Grupo UTN GISTAQ (Grupo de Investigación sobre temas Ambientales y Químicos)

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Author: search.filters.author.Gauto, Víctor HugoStart date: 2021

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    Turbidity estimation by machine learning modelling and remote sensing techniques applied to a water treatment plant
    (International Centre for Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems SDEWES, 2025-06-01) Gauto, Víctor Hugo; Utgés, Enid Marta; Hervot, Elsa Ivonne; Tenev, María Daniela; Farías, Alejandro Rubén
    Clean water is a scarce resource, fundamental for human development and well-being. Remote sensing techniques are used to monitor and retrieve quality estimators from water bodies. In situ sampling is an essential and labour-intensive task with high costs. As an alternative, a large water quality dataset from a potabilisation plant can be beneficial to this step. Combining laboratory measurements from a water treatment plant in North-East Argentina and spectral data from the Sentinel-2 satellite platform, several regression algorithms were proposed, trained, and compared for turbidity estimation at the plant inlet water in a local river. The highest performance metrics were from a Random Forest model with a coefficient of determination close to 1 (0.913) and the lowest root-mean-squared error (143.9 nephelometric turbidity units). Global feature importance and partial dependencies profile techniques identified the most influential spectral bands. Maps and histograms were made to explore the spatial distribution of turbidity.
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    Turbidity estimation by machine learning modeling and remote sensing techniques applied to a treatment plant water inlet
    (2024-01-14) Gauto, Víctor Hugo; Utgés, Enid Marta; Hervot, Elsa Ivonne; Tenev, María Daniela; Farías, Alejandro Rubén
    Water availability and sanitation are among the UN Sustainable Development goals for 2030. Remote sensing techniques are used to monitor and retrieve quality estimators from water bodies. Clean water is a scarce resource fundamental for human development and well-being. Treatment plants depend on the current water quality state to properly provide clean water. Combining laboratory measurements, provided by a water plant in Resistencia city, Argentina, and remote sensing data, i.e., surface reflectance, from Sentinel-2 platform, several algorithms were developed, trained, and compared for turbidity estimation. The model with the highest performance metrics was a random forest model, with Pearson’s coefficient of determination (R2) 0.918 and root-mean squared error (RMSE) 138.8 nephelometric turbidity units (NTU). Global feature importance and partial dependencies profiles techniques were applied to the random forest model to understand the spectral bands effects. Turbidity maps and time series were made and analyzed.
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    Formación de biopelículas para el tratamiento de efluentes contaminados con furfural
    (2023-08-29) Echeverría, Macarena Celeste; Sandoval, Evangelina; Gauto, Víctor Hugo; Benimeli, Claudia Susana
    El furfural es un aldehído heterocíclico, con variadas aplicaciones en la industria química. A pesar de los beneficios que posee su uso y producción, el aldehído se convierte en un componente tóxico importante en las aguas residuales si es liberado al medio ambiente sin un tratamiento adecuado (Lei y col., 2022; Rashtbari y col., 2022). Los cultivos inmovilizados en biopelículas representan una herramienta biológica eficiente para la eliminación de contaminantes en los procesos de biorremediación (Isaac y col., 2017). En el presente trabajo se evaluó la capacidad de formación de biopelículas por las cepas de actinobacterias Nocardiopsis sp. L9 y Streptomyces sp. A12 y M7, en cultivos mixtos y puros, sobre esponja vegetal, y la eficiencia de dichas biopelículas para la remoción de furfural en un efluente simulado. Como resultado se obtuvieron diferencias significativas (p<0,05) en la actividad enzimática hidrólisis de FDA entre el soporte de esponja vegetal estéril (sin colonizar) y los tratamientos con esponja colonizada por las cepas puras y en consorcio, indicando la actividad biológica del biofilm. El análisis por microscopía electrónica de barrido confirmó un elevado desarrollo bacteriano adherido a la superficie de la esponja vegetal con presencia de posibles sustancias poliméricas extracelulares. Durante el proceso de biorremediación del efluente simulado contaminado con furfural (831±23 mg l-1), se observaron concentraciones residuales nulas al tercer día de tratamiento, al utilizar el biofilm formado por el cultivo mixto de las actinobacterias Nocardiopsis sp. L9 y Streptomyces sp. A12 y M7. Los resultados obtenidos sugieren que dichas biopelículas representan una herramienta de biorremediación prometedora para el tratamiento de efluentes que contienen furfural.
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    Estimación de turbidez de una laguna mediante muestreos de campo y teledetección satelital en el NEA
    (2023-12-07) Gauto, Víctor Hugo; Utgés, Enid Marta; Hervot, Elsa Ivonne; Tenev, María Daniela; Farías, Alejandro Rubén
    La ONU establece en sus ODS el acceso universal y equitativo del agua, la reducción de la contaminación del recurso, entre otros. Un indicador de utilidad es la proporción de agua de buena calidad, la cual puede estimarse mediante monitoreo ambiental con herramientas de teledetección satelital. En la región NEA Argentina, dichos monitoreos aplicados a aguas superficiales son escasos. El objetivo del presente estudio fue generar un algoritmo semi- empírico combinando datos de campo y laboratorio, con reflectancias obtenidas por plataformas satelitales, para la estimación de turbidez en el agua. En la ciudad de Resistencia, Chaco, en una laguna artificial emplazada en el interior de un barrio privado, se llevaron a cabo muestreos de campo. Se seleccionaron 3 sitios dentro de la misma y se realizaron análisis fisicoquímicos de indicadores de calidad del agua, in situ y en laboratorio. Dichos muestreos coincidieron con el paso de la plataforma satelital Sentinel-2 (ESA), de la cual se obtuvo el producto de L2A del sensor MSI en reflectancia de superficie, con corrección atmosférica, de 10 m de resolución espacial y se seleccionaron 11 bandas espectrales. Se desarrolló un algoritmo que combina las bandas del infrarrojo cercano y del verde para estimar la turbidez del cuerpo de agua. Los datos fueron divididos en entrenamiento y testeo para dar un coeficiente de determinación de Pearson (R2) de 0,959 y la raíz del error cuadrático medio (RMSE) de 3,25 NTU. Mediante este algoritmo se generaron mapas de distribución espacial de turbidez. La aplicación de esta técnica de modelado sería adecuada para la estimación remota de la evolución temporal del parámetro citado.
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    Studies of adsorption-desorption of methylene blue in a fixed-bed reactor filled with cotton and tanine industry waste
    (2023-07-19) Tenev, María Daniela; Torre, Camila; Fontana, Gimena Lilián; Gauto, Víctor Hugo; Cleva, Mario Sergio; Caracciolo, Nestor; Boeykens, Susana
    In this paper, a laboratory scale fixed-bed reactor filled with cotton husk and quebracho chips was used to test the capabilities of these materials to be employed as dyes adsorbent materials in effluent treatment of textile industries. The adsorption- desorption processes of methylene blue on both adsorbents were studied and the number of effective cycles was determined in each case. Desorbent efficiency of three substances was evaluated: NaCl 0.1 M, ethanol 50% (V/V) and tap water. As much as three adsorption-desorption cycles were obtained in all cases.
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    First results of PRISMA satellite data applied to water quality monitoring in Argentina
    (2022-09-09) Gauto, Víctor Hugo; Ferral, Anabella; Bonansea, Matias; Farías, Alejandro Rubén; Scavuzzo, Marcelo; Cardozo, Osvaldo; Germán, Alba; Giardino, Claudia
    Water has historically been considered a renewable resource, however in the last century a sustained degradation of its quality has been observed, both in continental and oceanic systems due to anthropic impact. In this context, the management of water resources by satellite technology represents a central point in public policies since they allow anticipating and adapting to these disturbances. In this work, Sentinel 2-MSI multispectral and PRISMA hyperspectral sensors are used to carry out an analysis of different optical water types in North-East of Argentina. Convolutional procedure was used to compare sensors responses for atmospheric corrected products and RMSE (root mean square error), BIAS and MAE (mean absolute error) metrics were used to assess their performance. Differences below 1 percent were obtained in all cases, indicating an excellent match-up between both sensors. From hyperspectral PRISMA data it was possible to detect quantitative shift towards reddish wavelengths as turbidity of Parana River increases along a transect as well as an increase of the peak value in magnitude. This work opens new opportunities to monitor water quality changes related to optical constituents with deeper details in space and time in highly urbanized and perturbed regions.
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    Selección de puntos de muestreo para aplicaciones de teledetección satelital en cuerpos de agua en Gran Resistencia
    (2021-10-07) Gauto, Víctor Hugo; Farías, Alejandro Rubén; Hervot, Elsa Ivonne; Tenev, María Daniela; Utgés, Enid Marta; Ferral, Anabella; Germán, Alba; Contreras, Ignacio; Paira, Aldo
    El Gran Resistencia, cuenta con numerosos cuerpos de agua pequeños cuya presencia y tamaño varían con las precipitaciones y los meandros, a lo largo del recorrido del río Negro, afluente del Paraná. El estudio y monitoreo continuo de las características de este recurso es de importancia para su conservación. Sin embargo, la gran cantidad de cuerpos, no siempre del todo accesibles, y un consumo considerable de recursos dificulta el muestreo de campo constante para el seguimiento del estado de salud de los cuerpos de agua. El objetivo de este trabajo es introducir una herramienta alternativa, la teledetección satelital, que permite el estudio de grandes áreas de interés de manera remota. Emplea sensores de radiación electromagnética montados en plataformas satelitales que brindan información del comportamiento espectral de la superficie del planeta. Se realizó un relevamiento general de los cuerpos de agua locales. Se tuvieron en cuenta diversos aspectos como superficie cubierta, potenciales puntos de muestreo, características espectrales, variación en el tiempo y consideraciones logísticas. Se seleccionaron dos sitios de interés, representativos de aguas lénticas y lóticas. Luego, con un análisis específico para cada sitio, se definieron los puntos geográficos para una posterior toma de muestras. Para ello, se emplearon imágenes de la misión satelital Sentinel-2, productos validados de recurrencia y cambio de la cobertura de agua e índices normalizados. Se generaron máscaras que identifican los cuerpos de interés y mapas de su respuesta espectral. Parte del procesamiento se llevó a cabo en la plataforma web Google Earth Engine.