137 páginas. Doctorado en Ciencias e Ingeniería Ambientales.En esta investigación, un proceso compuesto por un convertidor catalítico y tres fotobiorreactores airlift conectados en secuencia conteniendo la microalga Scenedesmus dimorphus se estudió para remover las emisiones de CO₂, CO y NOx provenientes de la operación de una caldera generadora de vapor que utiliza diésel como combustible. También se evaluaron los efectos de velocidad de corte, intensidad de luz y los ciclos luz/oscuridad en el crecimiento de la microalga. Finalmente, se evaluaron distintos flujos de gas en el coeficiente volumétrico de transferencia masa (KLa) de O₂ y CO₂. En este estudio, el convertidor catalítico transformó un máximo de 78% de CO a CO₂ y un 89.8% de NO a NO₂ presentes en el gas de combustión. Dentro de los experimentos realizados en los reactores airlift, se observó que a bajas velocidades de corte (Re≈3200), se obtenía una elevada productividad de biomasa de 0.29 g L-¹ d-¹. Sin embargo, al cultivar la microalga con una intensidad de luz de 60.75 μmol m-² s-¹ y un ciclo luz/oscuridad de 16/8 h se obtuvieron los valores máximos de productividad y velocidad de fijación de CO₂, que fueron de 0.44 gcel L-¹ d-¹ y 0.8 g CO₂ L-¹ d-¹, respectivamente. La máxima eficiencia de remoción de CO₂ fue del 52.14%. Los valores máximos de KLaO₂ y KLaCO₂ fueron de 3.71 y 3.45 h-¹, respectivamente. A partir de estos experimentos, se determinaron los parámetros hidrodinámicos y cinéticos, que se utilizaron en el desarrollo de un modelo matemático que permitió predecir el crecimiento de la microalga en un cultivo semicontinuo dentro de un reactor airlift, involucrando la transferencia de masa de CO₂, la velocidad de formación del ion HCO₃-, la capacidad de carga (concentración máxima de biomasa que puede soportar un medio sin presentar algún efecto negativo en el crecimiento) de la microalga y la producción de oxígeno. El modelo matemático propuesto reprodujo los valores de biomasa en un reactor airlift. También permitió predecir que la microalga tiene mayor preferencia de consumo de carbono en forma de CO₂ y que no hubo acumulación de oxígeno tal, que pudiera inhibir el crecimiento de la microalga.In this research, a process composed of a catalytic converter and three airlift photobioreactors conected in sequence containing the microalga Scenedesmus dimorphus was estudied to remove CO₂, CO and NOx emissions from a steam generating boiler that uses diesel as fuel. The effects of shear rate, light intensity, and light/dark cycles on microalga growth were also evaluated. Finally, different gas flow rates were evaluated on the volumetric mass transfer coefficient (KLa) of O₂ and CO₂. In this study, the catalytic converter, transformed a maximum of 78% of CO to CO₂ and 89.8% of NO to NO₂ present in the flue gas. Within the experiments carried out in the airlift reactors, it was oberved that at low shear rates (Re≈3200), a high biomass productivitiy of 0.29 g L-1 d-1 was obtained. However, when cultivating the microalga with a light intensity of 60.75 μmol m-₂ s-1 and a light/dark cycle of 16/8 h, the máximum values of productivity and CO₂ fixation rate were obtained, which were 0.44 g L-¹ d-¹ and 0.8 gCO₂ L-¹ d-¹, respectively. The máximum CO₂ removal efficiency was 52.14%. The máximum O₂ and CO₂ KLa values were 3.71 and 3.45 h-¹, respectively. From these experiments, the hydrodinamic and kinetic parameters were determined, which were used in the development of a mathematical model that allowed predicting the growth of the microalgae in a semi-continuous culture inside an Airlift reactor, involving the mass transfer of CO2, the rate of formation of HCO₃- ion, the carrying capacity (máximum biomass concentration that can carry without a negative effect) of the microalga and oxigen production. The proposed mathematical model reproduced the biomass values in an airlif reactor. It also predicted that microalga has a greater preference for consuming carbon in the form of CO₂ and that there was no accumulation of oxygen such that it could inhibit microalga growth
