concentraciones de hierro diferentes. Adicionalmente, la determinación de la biomasa por peso seco indicó que la mayor cantidad obtenida fue 0.36 ± 0.04 g/ml, en condiciones de concentración de Fe (III) de 1mg/L y ph7. En general, los resultados indican el potencial de B. subtilis para la reducción de diferentes concentraciones de Fe (III) en medios de cultivo específicamente definidos para el microorganismo, así como en muestras de agua del río Chicú, las cuales poseen características físico-químicas propias.