Examinando por Autor "Torres Lozada, Patricia"
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Publicación Acceso abierto Actividad Metanogénica Específica : una herramienta de control y optimización de sistemas de tratamiento anaerobio de aguas residuales.(2012-10-08) Torres Lozada, Patricia; Pérez, AndreaLa Actividad Metanogénica Específica (AME) permite cuantificar la máxima capacidad de producción de metano por el grupo de microorganismos presente en lodos anaerobios. La AME, además de ser usada para el monitoreo de la calidad del lodo en reactores anaerobios, es una herramienta que evalúa el comportamiento de la biomasa contaminada y determina la carga orgánica máxima que puede aplicarse a un sistema, con el fin de examinar la degradabilidad de los sustratos y la posibilidad de selección de inóculos. Esta herramienta, ampliamente utilizada en diferentes países y desarrollada hace más de dos décadas, no cuenta con un protocolo estandarizado que facilite la comparación de resultados. El presente artículo hace una reflexión y descripción crítica de la metodología AME, soportada por experiencias nacionales e internacionales, con el objetivo de buscar uniformidad en la aplicación del método a nivel nacional.Publicación Acceso abierto Anaerobic digestion of food waste. Predicting of methane production by comparing kinetic models(Universidad del Valle, 2017-01-30) Parra Orobio, Brayan A.; Donoso Bravo, Andrés; Torres Lozada, Patricia(Eng) Anaerobic Digestion (AD) of food waste (FW) reduces risks to human health and environment, also increases the life of landfills, and mainly is an important strategy to produce energy renewable as methane. Kinetic models can determine the influence of the factors that affect the process of AD and predicts more precisely methane production in order to prevent overestimation or underestimation, which may lead to the definition of real criteria to implement the technology. This study evaluated by means of Biochemical Methane Potential (PBM) assays, the AD of FW from a university restaurant using as inoculum sludge from a UASB reactor in charge of treating municipal wastewater. The factor evaluated was the influence of Substrate-Inoculum (S/I: 0.5, 1, 2 and 4 gVSsubstrate·gVSinoculum -1) ratio. For the prediction of methane were applied the kinetic models: Transfer Function, Logistics Function and Modified Gompertz models. It was found that the S/I ratio affect both, the efficiency of AD process and prediction of methane production, presenting the better results for S/I ratio below one. Within the kinetic models evaluated, the Logistic Function presented the best settings for predicting methane production and lag phase (R2> 0.9).Publicación Acceso abierto Análisis comparativo de métodos teóricos y experimentales empleados en la determinación del potencial de producción de metano mediante la digestión anaerobia de residuos de alimentos(Universidad del Valle, 2023) Torres Chaurra, Valeria; Torres Lozada, PatriciaEn el presente estudio, se llevó a cabo una revisión bibliométrica donde se identificaron las tendencias de investigación en el campo de la digestión anaerobia (DA) de residuos de alimentos (DA-RA) a nivel nacional, regional e internacional usando diferentes ecuaciones de búsqueda en tres buscadores representativos de cada localidad (Publindex, SciELO y Scopus respectivamente) y manteniendo la misma ventana de búsqueda (2012- 2023). Con base en la bitácora final, se determinaron una serie de indicadores bibliométricos, gráficas de coautoría y coocurrencia que muestran que el 80.12% de documentos provinieron de revistas internacionales registradas, mientras que solo el 4.67% de las publicaciones fueron de revistas regionales y el 15.20% de revistas colombianas. Esto reveló una gran desventaja en la productividad en el campo de la DA-RA regional y nacional. La brecha se asocia a barreras lingüísticas (bajo dominio del inglés) que impide o retarda la productividad, la barrera política y la barrera de intercomunicación, la cual es esencial sobrepasar para fortalecer vínculos en la comunidad científica, que brinda una mayor capacidad de amortiguamiento productiva bajo escenarios geopolíticos críticos y una mayor seguridad ante coyunturas de salud pública y financieras. Se identificó que el enfoque del campo se encamina hacia aspectos que profundizan en las distintas etapas del proceso de DA y las diferentes variables que lo afectan (asociadas a los factores sustrato, inóculo y condiciones ambientales y operacionales). Se destacan aspectos de gran interés como la necesidad de pretratamientos del sustrato, la caracterización y clasificación de las comunidades microbianas en que incluso se recomienda que futuros enfoques abarquen la genómica de las mismas. Además, se encontró la necesidad de concebir la tecnología como una pieza clave en estrategias de biorrefinería y en modelos de economía circular; así, se plantea la viabilidad de enlazar la tecnología de DA-RA a la industria de los biocombustibles, pues su mercado está creciendo por la demanda global de energías renovables en el sector de transporte terrestre y aéreo. Esta unión promoverá el financiamiento y desarrollo de la tecnología y resaltará su relevancia. El análisis bibliométrico además dio respuesta a lo relacionado con las características, ventajas, limitaciones y aplicaciones de los diferentes métodos teóricos y experimentales usados en la determinación del potencial bioquímico de metano (PBM) a partir de la DA-RA. Los métodos de determinación del PBM se categorizaron en 4 grupos: (1) experimentales, (2) teóricos, (3) de modelación y (4) automatizados. La gran diversidad en los métodos y la falta de estandarización, no solo obstaculiza la comparación de datos de investigaciones que usen el mismo sustrato, sino que también limita la comparación de diferentes sustratos. En la aplicación de los métodos teóricos, se encontró un bajo nivel de aplicabilidad debido a aspectos como la falta de información respecto a la caracterización del sustrato; sin embargo, se logró determinar el PBM teórico de 141 muestras de RA obtenidas de documentos de caracterización de la bitácora final de la revisión bibliométrica. Se usaron 3 métodos teóricos (según composición elemental, según fracción bioquímica y según DQO) detallados por las Ecuaciones de Buswell & Hatsfield; Richards, Buswell & Mueller y Triolo, Edwiges & Buffiere respectivamente. Sin embargo, estos métodos presentan limitaciones que hacen recomendable evaluarlas de manera simultánea con ensayos experimentales dada la influencia de la gran cantidad de variables del proceso, lo que permitiría la creación de curvas que correlacionen los distintos métodos teóricos y el error asociado al sustrato y así formular factores de corrección que disminuyan el error entre los dos tipos de métodos teóricos y experimentales. En general, los niveles de variabilidad (desviación estándar) que se obtuvieron tanto en los PBM teóricos como en los valores del PBM experimental, son un reflejo de la alta variabilidad del ensayo y denota la necesidad de estandarizar el método. Al disminuir la brecha entre los resultados teóricos y los experimentales, se le brinda al gestor una mayor garantía que a su vez promueve el uso de la tecnología. Adicionalmente, es recomendable que los estudios reporten siempre las condiciones.Publicación Acceso abierto Aplicabilidad de la absorbancia UV como indicador de la presencia de Atrazina en la gestión de riesgos en cuencas de abastecimiento de agua.(Universidad del Valle, 2021-05-18) Torres Lozada, Patricia; Barba Ho, Luz E.; Fuentes López, Lina; Cruz Velez, Camilo H.; Perez Vidal, Andrea; Torrez Lopez, Wilmar A.El tipo de peligros y eventos peligrosos en las cuencas de abastecimiento, dependen de los usos del suelo a su alrededor. La atrazina es un contaminante orgánico aplicado ampliamente como plaguicida y es un peligro químico potencial presente en las fuentes de agua, que causa contaminación del agua y efectos negativos en la vida acuática y la salud humana, debido a su alta solubilidad y persistencia en el suelo. Sin embargo, para los países en desarrollo, el seguimiento y la cuantificación de la atrazina pueden resultar complejos y costosos; por tanto, para contribuir a establecer estrategias de evaluación de riesgos en las cuencas de abastecimiento de agua, se evaluó el uso potencial de una técnica fácil, rápida y de bajo costo como la absorbancia ultravioleta (UV) para identificar la presencia de atrazina. Se conformaron muestras de agua destilada y superficial dopadas con atrazina, y se correlacionaron con el indicador de espectro típico UV para materia orgánica (longitud de onda - λ: 200 - 300 nm), siendo el rango óptimo 203 - 223 nm; UV223 fue más adecuado que UV254, el cual se utiliza más para identificar la presencia de materia orgánica natural, lo que demuestra que UV223 es una herramienta complementaria, útil para la evaluación del riesgo químico por la presencia de atrazina en los sistemas de suministro de agua potable.Publicación Acceso abierto Estrategias para la optimización del proceso y la calidad del producto del compostaje de biorresiduos en municipios menores de países en desarrollo.(2018-11-30) Oviedo Ocaña, Edgar Ricardo; Torres Lozada, Patricia; Marmolejo Rebellón Luis FernandoEl compostaje es una de las tecnologías con mayor potencial para el aprovechamiento de biorresiduos en municipios menores de países en desarrollo, no obstante su aplicación no ha sido efectiva, mostrando la necesidad de estudiar las causas de sus limitaciones y de proponer opciones para mejorar su desempeño. En esta tesis se evaluaron estrategias para optimizar el proceso y la calidad del producto del compostaje de biorresiduos en municipios menores a 15.000 habitantes de países en desarrollo. Se consideró este rango poblacional, teniendo en cuenta que estos municipios se clasifican como menores por instituciones como la Organización Panamericana de Salud (OPS) y presentan limitaciones para la gestión de los residuos sólidos municipales (RSM). El análisis de los sistemas de compostaje permitió identificar que: i) su funcionamiento está orientado por cuatro subsistemas integrados: calidad de la materia prima, desarrollo tecnológico, calidad del producto y comercialización, y gestión empresarial, y ii) se requieren políticas públicas para el fortalecimiento de la separación en la fuente y recolección selectiva, el reconocimiento tarifario, la revisión de estándares de calidad del producto, el estímulo al uso y comercialización de compost y el desarrollo tecnológico contextualizado. La evaluación de la calidad de la materia prima del compostaje de biorresiduos en un municipio menor a 15.000 habitantes evidenció un alta variabilidad y características típicas de biorresiduos de países en desarrollo que presentan condiciones críticas para un adecuado proceso de compostaje, entre las que se encuentran exceso de humedad, pH ácido, deficiencias en el contenido de carbono y fósforo y bajas relaciones carbono: nitrógeno. La evaluación de opciones para mejorar el proceso y la calidad del producto, incluyó estrategias como la incorporación de materiales de enmienda y soporte (seleccionados considerando las condiciones del contexto) y el incremento en la frecuencia de volteo. La incorporación de pasto estrella, bagazo de caña y material compostado, fue efectiva para acelerar el inicio del proceso, tener mayores condiciones para la higienización del material y mejorar la calidad del producto, llevándolo al cumplimiento de los estándares de calidad del producto. La adición de ceniza de madera no incidió en la duración del proceso y afectó la calidad del producto ya que aumentó su fitotoxicidad. El incremento en la frecuencia de volteo permitió mejores condiciones de proceso en las etapas mesofílica y termofílica, pero disminuyó el contenido de carbono y nutrientes en el producto. La aplicación de pruebas de estabilidad y madurez ratificó la importancia de complementar las pruebas empleadas rutinariamente en las instalaciones de compostaje con las realizadas en laboratorio, para lo cual es necesario hacer adaptaciones de monitoreo acorde con las condiciones de operación de las instalaciones de compostaje. En general, los resultados de esta investigación muestran que estrategias que mejoren la calidad de los sustratos y simultáneamente las condiciones del proceso, fueron efectivas para la optimización del proceso y la calidad del producto. Este trabajo proponen la adaptación de opciones tecnológicas y de esquemas de operación, control y monitoreo acordes con las condiciones de contexto, que pueden contribuir a mejorar el desempeño de las instalaciones de compostaje en países en desarrollo.Publicación Acceso abierto Evaluación de la coagulación mejorada como estrategia de reducción de atrazina en procesos de tratamiento de agua potable(Universidad del Valle, 2019) Fuentes López, Lina Marcela; Torres Lozada, Patricia; Barba Ho, Luz EdithLa atrazina es uno de los herbicidas de mayor aplicación en el mundo, con una producción anual de 70.000 a 90.000 t debido a su bajo costo y se utiliza principalmente en cultivos de maíz, sorgo y caña de azúcar. Dada su persistencia en el suelo y prolongada vida media, ingresa a las fuentes de agua subterránea y superficial debido a la escorrentía, lixiviación, aplicaciones puntuales o por dispersión aérea, encontrándose concentraciones de hasta 1000 ¿g/L en aguas adyacentes a campos tratados. Aunque los procesos de tratamiento convencionales son los más utilizados en la producción de Agua Potable (AP), las eficiencias de reducción de herbicidas como la Atrazina alcanzadas no superan el 30%. La exposición a Atrazina se relaciona con posibles efectos carcinógenos, disrupción endocrina y teratogénicos. En los procesos de tratamiento de agua para consumo, la tecnología convencional es la más utilizada; sin embargo, ésta no fue diseñada para remover este tipo de contaminantes, siendo más efectivas, alternativas como la adsorción con Carbón Activado, Filtración con Membrana y Procesos Avanzados de Oxidación, las cuales implican costos elevados. En esta investigación se evaluó la potencial aplicación de la Coagulación Mejorada (CM) como estrategia más sencilla y de bajo costo, para la reducción de Atrazina de agua dopada con Atrazina, proveniente de una fuente de Agua Superficial (AS: río Cauca). La fuente se seleccionó debido a que ésta abastece alrededor del 80% de la ciudad de Cali y dado que la vocación agrícola del área de esta cuenca de abastecimiento es el cultivo de caña de azúcar, existe potencial presencia de plaguicidas en dicha fuente. Para definir los rangos de concentración de Atrazina evaluados, inicialmente, se realizó una vigilancia tecnológica sobre concentraciones típicas presentes en fuentes de AS en el mundo, encontrando grandes diferencias entre continentes y países, debido posiblemente a aspectos normativos y a las limitaciones establecidas en éstas. De esta manera, se logró establecer un rango entre 0,0001 ¿ 1000 ¿g/L para países que no cuentan con prohibiciones o restricciones en el uso de Atrazina, como Colombia. Teniendo en cuenta esta información, el AS se dopó con concentraciones de Atrazina de 500, 1000 y 1500 ¿g/L. Dada la complejidad, costos y tiempo de procesamiento del análisis de la atrazina en muestras de agua, se identificó una variable de bajo costo, fácil y de rápida medición, asociada a la presencia de la misma, correlacionando diferentes concentraciones del herbicida con la absorbancia UV. Se encontró que la longitud de onda (¿) con mayor correlación (0,98 ¿ 0,99) con el herbicida, fue UV223 (5910-B - Espectrofotómetro DR6000, HACH). A través de ensayos de tratabilidad mediante pruebas de jarras y construcción de diagramas de coagulación de turbiedad, Color Verdadero y UV223, se evaluó el efecto de dos coagulantes (Hidroxicloruro de Aluminio - ACH y Cloruro Férrico - FeCl3). En ambos casos, se alcanzaron eficientes remociones de turbiedad y Color Verdadero (CV) tanto en condiciones de Coagulación Convencional (CC) como de CM; en el caso del FeCl3 se alcanzaron eficiencias de reducción de turbiedad entre 95 y 99% para ambos casos y para Color Verdadero entre 70 y 99% por medio de la CC y entre 95 y 99% en condiciones de CM. Usando ACH y CC la eficiencia de reducción de turbiedad varió entre 80 y 95% y entre 95 y 99% en condiciones de CM, las eficiencias de reducción de CV se encontraron entre 90 y 95% y 95 y 99% con CC y CM respectivamente. En relación con la absorbancia UV223, las mayores eficiencias de reducción se encontraron en el rango de dosis de coagulante de 18 a 50 mg/L y pH menor a 7 Unidades para FeCl3 y entre 4 y 45 mg/L y pH menor a 7 Unidades para ACH; mientras que, las zonas de mayor eficiencia de reducción de turbiedad, color verdadero y UV223 simultáneamente, se encontraron entre dosis de coagulante de 20 a 40 mg/L y pH menor a 7 Unidades para FeCl3, mientras que para ACH no fue posible encontrar zonas de coincidencia entre los tres parámetros evaluados. Desde el punto de vista de la concentración del herbicida, la CM permitió optimizar la reducción de Atrazina (representada en UV223) para la concentración de 500 ¿g/mL, usando ambos coagulantes, la CC alcanzó eficiencias de reducción entre 45 y 50% y la CM entre 50 y 55%; por el contrario, para las concentraciones superiores (1000 y 1500 ¿g/L), no se encontraron diferencias entre Coagulación Convencional (CC) y CM, lo que amerita continuar evaluando la aplicación de los coagulantes en otras condiciones de dosis y pH de coagulación.Publicación Acceso abierto Evaluación de la coagulación mejorada con cloro férrico para la reducción(Universidad del Valle, 2019) Estrada Jiménez, Antonio José; Torres Lozada, Patricia; Fuentes López, Lina MarcelaLa Atrazina es un herbicida organoclorado usado ampliamente en muchos países sin restricciones ni prohibiciones, aun cuando es posible que cause efectos negativos sobre la salud humana. Entre sus características principales se encuentra su alta solubilidad en agua y baja adsorción en el suelo, por lo que es frecuente encontrar este plaguicida en fuentes de agua superficial (AS) y subterránea. Los procesos convencionales de tratamiento de agua potable (AP) arrojan bajas eficiencias de reducción de este tipo de contaminantes. Por tal razón, es común que el tratamiento convencional se combine con otros tratamientos específicos para incrementar las eficiencias; sin embargo, esto implica un aumento de costos, generación de subproductos, mayor complejidad operacional, entre otros. En este trabajo se evaluó la influencia de la coagulación mejorada (CM) como estrategia de reducción de la Atrazina de un AS dopada con tres concentraciones del plaguicida, aplicando Cloruro Férrico (FeCl3) como coagulante. Con el fin de definir las zonas óptimas de reducción y los mecanismos de coagulación predominantes, se realizaron diagramas de coagulación de turbiedad, color verdadero y absorbancia UV223 (indicador indirecto de la presencia de Atrazina) en condiciones sin y con modificador de pH. Las eficiencias obtenidas para las tres concentraciones de Atrazina en condiciones sin modificador de pH, fueron del orden de 95% para turbiedad, entre 80 al 95% para color verdadero y desde 20 hasta 40% para UV223. Al modificar el pH para alcanzar condiciones de la CM, se conservó la reducción de turbiedad y color verdadero y se logró incrementar la remoción de UV223 hasta del orden de 50%, eficiencias que sugieren remociones de Atrazina superiores a las reportadas por otros autores.Publicación Acceso abierto Evaluación de la influencia de la relación S/I y la temperatura de operación sobre la digestión anaerobia de residuos de alimentos con un inóculo de procedencia psicrofílica(Universidad del Valle, 2023) Moreno Escandón, Laura; Torres Lozada, Patricia; Rodríguez-Jiménez, Lina MarianaEn el presente trabajo de investigación se evaluó experimentalmente: la influencia de la temperatura de operación (10, 15 y 27°C) sobre las actividades metabólicas de un inóculo psicrofílico (actividad hidrolítica específica -AHE, actividad acidogénica específica -AAE y actividad metanogénica específica -AME) y ii.el efecto simultáneo de la temperatura de operación (10, 15 y 27°C) y la relación S/I (0.20, 0.5, 1.0 gSVsustrato·gSVinóculo-1 ) sobre el PBM, mediante un diseño factorial de variables cuantitativas . Se aplicaron adicionalmente modelos cinéticos de Primer Orden (PO), Gompertz Modificado (GM) y Función Logística (FL) con el fin de determinar la influencia de las distintas condiciones experimentales sobre la constante de hidrólisis (Kh), la tasa máxima de producción (Rmáx) y la fase de latencia (λ). Los resultados se analizaron mediante un análisis de varianza ANOVA (p<0,05) y la implementación de un modelo de regresión, que corresponde a una superficie de respuesta de segundo orden. Se encontró que la temperatura influye en la actividad microbiana del inóculo psicrofílico (Valor-p < 0,05) con mayor incidencia en la AME y la AHE, siendo vital la caracterización de la calidad del inóculo a la temperatura en la que se va a llevar a cabo el proceso de digestión anaerobia; las mayores actividades del inóculo se presentaron a 27°C (AHE:0,153 gDQOglu/gSV*d; AAE:1,945 gDQOglu/gSV*d y AME:0,021 gDQO/gSV*d). Los resultados experimentales del PBM y la aplicación de los modelos cinéticos, ratificaron que tanto el proceso de DA empleando un inóculo psicrofílico, como las constantes cinéticas (Kh, Rmáx y λ), son influenciadas por la relación S/l y la temperatura de operación, siendo más sensibles a cambios en la temperatura de operación que en la relación S/I. A mayor temperatura y menor relación S/I se observó un mayor rendimiento del proceso (27°C y S/I de 0,20 - Media:148,9 mLCH4/gSV, Error estándar:4,27). Al disminuir la temperatura de operación de 27°C a 15°C y 10°C, la producción de biometano se redujo un 62,53 % y 73,59 % respecto a 27°C, respectivamente. Los tres modelos cinéticos mostraron que a mayor temperatura se alcanza un mayor ajuste (>0,95), el cual disminuye a medida que decreció la temperatura (15°C: >0,90 y 10°C: >0,83), lo que indica que los modelos cinéticos aplicados se ajustan mejor a las condiciones de temperatura mesofílica que psicrofílica. Respecto a las bajas temperaturas (10 y 15°C), el modelo de GM fue el que presentó mejor ajuste (maximizando R2 y minimizando el RMSE). En general, la temperatura de operación presentó mayor efecto que la relación S/I sobre la Kh. Este tipo de trabajos de investigación permiten ampliar la visión relacionada con el efecto simultáneo de dos o más variables sobre el comportamiento de la digestión anaerobia psicrofílica, lo anterior con el objetivo de que el proceso biológico pueda ser escalado a futuro y la tecnología se implemente en las regiones más frías y vulnerables económicamente del país como una alternativa de aprovechamiento de residuos orgánicos que permita la obtención de metano sin demandar grandes costos energéticos en sistemas de calefacción; para lo anterior es importante seguir estudiando diferentes tipos de inóculos y parámetros como el tamaño de partícula y tipo de sustrato empleando en la determinación de las actividades metabólicas.Publicación Acceso abierto Evaluación de la influencia de variables de incidencia sobre el proceso de digestión anaerobia de residuos de alimentos separados en la fuente y con recolección selectiva(Universidad del Valle, 2020) Casallas Ojeda, Miguel; Marmolejo Rebellón, Luis Fernando; Torres Lozada, PatriciaLa gestión de los Residuos Sólidos Municipales (RSM) es una de las problemáticas con más relevancia en las sociedades modernas tanto a nivel nacional como internacional, debido a su crecimiento y a los problemas derivados del manejo tradicional como la disposición final en rellenos sanitarios (RS), por aspectos como la ocupación de mayores cantidades de terreno y la generación de lixiviados y gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, dada la composición predominantemente orgánica de los RSM (50-60% Biorresiduos - BOM y dentro de éstos, los residuos de alimentos – RA, que representan del orden de 50-70%), existe un alto potencial de valorización y aprovechamiento a través de procesos biológicos como la Digestión Anaerobia (DA), mediante la cual se pueden obtener subproductos de alto valor agregado como el biogás (principalmente metano, que es fuente de energía renovable). La forma tradicional de analizar el potencial de producción de metano de un sustrato es mediante pruebas a escala de laboratorio, denominadas de Potencial Bioquímico de Metano (PBM); sin embargo, aunque muchos investigadores alrededor del mundo han hecho esfuerzos para estandarizar este ensayo, esto aún no se ha logrado, por lo cual existen diferentes configuraciones y protocolos experimentales, lo que hace la comparación de resultados compleja. Este trabajo de investigación se centró en identificar los diferentes factores y variables que inciden sobre el proceso de DA de BOM y RA y que contribuyen al incremento y/o descenso en la producción de metano, identificándose variables asociadas al sustrato, al inóculo, ambientales y de operación. Aunque variables como el head space y la temperatura tienen gran influencia, aún faltan estudios al respecto; por esta razón, en este estudio se evaluó experimentalmente, por medio de un diseño central compuesto, la incidencia simultánea de estas dos variables (head space - X1: 20, 35 y 50% y temperatura - X2: 20, 35 y 55°C); así mismo, mediante la aplicación de los modelos cinéticos de primer orden y de Gompertz Modificado, se hallaron la constante de hidrólisis y la fase de latencia respectivamente. Se encontró que los puntos óptimos fueron 20% para el head space y 48.9°C para la temperatura, siendo esta última la variable de mayor incidencia del proceso, además se identificó que valores superiores al valor hallado no incrementarían la producción, pero si representaría un gasto energético innecesario; en cuanto al head space se encontró que valores superiores (>20%), desencadenan una inhibición del proceso debida a la producción de ácidos grasos volátiles (AGVs) que no alcanzan a ser neutralizados por el CO2 disuelto en el medio. Se evidenció que la configuración experimental (20% head space y 55°C) que obtuvo una mayor constante de hidrólisis (0.03) hallada con el modelo de Primer Orden, fue la más cercana a la encontrada como óptima (20% head space y 48.9°C), lo cual ratificó lo hallado experimentalmente. El modelo cinético que mejor describió el proceso fue el de Gompertz Modificado, debido a su ajuste y producción teórica de metano ligeramente similar a la experimental.Publicación Acceso abierto Evaluación de la influencia del tamaño de partícula y del volumen del reactor sobre el potencial de producción de metano de residuos de alimentos(Universidad del Valle, 2023) Foronda Zapata, Kevin; Torres Lozada, PatriciaLa digestión anaerobia (DA) es una biotecnología que permite la recuperación energética y nutricional de residuos orgánicos biodegradables como los residuos de alimentos (RA). El estudio de las variables y los procesos biológicos que intervienen en la DA se pueden estudiar a bajo costo técnico y económico mediante ensayos a escala de laboratorio de Potencial Bioquímico de Metano (PBM) para la optimización del proceso. Sin embargo, éste es un método no estandarizado en el que el volumen de reactor (VR) y el tamaño de partícula (TP) se encuentran entre los aspectos con mayor variación. Por tanto, este trabajo evaluó mediante vigilancia tecnológica el TP y VR, así como su relación con otras variables a escala de laboratorio para una ventana de observación de 2010 a 2022. Adicionalmente, mediante superficie de respuesta se evaluó simultáneamente la interacción entre el VR (250, 500 y 1000 mL) y TP (< 1, 4 y 4,5 mm) en la DA de RA en ensayos PBM. Como resultado de la vigilancia tecnológica se encontró una correlación muy débil (0,28) entre el TP y VR y débil (0,37) entre el TP y tamaño de muestra (TM), mientras que el VR y TM tuvieron una correlación muy fuerte (0,81). También se discutió la interacción del TP y VR con otras variables de la DA que reflejan la necesidad de continuar estudiando variables relacionadas con la definición del TM y su representatividad, especialmente con relación al VR sobre la que hay pocos estudios. En cuanto a los resultados experimentales, se encontró que el TP y VR incidieron significativamente en la producción de CH4 (p < 0,05), siendo el VR la variable responsable de la mayor variación en la producción de CH4, así como en parámetros finales como el pH, alcalinidad bicarbonática y concentración de ácidos grasos volátiles. El peor tratamiento fue < 1 mm-250 mL, el cual en promedio registró un 75,7 % de menor producción frente a 4 mm -1000 mL, el cual fue el mejor tratamiento con apenas un 3 % de diferencia con respecto a < 1 mm-1000 mL y que estaría asociado con la predominancia de carbohidratos de los RA empleados. El alto valor del pH final > 10 unds en los reactores más pequeños (250 mL) explicarían el bajo rendimiento y la inhibición del proceso debido a la contaminación de solución de básica resultante de la reacción de perlas de NaOH y el CO2 generado durante el proceso. Estos resultados sugieren una mayor actividad acidogénica (mayor producción de CO2) y menor adaptación del consorcio microbiano en VR más pequeños posiblemente a una menor masa de inóculo adicionada. Por otro lado, el análisis cinético muestra un comportamiento bifásico de la producción de CH4, por lo que se alcanza un mejor ajuste con los modelos de Gompertz remodificado y de primer orden pseudo-paralelo frente a los tradicionales de Gompertz modificado y de primer orden. En general se encontró que mayores VR incrementan el TM del sustrato, lo que favorece la representatividad de residuos heterogéneos como RA; adicionalmente, VR más grandes tienen una mayor masa de inóculo que puede favorecer la adaptación de los microorganismos ante cambios del sistema. Con relación a los TP, los < 1 mm y 4 mm tuvieron rendimientos y comportamiento cinético similares que evidencian la pertinencia de evaluar TP finos, medios y gruesos en RA.Publicación Acceso abierto Evaluación de la influencia del volumen de reactor en la digestión anaerobia de residuos de alimentos mediante ensayos de potencial bioquímico de metano empleando el método manométrico(Universidad del Valle, 2023) Muñoz Rebolledo, Joshua; Maldonado Aguirre, Juan David; Torres Lozada, Patricia; Foronda Zapata, KevinLos residuos de alimentos (RA) representan una importante fracción de los residuos sólidos municipales (RSM), los cuales tienen como forma predominante de manejo en países en desarrollo (PeD) como Colombia, la disposición final en rellenos sanitarios e incluso en botaderos a cielo abierto, lo que puede generar impactos negativos de tipo económico, social, técnico y ambiental cuando se presenta un manejo inadecuado de los mismos. Sin embargo, el alto contenido de humedad y la biodegradabilidad de los RA los convierten en un material con gran potencial de aprovechamiento para la obtención de energía renovable mediante procesos bioquímicos como la Digestión Anaerobia (DA), aunque este proceso se puede ver afectado por múltiples variables que influyen en su rendimiento. La forma predominante de evaluar el comportamiento del proceso a escala de laboratorio y con baja demanda técnico-económica, son los ensayos de Potencial Bioquímico de Metano (PBM), pero dado a que no se ha logrado la estandarización del método, esto conlleva a que se puedan presentar errores de reproducibilidad o de comparación de resultados entre estudios, siendo el Volumen de Reactor (VR) una de las variables que poco se ha investigado y con mayor fluctuación en estos ensayos. Por lo tanto, en este trabajo de grado, y teniendo en cuenta las recomendaciones de diferentes estudios, se evaluaron tres niveles de VR (V250: 250 mL; V500: 500 mL y V1000: 1.000 mL) en ensayos PBM utilizando residuos altamente heterogéneos como los RA, encontrándose que el VR incidió sobre el PBM de manera significativa (p<0,05), generando producciones máximas de CH4 de 149,89 (±47,74), 164,47 (±51,72) y 189,84 (±21,88) mLCH4/g.SV para V250, 500 y V1000, respectivamente. Adicionalmente, para las condiciones experimentales implementadas, el uso de V250 se vio afectado por condiciones externas (contaminación por NaOH) y una posible inhibición del proceso por acumulación de AGV. El modelo de Primer Orden (PO) tuvo un mejor ajuste a los datos experimentales (R2>0,95) y pudo describir lo sucedido en la etapa de hidrólisis. La fase de latencia (λ) arrojada por el modelo Gompertz Modificado (GM) no presentó una relación adecuada con los resultados experimentales, por lo que se recomienda el uso de diferentes modelos cinéticos que permitan realizar un mejor análisis de los datos. Adicionalmente, los modelos empleados (PO y GM) arrojaron mejores variables cinéticas con similitudes significativas sobre los VR más grandes (V500 y V1000), caso contrario a lo sucedido en el VR más pequeño (V250) el cual demostró obtener las condiciones menos favorables en términos de producción de CH4 y variables cinéticas.Publicación Acceso abierto Evolución y perspectivas del sistema de abastecimiento de la ciudad de Santiago de Cali frente al aseguramiento de la calidad del agua potable.(2013-09-20) Pérez Vidal, Andrea; Delgado Cabrera, Luis G.; Torres Lozada, PatriciaLa ciudad de Santiago de Cali, fundada en el año 1536 inició su crecimiento y desarrollo en torno al río Cali; en 1778 se fundó el primer acueducto que surtía de agua a los habitantes de la época mediante pilas públicas y a final de la década de los 50´s el río Cauca se convirtió en la principal solución a la constante crisis de desabastecimiento de la ciudad. Este artículo de reflexión pretende analizar la evolución que ha tenido el Sistema de Abastecimiento de Agua Potable (SAAP) de la ciudad, las mejoras y ampliaciones acordes a los requerimientos de crecimiento y desarrollo, el estado actual y las medidas de control implementadas para garantizar permanentemente el suministro de agua segura a los usuarios. Actualmente, la empresa prestadora del servicio de agua ha implementado un Sistema de Gestión de la Calidad y viene desarrollando un Plan de Seguridad del Agua (PSA) como herramientas de gestión del riesgo sanitario y aseguramiento de la calidad del agua potable, dando respuesta a las nuevas tendencias mundiales y considerando un enfoque integral de todos los componentes del SAAP (fuente, procesos de tratamiento, distribución y usuario final).Publicación Acceso abierto Flujo de residuos : Elemento base para la sostenibilidad del aprovechamiento de residuos sólidos municipales.(2011-10-13) Albán Achinte, Fred; Amezquita, Claudia P.; Bedoya, Diego F.; Díaz, Lus F.; Klinger Angarita, Rafael; Marmolejo, Luis F.; Oviedo, Edgar R.; Torres Lozada, PatriciaEn Colombia, la reincorporación de la fracción aprovechable de los residuos sólidos municipales -RSM al ciclo productivo se ha fortalecido con la implementación de plantas de manejo de residuos sólidos -PMRS. El flujo de residuos permitió establecer interrelaciones entre las características y cantidades de los residuos con las fuentes de generación y las formas de aprovechamiento, obteniendo elementos fundamentales para la sostenibilidad de las PMRS. Mediante su aplicación en un municipio con una PMRS que tipifica las existentes en el país, se determinó que los predios residenciales son la principal fuente de generación de RSM siendo los residuos orgánicos de rápida degradación la categoría generada en mayor proporción; debido a que estos residuos no son separados en la fuente ni acondicionados para su transformación y que las condiciones de operación en la PMRS son inadecuadas, el 70% termina su ciclo en la disposición final. Los predios residenciales generan las mayores cantidades de materiales reciclables, pero los de origen comercial e institucional son de mejor calidad; el 43.6% de los reciclables son tomados por recuperadores en el punto de generación, haciendo necesario implementar estrategias de trabajo con los mismos para proyectar el funcionamiento de las PMRSPublicación Acceso abierto Fundamentos de la gestión de residuos sólidos hospitalarios y su relación con la salud laboral(Universidad del Valle, 2023) Narvaez Bravo, Liseth Dayana; Tejada Feuillet, Daniela; Mamolejo Rebellón, Luis Fernando; Torres Lozada, PatriciaLa creciente demanda de los servicios de salud, está aumentando la producción de Residuos Sólidos Hospitalarios (RSH). Este incremento en la generación de RSH implica mayores desafíos en su manejo, lo cual tiene un impacto negativo en el medio ambiente y representa un riesgo para la salud laboral. Por consiguiente, el objetivo de este trabajo de grado es identificar, a través de un análisis bibliométrico, los aspectos fundamentales de la gestión de los RSH y su relación con la salud laboral. Se utilizó una metodología de estudio exploratorio y descriptivo que se basó en herramientas de análisis bibliométrico para describir los fundamentos de la gestión de los RSH y su impacto en la salud laboral. En ese sentido, se realizó una búsqueda en las bases de datos de Scopus, Web of Science y Dimensions, obteniendo un total de 239 artículos, de los cuales se seleccionaron 73 relacionados con la temática de estudio. Los hallazgos del trabajo de grado resaltan la importancia de que el personal de salud esté adecuadamente informado y capacitado en la clasificación y manejo de los RSH. Esto es crucial para minimizar el riesgo de exposición a sustancias peligrosas y garantizar el cumplimiento de los protocolos establecidos. Una gestión inadecuada de los RSH no solo pone en peligro la salud del personal de salud, sino también la de los pacientes y la comunidad. Se destaca la responsabilidad de los establecimientos de salud y las empresas que manejan RSH en implementar una gestión adecuada de estos residuos.Publicación Acceso abierto Índices de alcalinidad para el control del tratamiento anaerobio de aguas residuales fácilmente acidificables.(2011-10-13) Pérez, Andrea; Torres Lozada, PatriciaLa eficiencia del tratamiento anaerobio está determinada por varios factores ambientales, entre los cuales el pH y la alcalinidad son de gran importancia. El arranque de un filtro anaerobio a escala real, utilizado para el tratamiento de las aguas residuales del proceso de extracción de almidón de yuca, mostró la importancia de los índices de alcalinidad (índice tampón, índice AI / AP e índice ) para el control del proceso. La estrategia de arranque, que comprendió cinco etapas, consistió en la disminución del tiempo de retención hidráulico a medida que el reactor respondía favorablemente en tércia del tratamiento anaerobio está determinada por varios factores ambientales, entre los cuales el pH y la alcalinidad son de gran importancia. El arranque de un filtro anaerobio a escala real, utilizado para el tratamiento de las aguas residuales del proceso de extracción de almidón de yuca, mostró la importancia de los índices de alcalinidad (índice tampón, índice AI / AP e índice ) para el control del proceso. La estrategia de arranque, que comprendió cinco etapas, consistió en la disminución del tiempo de retención hidráulico a medida que el reactor respondía favorablemente en términos de las eficiencias de reducción de DQO y el comportamiento de los índices de alcalinidad. Debido a la acidez de las aguas residuales, fue necesario su acondicionamiento previo con bicarbonato de sodio. Se encontró que, en condiciones estables, el índice tampón variaba entre 0.20 y 0.35, el índice AI / AP entre 0.40 y 0.55 y el índice α era superior a 0.65. Adicionalmente, se observó que la eficiencia de reducción de DQO estuvo estrechamente relacionada con la variación en los índices. Debido a la simplicidad asociada al cálculo de los índices, se recomienda su uso para el control del proceso anaerobio, verificando el rango de aplicabilidad de los índices para cada tipo de agua residual.Publicación Acceso abierto Influencia de la incorporación de co-sustratos para el mejoramiento de la producción de metano en la digestión anaerobia de residuos de alimentos(Universidad del Valle, 2023) Rosero, Jorge; Torres Lozada, PatriciaEn los países en desarrollo como Colombia, los Residuos Sólidos Municipales (RSM) están conformados por cerca de 61,5% de Biorresiduos de Origen Municipal (BOM), con predominancia de residuos alimentarios (RA). Esta composición predominantemente orgánica, genera problemas ambientales y económicos por la forma tradicional de manejo, que favorece la disposición final en rellenos sanitarios; sin embargo, estas características también favorecen e incentivan el estudio de estrategias de aprovechamiento como la Digestión Anaerobia (DA), la cual permite la obtención de biogás, biogás, constituido principalmente por metano que pude representar hasta un 70% de su composición, que es una forma de energía renovable que aportaría a la reducción del uso de combustibles fósiles y llevar energía a zonas no interconectadas al sistema eléctrico nacional. A pesar de este potencial, los RA presentan deficiencias para el proceso de mono-digestión anaerobia (DA), las cuales se pueden mitigar con la incorporación de otros materiales o cosustratos. De acuerdo con lo anterior, en este trabajo de investigación se realizó una revisión sistemática de literatura mediante un análisis bibliométrico, con el fin de identificar y analizar la producción científica relacionada con los procesos de DA y codigestión anaerobia (Co-DA) de los RA. La revisión se realizó en las bases de datos Scopus y ScienceDirect (Elseiver) en el periodo entre 2011 y 2020 y permitió identificar tanto características, como potencialidades y limitaciones de la DA y Co-DA; adicionalmente, se identificaron los principales tipos de cosustratos usados en la Co-DA con RA y se aplicaron técnicas de análisis multicriterio (AMC) mediante el método AHP que se fundamenta en comparaciones pareadas, donde se escogieron cuatro criterios para la selección del mejor cosustrato: aporte de nutrientes y oligoelementos, balance relación C/N, aporte de microorganismos y balance de pH (capacidad buffer). Las alternativas son todas las opciones que existen y de las cuales hay que escoger solo una para determinar el mejor cosustrato en la Co-DA de RA. Los resultados indican que la DA de RA presenta limitaciones en el proceso, principalmente asociadas a bajos niveles de pH, ausencia de alcalinidad bicarbonática, deficiencia de nutrientes, altos tiempos de retención, específicamente en la etapa de hidrólisis y para mejorar dichas deficiencias, una estrategia de gran aplicación es la incorporación de sustratos que permiten suplir las limitaciones de la mono-digestión. Aunque se encontró que existen diferentes potenciales cosustratos como estiércoles de animales granja, por sus siglas en linglés fat oil and grease (FOG), aguas residuales; los lodos procedentes de plantas de tratamiento de agua residual son el cosustrato más aplicado en la Co-DA de RA conforme al análisis bibliométrico. Sin embargo, los resultados del AMC indican que el estiércol de porcino es el cosustrato con una gran potencialidad al regular el pH, que permite el normal desarrollo microbiano en las diferentes etapas de la DA, de acuerdo con el balance de pH es el criterio de mayor peso en la DA de RA. No obstante, es recomendable que la selección del cosustrato se realice en función de las condiciones de disponibilidad de cosustratos en la zona de estudio, ya que son sustratos de alta variabilidad en cuanto a su generación y composición.Publicación Acceso abierto La logística de reversa como estrategia complementaria en la producción más limpia y el Desarrollo Humano Sostenible.(2015-03-19) Peña Montoya, Claudia; Torres Lozada, PatriciaLa gestión ambiental en pequeñas y medianas empresas -PyMEs aún carece del reconocimiento de los beneficios que ésta puede generar en aspectos como la competitividad y la productividad. Para maximizar los beneficios es necesario explorar el efecto positivo de integrar estrategias como la producción más limpia, la logística de reversa y el desarrollo humano sostenible en aspectos orientados a la gestión de residuos sólidos. En este artículo se evalúa la situación actual de una PyME de plásticos respecto a la integración de las tres estrategias mencionadas. Los resultados mostraron que si bien se tienen fortalezas en aspectos productivos y organizacionales, aún es prioritario atender aspectos ambientales y del bienestar humano en torno a la gestión de residuos sólidos. Abstract Small and medium size enterprises- SMEs require of acknowledgment for the benefits from environmental management on competitive and productivity aspects. It is necessary to explore the positive effects obtained from the integration of strategies such as cleaner production, reverse logistics and sustainable human development on solid waste management. This work is aimed at evaluating the current situation of a SME in the plastic sector regarding the three strategies above mentioned. Results showed that the strengths of the company are in the productive and organizational aspects while environmental and welfare aspects need further attention regarding solid waste management.Publicación Acceso abierto Mejoramiento de la calidad de lodos anaerobios. influencia de la adición de cloruro férrico.(2011-10-13) Cardoso, Antonio; Rojas, Olga; Torres Lozada, PatriciaEl período de arranque de reactores anaerobios es una etapa crítica y relativamente lenta debido a que debe desarrollarse una población microbiana suficiente y equilibrada que frecuentemente determina la eficacia de operación del reactor. La actividad de la biomasa depende de muchos factores; con relación a los micronutrientes, la deficiencia de uno puede limitar el proceso biológico y las bacterias metanogénicas han demostrado una dependencia crítica por el hierro. Fue evaluada la influencia de la adición continua de cloruro férrico sobre el mejoramiento de un lodo usado como inóculo para el arranque de un reactor anaerobio. El lodo provenía de un reactor Anaerobio de flujo ascendente y manto de lodos - UASB que trataba aguas residuales domésticas y presentaba características de lodo floculento con bajas actividad metanogénica y sedimentabilidad. La dosis de cloruro férrico fue 4.83 mg/l, equivalente a una concentración de hierro de 0.50 mg/l.Fueron usados dos reactores, el primero fue utilizado como control (Reactor R1) y al segundo (Reactor R2) se le adicionó cloruro férrico de manera continua. En ambos reactores se alcanzó carga orgánica volumétrica - COV hasta de 6.40 3 kg DQO/m .d y velocidad ascencional de 8.55 cm/h. Comparado con el reactor control (R1), el reactor R2 fue menos susceptible, presentando eficiencias de remoción de DQO mejores en tiempos más cortos. Adicionalmente, la calidad del lodo al final del arranque fue mejor tanto en términos de Actividad Metanogénica como de sedimentabilidad. La estrategia de mejoramiento de la calidad de lodos anaerobios usada, mostró su viabilidad y efectos favorables sobre la calidad de lodos de pobres características usados como inóculos para el arranque de reactores anaerobios.Publicación Acceso abierto Modelación del cloro residual y subproductos de la desinfección en un sector piloto del sistema de distribución de agua potable de la ciudad de Cali.(2011-10-13) Torres Lozada, Patricia; Escobar, Juan C.; Rodríguez, Sonia; Sánchez, Luis DaríoEste estudio se orientó a modelar el comportamiento del cloro residual y subproductos de la desinfección en un sector piloto del sistema de distribución de agua potable de la ciudad de Cali, con aproximadamente 7,000 usuarios (30,000 habitantes) abastecido con agua procedente del río Cauca. Los resultados indican que este tipo de modelación es una valiosa herramienta de trabajo para hacer seguimiento de la calidad del agua en la red a un mayor nivel de profundidad. En el sector piloto estudiado, el 80% del cloro residual estuvo por encima de 0.3 mg/L. El subproducto de la desinfección predominante fue el cloroformo, representando el 95% de los trihalometanos, con valores de 80 μg/L en el 95% de los puntos de la red. El comportamiento del cloro residual y del cloroformo se vio afectado por la edad del agua en la tubería, la cual se incrementó cuando el sistema fue abastecido por el tanque de almacenamiento.Publicación Acceso abierto Modelo conceptual de análisis de la resiliencia ingenieril y socio-ecológica para la sostenibilidad de sistemas de drenaje urbano(Universidad del Valle, 2022) Blanco Londoño, Sergio Andrés; Galvis-Castaño, Alberto; Torres Lozada, PatriciaLa presente investigación doctoral se orientó a la formulación y evaluación de un modelo conceptual que incorporó tanto el análisis integral de la Resiliencia Ingenieril (RI) y Socio-Ecológica (RSE) en SDU, incorporando conceptos de sostenibilidad, resiliencia y Sistemas Socio-Ecológicos (SSE), experiencias nacionales e internacionales en la gestión del drenaje urbano y diferentes metodologías para el análisis de la resiliencia aplicables en SDU propuestas en la literatura. El modelo fue evaluado en una cuenca urbana de la ciudad de Cali, correspondiente al Sistema de Drenaje Sur (SDS). Este modelo conceptual puede servir como una herramienta de apoyo para los tomadores de decisiones en la gestión de SDU. Los resultados de la investigación incluyen la identificación y conceptualización de factores, variables e indicadores clave de resiliencia en SDU. En el caso de la RI se identificaron cuatro factores clave: flexibilidad, recursividad, redundancia y robustez y en la RSE dos: social y ecológico. Para el análisis de RI se identificó como variable clave el desempeño del SDU, mientras que para el análisis de RSE se identificaron las siguientes variables clave: gobernanza, riesgo de inundación, residuos sólidos en el SDU, desarrollo económico de la población, características físicas de la cuenca urbana y regulación de inundaciones. Para cuantificar estas variables, se proponen sus correspondientes indicadores. El modelo conceptual formulado, integra la RI y la RSE mediante un índice de Resiliencia Integral (IR) y se compone de cuatro bloques temáticos conectados cíclicamente: i. Definición del SDU; ii. Escenarios de Amenaza; iii. Análisis de Resiliencia; y iv. Formulación de Estrategias. En el primer bloque, se definen las características del SDU. En el segundo bloque, se identifican las amenazas que puede afrontar el SDU y se formulan los escenarios de amenaza priorizados. En el tercer bloque, se emplean los factores, variables e indicadores de resiliencia para cuantificar la resiliencia del SDU. En el cuarto bloque, se establecen las estrategias de mitigación que se pueden incorporar para mejorar la resiliencia del SDU; una vez incorporadas las estrategias, comienza un nuevo ciclo de análisis. Finalmente, el proceso de evaluación del modelo conceptual en el SDS, incluyó la evaluación de: i. La estructura general del modelo y sus relaciones; ii. La concordancia entre las predicciones del modelo y los datos del SDS; y iii. La sensibilidad del modelo a cambios en los indicadores. Como resultado, se obtuvo para el SDS valores de RI e índice IR moderados y RSE baja (RI de 0,54, RSE de 0,47 e índice IR de 0,51), los valores de RI, RSE y el índice IR disminuyeron en 7%, 6% y 7% respectivamente cuando se evaluó el efecto de una amenaza consistente en la reducción de la permeabilidad del suelo en 50%; y aumentaron en 20%, 6% y 14% respectivamente cuando se incorporó estrategias de mitigación ingenieriles de limpieza de canales y ríos y embalses en los puntos más críticos de cada subcuenca y una estrategia socio-ecológica de reglamentación en los usos del suelo. Se encontró que el modelo conceptual tiene sensibilidad alta a cambios en el indicador de RI por inundaciones, sensibilidad media a cambios en los indicadores de RSE: porcentaje de área impermeable, porcentaje de residuos sólidos en canales y ríos y porcentaje del área de la cuenca urbana en zona de riesgo alto de inundación; y sensibilidad baja en los demás indicadores de RSE.