Remoción de aceite emulsificado en efluentes de refinerías mediante desestabilización de la emulsión y flotación

Petia Mijaylova Nacheva Luciano Sandoval Yoval Gabriela Mantilla Morales MERCEDES ESPERANZA RAMIREZ CAMPEROS Marco Antonio Garzón Zúñiga Gabriela Eleonora Moeller Chávez (2002, [Memoria de congreso])

En la ponencia se presentan los principales resultados de un estudio de la aplicación de la flotación con aire disuelto sin y con una coagulación-floculación previa para la remoción del aceite disperso y emulsificado. Para la desestabilización de la emulsión se probaron trece productos químicos, inorgánicos y orgánicos, con propiedades de coagulantes y de floculantes. Los mejores resultados se obtuvieron con las combinaciones del sulfato de aluminio y polímeros, cloruro férrico y polímeros, así como con los polímeros catiónicos aplicados de forma individual. Sin embargo, el empleo de un polímero solamente proporciona la gran ventaja de reducir en un 50% el volumen de los lodos, además el costo unitario del tratamiento es menor. El proceso de flotación por aire disuelto se estudió con y sin previa desestabilización de la emulsión. Para esto se llevaron a cabo pruebas utilizando un diseño factorial 23 con tres variables (presión, relación de recirculación y tipo de floculante), considerando 2 niveles y aplicando el análisis ANOVA. Se determinó que el factor de primordial importancia es la selección del polímero, después la relación de recirculación y por último la presión en el tanque de saturación. La combinación de procesos coagulación-flotación con aire disuelto, permite obtener una remoción de GyA y DQO de más del 99.5% y 90% respectivamente. Las mejores remociones del aceite se obtienen a presiones bajas en el tanque de saturación 35-40 lb/in2 y con una recirculación alrededor de 7%.

Industria del petróleo Remoción de contaminantes INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Tratamiento de aguas de la desalación del petróleo para su aprovechamiento en inyección al subsuelo.

Petia Mijaylova Nacheva PETER BIRKLE MERCEDES ESPERANZA RAMIREZ CAMPEROS LUCIANO SANDOVAL YOVAL (2007, [Artículo])

En el proceso de desalación del petróleo crudo se generan aguas residuales (aguas congénitas). Estas aguas pueden ser utilizadas en los pozos de inyección al subsuelo, sustituyendo el agua de primer uso requerida en la recuperación secundaria de los yacimientos. Para lograr esta reutilización, se necesita aplicar un tratamiento a las aguas residuales. El objetivo de este estudio fue definir y desarrollar el mejor sistema de tratamiento de las aguas congénitas que permite obtener un efluente con la calidad adecuada para su aprovechamiento en los pozos de inyección.

Aguas residuales Tratamiento del agua Desalación del petróleo INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Remoción de DQO y SST con biorreactor tipo Nereda escala laboratorio implementando una membrana de microfiltración y flujo en región laminar

José María Silva Corrugedo (2022, [Tesis de maestría])

El tratamiento de aguas residuales municipales es una práctica ampliamente

extendida para la reutilización y posterior reincorporación de aguas contaminadas a

las redes de distribución del vital líquido en una ciudad, ya sean redes industriales,

agrícolas o domésticas. La Ciudad de Chihuahua, capital del estado del mismo

nombre, no es la excepción al contar con dos plantas tratadoras de aguas residuales

(PTAR) para satisfacer la demanda de salubridad que requiere su población. Dichas

plantas tienen un proceso de lodos activados aerobios, por lo cual son consideradas

plantas convencionales.

Una de las desventajas que presentan dichos sistemas convencionales, es

la separación del lodo floculante, la cual se da mediante un proceso lento de

sedimentación. Gracias al desarrollo de los gránulos aerobios, en 2005 en los

Países Bajos, se puso en marcha la primera planta de tratamiento de aguas

residuales Nereda. Dicha tecnología consiste en aprovechar la geometría de los

gránulos, que permite una rápida sedimentación de estos, para formar una capa de

lodos al fondo del tanque de alimentación. Esta capa funciona como una barrera

física y es la clave para el funcionamiento de la tecnología Nereda, puesto que la

misma funge como un separador dentro del mismo tanque. Con la capa de lodo

presente, por la parte inferior del tanque se puede alimentar agua residual sin que

ésta entre en contacto con el agua ya tratada ubicada por encima del lodo. Así se

obtiene una ventaja por parte de la tecnología Nereda por sobre la granulación

aerobia tradicional, puesto que el llenado y vaciado del tanque se puede realizar de

manera simultánea.

DQO microfiltración biorreactor INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DEL MEDIO AMBIENTE OTRAS OTRAS

Estudio y caracterización del Sargazo para uso y disposición

David Quiroz Cardoza (2022, [Tesis de maestría])

El masivo arribo de sargazo a las costas es un problema de carácter social,

ambiental y económico. Por tal motivo, el objetivo de este trabajo es evaluar los

productos obtenidos de la digestión anaerobia (DA) del sargazo para su

valorización desde la perspectiva circular para el uso del material no digerido

(Digestato) como mejoradores de suelos.

Bajo las consideraciones teóricas, establecidas por el cálculo del potencial de

metanización (BPM), se establecieron las relaciones C/N 15, 20 y 30 que

favorecían la digestión del sustrato en el desarrollo experimental. Además de

considerar tres tamaños de partícula, 5, 2 y 0.6 mm, para su fermentación. El

tamaño de partícula de 2 mm, mostró mejores resultados experimentales en la

generación de biogás produciendo hasta 1763 cm3

/gSV de biogás y hasta 1401.03

mL de CH4, mientras que la evaluación del potencial bioquímico de metano (PBM)

experimental alcanzo un acumulado de 92.62 mL CH4/gSV en 35 días de

tratamiento. De acuerdo con estos resultados es posible el obtener biogás de la

DA del sargazo con una composición de metano aceptable para su valorización.

La alta concentración del sulfuro de hidrogeno en el biogás, de hasta 15,721.66

mg/L al inicio de la digestión anaerobia, aun cuando disminuye con el tiempo hace

obligatorio el pretratamiento para reducir esta concentración según su aplicación.

El digestato obtenido luego de la DA tiene los nutrientes para ser valorizado como

un mejorador de suelos según la NTEA-006-SMA-2006. Sin embargo, existe la

limitante debido a que sobrepasa los niveles permisibles de metales pesados

como arsénico 5 mg/Kg, encontrando en los digestatos evaluados valores desde

los 19 mg/Kg hasta los 30 mg/Kg de arsénico. Además en las pruebas de

germinación para la partícula de 2 mm se muestran índices que indican una

toxicidad de moderada a baja en concentraciones entre el 60 y 100% de digestato

puro, indicando que el digestato influye en los procesos de germinación.

El cálculo de huella de carbono, concluye que el impacto causado de implementar

o no la DA como tecnología para el aprovechamiento del sargazo de las playas

mexicanas se le atribuye un 66.18% a la recolección y transporte, dejando un

33.82% restante relacionado a la digestión anaerobia.

Caracterización de materiales Sargazo INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DEL MEDIO AMBIENTE OTRAS OTRAS

Efficiency of combating property violence in the Northwest region of Mexico

Martin Flegl Eva Selene Hernández Gress (2023, [Artículo, Artículo])

The situation of violence in Mexico shows an alarming trend as the number of committed crimes increased by 10.9% in 2021 compared to 2020. In fact, 75.6% of the Mexican population perceives the insecurity. Due to the above, it is necessary to strengthen public security to combat this trend. However, the resources allocated to the public security in Mexico are limited. Although there are studies that investigate what causes the violence in Mexico, so far there is no study that measures the efficiency of combating the violence related to budgetary, human, and material resources of the public security. This article investigates the efficiency of combating the property violence in 206 municipalities in the Northwest region of Mexico through the Data Envelopment Analysis. The results show a low efficiency (56.67%) with significant differences between the states in the region. Baja California is the state with the lowest efficiency (17.61%), whereas the highest efficiency is found in Durango (67.25%). For the last, the need to carefully plan changes in the police force and the public security infrastructure was noted to improve the efficiency and the level of security.

Análisis Envolvente de Datos Delincuencia Eficiencia Municipios Seguridad pública CIENCIAS SOCIALES CIENCIAS SOCIALES Data Envelopment Analysis Delinquency Public security

Evaluación de la interferencia de iones presentes en aguas subterráneas sobre procesos de remoción de Arsénico en condiciones sulfato reductoras

Ana Laura Salinas Torres (2022, [Tesis de maestría])

El agua subterránea contaminada con As es un problema de interés global debido a que

es la principal fuente de consumo humano en zonas áridas y semi-áridas del planeta y puede

provocar importantes efectos secundarios en la salud humana. El desarrollo de tecnologías

fisicoquímicas y biológicas se ha implementado para la eliminación del As, sin embargo, la

presencia de algunos iones disueltos en las aguas naturales, puede afectar la eficiencia de

remoción como se ha observado en distintos estudios de adsorción, intercambio catiónico,

electrocoagulación, etc. El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto individual y

combinado de iones como el Na+, Ca2+, Mg2+, NO3

- y F-

, en procesos de remoción de arsénico

en condiciones sulfato reductoras, empleando hierro elemental como único donador de

electrones.

Para ello, se obtuvo un lodo anaerobio procedente de la planta tratadora de aguas

residuales de la localidad de Chihuahua, el cual fue acondicionado y activado durante 141 días,

previos al montaje del experimento. La evaluación del efecto individual y combinado se realizó

en ensayos en lote con agua subterránea sintética, donde se adicionaron 0.2 mg/L As5+, la

cantidad necesaria de soluciones patrón para obtener concentraciones similares a las reportadas

en estudios de caracterización de agua en la región de Chihuahua, ZVI como donador de

electrones y 10% v/v de lodo anaerobio. Durante los ensayos, se determinó el consumo de

sulfato por precipitación con BaCl2, así como la concentración de arsénico total por ICP

acoplado a un nebulizador ultrasónico para conocer la eficiencia de remoción. En los

tratamientos con el ión F-

, también se determinó ese ion utilizando un potenciómetro acoplado

a un electrodo de ion selectivo.

Agua subterránea contaminada As INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DEL MEDIO AMBIENTE CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA

Optimization of the alkali-silane treatment of agave lechuguilla fibers (ixtle) for potential reinforcement in polymeric composites

NOEMI JARDON MAXIMINO MARIAMNE DEHONOR GOMEZ Rolando Villa Moreno MARIA DOLORES BAEZA ALVARADO Luis Edmundo Lugo Uribe (2023, [Artículo])

Reinforced polymeric composites with natural fibers have garnered significant interest in recent years due to the need for biomass utilization and the requirements of various industries, such as automotive and construction. Among these natural fibers, Agave lechuguilla fiber, commonly known as ixtle (FIx) or Tampico fiber, exhibits important characteristics such as length, high strength, and durability. However, there is limited literature on its conditioning, functionalization, and utilization as a reinforcing material in polymeric composites (CP). This study presents the optimization of the alkali-silane treatment of FIx, identifying the most suitable reaction conditions to enhance their thermal stability, tensile strength, and silane coupling agent (ACSi) grafting on the fiber surface. The chemical treatment with ACSi proved highly effective, resulting in a significant grafting content, which was confirmed through FTIR and SEM–EDS analyses. The high level of functionalization did not compromise the mechanical performance of the fibers, suggesting that functionalized FIx holds great potential as a reinforcing material in CP. These findings open new paths for the sustainable use of Agave lechuguilla fibers, contributing to the development of environmentally friendly and high-performance polymeric composites in various industrial applications.

This article belongs to the Special Issue Natural Fibers for Advanced Materials: Addressing Challenges).

Supplementary materials: The following supporting information can be downloaded at: https://www.mdpi.com/article/10.3390/fib11100086/s1, Figure S1: Optical microscope image of ixtle fibers at a magnification of 50 (a) untreated and (b) alkaline treated (FIx-5); Table S1: FTIR signal assignment for alkaline treated FIx; Table S2: FTIR Signal assignment for silane treated FIx.

Author contributions: Conceptualization, N.J.-M. and L.E.L.U.; methodology, N.J.-M., M.D.G., R.V.M., M.D.B.-A. and L.E.L.U.; validation, N.J.-M. and L.E.L.U.; formal analysis, N.J.-M., M.D.G. and L.E.L.U.; investigation, N.J.-M. and L.E.L.U.; data curation, N.J.-M., M.D.G., R.V.M. and M.D.B.-A.; writing—original draft preparation, N.J.-M. and L.E.L.U.; writing—review and editing, N.J.-M., M.D.G., R.V.M., M.D.B.-A. and L.E.L.U.; visualization, N.J.-M., M.D.G. and L.E.L.U.; supervision, L.E.L.U.; project administration, N.J.-M. and L.E.L.U.; funding acquisition, N.J.-M. and L.E.L.U. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

Funding: This research was funded by CONAHCYT, “Estancias postdoctorales por México”, grant umber CVU425480.

Data availability statement: Data supporting the findings of this study are available within the article and upon request from the corresponding author.

Acknowledgments: The authors express their gratitude towards Rene Diaz Rebollar and Jazmin Gomez Sara for their technical assistance in conducting the chemical reactions presented in this current study. Additionally, the assistance provided by Luis Alberto Caceres Diaz in the execution of XRD analyses is also acknowledged. Furthermore, N.J.M. extends sincere recognition to CIATEQ A.C. for their provision of essential resources and infrastructure crucial to the advancement of this research. The support rendered by CONAHCYT through the “Estancias postdoctorales por México” program is also gratefully acknowledged, as it has contributed financial backing to the project. Conflicts of Interest: The authors declare no conflict of interest.

Agave lechuguilla Natural fiber Silane coupling agent INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Innovative experimental plant to improve coffee processing

IVAN TOVAR ESTRADA Juan Francisco Cedano Lezcano EMANUEL VARGUEZ CALCANEO ESTEBAN GUZMAN RODRIGUEZ (2023, [Artículo])

In Mexico, coffee production refers to a process with traditional processing practices that combine rustic and semi-mechanized activities, where quality is not controlled, placing it in the category of conventional coffee. In recent years worldwide, the demand for high-quality coffee has increased and in order to offer this model, it is necessary to standardize the processing and transformation processes that increase the quality and value of the coffee. In order to exploit the different capacities in our country, it is necessary to design an innovative experimental plant for the processing of the primary coffee beneficiary, which is capable of adapting to the processes known by the producers, through the instruments and machinery the plant will provide The producer has control over the variables that influence taking advantage of the organoleptic properties of the coffee bean prior to harvest. The plant allows experimentation and obtaining controlled results according to the primary processing method to be applied. The development of the experimental plant has three iterative design cycles; 1) concept design, in which the various processes and methods investigated are evaluated to seek their homogenization with the help of instruments for monitoring and control, 2) prototype design, which is carried out with the help of 2D platforms and 3D modeling, that allow visualizing the location of the different equipment, as well as the flows of the different primary processing processes that the producer wishes to apply, and 3) innovation design, in which the products and services allow the value chain to be improved through processes instruments, data control and new techniques. For the development and maintenance of the experimental plant, it is necessary to link the entities that make up the quadruple helix; companies, government, society and public centers and institutes of higher education. In order to promote teamwork, collaboration and the exchange of ideas to strengthen, sustain and enrich the innovation ecosystem created through the experimental plant.

Benefited Specialty coffees INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Síntesis y caracterización de fibras no tejidas de PLA/quitosano/ZnO y evaluación de propiedades

Elizabeth Meritxell Albineda Cano (2023, [Tesis de maestría])

Los graves problemas de salud causados por bacterias que han generado resistencia ante los medicamentos y la creciente preocupación por la contaminación ambiental en todo el mundo ha motivado el desarrollo de telas no tejidas biodegradables con propiedades antibacterianas. El objetivo del presente trabajo consiste en fabricar fibras no tejidas de poli (ácido láctico) (PLA) mediante electrospinning incorporando agentes antibacteriales como lo son el quitosano y las nanopartículas (NP) de ZnO. El desarrollo de estos materiales se llevó a cabo mediante el estudio de diversos parámetros de procesamiento, como voltaje, velocidad de alimentación y distancia de aguja al colector, con el objetivo de obtener fibras no tejidas con buenas propiedades mecánicas y antibacteriales. Estos estudios se condujeron a través de metodologías de diseños de experimentos (DOE) con el fin de determinar la influencia de los parámetros de procesamiento en las propiedades de las fibras. La composición de las fibras se determinó mediante FTIR, obteniendo las señales características de los componentes orgánicos presentes en las fibras. Por otro lado, se detectó la presencia del ZnO mediante espectroscopía de absorción UV-vis.

Además, las fibras no tejidas obtenidas presentaron una degradación hidrolítica notable después de 100 días a un pH=10, propiedades antibacteriales de contacto contra las bacterias E. Coli y S. Aureus, resistencia al desgarro de 0.43 N y una capacidad de biodegradación por composta después de 18 días mayor a una muestra de celulosa. Estas fibras no tejidas tienen potencial aplicación en apósitos para heridas, textiles médicos, tratamiento de agua y filtros de aire.

Serious health problems caused by bacteria such as bacterial drug resistance as well as the growing concerns relating environmental pollution around the world have prompted the development of biodegradable non-woven fabrics with antibacterial properties. The objective of this work is to manufacture polylactic acid non-woven fibers by electrospinning incorporating antibacterial agents such as chitosan and ZnO nanoparticles. The development of these materials was carried out by studying various processing parameters, such as voltage, feeding speed and distance from needle to collector, with the aim of obtaining non-woven fibers with good mechanical and antibacterial properties. These studies were conducted through Design of Experiments (DOE) methodologies in order to determine the influence of processing parameters on fiber properties. The composition of the fibers was determined by FTIR, obtaining the characteristic signals of the organic components present in the fibers. On the other hand, the presence of ZnO was detected by UV-vis absorption spectroscopy.

In addition, the obtained non-woven fibers exhibited remarkable hydrolytic degradation after 100 days at pH=10, contact antibacterial properties against E. Coli and S. Aureus bacteria, tear strength of 0.43 N, and biodegradation capacity by composting after 18 days greater than a cellulose sample. These nonwoven fibers have potential applications in wound dressings, medical textiles, water treatment, and air filters.

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Evaluación de la calidad del mezclado para el escalamiento de la carbonización hidrotérmica

Maximiliano Alba Ruíz (2023, [Tesis de maestría])

La carbonización hidrotérmica es un proceso termoquímico para la producción de hidrocarbón a partir de biomasa. Se realiza en reactores bifásicos sólido-líquido, por lo que la calidad del mezclado es fundamental para su correcto funcionamiento. Por ello, este trabajo propone el uso de técnicas de CFD (Dinámica de Fluidos Computacional) para asegurar la calidad de mezclado durante el escalamiento de un reactor agitado. Para el escalamiento se empleó un factor de 1:25, tomando como referencia los resultados obtenidos en un reactor a escala laboratorio de 200 ml. Además, se empleó el criterio de similaridad dinámica, manteniendo la potencia por unidad de volumen constante. Se analizó el efecto de la velocidad de agitación (299 rpm – 474 rpm), el tamaño del agitador (dtanque/6 – dtanque/4) y la posición del agitador dentro del reactor (htanque/6 – htanque/2). Como etapa preliminar se consideró un sistema monofásico con propiedades similares a los de la suspensión y se implementó un diseño central compuesto, a fin de obtener un modelo predictivo de las variables de respuesta consideradas: tiempo de mezclado y dispersión de velocidad. Para evaluar el tiempo de mezclado, se consideró la inyección de un trazador en las simulaciones, a fin de observar su distribución en función del tiempo. Con los resultados obtenidos a partir de las simulaciones se determinó que la configuración que proporciona la mayor homogeneidad del sistema escalado corresponde a una velocidad de agitación de 386 rpm, diámetro del agitador equivalente a dtanque/2.6 y una posición del agitador de htanque/3. Con esta configuración se tuvo un tiempo de mezclado de 17.7 s y una dispersión de velocidad del 82.81 %. Esta configuración se empleó posteriormente en la simulación del sistema bifásico. Los resultados de la simulación evidencian el efecto de escalamiento, ya que se obtuvieron tiempos de mezclado a escala laboratorio de 5 s, mientras que para la escala semi-piloto (5 l) se estimó en 6 min. Estos resultados servirán de base para estudiar el efecto de la heterogeneidad del sistema sobre el desarrollo del proceso de carbonización, durante el escalamiento de este.

Hydrothermal carbonization is a thermochemical process to produce hydrochar from biomass. This process is carried out in solid-liquid biphasic reactors, so the quality of the mixing is essential for its correct operation. This work proposes the use of CFD (Computational Fluid Dynamics) techniques to ensure the quality of mixing during the scale-up of a stirred reactor. A scaling factor of 1:25 was used, taking as reference the results obtained in a 200 ml laboratory-scale reactor. The dynamic similarity criterion was used, keeping the power per unit volume constant. The effect of the stirring speed (299 rpm - 474rpm), the size of the stirrer (dtank/6 – dtank/4) and the position of the stirrer inside the reactor (htank/6 – htank/2) were analyzed. As a preliminary stage, a homogeneous system with properties like those of the suspension was considered, and a central composite design was implemented, to obtain a predictive model of the considered response variables: mixing time and velocity dispersion. To evaluate the mixing time, the injection of a tracer was considered in the simulations, to observe its distribution as a function of time. With the results obtained from the simulations, it was determined that the configuration that provides the greatest homogeneity of the scaled system corresponds to a stirring speed of 386 rpm, agitator diameter equivalent to dtank/2.6 and a stirrer position of htank/3. With this configuration, a mixing time of 17.7 s and a speed dispersion of 82.81 % were obtained. This configuration was later used in the simulation of the two-phase system. The results of the simulation of the biphasic system show the scaling effect, since mixing times of 5 s were obtained at the laboratory scale, while for the semi-pilot scale (5 l) it was estimated at 3 min. These results will serve as a basis to study the effect of the heterogeneity in the system on the development of the carbonization process, during its scaling.

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