Mención Tecnologías Químicas

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    Revalorización de subproductos de la industria láctea para la obtención de biomasa microalgal .
    (Escuela de Posgrado FRBA, 2025-09-01) Casá, Nahuel Esteban
    La presente tesis estudió la revalorización del suero de ricota, un subproducto de la industria láctea de escaso valor agregado, para su uso como sustrato en la obtención de biomasa microalgal. El objetivo principal fue desarrollar un bioproceso de producción de microalgas utilizando el suero de ricota como medio de cultivo alternativo, contribuyendo así a la sostenibilidad y rentabilidad de la industria láctea. El suero de ricota, a pesar de tener valor nutricional remanente, presenta un uso limitado en la alimentación humana por su alta salinidad. Asimismo, su elevado porcentaje de agua encarece su transporte. Sumado a esto, representa un riesgo ambiental debido a su carga contaminante, con valores de demanda biológica de oxígeno cercana a los 50 g L-1 y demanda química de oxígeno que ronda los 80 g L-1. El suero de ricota se caracterizó, confirmándose que su contenido de hidratos de carbono (5,5 g 100 g-1), en conjunto con otros macronutrientes y minerales disponibles, lo convierte en un medio potencialmente adecuado para el cultivo de microalgas. Se evaluó la capacidad de adaptación de las microalgas Arthrospira máxima, Arthrospira platensis y Chlorella vulgaris, en medios de cultivo con concentraciones crecientes de suero de ricota, comprobándose la capacidad de adaptación de las tres cepas a todas las concentraciones de suero de ricota. Entre ellas, se observó un desempeño superior por parte de los sistemas mixótrofos de C. vulgaris, no solo porque todos sus sistemas se ubicaron dentro del grupo de significancia de mayor rendimiento, sino también porque esta microalga alcanzó su fase estacionaria a las 96 h de cultivo (24 h antes que A. máxima y A. platensis). En una segunda instancia, el suero de ricota se pretrató mediante microfiltración de flujo tangencial con membrana de tamaño de poro nominal de 0,1 μm, con el fin de reducir las partículas en suspensión que podrían interferir con la incidencia de la radiación lumínica, así como también la carga microbiana propia del suero de ricota, que podría reducir el rendimiento de las microalgas por competir por los nutrientes disponibles. Los resultados obtenidos demostraron que, entre las cepas estudiadas, C. vulgaris es la que mejor se desarrolló en suero de ricota pretratado por microfiltración, demostrando superioridad significativa frente a A. platensis y A. máxima en cuanto a la velocidad de crecimiento específica máxima (μmax), la concentración máxima logarítmica relativa (Cmax) y en la productividad de biomasa. Respecto de la microfiltración como método de esterilización, se verificó que se redujo la carga de microorganismos del suero de ricota de 96 UFC mL-1 a < 1 UFC mL-1. En este contexto, se definió continuar con los siguientes ensayos con la microalga C. vulgaris y se eligió el sistema de suero de ricota sin dilución. Revalorización de subproductos de la industria láctea para la obtención de biomasa microalgal Habiéndose definido la cepa y concentración de suero de ricota, se avanzó con la optimización de las condiciones de cultivo para maximizar la producción de biomasa. Se exploraron diversas variables, incluyendo el método de pretratamiento del suero, la suplementación con nutrientes, las fuentes y condiciones de iluminación, la concentración del inóculo, el pH inicial y la velocidad de mezclado. Se encontró que los cultivos con mejor desempeño fueron los realizados en suero pretratado por microfiltración tangencial. Asimismo, esta técnica disminuyó la turbidez, sin generar en el suero reacciones químicas no deseadas, que podrían resultar en la reducción de la biodisponibilidad de sus nutrientes. El estudio de suplementación se realizó a través de un diseño central compuesto. Contrario a lo esperado, la suplementación, en el rango de concentraciones ensayado, no mejoró los parámetros cinéticos de crecimiento. En cuanto a las fuentes lumínicas, se obtuvieron parámetros de crecimiento superiores al emplear fuentes LED. Entre este tipo de fuentes, los cultivos de Chlorella vulgaris expuestos a luz LED blanca (650 nm, 520 nm, 460 nm) mostraron mayor productividad de biomasa que los expuestos a luces LED roja (650 nm), azul (460 nm) y roja azul (650 nm, 460 nm), todas ellas con un fotoperiodo de 12 / 12 h de luz / oscuridad y una radiación PAR aproximada de 50 µmol m-2 s-1. Mediante un diseño central compuesto se determinó que la variable pH inicial presentó un valor óptimo de 8,03. Asimismo, es importante destacar que los sistemas mostraron una tendencia a la autoregulación de los pH, encontrándose todos al final del ensayo dentro del rango 7,90-9,11. Respecto de la concentración del inóculo, su variación resultó ser no significativa (p > 0,05). Por último, quedó demostrado que la condición de mezclado óptima fue la de 100 rpm, dado que los sistemas expuestos a mezclado orbital con velocidades de 100 y 150 rpm mostraron los mejores rendimientos, y entre ellos el sistema de 100 rpm es el que presenta un menor requerimiento energético. Por último, se abordó el escalado de los cultivos de Chlorella vulgaris a una escala de laboratorio en un volumen de cultivo de 2 L. Para esto se aplicaron criterios de similitud dinámica, tomando como referencia la velocidad de disipación de energía por unidad de volumen, obteniéndose como resultado una velocidad de agitación de 500 rpm. En este aspecto, se analizaron las dimensiones celulares, las cuales resultaron de 6,4 ± 1,5 µm, con un valor máximo de 12,9 µm y se calculó la longitud crítica de los remolinos, resultando en un valor de 70 µm que, por ser ampliamente superior a los diámetros de las células, no representó un riesgo para su integridad. Finalmente, el cultivo escalado presentó una productividad similar a la del sistema de volumen 200 mL. Estos resultados sugieren que el escalado es factible y que el uso de suero de ricota como medio de cultivo puede ser implementado en un contexto industrial. En conclusión, esta tesis demuestra la viabilidad de utilizar el suero de ricota como medio de cultivo para la producción de biomasa microalgal, contribuyendo a la sostenibilidad de la industria láctea y ofreciendo una alternativa para la reducción de su impacto ambiental. Esta investigación abre nuevas oportunidades para la valorización de subproductos agroindustriales y sugiere que la producción de microalgas puede ser una alternativa rentable y ecológica.
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    Producción de biosurfactantes para su aplicación en biorremediación de sitios crónicamente contaminados con hidrocarburos
    (Escuela de Posgrado . Facultad Regional Buenos Aires, 2024-02-27) Liporace, Franco Andrés
    RESUMEN El petróleo es la fuente de energía más difundida y utilizada en el planeta, pero hay un gran inconveniente en esto, la contaminación ambiental. Con el objetivo de reducir este impacto, se han desarrollado técnicas de remediación, dentro de las cuales resaltan aquellas que utilizan organismos vivos para llevar a cabo la recuperación del sitio contaminado. La utilización de biosurfactantes es una de estas estrategias donde se aumenta la biodisponibilidad del contaminante. En este trabajo se presenta un estudio sobre la producción de biosurfactantes a escala laboratorio a partir de microorganismos aislados de zonas crónicamente contaminadas con hidrocarburos en el partido de Campana, provincia de Buenos Aires. De las muestras obtenidas en el predio de una destilería de la ciudad de Campana, se aisló una cepa del género Pseudomonas sp. Ag HC y se utilizó para el desarrollo de la investigación debido a su potencial como productora de biosurfactantes. Se llevó a cabo la optimización estadística del medio de cultivo y se precipitó el tensioactivo producido a partir de la utilización de una solución de ácido clorhídrico. Las concentraciones óptimas de los componentes del medio de cultivo obtenidas fueron 7,60 %v/v de glicerol (C3H8O3); 6,825 g/l de nitrato de sodio (NaNO3) y 0,342 g/l de fosfato diácido de potasio (KH2PO4) y 26,9 °C de temperatura, y se obtuvo una producción de 0,482 g/l de biosurfactante a escala Erlenmey
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    Aprovechamiento de un efluente cervecero para la obtención de biomasa microalgal.
    (Escuela de Posgrado . Facultad Regional Buenos Aires, 2023-08-28) Lois Milevicich, Julieta
    La producción de cerveza genera una gran cantidad de efluentes en diferentes etapas del proceso. La carga orgánica total de los efluentes puede ser consumida de manera parcial por las microalgas, representando una ventaja adicional en el tratamiento de estas corrientes para el vertido. Así mismo, la biomasa obtenida tiene diversas posibles aplicaciones debido a su composición bioquímica. Sin embargo, no hay trabajos reportados de cultivo de Chlorella vulgaris en efluentes con alta carga de carbono; ni de Scenedesmus quadricauda utilizando efluente cervecero. El objetivo de la tesis fue estudiar la producción de dos microalgas utilizando un efluente cervecero para la formulación del medio de cultivo. Se utilizaron para el presente trabajo dos microalgas autóctonas del país, no axénicas: C. vulgaris y S. quadricauda. El efluente cervecero fue provisto por una cervecería de la provincia de Buenos Aires. Para ambas microalgas se determinaron los valores iniciales óptimos de demanda química de oxígeno (DQO) y pH que maximizaron el crecimiento celular, mediante el uso de diseños experimentales. Para S. quadricauda se estudió adicionalmente la necesidad de suplementación con sales presentes en el medio de mantenimiento. Posteriormente se procedió al escalado de los cultivos en aproximadamente un orden de magnitud. El sistema propuesto para el escalado de C. vulgaris fue en modo batch y en oscuridad total, con medio compuesto por efluente y agua destilada; mientras que el sistema de S. quadricauda fue escalado en modo fed-batch por pulsos con iluminación (fotoperíodo de 12 horas con intensidad lumínica de 50 μmol.m−2.s−1 PAR), con medio compuesto por efluente, agua y suplementación de citrato amónico férrico, alimentado cada 6 días. Se caracterizaron los parámetros cinéticos y la composición química de la biomasa. En cuanto a la aplicación de la biomasa obtenida, C vulgaris fue estudiada como bioestimulante para el crecimiento de plantas mientras que los lípidos extraídos de S. quadricauda fueron analizados para caracterizar su perfil nutricional. Los valores iniciales de DQO y de pH que maximizaron el crecimiento de C. vulgaris, fueron 18300 mg O2/L y 6,5. C. vulgaris mostró una velocidad específica de crecimiento de 0,232±0,010 h-1 para el biorreactor tanque agitado. La concentración final de biomasa obtenida fue 1,08 g/L, conteniendo 33 %; 27 %; 8 %; 0,42 % y 0,25 % de proteínas, lípidos, carbohidratos, clorofila a y carotenoides, respectivamente. En los ensayos para evaluar los efectos similares a fitohormonas, la biomasa en concentración de 2 g/L mostró efectos similares a las auxinas en cuanto al desarrollo Aprovechamiento de un efluente cervecero para la obtención de biomasa microalgal 10 de raíces en semillas; mientras que para el desarrollo de raíces en cotiledones, mostró efectos a partir de 0,5 g/L. Los valores iniciales de DQO y de pH que maximizaron el crecimiento de S. quadricauda a todos los tiempos medidos, fueron 3075 mg O2/L y 7,25. De la evaluación de la necesidad de suplementación, se encontró que tanto el nitrato de sodio y el sulfato de magnesio, como el citrato amónico férrico (solubilizado con EDTA disódico) tuvieron efectos significativos en el crecimiento de la microalga. S. quadricauda mostró rangos de velocidades específicas de crecimiento de cada pulso entre 0,03 y 0,32 d-1 para el biorreactor tanque agitado. La concentración final de biomasa obtenida fue 1,68 g/L, conteniendo 32 %; 27 %; 4 %; 0,17 % y 0,10 % de proteínas, lípidos, carbohidratos, clorofila a y carotenoides; respectivamente. El perfil de ácidos grasos, expresado en % de ácidos grasos respecto a ésteres metílicos fue: monoinsaturados 27,6 %; poliinsaturados 27,3 %; saturados 21,9 %; no identificados 23,4%, resultando similar a los de aceites como maíz, palma, canola, soja; con buenas relaciones entre ácidos grasos omega-3 y omega-6 respecto a los saturados. Se concluyó que ambas microalgas pudieron adaptarse y crecer satisfactoriamente a los medios formulados a base del efluente cervecero. Se pudieron caracterizar los parámetros cinéticos y la composición bioquímica. Fue posible escalar satisfactoriamente la producción de ambas microalgas hasta una capacidad de trabajo nominal de 3 L. C. vulgaris pudo ser cultivada en régimen heterotrófico, con alto de contenido de carbono en el medio, y sin necesidad de suplementación ni iluminación. S. quadricauda requirió de iluminación y suplementación con citrato amónico férrico. La biomasa de ambas cepas, obtenida aprovechando el efluente cervecero, podría ser utilizada como bioestimulante para el crecimiento de plantas o como fuente de aceites comestibles con un adecuado perfil nutricional. De este modo, se recircularían los nutrientes del efluente cervecero para la producción de nuevos insumos.
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    Bioprocesos orientados al empleo de microorganismos autóctonos y su utilización en tecnologías de biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos.
    (Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2019-11-25) Conde Molina, Débora; Quevedo, Carla
    Es frecuente la contaminación ambiental generada por el petróleo o sus derivados, debido al uso generalizado de los mismos a nivel mundial. La descarga y derrame accidental de dichos compuestos en el medio ambiente resultan ser peligrosos para el entorno y los seres vivos. La biorremediación es una estrategia eficiente para limpiar sitios contaminados, siendo no invasiva y rentable. La misma se basa en la biodegradación natural utilizando microorganismos nativos aislados de áreas contaminadas. El centro industrial Zárate-Campana, ubicado en Buenos Aires, representa una de las áreas petroquímicas más importantes de Argentina, con varias empresas que realizan actividades petroquímicas. En este estudio, se seleccionaron 4 cepas previamente aisladas de sitios contaminados e identificadas dentro de los géneros Pseudomonas sp., Cellulosimicrobium sp. y Ochrobactrum sp. La cepa MT1A3 perteneciente al género Pseudomonas fue seleccionada para los ensayos de optimización de la producción de biomasa a partir del uso de diferentes fuentes de carbono que van desde una mezcla de hidrocarburos hasta co-productos agroindustriales de bajo costo. MT1A3 fue capaz de crecer en una mezcla de hidrocarburos obteniéndose 1,79 g/L de biomasa a 25 ºC a los 7 días de cultivo. Al comparar el uso de diferentes co-productos agroindustriales como fuente alternativa de carbono, la producción de biomasa fue significativamente mayor en el aceite de maní crudo en comparación con todos los demás sustratos (p<0,05), dando como resultado una biomasa de 7,29 g/L luego de 7 días de cultivo. La fuente de nitrógeno más eficiente para obtener biomasa de MT1A3 fue NaNO3. A partir de estos resultados, en sistemas de microcosmos se evaluó la efectividad de remediación mediante el monitoreo de la degradación de hidrocarburos en los diferentes tratamientos de atenuación natural, bioestimulación y bioaumentación, durante 120 días. El mejor tratamiento, que involucró bioaumentación (MT1A3) y bioestimulación, mostró una degradación del 40,05% del total de hidrocarburos con respecto al tratamiento de atenuación natural utilizado como control.