Examinando por Autor "Rodríguez Arias, Oscar Mauricio"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Alternativa biotecnológica al proceso fisicoquímico de fijación de nitrógeno a partir de consorcios microbianos
    (Universidad del Valle, 2023) Rodríguez Arias, Oscar Mauricio; Villegas-Torres, Maria Francisca
    El presente trabajo doctoral aborda alternativa biotecnológica a la problemática asociada al proceso fisicoquímico de fijación de nitrógeno. Se desarrolló una estrategia de bioprospección en donde usando reactores en batch y a partir de inóculos provenientes de suelos y lodos de sistemas de tratamientos de aguas residuales, se establecieron ecosistemas microbianos capaces de crecer sin nitrógeno reactivo. Se determinó que, con la estrategia implementada independientemente del inóculo empleado, se puede establecer un consorcio microbiano fijador de nitrógeno logrando hasta duplicar la concentración de nitrógeno en el medio. Estas comunidades microbianas fueron posteriormente utilizadas en dos procesos biotecnológicos. En el primer caso, se acopló a la producción de metano en la valorización integral de residuos lignocelulósicos con una alta relación carbono nitrógeno C/N, en donde se pudo determinar que adicionando un 10% consorcio microbiano fijador de nitrógeno a un lodo anaerobio con respecto a su concentración de sólidos volátiles, se pudo aumentar hasta en un 57.5% la cantidad de biogas producido empleando bagazo de caña de azúcar (Saccharum officinarum) como sustrato. En el segundo caso, se utilizó un consorcio proveniente de suelo agrícola como sustituto a una fracción comprendida entre el 33% y 66% de la fertilización nitrogenada para la producción de ají cayena (Capsicum annuum L.). Se pudo determinar que al reemplazar en un 33% la fertilización nitrogenada por consorcios microbianos fijadores de nitrógeno se puede aumentar el peso y cantidad de frutos por planta. Los resultados obtenidos en esta investigación pueden ser aplicados en futuros estudios a un modelo integral de biorrefinería en el campo agroindustrial, en donde mediante el aprovechamiento de residuos orgánicos se produzcan biofertilizantes in situ y energía, disminuyendo la huella de carbono y nitrógeno de los procesos.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Comparación exergética de la síntesis química de amoniaco y la fijación biológica de nitrógeno
    (Universidad del Valle, 2018) Pantoja Guerrero, Renato Arturo; Sanabria Gómez, Irma Janeth; Rodríguez Arias, Oscar Mauricio
    La síntesis de amoniaco es un hito de la industria química mundial. Por medio de este proceso se obtienen insumos necesarios para diferentes industrias, siendo la producción de fertilizantes la más importante de estas. Sin embargo, las características inherentes a la reacción química (Desarrollada e implementada hace más de 100 años por Fritz Haber y Carl Bosch) tienen como consecuencia un consumo elevado de energía y de recursos no renovables junta a una gran cantidad de gases de efecto invernadero. Esta problemática suscita la búsqueda de procesos sostenibles que reduzcan los impactos concomitantes a la producción de amoniaco destinado a la producción de fertilizantes. La fijación de nitrógeno es una alternativa que se fundamenta en una reacción biológica favorecida por un complejo enzimático. Esta reacción sucede a presión y temperatura ambiental. A través de un balance de exergía se compara el desempeño de dos procesos de naturaleza diferente: El mencionado proceso microbiológico y el método fisicoquímico convencional o proceso Haber Bosch (PBH). Se calculan también índices de rendimiento exergético y de sostenibilidad ambiental. Los resultados muestran que el proceso biológico destruye una mayor cantidad de exergía específica (por masa de nitrógeno fijado) que el proceso fisicoquímico convencional simulado. Sin embargo, el consumo de recursos no renovables y las emisiones del primero repercuten en un mejor desempeño ambiental abriendo posibilidades relacionadas con mejorar la sostenibilidad de la fijación de nitrógeno. El presente trabajo de investigación se constituye en una línea base para el análisis exergoecológico y exergoeconómico de procesos. Dichas metodologías están orientadas a mejorar el desempeño en el uso de recursos económicos, sociales y ambientales permitiendo alcanzar los actuales requerimientos de sostenibilidad ambiental.