Degradación anaeróbica de efluentes de la industria del procesado de papa

En la presente tesis se desarrolla el tema degradación anaeróbica de efluente de la industria de procesado de papa de un modo detallado, centrándose en la caracterización de las diferentes fracciones del residuo y la comprensión del proceso por medio de modelos cinéticos matemáticos. Este enfoque permite un conocimiento fenomenológico completo a la vez que provee herramientas para la operación y el mejoramiento del proceso. Durante el desarrollo este trabajo doctoral, se han ensayado diferentes enfoques y puntos de vista sobre esta línea que se ven reflejados en la presente tesis. Se incluye también una profunda revisión de bibliografía. En el desarrollo del primer capitulo se mencionan aspectos básicos de la industria del procesado de papa, los efluentes generados y sus potenciales problemáticas en relación al medio ambiente, para luego desarrollar las alternativas de tratamiento y discutir sus ventajas relativas. Finalmente introduce en las temáticas desarrolladas en los capítulos posteriores. Dadas las características del efluente, su alto contenido de material particulado y la presencia de una fracción que permanece inerte durante el proceso, es vital una adecuada caracterización del efluente. Se presentan también una serie de ensayos capaces de discriminar entre las diferentes fracciones orgánicas y se formuló un modelo cinético capaz de predecir el comportamiento de la degradación anaeróbica de efluentes de la industria del procesado de papa basado en observaciones empíricas. En el segundo capítulo se describen estas metodologías y se muestra como el modelo propuesto ajusta satisfactoriamente los datos experimentales. En el tercer capitulo se realiza la validación cruzada del modelo desarrollado en una instalación industrial. Este capitulo tiene un profundo interés de investigación aplicada, dado que no solo valida el desarrollo previo en una aplicación directa, sino que utiliza la información recabada para realizar un estudio del proceso y se plantea como una herramienta para el diseño de futuras instalaciones. El capitulo en su conjunto se presenta además como una herramienta para la formación de estudiantes de grado, con aplicación en Docencia. Debido a la fuerte fluctuaciones en los flujos de alimentación de los sistemas de tratamiento de efluentes y a la sensibilidad de los procesos biológicos a los mismos, resulta de gran importancia conocer y poder predecir el comportamiento del sistema. Con este fin en el cuarto capítulo se estudia el efecto de las diferentes cargas orgánicas sobre el desenvolvimiento del proceso. Con la información recabada se ha desarrollado un modelo cinético que considera diferentes inhibiciones y es capaz de predecir el comportamiento del proceso en un amplio rango de alimentaciones, con un único conjunto de parámetros. Aparte del exhaustivo estudio cinético, esta tesis presenta un estudio de deficiencias nutricionales en el quinto capítulo. Para su desarrollo se han seleccionado alternativas nutricionales de posible uso industrial con el fin de permitir una aplicación directa de los resultados de las investigaciones desarrolladas. Finalmente, se ha incursionado en un área relativamente de reciente interés, combinando el tratamiento de efluentes con la novedosa tecnología de celdas de combustible microbianas. Se han diseñado experimentos y dispositivos a tal fin. En el sexto capitulo se evalúa la utilización de esta tecnología como alternativa y/o complemento al tratamiento anaeróbico convencional. En resumen, el contenido de la presente tesis aporta conocimientos de caracterización y modelado de relevancia científica y con un alto potencial de aplicación a la industria y la docencia.Facultad de Ingenierí

Kinetic Modeling of Sunflower Grain Filling and Fatty Acid Biosynthesis

Grain growth and oil biosynthesis are complex processes that involve various enzymes placed in different sub-cellular compartments of the grain. In order to understand the mechanisms controlling grain weight and composition, we need mathematical models capable of simulating the dynamic behavior of the main components of the grain during the grain filling stage. In this paper, we present a non-structured mechanistic kinetic model developed for sunflower grains. The model was first calibrated for sunflower hybrid ACA855. The calibrated model was able to predict the theoretical amount of carbohydrate equivalents allocated to the grain, grain growth and the dynamics of the oil and non-oil fraction, while considering maintenance requirements and leaf senescence. Incorporating into the model the serial-parallel nature of fatty acid biosynthesis permitted a good representation of the kinetics of palmitic, stearic, oleic, and linoleic acids production. A sensitivity analysis showed that the relative influence of input parameters changed along grain development. Grain growth was mostly affected by the specific growth parameter (μ′) while fatty acid composition strongly depended on their own maximum specific rate parameters. The model was successfully applied to two additional hybrids (MG2 and DK3820). The proposed model can be the first building block toward the development of a more sophisticated model, capable of predicting the effects of environmental conditions on grain weight and composition, in a comprehensive and quantitative way.Fil: Durruty, Ignacio. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Química. Grupo de Ingeniería Bioquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata; ArgentinaFil: Aguirrezábal, Luis Adolfo Nazareno. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata; ArgentinaFil: Echarte, Maria Mercedes. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata; Argentin

Tratamiento de efluentes textiles con penicillium chrysogenum : estudio paramétrico

El tratamiento biológico mediante hongos ha demostrado ser un proceso atractivo para biodegradar efluentes textiles. En este trabajo se realizó un estudio paramétrico de la degradación de Direct Black 22 (DB22) mediante P. chrysogenum como primer acercamiento a una aplicación industrial. Se estudiaron 3 fuentes de carbono adicionales y su concentración inicial óptima. La concentración óptima de fuente de carbono se determinó utilizando glucosa; siendo 6 g/L la que demostró una mejor performance. Con este valor se estudiaron fuentes de carbono alternativas: glucosa como control, almidón por ser un subproducto de la industria de la papa local y efluente de esta misma industria por ser un residuo. El uso de almidón de papa como co-sustrato mostró las mayores velocidades de decoloración y degradación de DQO. De este estudio se concluye que el uso de almidón de papa con una concentración inicial de 6 g/L es la opción más favorable.Biological treatment with fungi has proven to be an attractive process for biodegrading textile effluents. In this work a parametric study of the degradation of Direct Black 22 (DB22) by P. chrysogenum was made as a first approach to an industrial application. Three additional carbon sources and their optimum initial concentration were studied. The optimum carbon source concentration was determined using glucose; 6 g/L showed the best performance. With this value alternative carbon sources were studied: glucose as control, starch because it is a by-product of the local potato industry and effluent from the same industry because it is a residue. The use of potato starch as co-substrate showed the highest rates of decolorization and COD degradation. This study concludes that the use of potato starch with an initial concentration of 6 g/L is the most favorable option.Fil: Lanfranconi, Inés. Universidad Nacional de Mar del PlataFil: Wolski, Erika Alejandra. Universidad Nacional de Mar del PlataFil: Froilán, González Jorge. Universidad Nacional de Mar del PlataFil: Durruty, Ignacio. Universidad Nacional de Mar del Plat

Multisubstrate Monod Kinetic Model for Simultaneous Degradation of Chlorophenol Mixtures

Chlorophenols (CPs) are persistent and highly toxic compounds rated as priority pollutants by the Environmental Protection Agency (EPA). Frequently, these compounds are present as mixtures of CPs in industrial wastewaters. Therefore the study of biodegradation on mixed pollutants is an important aspect of biodegradation and wastewater treatment. In this work, we studied the multisubstrate degradation of CPs by a mixed culture of Pseudomonas aeruginosa and a novel Acromobacter sp. capable of using pentachlorophenol (PCP), 2,4,6 trichlorophenol (2,4,6 TCP) and 2,3,5,6 tetrachlorophenol (2,3,5,6 TeCP) as the sole sources of carbon and energy. The main objective of this work was to evaluate the effect of substrate mixtures on the degradation kinetics of PCP. Batch experiments were conducted with each CP separately and in mixtures of PCP + 2,4,6 TCP, PCP + 2,3,5,6 TeCP, and PCP + 2,4,6 TCP + 2,3,5,6 TeCP. Based upon our results we have concluded that the simultaneous degradation of CPs is a key factor contributing to the improvement of PCP degradation. The kinetic parameters for PCP and 2,4,6 TCP were obtained by fitting the data to a Monod kinetics model. Using such parameters, the model was able to predict simultaneous multisubstrate degradation of PCP with others CPs

Degradation of chlorophenol mixtures in a fed-­batch system by two soil bacteria

This work was undertaken to investígate the effect of variations of the feed rate on a fed-batch set-up used to degrade xenobiotics. The mixture of substrates was composed of PCP, 2,4,6 TCP and 2,3,5,6 TeCP (pentachlorophenol, 2,4,6 trichlo- rophenol and 2,3,5,6 tetrachlorophenol respectively). Two acclimated bacteria isolated from soil were used: Pseudomonas aeruginosa and Achromobacter sp. nov. The different flow rates tested were: I: 0.5 ml*min-1, II: 1.67 ml*min$latex ^{}$-1 and III: 2.00 mf-min'1. Our results show that during fed-batch operation the 2,4,6 TCP exhibits an earlier degradation than the other com- pounds, for all of the flow rates tested. This indicates that in this case the degradation of the most recalcitrant compounds (PCP and 2,3,5,6 TeCP) is benefited by the increase in biomass ofbacteria, due to the metabolisation of a less recalcitrant compound (2,4,6 TCP). The defined parameter, specific degradation rate (SDR), was demonstrated to be very useful for comparing the degradation abilities at different flow rates of a fed-batch system. The degradation efficiencies were shown to be higher than 90% for all of the cases and to decrease as the feed rate increases. However, the SDR, a parameter that involves the rate of degradation and the biomass, increases as the flow rate increases. At a feed flow rate of 2 mf-min'1 SDR reaches a maximum of 12.476 x 10'10 mgCP-M-CFU'1. Finally, among the feed flows tested, taking into account both the degradation efficiency and the SDR, 2 ml-min-1 is the most convenient flow rate for chlorophenol degradation in fed-batch Systems. An even higher degradation efficiency (97%) can be achieved by using the feed rate of 2 mf-min'1 followed by an additional batch post-treatment of2 h, with a SDR of 13.136 x 10-10 mg CP-h1-CFU1

Towards an ideotype for food-fuel dual-purpose wheat in Argentina with focus on biogas production

Wheat straw, one of the most abundant agricultural residues worldwide, can be used to produce biogas, which is considered one of the most efficiently produced renewable energies. Wheat grown with the dual-purpose of producing food and biogas should display simultaneously high grain and straw yields, low lodging susceptibility and high conversion efficiency of straw into biogas. The aims of this study were to determine the best food-fuel dual-purpose wheat candidates among 36 wheat genotypes—including French, CIMMYT and local (Criollo) germplasm—used in breeding programs in Argentina and to gain some insights into the relationships between key traits relevant for dual-purpose wheat genotypes. Results High variability in individual key traits for dual-purpose wheat ideotype has been found. Genotypes of French origin displayed the highest grain yield, and those of CIMMYT origin, the lowest straw yield. Genotypes of Criollo origin showed the highest lodging susceptibility, and French ones, the lowest. Straw yield was positively correlated with grain yield in all genotypes, and negatively correlated with plant height in genotypes of Criollo origin. Straw conversion into biogas was measured in terms of the biogas potential production and kinetic parameters Bmax (maximum specific biogas production) and k (first-order kinetic constant) were analyzed. All key traits were analyzed together by a principal component analysis. Baguette 31 and SNR Nogal, two genotypes of French origin, showed high grain yield, high-to-very high straw yield, low lodging susceptibility, and moderate-to-high Bmax and k. Buck Guapo and Buck Baqueano, two genotypes of Criollo origin, displayed good values for grain yield, straw yield and Bmax and k. However, their high lodging susceptibility precludes their production in shallow soils or high-input systems. Lastly, some old genotypes (e.g. Klein Atlas) harbored a good combination of all key traits and could prove valuable to be included in future breeding programs for dual-purpose wheat. Conclusions While none of the genotypes excelled in every key trait, a few candidates showed potential for dual-purpose ideotype, particularly Baguette 31 and SNR Nogal. The challenge lays in gathering all attributes for food and 2G fuel in the same genotype.EEA BalcarceFil: Gabbanelli, Nadia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina.Fil: Gabbanelli, Nadia. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.Fil: Erbetta, Elisa. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina.Fil: Erbetta, Elisa. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.Fil: Sanz Smachetti, Maria Eugenia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina.Fil: Sanz Smachetti, Maria Eugenia. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.Fil: Lorenzo, Máximo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina.Fil: Lorenzo, Máximo. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.Fil: Talia, Paola Mónica. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina.Fil: Ramírez, Ignacio. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina.Fil: Ramírez, Ignacio. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.Fil: Vera, Magdalena. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina.Fil: Vera, Magdalena. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.Fil: Durruty, Ignacio. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina.Fil: Pontaroli, Ana Clara. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina.Fil: Pontaroli, Ana Clara. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.Fil: Echarte, María Mercedes. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina.Fil: Echarte, María Mercedes. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina

Scaling up and kinetic model validation of Direct Black 22 degradation by immobilized Penicillium chrysogenum

This research was undertaken to develop tools that facilitate the industrial application of an immobilized loofah-fungi system to degrade Direct Black 22 (DB22) azo dye. In laboratory-scale tests, the DB22, and loofah as support, were used. Assays without loofah were used as a free-cells control. The use of natural carriers to facilitate adhesion and growth of the fungi has shown favorable results. The degradation rate of immobilized cells increased twice as compared to free-cells control. At day 5 the decolorization was almost complete, while without loofah the total decolorization took more than 10 days. After 10 days, the extent of growth was nine times higher for the immobilized assays in comparison with the control flask. In subsequent experiments decolorization of DB22 was proven in a bench-scale reactor. A previously developed kinetic model was validated during the process. The model validation over free-cells assays gives an average normalized root mean squared error (ANRMSE) of 0.1659. Recalibration steps allowed prediction of the degradation with immobilized cells, resulting in an ANRMSE of 0.1891. A new calibration of the model during the scaling-up process yielded an ANRMSE of 0.1136 for DB22. The results presented encourage the use of this modeling tool in industrial scale facilities.Fil: Durruty, Ignacio. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Química. Grupo de Ingeniería Bioquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Gonzalez, Jorge Froilan. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Química. Grupo de Ingeniería Bioquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Wolski, Erika Alejandra. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Química. Grupo de Ingeniería Bioquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Modeling of an industrial anaerobic digester: A case study for undergraduate students

An industrial digester is proposed as a case study, aiming at promoting active learning in undergraduate chemical reaction engineering courses. This problem is a good candidate for teamwork in groups of two to four members to stimulate debate and enhance the learning experience. Students are given two weeks to prepare a short written report describing model building, solution method, interpretation of results, and sensitivity analysis. At the end of the first week, model building and its resolution are supposed to be accomplished so that the encountered difficulties can be shared and discussed in class. The authors assume that the students have a prior knowledge of the use of mathematical software. Some students will specifically need help with the convergence of the model. The second week is devoted to performing the sensitivity analysis and identifying key operating parameters. Finally, a roundtable discussion is proposed to present the final project in which each group will present a 10 minute talk about their work. When everyone has completed their individual presentations, the instructor will facilitate discussion and debate to reach general conclusions.Fil: Durruty, Ignacio. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Ayude, María Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación En Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin

Class and Home Problems: Modeling of an Industrial Anaerobic Digester: A Case Study for Undergraduate Students

The traditional approach in undergraduate chemical reaction engineering courses, as practiced in our uni-versity, is typically limited to design problems that can be solved by analytical methods. The study of single reaction systems presents the alternative of graphical reso-lution and easy analysis. Furthermore, single autocatalytic or inhibitory kinetic reactions are generally used to study the optimal combination of ideal reactors or the optimum recycle ratio.[1, 2] However, in most practical applications, a serial-parallel multiple reaction system takes place and the resolution of numerical schemes is required. The increasing use and development of computers is gradually changing the design approach in chemical engineering education. Indeed, the current technological tools facilitate quantitative analysis and, therefore, allow the student to attain a deeper learning approach to chemical engineering fundamentals by solving authentic systems.Fil: Durruty, Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata; ArgentinaFil: Ayude, María Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata; Argentin

¿Qué se entiende por fútbol infantil? : Críticas al modelo de enseñanza

Esta investigación está basada en el funcionamiento de las ligas de Fútbol Infantil en la ciudad de La Plata, con niños de edades comprendidas entre los 6 a 12 años, entendiendo al Fútbol Infantil como un deporte de ligas altamente competitivas sin tener en cuenta los intereses de los niños en función de la edad, o los contextos políticos y socioeconómicos en los cuales esos niños se desarrollan. El principal punto de observación fue conocer cómo se comportan los chicos en distintas situaciones que se plantean; realizarle críticas a ese Fútbol Infantil, tratando de explicar también lo que se entiende como fútbol dentro de la escuela. Para desarrollar este trabajo decidimos realizar observaciones en distintos clubes de las ligas de Fútbol Infantil de la ciudad de La Plata. Las mismas fueron realizadas durante el año 2013 para el Eje Fútbol de la materia Educación Física 2, correspondiente al segundo año del Profesorado Universitario en Educación Física de la Facultad de Humanidades y Ciencias de la Educación de la Universidad Nacional de La Plata.This research is based on running leagues Children's Football in the city of La Plata, with children aged 6 to 12 years, meaning the Children's Football as a sport highly competitive leagues regardless interests children depending on the age, or the political and socio-economic contexts in which these children develop. The main observation point was to know how kids behave in different situations that arise; Give you criticisms of the Child Football, also trying to explain what is meant as soccer in school. To develop this work we carried out observations in different clubs in the Football League for Child city of La Plata. These were made during 2013 for football field Shaft PE 2 for the second year of university teachers in Physical Education, Faculty of Humanities and Education at the National University of La Plata.Sección: Documentos y notas de trabajoDepartamento de Educación Físic