Tecnologías electroquímicas microbianas para la degradación de sulfametoxazol presente en efluentes industriales

Pamela Garcia (2023, [Tesis de maestría])

La presencia de los contaminantes emergentes en aguas residuales va en aumento, debido a las características de persistencia, bioacumulación y toxicidad causando efectos negativos al ecosistema y a la salud humana. Los antibióticos presentes en aguas residuales tienden acumulándose en sus lodos los cuales entran en contacto con microorganismos, lo cual les permite adaptarse a los contaminantes. Se han reportado que existen microrganismos capaces de degradar fármacos. Una alternativa prometedora para tal efecto son las tecnologías electroquímicas microbianas (TEM) sistemas que, mediante un arreglo de electrodos inmersos en un contenedor con aguas residuales, pueden degradar a los contaminantes con ayuda de microorganismos llamados electrogénicos, generando energía al consumir diversos contaminantes entre ellos los fármacos. El presente trabajo propone a las celdas de electrolisis microbianas, un tipo de TEM, para la degradación de sulfametoxazol, utilizando consorcios microbianos extraídos de lodos activados de una planta tratadora de agua residual (PTAR). Para este trabajo se utilizó una celda analítica de 3 electrodos y técnicas de análisis electroquímico de voltamperometría cíclica (CV) y cronoamperometría (CA). Como electrodo de trabajo se utilizó tela de carbono, el electrodo de referencia fue Ag|AgCl y el contraelectrodo acero inoxidable. Como electrolito se utilizó medio Luria Bertani con 20 ppm de SMX. Los estudios de CV se realizaron a diferentes velocidades de barrido y 5 ciclos de barridos cíclicos. La colonización comenzó con la preparación de un inoculo del consorcio microbiano en caldo LB, incubado con una agitación de 150 rpm y 30°C durante 12 horas. Una vez acondicionado el consorcio microbiano, se procedió a la medición de las técnicas entre el consorcio y el electrodo de tela de carbono. La corriente media máxima registrada fue de ~2.95± 0.50 μA. La cuantificación de sulfametoxazol se llevó a cabo mediante cromatografía de líquidos (HPLC) en donde se obtuvo la remoción de 85%. Demostrando que las TEM inoculadas con lodos de una PTAR como biocatalizador favorece la remoción de contaminantes emergentes como el sulfametoxazol.

KW: Bioelectrochemical Systems (BESs), Antibiotics, Water Treatment Plants, Biodegradation

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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

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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.

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Chemically modified nanoparticles for enhanced antioxidant and antimicrobial properties with cinnamon essential oil

Aaron Azael Lopez Cano VERONICA MARTINEZ AGUILAR Mariana Peña-Juárez Ricardo López Esparza Enrique Delgado Alvarado Emmanuel Gutierrez MAYRA DEL ANGEL MONROY Elias Perez Agustin L. Herrera-May JOSE AMIR GONZALEZ CALDERON (2023, [Artículo])

We explored the potential of different nanoparticles (TiO2, CaCO3, and Al2O3), considering their pure form and modified with cinnamon essential oil (CEO). These materials were characterized using various techniques, including FTIR spectroscopy, XRD analysis, TGA, and SEM. The interaction between CEO and nanoparticles changed depending on the nanoparticle type. Al2O3 nanoparticles exhibited the strongest interaction with CEO, increasing their antioxidant capacity by around 40% and their transfer of antimicrobial properties, particularly against Gram-negative bacteria. In contrast, TiO2 and CaCO3 nanoparticles showed limited interaction with CEO, resulting in lower antioxidant capacity and antimicrobial activity. Incorporating pure and CEO-modified nanoparticles into polylactic acid (PLA) films improved their mechanical and thermal properties, which are suitable for applications requiring greater strength. This research highlights the potential of metal oxide nanoparticles to enhance the antimicrobial and antioxidant capabilities of polymers. In addition, incorporating cinnamon essential oil can increase the antioxidant and antimicrobial effectiveness of the metal oxide nanoparticles and improve the mechanical and thermal properties of PLA films. Thus, these PLA films exhibit favorable characteristics for active packaging applications.

Author contributions: conceptualization, V.M.-A. and J.A.G.-C.; formal analysis, A.A.L.-C., V.M.-A., M.G.P.-J. and M.D.A.-M.; funding acquisition, A.L.H.-M.; methodology, A.A.L.-C. and V.M.-A.; investigation, E.P.; supervision, R.L.-E., E.D.-A., and E.J.G.-C.; validation, A.L.H.-M. and J.A.G.-C.; writing—original draft, V.M.-A.; writing—review and editing, M.G.P.-J. and J.A.G.-C. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

Funding: J.A. Gonzalez-Calderon thanks CONAHCYT for supporting the Catedras-CONAHCYT Program, and Verónica Martinez thanks CONAHCYT for the Doctoral Fellowship. The authors also want to thank CONAHCYT for funding the project CF2019 265239 “Ciencia de Frontera”, which made this work possible.

Institutional review board statement: Not applicable.

Informed consent statement: Not applicable.

Data availability statement: Data is contained within the article.

Acknowledgments: The authors acknowledge Claudia Hernández and Rosa Lina Tovar for their support during the XRD and SEM analyses.

Conflicts of interest: The authors declare no conflict of interest.

Disclaimer/publisher’s note: The statements, opinions and data contained in all publications are solely those of the individual author(s) and contributor(s) and not of MDPI and/or the editor(s). MDPI and/or the editor(s) disclaim responsibility for any injury to people or property resulting from any ideas, methods, instructions or products referred to in the content.

Cinnamon essential oil Antioxidant activity Antimicrobial properties Nanoparticles Polylactic acid films INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Optimización de crimpado en amortiguadores neumáticos por medio de parámetros de diseño usando análisis de elemento finito y método de Taguchi

Javier Acosta Ugalde (2023, [Artículo])

Este trabajo estudia el efecto de los parámetros de diseño que son controlables dentro del proceso de crimpado de amortiguadores neumáticos. Se estudia el efecto en la perdida de presión superficial (PPS) utilizando herramientas de Análisis de Elemento Finito (FEM) y Diseño de Experimentos por medio del método de Taguchi. El objetivo es identificar que niveles de los parámetros minimizan la perdida de presión superficial debido a la disminución de temperatura máxima esperada, al tiempo de robustecer el producto al ser menos sensibles a los factores de ruido. Se consideran tres componentes responsables de la eficiencia en la presión superficial resultante del proceso de crimpado: Anillo de soporte, Anillo de crimpado, y Superficie de crimpado. La variación en la presión superficial y en la perdida de presión superficial dentro de un mismo producto se debe a las propiedades mecánicas de los materiales de estos componentes. Debido a la función que desempeñan los anillos de crimpado y de soporte al ser los responsables de retener la presión en la zona de crimpado, y a las propiedades mecánicas de sus materiales debido a la deformación en frio, este estudio considera como factores de ruido los limites superior e inferior de sus límites de cedencia elástica (Rp0.2), dando como resultado cuatro factores de ruido de acuerdo con sus combinaciones.

Agradecimientos: Se agradece a la empresa Vibracoustic SE, Unidad de negocio de Amortiguadores Neumáticos, por el apoyo técnico para la realización de este proyecto.

Crimpado Analisis de elemento finito Diseño de experimentos Método de Taguchi Presión superficial Límite de cedencia Robusto INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Leveraging the self-heating effect of ntc thermistor to detect its minimum coverage by a dispensed paste in the mass production process of temperature sensors

Saúl Alejandro Rodríguez Jiménez LEONOR ADRIANA CARDENAS ROBLEDO (2023, [Artículo])

This paper develops a device capable of confirming the minimum coverage area on a thermistor by a thermal paste dispensed and cured in the manufacturing process of Exhaust Gas Recirculation (EGR) temperature sensors to provide the required fixation in the presence of mechanical shock conditions. Such a device leverages the thermistor’s self-heating effect and the thermal conductivity of the paste to read the voltage drop from the sensor, which translates into paste coverage area. The methodology follows a synthesized procedure to develop equipment and processes, considering an early phase for concept confirmation to demonstrate the feasibility of the device development. In a later phase, the optimal parameters are calculated and set to the device for delivering the corresponding classification of the sensors during the test. Once launched in production, the device demonstrates high effectiveness in screening out the sensors with rejectable paste coverage area on the thermistor.

Self-heating effect Thermistor Paste Temperature sensor Heat dissipation INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Aplicación del método de energía-momento en la calibración de una compuerta radial

Application of energy-momentum method to radial gate discharge calibration

GILBERTO DE JESUS LOPEZ CANTEÑS FELIPE BENJAMIN DE LEON MOJARRO JORGE VICTOR PRADO HERNANDEZ ABRAHAM ROJANO AGUILAR (2010, [Artículo])

Con el fin de resolver el problema de la calibración de las compuertas en descarga sumergidas, en los distritos de riego, se aplicó el método de energía - momento para condiciones de descarga libre y ahogada en un canal expe¬rimental ubicado en la Universidad Autónoma Chapingo, en México. Se evaluaron aberturas de compuerta de 0.07 a 0.27 m, gastos de 0.062 a 0.161 m3 s-1 y alturas de perno de 0.535 y 0.625 m para descarga libre y 0.446, 0.669 y 0.802 m para descarga ahogada, midiéndose los niveles de agua con un sistema de adquisición de datos automatizado. Se determinó que el método de energía - momento puede aplicarse en la calibración de compuertas radiales, con un error inferior a 3.55 % para descarga libre y 9.6 % para descarga ahogada. Además, se obtuvo que el modelo empírico para la determinación del factor de corrección de la energía de Clemmens, es más robusto en la estimación del gasto, siendo la desviación absoluta 59 % inferior con respecto al modelo de Wahl. No obstante, debe seguirse ajustando este parámetro hidráulico para aumentar la precisión de la estimación del gasto.

Canales de riego Compuertas Distritos de riego Calibración 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

Captación de agua de lluvia y uso eficiente del agua para la producción agropecuaria

José Javier Ramírez Luna Héctor Gregorio Cortés Torres (2015, [Libro])

El incremento de la población trae como consecuencia directa la necesidad de aumentar la producción de alimentos, condición que se agrava bajo los efectos del calentamiento global y el cambio climático. Se estima que a nivel nacional las áreas agrícolas con infraestructura de riego deberán aumentar en un 60% la producción para el año 2050, situación que se ve desfavorecida por el incremento de plagas y enfermedades, la contaminación de los recursos hídricos y la degradación de las cuencas. En este contexto, se publica este libro donde abordan temas que contribuyen al establecimiento de sistemas productivos sostenibles, con lo que se pretende contrarrestar las pérdidas de suelo y agua, así como potenciar el aprovechamiento y uso eficiente del agua de lluvia y escurrimientos en actividades domésticas y productivas, mediante la incorporación del uso de energías renovables.

Conservación de recursos hídricos Captación de precipitaciones Energía no convencional Hidrología INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Estudio de tratabilidad y coexposición a arsénico y fluoruros en agua de bebida

María de Lourdes Rivera Huerta Juana Enriqueta Cortés Muñoz Alejandra Martín-Domínguez FABIÁN ALMAZÁN GARCÍA (2013, [Documento de trabajo])

Se llevó a cabo un estudio de tipo ecológico (encuesta y datos de monitoreo del agua), a fin de evaluar la co-exposición a estas especies químicas y su posible asociación con las tasas de mortalidad por enfermedades endócrinas. Con la información disponible para cuatro municipios del estado de Guanajuato y once de Hidalgo, se estimó que el agua de consumo, aporta al organismo humano entre el 56 y el 78% de los fluoruros, y prácticamente el 100% del arsénico. Aunque este tipo de estudios no son suficientemente robustos para determinar causalidad, se identificaron asociaciones significativas entre las concentraciones de arsénico y fluoruros en agua y las tasas de mortalidad debidas a enfermedades endócrinas y metabólicas, Diabetes mellitus tipo II, enfermedades hipertensivas y del aparato urinario e insuficiencia renal, lo que evidencia las necesidades de tratamiento del agua para consumo humano.

Flúor Arsénico Agua potable Tratamiento del agua Estudios de factibilidad Guanajuato Hidalgo INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA