DSpace Collection: Aquí se encontrarán alojadas las tesis de la maestría en Ingeniería Química

SISTEMA HIBRIDO HUMEDAL CONSTRUIDO-BIOPELICULA FIJA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA PILONCILLERA

2026-05-06T19:46:02Z

Title: SISTEMA HIBRIDO HUMEDAL CONSTRUIDO-BIOPELICULA FIJA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA PILONCILLERA Authors: AMADOR SUAREZ, ISIS G. Description: Las aguas residuales generadas por la industria piloncillera presentan altas concentraciones de materia orgánica, sólidos y nutrientes, además de pH ácido, lo que dificulta su tratamiento mediante procesos convencionales. Estas aguas pueden alcanzar concentraciones de demanda química de oxígeno (DQO) superiores a 40 g L⁻¹, representando un riesgo ambiental si se descargan sin tratamiento. En este contexto, los sistemas híbridos que combinan procesos anaerobios y humedales construidos han sido propuestos como una alternativa eficiente y de bajo costo para el tratamiento de efluentes agroindustriales con alta carga orgánica. El objetivo de esta tesis fue evaluar el desempeño de un sistema híbrido compuesto por un reactor anaerobio de biopelícula fija (FBBR) acoplado a humedales construidos de flujo subsuperficial, aplicado al tratamiento de aguas residuales de la industria piloncillera, así como analizar el efecto de la incorporación de soportes para biopelícula en la eficiencia del tratamiento. La fase experimental se desarrolló en la Planta de Aprovechamiento de Residuos del Instituto Tecnológico de Orizaba. El sistema estuvo conformado por un reactor anaerobio de biopelícula fija con volumen útil de 150 L y un tiempo de retención hidráulica de 5 días, seguido de seis celdas de humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal. Las celdas se distribuyeron en dos configuraciones: tres humedales con soporte para biopelícula (HC-BF) y tres sin soporte (HC). En los humedales se emplearon las especies vegetales Canna indica y Cyperus papyrus, seleccionadas por su capacidad de adaptación a ambientes saturados y su uso en sistemas de tratamiento basados en humedales. El sistema se operó durante 120 días, monitoreando parámetros como pH, DQO, sólidos totales (ST), sólidos volátiles (SV), nitrógeno total (NT), amonio (NH₄⁺-N) y fósforo total (FT). De forma complementaria, se realizaron experimentos adicionales en la Xi’an University of Technology (China) para evaluar el desempeño de un sustrato alternativo denominado Alum Sludge–Novel Lightweight Substrate (Al-NLS). Los resultados mostraron que el reactor anaerobio alcanzó una remoción de DQO de 58.7 %. En la etapa de humedales, el sistema HC-BF presentó remociones de DQO cercanas al 80 %, mientras que los humedales sin soporte (HC) alcanzaron aproximadamente 20 %. Al evaluar el sistema híbrido completo, el arreglo FBBR + HC-BF alcanzó remociones globales de DQO de hasta 92 %, mientras que el sistema FBBR + HC alcanzó aproximadamente 67 %. Asimismo, la configuración con biopelícula presentó mayores eficiencias globales de remoción de ST, SV, NT, NH₄⁺-N y FT, alcanzando valores de 89.3 %, 91.4 %, 72.5 %, 83.9 % y 67.1 %, respectivamente. Adicionalmente, se observó que las plantas establecidas en los humedales con biopelícula mostraron mejor crecimiento, mayor vigor, follaje más verde y floración más temprana que aquellas establecidas en humedales sin soporte, lo que sugiere una interacción favorable entre la biopelícula microbiana, la disponibilidad de nutrientes y el desarrollo vegetal. En conjunto, los resultados permiten concluir que la incorporación de soportes para biopelícula mejora significativamente el desempeño del sistema híbrido, incrementa la remoción de contaminantes y favorece la adaptación de la vegetación. Por tanto, el sistema FBBR + HC-BF constituye una alternativa sustentable, eficiente y de bajo costo para el tratamiento de aguas residuales de la industria piloncillera, con potencial de aplicación en contextos rurales y agroindustriales.

PRODUCCION DE BIOESTIMULANTES DE CRECIMIENTO DE ESPECIES DE USO FORESTAL Y COMERCIAL A PARTIR DEL PROCESO DE BIOTRANSFORMACION DE GRANOS GASTADOS DE CERVEZA ARTESANAL CON LACTOBACILLUS RHAMNOSUS

2026-05-06T19:20:46Z

Title: PRODUCCION DE BIOESTIMULANTES DE CRECIMIENTO DE ESPECIES DE USO FORESTAL Y COMERCIAL A PARTIR DEL PROCESO DE BIOTRANSFORMACION DE GRANOS GASTADOS DE CERVEZA ARTESANAL CON LACTOBACILLUS RHAMNOSUS Authors: RODRIGUEZ ORTEGA, PHOEBE S. Description: La industria cervecera genera grandes volúmenes de granos gastados de cerveza (alrededor del 85 %). El objetivo de esta investigación fue obtener un bioestimulante de crecimiento vegetal a partir del proceso de biotransformación anaerobia de granos gastado de cerveza artesanal (GGCA) con Lactobacillus rhamnosus, aplicado en especies forestal (encino) y comercial (cebada). Se implementó el proceso de biotransformación anaerobia empleando tres concentraciones de inóculo (5, 10 y 15 % v/v). El proceso fermentativo se realizó en un reactor batch de 1 L, a 37 °C por un periodo de 72 horas y agitación constante de 120 rpm. El proceso de biotransformación con L. rhamnosus mostró diferencias significativas entre los tres inóculos. El tratamiento del 5 % demostró una menor degradación de carbohidratos. Por el contrario, el inóculo del 10 % destacó por su mayor velocidad de crecimiento y densidad celular final, aunque su tiempo de adaptación es mayor. Finalmente, el inóculo el inóculo del 15 % disminuyó dicho tiempo y sus valores de proteínas y nitrógeno fueron mayores. En las pruebas de aplicación, el fermento del 15 % destacó en cebada al igualar la altura del testigo y superar la biomasa total. En encino mejoró el índice de esbeltez. la concentración de clorofila y el desarrollo radicular. Los resultados obtenidos demuestran que los fermentos probióticos obtenidos mediante biotransformación de los GGCA con L. rhamnosus son bioestimulantes eficaces que promueven el crecimiento vegetal, mejoran las propiedades del suelo y representan una alternativa sostenible de economía circular para la valorización de residuos cerveceros, contribuyendo al sector cervecero artesanal.

APROVECHAMIENTO DE LODOS RESIDUALES AVICOLAS MEDIANTE PROCESOS AEROBIOS Y ANAEROBIOS PARA LA OBTENCION DE BIOMASAS CON POTENCIAL DE CONSUMO ANIMAL

2026-04-30T18:56:00Z

Title: APROVECHAMIENTO DE LODOS RESIDUALES AVICOLAS MEDIANTE PROCESOS AEROBIOS Y ANAEROBIOS PARA LA OBTENCION DE BIOMASAS CON POTENCIAL DE CONSUMO ANIMAL Authors: SANCHEZ SOLANO, ALONDRA Description: La presente investigación aborda la problemática medioambiental que generan los lodos residuales de la industria avícola y propone una alternativa sustentable para biotransformarlos en biomasa por medio de procesos aerobios empleando microorganismos microalgales y también procesos anaerobios con bacterias probióticas y así obtener biomasas con el potencial nutricional que pueden emplearse como suplemento en la alimentación animal. El objetivo de esta investigación fue analizar la biotransformación aerobia y anaerobia de los lodos residuales utilizando Nannochloropsis oculata y Lactobacillus plantarum, respectivamente, con el fin de obtener una biomasa rica en proteínas y sustancias bioactivas. Primeramente se realizó una caracterización fisicoquímica y microbiológica del lodo residual avícola (LRA), el cual fue posteriormente pretratado térmicamente con el fin de conocer el estado y características iniciales del lodo y el efecto que tiene el tratamiento térmico en el LRA. Luego, se llevó a cabo la propagación de los microorganismos y su utilización en procesos de biotransformación bajo condiciones controladas, donde se evaluaron las mejores condiciones de operación evaluando la cantidad de inoculo microbiológico y cantidad de lodo LRA, para obtener el mejor rendimiento de biomasas producidas de ambos procesos respectivamente y evaluar su calidad, generando biomasas con un porcentaje de proteínas y nutrientes óptimos.

ESTUDIO DE LA ADICION DE BIOCHAR DE CASCARA DE NARANJA SOBRE LA DIGESTION ANAEROBIA DE EFLUENTES CITRICOS

2026-04-30T18:48:05Z

Title: ESTUDIO DE LA ADICION DE BIOCHAR DE CASCARA DE NARANJA SOBRE LA DIGESTION ANAEROBIA DE EFLUENTES CITRICOS Authors: HERNANDEZ ROA, JULIA R. Description: La industria citrícola genera grandes volúmenes de residuos orgánicos, particularmente cáscaras de naranja y efluentes líquidos provenientes del procesamiento de naranja. Estos residuos representan un desafío ambiental debido a su alta carga orgánica, pero al mismo tiempo constituyen una fuente valiosa de compuestos aprovechables si se les somete a procesos de valorización. En este trabajo se abordó una estrategia integral para transformar la cáscara de naranja en un material de valor agregado mediante pirólisis (biochar), y evaluar su potencial para mejorar la digestión anaerobia de los propios efluentes cítricos. Inicialmente se llevó a cabo la recolección y caracterización fisicoquímica de la cáscara de naranja y del efluente cítrico obteniendo valores como humedad (79.93 %), por lo cual fue necesario secar la biomasa para alcanzar valores menores al 15 %. Posterior al proceso de secado, se realizó una caracterización obteniendo valores de pH (3.48 ± 0.01), una considerable reducción en cuanto al contenido de humedad (11.80 ± 9.57), sólidos totales y volátiles de 88.20 ± 9.57 y 94.00 ± 0.38 respectivamente, cenizas (6.00 ± 0.38), de igual manera se le realizó un análisis elemental C (45.07 ± 0.93 %), H (5.47 ± 0.00), O (47.39 ± 0.92), N (1.415 ± 0.05) y S (0.155 ± 0.06). Los resultados confirmaron que la cáscara presenta un alto contenido de materia orgánica biodegradable y carbono disponible para su transformación en biochar. Así mismo se caracterizó el efluente de la fracción líquida de la cáscara de naranja, mostrando los siguientes resultados pH (4.92 ± 0.12), SST (26.25 ± 0.22 g/L), SSV (24.63 ± 0.20 g/L), DQOT y DQOs (47.43 ± 2.75 y 34.58 ± 2.25 gDQO/L) respectivamente. Estos resultados mostraron una elevada carga orgánica, evidenciando su potencial para la digestión anaerobia. Posteriormente, la cáscara fue sometida a un proceso de pirólisis a 550 °C. La caracterización del biochar reveló un contenido mineral elevado principalmente Ca (38,822 mg/kg), K (29,697 mg/kg) y Mg (2,861 mg/kg), pH alcalino (8.53), conductividad eléctrica moderada (1320 μS/cm), y nulo contenido en elementos traza como Cd, Co y Pb. Este biochar fue propuesto como aditivo para el proceso de digestión anaerobia empleando un Reactor Anaerobio Híbrido (RAH). El reactor fue operado en tres etapas: batch, continuo y continuo con biochar. En la fase batch, el sistema permitió la formación de biopelícula alcanzando una primera estabilización del proceso. Durante la fase continua sin biochar, el reactor mostró un desempeño estable con altas eficiencias de remoción de DQOT y DQOS (85–90 %), sólidos suspendidos totales y volátiles, además de mantener condiciones óptimas de pH (7.3 – 7.8), alcalinidad (< 0.3) y producción de biogás promedio de 4.25 L/día. En la fase continua con adición de biochar, se evaluó el efecto del material sobre el comportamiento del reactor. Aunque la incorporación del biochar provocó un descenso temporal en la remoción de DQO total y soluble, SST y SSV (60 – 65 %), el sistema recuperó su estabilidad con el tiempo. De manera notable, el biochar favoreció la producción de metano aumentando el rendimiento específico (YCH4) entre 25 % y 40 % respecto a la operación sin biochar. En conjunto, este estudio demuestra que los residuos de cáscara de naranja pueden ser aprovechados de manera integral: la cáscara de naranja se transforma en un biochar funcional y simultáneamente sirve como sustrato base para la digestión anaerobia de los efluentes líquidos.