Examinando por Materia "Biopelicula"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Análisis del crecimiento de algas en un FGAC aplicando simulación computacional [recurso electrónico]
    (2015-01-16) Domínguez Garzón, Edison Andres
    La filtración en gravas de flujo ascendente (FGAC), hace parte de la tecnología de la filtración en múltiples etapas. La complejidad del proceso de filtración radica en que muchos de los fenómenos que se dan ahí, tienen relación con procesos físicos, fisicoquímicos y actividad biológica en las capas del material filtrante. El uso de mantas sobre la superficie del lecho filtrante permite el desarrollo de algas y otros organismos, haciendo que al momento de realizar la limpieza de la unidad este material sea fácilmente removible. Teniendo en cuenta la importancia de la actividad biológica dentro del proceso de filtración en grava y que ha sido poco estudiada la manera como ocurre en el proceso de filtración de los FGAC, este trabajo analiza el comportamiento de las algas y cómo influyen en el proceso de tratamiento y eficiencia de los FGAC aplicando simulación computacional, por medio del software AQUASIM. Adicionalmente se determinaron las eficiencias de remoción en un FGAC con manta sintética y las variables asociadas a la operación. Para el estudio se acondicionó una unidad piloto de filtración en gravas de flujo ascendente con un espesor de 0,90 m de grava y una capa de tres mantas ubicadas en la superficie con un espesor de 0,56 cm. El sistema se alimentó con agua del río Cauca. Los resultados del trabajo indicaron que el modelo AQUASIM facilita la simulación de la biopelícula como reactor. Se estimó que la tasa de crecimiento de la biopelícula fué de 0,0182 mm/día en la primera carrera de filtración, obteniéndose un grosor de 1,2 mm en 66 días y de 0,031 mm/día en la segunda carrera de filtración alcanzando 1,35 mm en 43 días. La clorofila a fue un buen parámetro para determinar el crecimiento biológico. En el FGAC - manta la biopelícula logró su estado de equilibrio para una concentración de clorofila a de 3,8 g/m3 en la primera carrera de filtración y de 4,2 g/m3 en la segunda. Las eficiencias medias de remoción para la segunda carrera de filtración con un lecho maduro fueron las siguientes: sólidos totales 43%, sólidos volátiles y turbiedad 55%, sólidos suspendidos totales 58%, coliformes totales 92% y para E.coli de 93%. El sistema piloto FGAC manta operando con una velocidad de filtración de 0,5 m/h generó una pérdida entre 4,5-5,0 cm para una duración de carrera entre 43 y 66 días. Al instalar mantas sintéticas en la superficie del lecho de grava es necesario revisar el comportamiento hidráulico de la unidad para evitar la entrada de aire y así evitar líneas de flujo preferenciales y el desprendimiento de la capa biológica. El trabajo muestra que puede ser factible el reemplazo de una capa de grava de 0,25-0,30 m de espesor en filtros gruesos de flujo ascendente, por una capa de manta de 0,56 cm para reducir el espesor del lecho filtrante en el FGAC.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Desarrollo de un método bioanalítico para el estudio in vitro del proceso de adhesión bacteriana [recurso electrónico]
    (2019-09-25) Berrio Niño, María Elizabeth; Palencia Luna, Manuel (Director de Tesis o Trabajo de Grado)
    Una biopelícula es un sistema complejo, de origen biótico, formado por comunidades bacterianas sobre superficies de diferente naturaleza. En particular, cuando de biopelículas se trata, su formación estará determinada principalmente por tres factores: tipo de bacteria, ambiente químico y naturaleza de la superficie en contacto. La primera hace énfasis a la diferenciación celular entre Gram-positivas y Gram-negativas, ya que las características de la superficie bacteriana determinan el tipo y la fuerza de interacción con otras superficies. En el ambiente químico se incluyen todos los factores propios del entorno tanto a nivel bacteriano como a nivel superficial, entre los que se destacan, pero no se limitan al pH y la fuerza iónica. El entorno es un factor que afecta los fenómenos de adhesión y cohesión mediante la influencia que estos generan sobre propiedades superficiales (densidad de carga y campo eléctrico superficial, mojabilidad, entre otros). Finalmente, la naturaleza de la superficie de contacto (funcionalidad química, balance lipofílico-hidrofílico de la superficie, rugosidad, etc.) determina la afinidad que un tipo particular de bacteria pueda tener para la formación de una interfase. La comprensión y medida de la facilidad y extensión del proceso de formación de biopelículas es de gran importancia ya que estas se asocian con diversos procesos en diferentes ámbitos que van desde mecanismos de adaptabilidad, patogenicidad y virulencia, eficiencia de producción en procesos de membranas y el deterioro de productos en etapas de preconsumo (almacenamiento y transporte). Por lo anterior, se planteó el desarrollo de un método bioanalítico para la descripción de biopelículas en términos de sus energías de formación a partir de la complementariedad de técnicas analíticas instrumentales y de análisis superficial. Para llevar a cabo el desarrollo del método propuesto en esta investigación se construyeron superficies de prueba con diferente densidad de carga positiva y negativa a partir de la generación de redes poliméricas interpenetrantes (RPI) utilizando dos polielectrolitos (poli(vinilbenciltrietil amonio) y poli(estirensulfonato de sodio) para la generación de cargas superficiales, y con ellas determinar la energía interfacial total de biopelículas en función de las propiedades superficiales de referencia (densidad de carga superficial e hidrofílicidad). Los resultados evidencian que los mecanismos de adhesión bacteriana sobre superficies cargadas se presentan de acuerdo al tipo de bacteria (propiedades estructurales y 10 superficiales) y las características de la superficie en contacto (densidad de carga superficial). Mediante el modelo de bacterias Gram-negativa (E. coli) se evidenció una tendencia a formar biocapas sobre superficies cargadas positivamente a partir de interacciones de tipo electrostático, mientras que el modelo de bacterias Gram positivo (S. aureus) presenta afinidad sobre un espectro más amplio de superficies sugiriendo que las biopelículas se desarrollan a partir de interacciones especificas entre la célula y el sustrato.