Autor: LILIANA MARIA ALZATE GAVIRIA

EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO E IDENTIFICACIÓN DE EXOELECTRÓGENOS EN DOS TIPOS DE CELDAS DE COMBUSTIBLE MICROBIANAS CON DIFERENTE CONFIGURACIÓN EN EL ÁNODO

LILIANA MARIA ALZATE GAVIRIA (2010)

Se compararon dos celdas de combustible microbianas (CCM) tipo PEM (proton exchance membrane) con diferente configuración en el ánodo, de los cuales se aislaron las respectivas muestras microbianas para identificar el tipo de bacterias presentes mediante la amplificación del gen 16S. La secuenciación de un par de clones evidenció la presencia de alfa y beta proteobacterias entre los exoelectrógenos. Este tipo de bacterias han sido previamente identificados en lodos activados. Los sistemas fueron operados en batch y en intervalos de temperatura mesofílica. En la CCM1 se utilizó grafito de superficie plana y la CCM2 se utilizó grafito granular. El sustrato empleado fue agua residual sintética (ARS), conteniendo hexosa como fuente de carbono, además de emplear un inóculo mixto como biocatalizador; en la cámara del cátodo se empleó un electrodo acuoso saturado de O2. La densidad de poder en la CCM1 fue 6W/m3 con remoción de DQO (demanda química de O2) del 70%, mientras que en la CCM2 se observó un promedio de densidad de poder de ~48W/m3 con 95% de remoción de DQO. Ambos sistemas fueron evaluados durante 120 días, la carga orgánica fue 4,7kg DQO/ m3 por día, y el TRH (tiempo de retención hidráulico) fue 24h.

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Mathematical model for a continuous hydrogen production system: Stirred fermenter connected to a biocatalyzed electrolysis cell

LILIANA MARIA ALZATE GAVIRIA (2013)

This paper presents a mathematical model applied to a continuous hydrogen production

system, composed of a stirred fermenter connected to a biocatalyzed electrolysis cell (BEC).

The model contemplates two differential equation systems which describe the adaptation

(start-up) and continuous phases between the fermenter and the BEC. The proposed model

describes the dynamics of hydrogen and volatile fatty acid (VFA) production and substrate

consumption (glucose for the stirred fermenter and acetate in the BEC), based on a Tessiertype

bacterial kinetic which simulates the lag phase in the bacteria. A hybrid evolutionary

algorithm and least squares method were used to estimate the parameters. Model validation

and simulation were achieved by obtaining the volumes of hydrogen and VFAs

produced and the statistical bacterial density via the most probable number (MPN) method.

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Vinasses: characterization and treatments

LILIANA MARIA ALZATE GAVIRIA (2011)

The final products of the ethanol industry are alcoholic beverages, industrial ethanol and biofuels. They are produced by the same production process, which includes fermentation and distillation of raw materials which come from plant biomass. At the end of the distillation process a waste effluent is obtained called vinasse or stillage. The direct disposal of stillages on land or in groundwater (rivers, streams or lakes), or even for the direct irrigation of crops, pollutes the environment due to their high organic contents, dissolved solids and many other compounds which are toxic or could be contaminants under certain environmental conditions. This work reviews the characterization of vinasses from different feedstock sources and the main treatments for conditioning the soluble solids of vinasses before their disposal.

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Lactic Acid Yield Using Different Bacterial Strains, Its Purification, and Polymerization through Ring-Opening Reactions

LILIANA MARIA ALZATE GAVIRIA (2014)

Laboratory-scale anaerobic fermentation was performed to obtain lactic acid from lactose, using five lactic acid bacteria:Lactococcus

lactis, Lactobacillus bulgaricus, L. delbrueckii, L. plantarum, andL. delbrueckii lactis. A yield of 0.99 g lactic acid/g lactose was

obtained withL. delbrueckii, from which a final concentration of 80.95 g/L aqueous solution was obtained through microfiltration,

nanofiltration, and inverse osmosis membranes. The lactic acid was polymerized by means of ring-opening reactions (ROP) to

obtain poly-DL-lactic acid (PDLLA), with a viscosity average molecular weight (Mv) of 19,264 g/mol.

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Role of peroxidases in capsaicinoids degradation in habanero pepper (Capsicum chinense Jacq.) plants grown under water deficit conditions

Characterization of anode and anolyte community growth and the impact of impedance in a microbial fuel cell

LILIANA MARIA ALZATE GAVIRIA (2014)

A laboratory-scale two-chamber microbial fuel cell employing an aerated cathode with no

catalyst was inoculated with mixed inoculum and acetate as the carbon source.

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used to study the behavior of the MFC

during initial biofilm (week 1) and maximum power density (week 20). EIS were performed

on the anode chamber, biofilm (without anolyte) andanolyte (without biofilm). Nyquist plots

of the EIS data were fitted with two equivalent electrical circuits to estimate the contributions of intrinsic resistances to the overall internal MFC impedance at weeks 1 and 20,

respectively.

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Methane production by treating vinasses from hydrous ethanol using a modified UASB reactor

LILIANA MARIA ALZATE GAVIRIA (2012)

Background:A modified laboratory-scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor was used to obtain

methane by treating hydrous ethanol vinasse. Vinasses or stillage are waste materials with high organic loads, and a

complex composition resulting from the process of alcohol distillation. They must initially be treated with anaerobic

processes due to their high organic loads. Vinasses can be considered multipurpose waste for energy recovery and

once treated they can be used in agriculture without the risk of polluting soil, underground water or crops. In this

sense, treatment of vinasse combines the elimination of organic waste with the formation of methane. Biogas is

considered as a promising renewable energy source. The aim of this study was to determine the optimum organic

loading rate for operating a modified UASB reactor to treat vinasse generated in the production of hydrous ethanol

from sugar cane molasses.

Results:The study showed that chemical oxygen demand (COD) removal efficiency was 69% at an optimum

organic loading rate (OLR) of 17.05 kg COD/m

3

-day, achieving a methane yield of 0.263 m

3

/kg CODaddedand

a biogas methane content of 84%. During this stage, effluent characterization presented lower values than the

vinasse, except for potassium, sulfide and ammonia nitrogen. On the other hand, primers used to amplify the

16S-rDNA genes for the domains Archaea and Bacteria showed the presence of microorganisms which favor

methane production at the optimum organic loading rate.

Conclusions:The modified UASB reactor proposed in this study provided a successful treatment of the vinasse

obtained from hydrous ethanol production.

Methanogen groups (Methanobacteriales and Methanosarcinales) detected by PCR during operational optimum

OLR of the modified UASB reactor, favored methane production.

Keywords:Methane yield, Modified UASB reactor, Vinasse from hydrous ethanol, 16S-rDNA genes amplification

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Modelación matemática de los procesos cinéticos en la cámara ánodica en una Celda de Combustible Microbiana

ISAIAS BEIMAR PERAZA BAEZA ANTONINO PEREZ HERNANDEZ LILIANA MARIA ALZATE GAVIRIA (2011)

La investigación en Celdas de Combustible Microbianas (CCM), ha despertado un gran interés debido a su capacidad para transformar compuestos orgánicos en electricidad [1-

4]. En estos sistemas, interactúan múltiples factores tanto físicos, químicos como biológicos que determinan el desempeño del proceso, sin embargo, la gran cantidad de

variables de operación dificultan su análisis. Hasta la fecha los trabajos sobre CCM, siguen siendo en su mayoría experimentales y se orientan hacia la comprensión de la

microbiología [2] ó a la ingeniería de la CCM [4]. A pesar de la intensa investigación, la potencia máxima que es posible extraer de estos sistemas, está restringida por

parámetros de operación como el pH, la velocidad de crecimiento, entre otros [3, 4]. Asimismo, existen ciertos procesos que carecen de explicación como la relación entre el

pH y el metabolismo microbiano [3]. Los modelos matemáticos para CCM, son empleados para detectar elementos clave, que permitirán maximizar la potencia generada [4]. A

excepción de algunos trabajos que investigan la cinética de crecimiento de la biopelícula, muy poco se ha estudiado al respecto [3, 4].

Poster de congreso

Celda de combustible microbiana CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS OTRAS

Generación de electricidad a partir de una celda de combustible microbiana tipo PEM

Electricity generation from a PEM microbial fuel cell

LILIANA MARIA ALZATE GAVIRIA MARIA DEL CARMEN FUENTES ALBARRAN ALBERTO ARMANDO ALVAREZ GALLEGOS SEBASTIAN PATHIYAMATTOM JOSEPH (2008)

Se empleó una celda de combustible microbiana (CCM) a escala de laboratorio para la generación de electricidad. La celda consistió de dos cámaras separadas por una membrana de intercambio protónico (PEM). Se utilizaron electrodos de papel carbón y un catolito acuoso burbujeado con aire para proveer O2 disuelto al electrodo. La generación de potencia en la CCM, se debió a la presencia de bacterias como biocatalizadores en la cámara del ánodo. Las bacterias fueron obtenidas de un inóculo mixto anaerobio de tipo entérico, empleando agua residual sintética (ARS) como sustrato. Se determinó la influencia de la temperatura y el pH sobre el rendimiento de la CCM, encontrando que la mayor densidad de potencia fue generada a temperatura mesofílica de 35 ±5°C y pH entre 5 y 6. Empleando resistencias de 600 y 1000W se obtuvieron densidades de 640 y 336mW·m-2, respectivamente. La eficiencia coulómbica obtenida fue de 59,8%. Este tipo de sistemas resultan atractivos para la generación de electricidad y a la vez para la degradación de la fracción orgánica.

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CELDA DE COMBUSTIBLE MICROBIANA GENERACIÓN ELÉCTRICA INÓCULO MIXTO METABOLISMO FERMENTATIVO INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA