Producción continua de etanol en biorreactores de lecho empacado con células de levadura inmovilizadas en residuos lignocelulósicos

RESUMEN: Los procesos continuos con células inmovilizadas son una alternativa para mejorar la eficiencia y el rendimiento de las fermentaciones alcohólicas. Recientemente, se han comenzado a evaluar materias primas derivadas de residuos agroindustriales y su aplicación como soportes promisorios para la inmovilización celular. En este trabajo se evaluó la producción continua de etanol en reactores de lecho empacado con células de levadura inmovilizadas en residuos lignocelulósicos de viruta, bagazo de caña, capacho y tusa de maíz. Se empleó glucosa como fuente de carbono para establecer las condiciones de referencia y se realizaron las fermentaciones con sacarosa comercial. Además, se evaluó como sustrato alternativo el jarabe glucosado obtenido de la harina de yuca. Las experimentaciones fueron realizadas a nivel de laboratorio en reactores de columna de 250 mL. El bagazo de caña fue el material en el que se inmovilizó mayor cantidad de células. Se obtuvo un valor de 0,047 g de Biomasa/g de soporte (gX/gC). Para la fermentación realizada con glucosa, la productividad alcanzada fue de 13,33 ± 1,5 g/L h. Un valor similar, 13,00 ± 0,02 g/L h fue alcanzado para la productividad de la fermentación con sacarosa. En las fermentaciones realizadas con jarabe glucosado, se obtuvo mayor cantidad de etanol en el proceso que empleó tusa como soporte. Se produjeron 31,99 ± 1,93 g/L de etanol y se alcanzó una productividad de 10,66 ± 0,64 g/L h. Los resultados obtenidos han permitido establecer el potencial que tienen estos residuos lignocelulósicos como soportes en la inmovilización celular para la producción en continuo de etanol, y la posibilidad de emplear el jarabe glucosado como sustrato alternativo.ABSTARCT: Continuous processes with immobilized cells are a good alternative for improving the efficiency and the performance of alcoholic fermentations. The potential use of raw materials obtained from agro-industrial waste as supports for cell immobilization was recently evaluated. In this work, we evaluated the continuous production of ethanol in packed-bed reactors with yeast cells immobilized on wood shaving, cane bagasse, corn leave, and corn cob lignocellulosic waste. We used glucose as a carbon source to establish the reference conditions and we made the fermentations with commercial sucrose. We also evaluated the glucose syrup obtained from cassava flour as alternative substrate. The experiments were performed on a laboratory level in column reactors of 250 mL. The cane bagasse was the material on which the highest amount of cells was immobilized. A value of 0.047 g Biomass/g Carrier (gX/gC) was obtained. For the fermentation performed with glucose, the productivity reached was 13.33 ± 1.5 g/L h. A similar value, 13.00 ± 0.02 g/L h was reached for the productivity of fermentation with sucrose. In the fermentations performed with glucose syrup, a higher amount of ethanol was obtained in the process that used corn cob as the carrier. 31.99 ± 1.93 g/L of ethanol was produced and the productivity of 10.66 ± 0.64 g/L h was reached. The results obtained have allowed us to establish the potential this lignocellulosic waste has as carriers for cell immobilization for the continuous production of ethanol, and the possibility of using glucose syrup as an alternative substrate

Inmovilización de levaduras en residuos lignocelulósicos para la producción de etanol en biorreactor de lecho empacado

ABSTRACT: This study is focused on the development of an immobilization process of yeast cells in waste lignocellulosic materials and their evaluation in the ethanol production by using packed bed bioreactors. We evaluated four different waste lignocellulosic materials: wood shavings, cane bagasse, corn cobs and corn leaves. The characterization made it possible to establish the microscopic structural differences between the four materials, as well as the differences in composition of lignin, cellulose, hemicelluloses and ash. A protocol for packaging materials and a quantification methodology of immobilized biomass was developed. An experimental design was conducted to determine the effects of the size of lignocellulosic materials on cell immobilization and to establish the effects of the flow rate in the immobilized cells when the fermentation is performed in packed bed bioreactors. Under the established experimental conditions we determined the size and flow rate that provided the better operational stability for the fermentation in packed bed bioreactor. The result of the study showed that the material in which the biggest amount of cells was immobilized was the sugar cane bagasse, and we obtained a value of 0.04657 dry immobilized biomass gX/gS (grams of dry biomass per grams of lignocellulosic material). This amount of immobilized biomass is significant compared to the values reported by other authors. As a result of the experimental design of the influence of flow and size of the carrier on the immobilization, it was established that there is no significant statistical difference in the range of the values used in the experiment (size of 3.4; 6.7 and 10 mm and flow rate of 0.36; 1.6 and 3.33 ml/s), so the best conditions for cell immobilization could be established taking into account the operational conditions and system stability. The size of the carrier selected was 3.4 mm and the flow rate of 0.36 ml/s. In the fermentations carried out in packed bed bioreactors with the biocatalyst (carrier + yeast), it was possible to obtain an increase of the amount of immobilized cells up to a value of 0.1444 ± 0.0061 grams of biomass after 12 hours of fermentation. Ethanol production using these biocatalysts reached a value of 20 g/L in 12 hours fermentation batch, equivalent to a volumetric productivity of 1.67 g/Lh. The results have established the implementation potential of ethanol production by continuous fermentation with immobilized cells in waste lignocellulosic materials.RESUMEN: El presente estudio se ha orientado hacia el desarrollo de un proceso de inmovilización de células de levaduras en residuos de materiales lignocelulosicos y a su evaluación en la producción de etanol mediante el uso de biorreactores de lecho empacado. Se evaluaron cuatro diferentes residuos de materiales lignocelulosicos: viruta de madera, bagazo de caña, tusa y capacho de maíz. La caracterización realizada permitió establecer las diferencias estructurales microscópicas que presentan los cuatro materiales, al igual que las diferencias en composición de lignina, celulosa, hemicelulosa y cenizas. Se desarrolló un protocolo para el acondicionamiento de los materiales y una metodología de cuantificación de biomasa inmovilizada. Se realizó un diseño experimental para determinar el efecto del tamaño de los materiales lignocelulósicos en la inmovilización celular y para establecer el efecto del caudal empleado en el proceso de inmovilización en los biorreactores de lecho empacado. Bajo las condiciones experimentales establecidas se determinó el tamaño y caudal que mejor estabilidad operacional proporcionaron a la fermentación en el biorreactor de lecho empacado. Como resultado del estudio se obtuvo que el material en el que se inmovilizó mayor cantidad de células de levadura fue el bagazo de caña, se obtuvo un valor de biomasa seca inmovilizada de 0,04657 gX/gS (gramos de biomasa por gramos de material lignocelulósico empleado). Esta cantidad de biomasa inmovilizada es significativa comparada con los valores reportados por otros autores. Como resultado del diseño experimental de la influencia del caudal y el tamaño del soporte en la inmovilización se pudo establecer que no existe diferencia estadística significativa en el rango de valores empleados en la experimentación (tamaño de 3,4, 6,7 y 10 mm y caudal de 0,36, 1,6 y 3,33 ml/s), así que las mejores condiciones para la inmovilización celular pudieron ser establecidas teniendo en cuenta las condiciones operacionales y estabilidad del sistema, el tamaño de soporte empleado fue de 3,4 mm y el caudal de 0,36 ml/s. En las fermentaciones realizadas en los biorreactores de lecho empacado con el biocatalizador (soporte + levaduras), se logró obtener un aumento en la cantidad de células inmovilizadas hasta un valor de 0,1444 ± 0,0061 gramos de biomasa inmovilizada después de 12 horas de fermentación. La producción de etanol empleando estos biocatalizadores alcanzó un valor de 20 g/L en 12 horas de fermentación por lote, es decir, una productividad volumétrica de 1,67 g/Lh. Los resultados obtenidos han permitido establecer el potencial de la implementación de la producción de etanol mediante fermentaciones en continuo con células inmovilizadas en residuos de materiales lignocelulosicos.

Mejorar aspectos del sistema de gestión de seguridad y salud en trabajo de la empresa Mincivil S.A. como medida de prevención de accidentes laborales

La empresa Mincivil a la cual se le realiza el trabajo de investigación se encuentra ubicada en el Municipio de Guadalupe Antioquia. Pertenece al sector de obras civiles. Esta empresa al estar totalmente inmersa en el sector construcción, presenta una cantidad de cifras que indican que es propensa a tener una gran cantidad de incidentes, accidentes y enfermedades laborales. La empresa Mincivil S.A siendo consciente del nivel de riesgo que presenta debido a sus actividades, donde los peligros a los que se exponen sus colaboradores son inminentes, ha sido disciplinada en su proceso de estudiar la manera de reducir al máximo esas posibles falencias que desencadenan en accidentes, y esto se hace con el fin de poder garantizar a esos colaboradores un espacio seguro para la realización de sus funciones laborales. Hemos decido brindar un apoyo a Mincivil en su proceso de mejora continua, con estrategias y recomendaciones que les ayude a reducir los porcentajes de accidentabilidad, incentivar y concientizar a los colaboradores directos de la obra y al resto del personal, sobre la importancia de implantar una fuerte cultura del autocuidado y orientarlos sobre las falencias que se encontraron por medio de la observación, el análisis de los resultados arrojados en las 36 encuestas realizadas a los colaboradores de la empresa, y el análisis de la entrevista al profesional encargado del Sistema de Gestión en Salud y Seguridad.The Mincivil company to which the research work is carried out is located in the Municipality of Guadalupe Antioquia. It belongs to the civil works sector. This company, being totally immersed in the construction sector, presents a number of figures that indicate that it is prone to having a large number of incidents, accidents, and occupational diseases. The company Mincivil S.A, being aware of the level of risk that it presents, due to its activities where the dangers to which its collaborators are exposed are imminent, has been disciplined in its process of studying the way to reduce to the maximum those possible shortcomings that trigger in accidents, and this is done in order to be able to guarantee its collaborators a safe space to carry out their work functions. We have decided to provide support to Mincivil in its process of continuous improvement, with strategies and recommendations that will help them reduce accident rates, encourage and make the direct collaborators of the work and the rest of the staff aware of the importance of implementing a strong culture of self-care and guide them on the shortcomings that were found through observation, analysis of the results obtained in the 36 surveys of the company's employees, and analysis of the interview with the professional in charge of the Management System in Health and security

A global experiment on motivating social distancing during the COVID-19 pandemic

Finding communication strategies that effectively motivate social distancing continues to be a global public health priority during the COVID-19 pandemic. This cross-country, preregistered experiment (n = 25,718 from 89 countries) tested hypotheses concerning generalizable positive and negative outcomes of social distancing messages that promoted personal agency and reflective choices (i.e., an autonomy-supportive message) or were restrictive and shaming (i.e., a controlling message) compared with no message at all. Results partially supported experimental hypotheses in that the controlling message increased controlled motivation (a poorly internalized form of motivation relying on shame, guilt, and fear of social consequences) relative to no message. On the other hand, the autonomy-supportive message lowered feelings of defiance compared with the controlling message, but the controlling message did not differ from receiving no message at all. Unexpectedly, messages did not influence autonomous motivation (a highly internalized form of motivation relying on one’s core values) or behavioral intentions. Results supported hypothesized associations between people’s existing autonomous and controlled motivations and self-reported behavioral intentions to engage in social distancing. Controlled motivation was associated with more defiance and less long-term behavioral intention to engage in social distancing, whereas autonomous motivation was associated with less defiance and more short- and long-term intentions to social distance. Overall, this work highlights the potential harm of using shaming and pressuring language in public health communication, with implications for the current and future global health challenges

A multi-country test of brief reappraisal interventions on emotions during the COVID-19 pandemic.

The COVID-19 pandemic has increased negative emotions and decreased positive emotions globally. Left unchecked, these emotional changes might have a wide array of adverse impacts. To reduce negative emotions and increase positive emotions, we tested the effectiveness of reappraisal, an emotion-regulation strategy that modifies how one thinks about a situation. Participants from 87 countries and regions (n = 21,644) were randomly assigned to one of two brief reappraisal interventions (reconstrual or repurposing) or one of two control conditions (active or passive). Results revealed that both reappraisal interventions (vesus both control conditions) consistently reduced negative emotions and increased positive emotions across different measures. Reconstrual and repurposing interventions had similar effects. Importantly, planned exploratory analyses indicated that reappraisal interventions did not reduce intentions to practice preventive health behaviours. The findings demonstrate the viability of creating scalable, low-cost interventions for use around the world

Desarrollo de un sensor fonónico diferencial para pruebas cerca al paciente

117 páginasLas pruebas cerca al paciente han sido ampliamente utilizadas como método diagnóstico, este tipo de pruebas emplean dispositivos pequeños y portátiles que entregan resultados de manera inmediata. Sin embargo, siguen presentando un reto, y es que a pesar de que se ha logrado reducir el costo y tiempo de respuesta de los análisis, la relación señal a ruido aún sigue siendo baja, generando que la calidad de las mediciones sea inferior a lo esperado. El desarrollo de un sensor fonónico capaz de realizar mediciones diferenciales es ideal para buscar solucionar esta problemática, ya que estudios previos han demostrado que con las mediciones diferenciales que se pueden implementar en este tipo de sensores es posible detectar pequeños cambios, lo cual permite disminuir el ruido de la señal y por ende mejorar el diagnóstico. Para el desarrollo de este sensor se implementó una metodología de diseño en cascada con múltiples etapas, partiendo del diseño del nuevo sensor haciendo uso de la técnica de reducción de la simetría, pasando por la simulación de la respuesta de los nuevos diseños, y finalizando con la construcción e implementación de un sistema de flujo que permite un fácil manejo y una reducción en los errores de medición. Adicionalmente se verificó su funcionamiento por medio de pruebas de carbonato de litio en agua destilada a diferentes concentraciones, soluciones de cloruro de sodio en agua destilada y soluciones de peróxido de hidrógeno también en agua destilada. Las pruebas con carbonato de litio presentaron mejores resultados y a pesar de que los demás analitos no tuvieron una respuesta tan positiva como el carbonato de litio, si se pudo observar y caracterizar su comportamiento gracias a la toma de medidas diferenciales. Dentro del proyecto se incluyeron una serie de estudios complementarios que no solo ayudaron a comprender el comportamiento de esta estructura de cristal fonónico, sino que también sirvieron para plantear nuevas conformaciones para su uso en diversas aplicaciones médicas, como lo son el estudio de una prueba de concepto para mediciones simultáneas en dos cavidades y un primer avance para pruebas multianalito, que presentan una gran ventaja para las técnicas de diagnóstico, sobre todo a la hora de tener que evaluar más de una muestra a la vez.PregradoIngeniero(a) Biomédico(a

Quarterly Report: Implementation Status of the Colombian Final Peace Accord, July-September 2023

On a quarterly basis, the Kroc Institute produces independent, impartial, and academically rigorous information on the status of the implementation of the Final Accord. The quarterly reports aim to promote implementation processes and public dialogue and are presented to government and non-government entities in charge of implementation, civil society organizations, the international community, and all other parties committed or interested in this process.</p

Informe Trimestral: Estado Efectivo de la Implementación del Acuerdo Final, julio–septiembre de 2023

El Instituto Kroc provee cada tres meses información independiente, imparcial, y con rigurosidad académica sobre el estado de la implementación del Acuerdo Final. Los informes trimestrales se presentan a los representantes de las partes firmantes en la Comisión de Seguimiento Impulso y Verificación (CSIVI), a las entidades implementadoras, a las organizaciones de la sociedad civil, a la comunidad internacional y en general a todos los actores involucrados en la implementación del Acuerdo Final, para impulsar su avance y alimentar el diálogo público sobre el tema.</p

Quarterly Report: Implementation Status of the Colombian Final Peace Accord, April – June 2023

On a quarterly basis, the Kroc Institute produces independent, impartial, and academically rigorous information on the status of the implementation of the Final Accord. The quarterly reports aim to promote implementation processes and public dialogue and are presented to government and non-government entities in charge of implementation, civil society organizations, the international community, and all other parties committed or interested in this process.</p