Título
Confort respiratorio en zonas de altura
Autor
MARIA DEL CARMEN VALENTINA JORDAN URIOSTE
Colaborador
MARCIA GUADALUPE MORALES IBARRIA (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
173 páginas. Maestría en Diseño.
Indoor air quality is associated with the purity of exterior air, which may be contaminated to various degrees depending on the environment and other local factors such as wind or other possible sources of pollution. In cities or settlements at high altitudes, the quality of exterior air is further compounded by the relative lack of oxygen; therefore the air quality in high altitude may not be limited to the degree of pollution of the atmosphere but should relate it to the amount of oxygen therein. Because the atmospheric pressure decreases with altitude increase, the amount of oxygen at high altitude is significantly lower than at sea level and this means that the human body faces a certain degree of metabolic stress in order to maintain its normal functions. Recent studies have shown important physiological differences between i) indigenous populations, that have lived in these conditions for generations, ii) lifelong highland residents (only first generation) and iii) acclimatized newcomers. In all these groups, the organisms are exposed to a similar degree of hypoxygenation (reduced oxygen concentration), and for all these individuals exposure to an indoor atmosphere enriched with oxygen can improve comfort and even prevent diseases that occur as a consequence of living in these habitats. In nature, all oxygen in the atmosphere is constantly being produced through the process of plant photosynthesis and algae are a very important part of the oxygen-generating ecosystem. These organisms are currently being studied for their efficiency in the production of biomass, which can be used as a possible source of renewable energy, nutritional source or medical products. In addition, they are increasingly seen as environmental purification agents because they are able to use the carbon dioxide in the atmosphere and they also can grow and develop in human or industrial waste. Taking into account the fact that at high altitude vegetation is sparse, this project studies the possibility of improving indoor air quality through enriching it by biogenic oxygen production by microalgae. The project also assesses the possible uses of biomass and the potential resulting environmental benefit. To provide perspective and detailed information about the current level of knowledge about this topic, an extensive literature review was performed both on the different aspects relating to the cultivation of microalgae and on defining various aspects describing the comfort and welfare of human beings in high altitude areas. Assuming the percentage of oxygen required for an oxygen enrichment of the air, based on calculations of air renewal, we have determined the amount of oxygen needed to enrich the indoor air of a school in the city of La Paz, Bolivia. From these data and correlating with the information found in the specialized literature, it was calculated the culture volume of microalgae that would be required to produce, through photosynthetic activity, the necessary amount of oxygen to replenish and maintain the increased the enriched environment. Although the resulting volume of photobioreactors is too large to implement it, there is little doubt that the proposed system can help alleviate at least some of the shortcomings that people at high altitude suffer, shortcomings that are likely to escalate with the increase in number and density of these populations. The approach described in this study could also be developed in alternative ways, through the use of the system in an integrated manner, such that a certain level of oxygen enrichment results from the repeated recirculation of air across the microalgae culture. The system described here could also benefit from an increase in the scale of implementation though its use in an industrial environment that produces higher levels of atmospheric pollution. Such industries would benefit from providing the means to absorb the excess carbon dioxide while producing increased levels of oxygen. One potential advantage of an industrial setup is the possibility of constructing and using the large bioreactors required by these processes. One of the highlights of this project is the realization that the microalgae are extremely versatile and their cultivation can offer certain clear benefits to several types of human populations, but especially to those living in high altitude areas as microalgae can not only improve the quality of air and reduce pollution, but can also provide nutritional support and even used as biofuels.
La calidad del aire en el interior de los edificios usualmente se asocia y compara con la pureza de aire exterior que puede estar contaminado, en mayor o menor medida, dependiendo del lugar donde se ubique la edificación y otros factores locales como el movimiento del viento y la ubicación de posibles fuentes de contaminación. En ciudades o asentamientos en zonas de altura el problema de la calidad del aire puede estar también relacionado con la contaminación, sin embargo, en estas zonas el aire está caracterizado por la escasez de oxígeno, por lo tanto la calidad del aire en zonas de altura debe relacionase con ambos aspectos. Debido a que la presión atmosférica disminuye a medida que se incrementa la altitud, la cantidad de oxígeno en zonas de altura es mucho menor que a nivel del mar, lo cual implica que el organismo humano se somete a un estado de estrés constante para poder cumplir con sus funciones normales. Estudios recientes han revelado algunas diferencias entre las personas que viven a largo plazo en la altitud, personas recién aclimatadas a este tipo de ambientes y las poblaciones que tienen varias generaciones viviendo en ellos, en mayor o menor grado, todos ellos se ven expuestos a un estrés fisiológico debido a una atmósfera pobre en oxígeno. La creación de una atmósfera artificial, con mejores niveles de oxígeno hacia el interior de las edificaciones, puede mejorar el confort de las personas e incluso evitar las enfermedades que aparecen como consecuencia de la vida en este tipo de hábitats. Por otra parte, se sabe que la atmósfera ha sido creada y es constantemente renovada a través del proceso de la fotosíntesis y que las microalgas son parte muy importante del mismo, actualmente estos microorganismos están siendo estudiados por su eficiencia en la producción de biomasa, misma que el ser humano puede aprovechar de muchas formas ya sea como energía renovable, aditivo para la alimentación, para la medicina y también como agentes de purificación del medio ambiente ya que son capaces tanto de nutrirse de CO2 como de desarrollarse en aguas residuales o industriales. Tomando en cuenta que en zonas de altura la vegetación es escasa, el presente trabajo analiza la posibilidad de mejorar la calidad del aire interior, enriqueciéndolo con oxígeno biogénico producido por microalgas. La propuesta además considera el aprovechamiento de la biomasa y el beneficio medioambiental consecuente. Para tal efecto, se hizo una extensa revisión bibliográfica sobre los diferentes aspectos a considerar respecto al cultivo de microalgas y respecto al confort y bienestar del ser humano en zonas de altura. Asumiendo el porcentaje de oxígeno a introducir para enriquecer el aire, en base a los cálculos de renovación de aire, se ha determinado la cantidad de oxígeno necesario para enriquecer el aire de algunos espacios de una escuela de la Ciudad de La Paz, Bolivia, objeto del presente estudio. Con este resultado y en base a la bibliografía especializada se calculó el volumen de cultivo que sería necesario para producir la cantidad de oxígeno necesaria en el periodo de una hora, de tal manera que a medida que se consuma el oxígeno sea renovado por la actividad fotosintética de las microalgas. A pesar de que el volumen de fotobiorreactores resultante es demasiado grande como para implementarlo, no cabe duda alguna que el sistema propuesto puede coadyuvar a resolver algunas de las carencias que los habitantes de altura sufren y que es posible que se agraven aún más dado el crecimiento de dichas poblaciones. Se ha visto que el enriquecimiento del aire con oxigeno es válido, sin embargo, para aprovechar el sistema de manera integral, se presentan otras alternativas como la recirculación del aire a través del cultivo de microalgas para mejorar la calidad del aire interior. Aunque no se logren incrementos suficientes de oxígeno, con esto se logrará que el bióxido de carbono producido por la respiración y/o por niveles altos en la atmósfera será totalmente consumido por el cultivo y el aire de renovación hacia los ambientes será totalmente limpio. Por otra parte, se plantea la implementación del sistema completo en una industria que presente altos grados de contaminación atmosférica, de tal manera que se pueda utilizar el sistema de forma totalmente integral. En cualquier caso es innegable que las microalgas son tan versátiles que su cultivo puede ofrecer ventajas inigualables a cualquier población pero especialmente a las poblaciones ubicadas en zonas de altura ya que estas podrían beneficiarse de la capacidad nutritiva de la biomasa algal así como de la posibilidad de producir biocarburantes, todo esto, con la ventaja adicional de depurar la contaminación ambiental.
Editor
Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información.
Fecha de publicación
diciembre de 2012
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional Zaloamati
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