Efecto de las propiedades electrocatalíticas de materiales catódicos carbonosos para la decoloración de moléculas modelo aniónica-catiónica en un proceso electro-Fenton

María Leticia Salazar López (2023, [Tesis de doctorado])

Evaluación de las propiedades electrocatalíticas de materiales carbonosos modificados y con ello se estudió el efecto en reacción de Fenton. Para esto, se plantearon tres etapas. La primera etapa consistió en evaluar materiales de carbón como cátodos para la producción de H2O2,y la electro-adsorción de hierro. En la segunda etapa se modificó un material carbonoso con ácido nítrico durante 0, 6, 12, 24 y 48 h para evaluar el efecto del grado de oxidación sobre la reacción de reducción de oxígeno. En la tercera etapa se evaluó el suministro de hierro de manera directa, o mediante el soporte en materiales, con los que se estudió el efecto del proceso homogéneo y heterogéneo. El uso de colorantes de origen opuesto permitió entender que la relación del material carbonoso con la molécula orgánica propicia un efecto en la interacción entre ambos asociada a las propiedades físicas, químicas, y electroquímicas; y por lo tanto en la decoloración durante el proceso electro-Fenton.

Evaluation of the electrocatalytic properties of modified carbonaceous materials and thus studied the effect in Fenton reaction. For this, three stages were proposed. The first stage consisted of evaluating carbon materials as cathodes for the production of H2O2, and the electro-adsorption of iron. In the second stage, a carbonaceous material with nitric acid was modified for 0, 6, 12, 24 and 48 h to evaluate the effect of the degree of oxidation on the oxygen reduction reaction. In the third stage, the iron supply was evaluated directly, or through the support in materials, with which the effect of the homogeneous and heterogeneous process was studied. The use of dyes of opposite origin allowed us to understand that the relationship of the carbonaceous material with the organic molecule favors an effect on the interaction between both associated with physical, chemical, and electrochemical properties; and therefore in discoloration during the electro-Fenton process.

KW: Electrochemical Advanced Oxidation Process, Fenton Reaction, Cathodes , Carbon materials

ELECTROQUÍMICA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS CIENCIAS TECNOLÓGICAS

Producción de bioelectricidad en humedales de celda de combustible microbiana a partir de exudados radiculares

OSCAR GUADARRAMA PEREZ (2020, [Tesis de doctorado])

Tesis (Doctor en Ciencias y Tecnología del Agua) -- Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Coordinación de Desarrollo Profesional e Institucional. Subcoordinación de Posgrado.

En la presente investigación se determinó el rendimiento bioelectroquímico de una serie de macrófitas operadas en humedales de celda de combustible microbiana. En la primera etapa experimental se evaluó la producción de bioelectricidad de las especies: Aglaonema commutatum, Cyperus papyrus, Epipremnum aureum, Dranacaena braunni, Philodendron cordatum, Chrysopogon zizanioides, Eichhornia crassipes y Juncus effusus, además de estudiar el efecto de la intensidad de radiación solar sobre la producción de exudados radiculares. En la segunda etapa experimental se utilizó una membrana de intercambio protónico para separar la zona rizosférica de la cámara anaerobia, mejorando las condiciones biológicas en el sistema. En la tercera etapa experimental se identificaron los mecanismos de transferencia de electrones de la reacción de reducción de oxígeno; para ello, se aplicaron pruebas electroquímicas e hidrodinámicas con un electrodo rotatorio acoplado a un potenciostato. La modificación catódica propicio un aumento de más del 100% de bioelectricidad.

Humedales Electrofisiología Nanocatalizadores INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Object manipulation by collaborative autonomous underwater vehicles driven by a model-free second-order sliding mode controller with finite-time convergence

JOSUE GONZALEZ GARCIA (2023, [Artículo])

https://orcid.org/0000-0001-5657-380X

The use of Autonomous Underwater Vehicles (AUV) has expanded in recent years to include them in inspection, maintenance, and repair missions. These missions require the automation of tasks such as autonomous navigation and station-keeping, which are pretty challenging due to the complexity of the vehicle itself and the underwater environment. Traditional control strategies have been used to deal with those problems before, but their performance is limited since they do not consider non-linearities, external disturbances, or model uncertainties. Non-traditional controllers have been explored too, but have shortcomings such as being model-based, parameter-dependant, or so. Additionally, the nature of some objects implies the involvement of multiple vehicles to manipulate them, making the manipulation mission even harder. Collaboration of AUVs is a strong challenge since underwater communications are limited or null. An advanced control strategy dealing with the trajectory tracking and the station-keeping problem would be desirable for simplicity and robustness. If this controller could also help coordinate multiple vehicles without requiring them to communicate with each other, it would make collaborative manipulation tasks reachable. For this purpose, a model-free high-order Sliding Mode Controller (SMC) is presented in this project. Unlike other control approaches, the proposed control strategy achieves finite-time convergence to a practical zero error in a time-base that the user can arbitrarily define. This characteristic will be used to coordinate the navigation of two AUVs to manipulate an object underwater. The performance of the proposed controller was evaluated by numerical simulations and experiments in a semi-Olympic swimming pool and compared with classic and state-of-the-art control strategies regarding trajectory tracking and station-keeping problems. Results have shown that the proposed controller can achieve finite-time convergence of the tracking errors to a practical zero value in the predefined time-base. Results also demonstrated that the convergence time could be arbitrarily selected by the user and achieved by the controller resulting in, as far as the author knows, the first controller with this characteristic for AUVs navigation. The simulations and experiments also showed that the proposed controller outperformed classical and state-of-the-art controllers regarding the Root Mean Square of the tracking errors and energy consumption. Finally, the proposed model-free high-order SMC coordinated two BlueROV2 vehicles in a collaborative manipulation mission without vehicle-to-vehicle communication. Numerical simulation results confirmed that the proposed controller could manage the vehicles to follow a predefined coordinated trajectory to approach, grip, transport, and release an object without communicating with each other.

Doctor of Philosophy In Engineering Science

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN INGENIERÍA DE CONTROL INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA NAVAL VEHÍCULOS SUBMARINOS

Control biológico de plantas acuáticas exóticas invasoras

MARICELA MARTINEZ JIMENEZ (2014, [Capítulo de libro])

Las plantas acuáticas exóticas invasoras son la principal causa de grandes pérdidas de agua en todos los cuerpos de agua de México y del mundo. Los métodos de control que se han utilizado hasta hoy, además de no haber resuelto el problema, han contribuido al deterioro ambiental. El presente escrito describe el impacto económico y social de estas especies y plantea una metodología que puede asegurar un control eficaz y sustentable.

Especies invasoras Control de malezas Control biológico México BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Novel Low-cost Energy Harvester Based on anArrangement of Piezoelectric Actuators

CARLOS ANDRES FERRARA BELLO Margarita Tecpoyotl Torres (2024, [Artículo])

This article provides the design, modeling, fabrication, and testing of an energy

harvester from mechanical vibrations, based on a piezoelectric material. This device

works on the principle of piezoelectric transduction, i.e., when mechanically

deformed, it generates electrical energy due to vibrations. The piezoelectric material

used in the fabrication was Lead Zirconate Titanate (PZT), and brass as structural

base. In addition, finite element models were performed to predict the frequency of

the first vibration mode of the device, and experimental setups for validation. The

resonance frequency of the numerical model and the one obtained experimentally (19

Hz) show a deviation of 5.03% respectively. The generated power is 0.202 mW enough

to power low power devices such as basic calculators, wristwatches, and transistors, among others.

En este artículo se presenta el diseño, modelado, fabricación y pruebas de un cosechador de energía proveniente de vibraciones mecánicas, basado en un material piezoeléctrico. Este dispositivo trabaja bajo el principio de transducción piezoeléctrica, es decir que, al deformarse mecánicamente, debido a las vibraciones genera energía eléctrica. El material piezoeléctrico usado en la fabricación fue Zirconato Titanato de Plomo (PZT), y latón como base estructural. Además, se realizaron modelos de elemento finito para predecir la frecuencia del primer modo de vibración del dispositivo, y arreglos experimentales para su validación. La frecuencia de resonancia del modelo numérico y la obtenida experimentalmente (19 Hz) muestran una desviación de 5.03% respectivamente. La potencia generada es de0.202 mW suficiente para alimentar dispositivos de bajo consumo, tales como calculadoras básicas, relojes de pulsera y transistores, entre otros.

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS Finite Element Method, low-energy devices, vibration, piezoelectric transducer

Voter´´´'s dilemma between honest and competent candidates in the 2018 elections in Mexico and Brazil

José Daniel Sousa Oliva (2023, [Artículo, Artículo])

This article is dedicated to understanding and explaining the electoral dilemma “Dishonest, but competent” and “Honest, but incompetent” in the elections of legislators, governors and municipal presidents in 2018 in Mexico and Brazil. The research questions that guided the investigation are: Why are there voters in Mexico and Brazil who vote for “dishonest” candidates? And how do the voters of those countries decide their vote in the face of this dilemma? The theoretical approach of this work is Social Psychology through two analytical tools: the Funnel of Causality and the Tripartite Model of Attitudes. The methodology is mixed, quantitative and qualitative, using statistical models with data from the international surveys World Values Survey and Comparative Studies of Electoral Systems, as well as the application of Focus Groups in the distance modality. In this way, four categories of voter are proposed: moralist, moralist-moderate, pragmatic-moderate and pragmatic. The arguments of this work are: first, that regardless of cultural differences, there is an “affective voter” “non-rational” who makes decisions based on emotions and intuition, demonstrating that the affective components of attitudes are more relevant than the cognitive ones in electoral choice; second, that voting for “dishonest” candidates is determined under a greater influence of “short-term factors” such as candidate characteristics and short-term events rather than “long-term factors” such as party loyalties and ideology.

politics, electoral behavior, political culture, democracy, public opinion. política, comportamiento electoral, cultura política, democracia, opinión pública. CIENCIAS SOCIALES CIENCIAS SOCIALES

Tratamiento bio-electroquímico del agua residual alcalina del proceso de reparaciones de la industria aeronáutica

Elizabeth Figueroa Hernandez (2023, [Tesis de maestría])

'La calidad de agua en el mundo y en México, se ha visto afectada debido al aumento de la población, y a su vez la demanda de productos manufacturados. Existen diversas industrias que representan un alto aporte a las necesidades básicas, lo cual llega a amenazar a la naturaleza del agua, ya que, dentro de los procesos involucrados, se utilizan grandes cantidades agua. Algunas industrias pueden usar más agua que otras; un ejemplo destacado es la industria aeronáutica, la cual involucra procesos de limpieza que requieren de productos químicos. Por lo cual se generan cantidades considerables de contaminantes, los cuales se incorporan al agua cuando se utiliza en el proceso de limpieza de esas piezas, esta agua al ser contaminada no debe reintegrarse al medio ambiente por los efectos adversos que pueden presentarse. En la búsqueda de darle tratamiento a este tipo de efluentes, se han implementado diversas tecnologías, sin embargo, aún no se ha encontrado un tratamiento adecuado para eliminar los contaminantes presentes en el agua residual. Por esta razón, es necesario investigar e implementar nuevas alternativas de tratamiento, en relación con ello se llevó a cabo el presente trabajo de tesis, donde el principal objetivo fue hacer uso de celdas de electrolisis microbianas, como tratamiento para el agua residual de la industria aeronáutica. En esta investigación se incluyeron diversos experimentos tanto electroquímicos como bioelectroquímicos, utilizando electrodos de fieltro de grafito y electrodos de fieltro de grafito recubiertos con níquel, para comparar la degradación de los contaminantes y el comportamiento del sistema en diferentes condiciones de pH (7 y 9). Las respuestas e interacciones dentro del sistema, se monitorearon a través de técnicas analíticas como; voltamperometría cíclica y cronoamperometría, mientras que, para analizar y caracterizar a los electrodos, se emplearon técnicas como la espectroscopia raman, difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido y análisis elemental EDS, en cuanto a la caracterización del agua residual se midió la absorbancia, fluorescencia y parámetros fisicoquímicos. Los resultados obtenidos demostraron eficiencia en las celdas de electrolisis microbianas para degradar los contaminantes del agua residual, además de que se logró un mayor porcentaje de degradación de los contaminantes en las celdas donde se emplearon electrodos recubiertos con níquel.

Biodegradation, Wastewater Treatment, Agua residual

ELECTROQUÍMICA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS CIENCIAS TECNOLÓGICAS

Evaluación teórico-experimental de las propiedades de óxido-reducción de los pares cu (0)/cu(i) y cu(i)/cu(ii) para su aplicación en una batería de flujo redox

Alexis Cruz Zabalegui (2023, [Tesis de maestría])

Investigación y el estudio de electrolitos y materiales de electrodos para ser contemplados en una batería de flujo redox (RFB) basada en cobre. En primera instancia, se evaluó la reversibilidad del proceso y los potenciales de media onda de los pares redox de cobre utilizando sales de CuNO3- y CuCl2-, proponiendo su uso en electrolitos acuosos y apróticos (MeCN). posteriormente se realizaron las síntesis correspondientes para formar complejos de las mismas sales utilizando 1,10-fenantrolina y 2,2-bipiridilo como ligandos. Se utilizaron técnicas de voltamperometría cíclica para evaluar la respuesta electroquímica y el potencial de media onda en los diferentes electrolitos empleados, mientras que las reducciones electroquímicas se estudiaron mediante técnicas de espectrofotometría in situ, espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE) y microscopía electrónica de barrido (MEB), en electrolitos con bajas concentraciones de cobre (0,02 M) para evitar interferencias en este tipo de técnicas espectrofotométricas. Finalmente se logró fabricar una bateria de flujo redox empleando electrodos de cobre y grafito inmersos en MeCN y sales de cobre.

Research and study of electrolytes and electrode materials to be considered in a copper-based redox flow battery (RFB). In the first instance, the reversibility of the process and the half-wave potentials of the copper redox couples were evaluated using CuNO3- and CuCl2- salts, proposing their use in aqueous and aprotic electrolytes (MeCN). Subsequently, the corresponding syntheses were carried out to form complexes of the same salts using 1,10-phenanthroline and 2,2-bipyridyl as ligands.

ELECTROQUÍMICA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS CIENCIAS TECNOLÓGICAS

Investigation of the impact of Arundo donax in Mexico and evaluation of candidate biological control agents

MARICELA MARTINEZ JIMENEZ (2018, [Documento de trabajo])

The arrival and spread of non-native species into new environments is a serious threat to ecosystems, that is the case of Arundo donax L. (Poaceae Arundinoideae), a perennial grass native to the western Mediterranean to India. Arundo donax was introduced to North America from the Iberian Peninsula within the last 500 years and is now a widespread and invasive weed in the Rio Grande Basin, (the border line between Mexico and the United States) and in almost all the basins in Mexico. This plant is extremely invasive and damaging, affecting especially water supplies. In many parts of Mexico, precipitation and inflows periodically decline and result in a drought, for this reason water conservation programs have to consider the inclusion of control programs of this plant. In Mexico, A. donax is managed by cutting the stems, which is ineffective because of prolific asexual reproduction from an extensive rhizome system, and by using herbicides. However, evidence of serious harm to health and the environment of chemical control indicates that the herbicides are not desirable for it use in shorelines of water bodies where Arundo's infestations are established.

Especies invasoras Impacto ambiental Control de malezas Control biológico BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Rescatando el Salto de San Antón: una historia reciente de construcción institucional

MARCO ANTONIO GARZON ZUÑIGA (2007, [Artículo])

El presente artículo es una crónica del surgimiento y evolución de una red de coordinación comunitaria e intersectorial que ha buscado detener y revertir el deterioro ambiental de San Antón, comunidad urbana ubicada en un afluente del río Apatlaco, uno de los más importantes y contaminados de la ciudad de Cuernavaca, Morelos. El artículo muestra un ejemplo vívido de un proceso autónomo de ordenamiento y manejo de ecosistemas emprendido por una comunidad urbana. Brinda una ventana de estudio de la dinámica de las instituciones socioeconómicas, y el papel que pueden jugar en la resolución de las fallas de coordinación y en la internalización de externalidades ambientales en nuestro país.

Control de la contaminación Desarrollo sostenible Tratamiento de aguas residuales Cuernavaca INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA