Centro UTN QUIMOBI (Química Orgánica Biológica)
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Item Co-cultivo de Chlorella pyrenoidosa y Scenedesmus dimorphus con la bacteria Azospirillum brasilense en efluentes agroindustriales(2023-09-04) Cuello, María Carolina; Pila, Andrea Natalia; Schmidt, Roberto Martín; De Escalada Plá, Marina Francisca; Gori, JuanLa bacteria Azospirillum brasilense ha sido estu- diada co-inmovilizada con Chlorella sp. y ha sido propuesta como promotora del crecimiento algal. La finalidad de este estudio fue utilizar un medio de cultivo compuesto por Purín Vacuno y Suero de Queso y evaluar el efecto de la asociación de A. brasilense con cada una de las microalgas Scenedesmus dimorphus y Chlorella pyrenoidosa en la producción de biomasa, metabolitos y depuración del medio. Los microorganismos fueron cultivados libres en fotorreactores de 1L con agitación, en 50v/v Purín Vacuno/Suero de Queso, sin esterilizar ni diluir, con fotoperíodo 12:12 horas luz/oscuri- dad, durante 7 días. Los cultivos de S. dimorphus con y sin la bacteria alcanzaron la fase estacionaria al cuarto día. Al sexto día, sólo el cultivo de C. pyrenoidosa y A. brasilense en consorcio seguía creciendo. En la composición bioquímica se des- taca que la cantidad de lípidos en la biomasa de S. dimorphus cultivada en consorcio con la bacteria (167 mg/L) es superior a cuando es cultivada sola (126 mg/L). Lo opuesto sucede entre los cultivos de C. pyrenoidosa (127 mg/L y 161 mg/L para C. pyrenoidosa + A. brasilense y C. pyrenoidosa sola, respectivamente). El resultado obtenido no indica que exista promoción significativa del crecimiento de S. dimorphus por parte de A. brasilense, sin em- bargo, y coincidiendo con la bibliografía, Chlorella sp. sí muestra un mayor crecimiento y reducción de nutrientes cuando es cultivada en consorcio con A. brasilense.Item Obtención de micropartículas mesoporosas de SiO2 a partir de residuos de la industria arrocera(2023-10-19) Tourn, Silvana; Mamana, Nadia; Barolín, Sebastián; Roldán, María Virginia; Pellegri, NoraLa producción nacional de arroz deja como residuo hasta 600.000 t anuales de cáscara de arroz. Este residuo de alto contenido en SiO2 puede aprovecharse como materia prima para la obtención de partículas de esta composición que podrían ser empleadas en las industrias químicas, electrónicas y de la construcción. La obtención de partículas de sílice puede llevarse a cabo de manera sencilla y económica a partir de un proceso de descomposición térmica controlada. Los parámetros del proceso están íntimamente relacionados con las características de la materia prima utilizada, por lo cual deben ser ajustados específicamente en cada caso. Adicionalmente para el diseño del proceso de obtención deben considerarse las características esperadas para la sílice (estructura cristalina, tamaño, porosidad, etc.) según su aplicación. Objetivo: A partir de estas consideraciones, en este trabajo se propone el estudio de la obtención de partículas de SiO2 a partir de cáscara de arroz generada como residuo de la industria arrocera de la región del NEA (Chaco-Corrientes). Para la obtención de partículas SiO2 se usó como materia prima cáscara de arroz con distintos tratamientos previos: 1) Cáscara de arroz lavada con HCl 0,1 M, 2) Char de cáscara de arroz y 3) Char de cáscara de arroz lavado con HCl 0,1 M. El char es el producto sólido que se obtiene de la pirólisis convencional de la cáscara de arroz. Todos estos productos se trataron térmicamente a 600°C y posteriormente se homogeneizó el tamaño de partículas mediante porfirizado en mortero de ágata. Se suspendieron los polvos en agua destilada y se agregó solución 1M de HCl hasta pH 1 con agitación mecánica continua. Luego de 2 h de agitación se separó el polvo del líquido sobrenadante, se lavó con agua destilada hasta pH neutro y se secó en estufa a 30 ºC. Los materiales obtenidos se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de energías dispersivas (EDS) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Resultados: Todos los polvos obtenidos resultaron ser de color blanco. A partir de estudios por SEM, para todas las muestras, se observaron partículas de SiO2 de tamaños menores a 50 µm y resultaron con bajo nivel de contaminantes inorgánicos según ensayos de EDS. Las imágenes de TEM mostraron que las partículas son porosas, con diversas morfologías y no poseen estructura cristalina ordenada.Item Producción de “building blocks” a partir de residuos lignocelulósicos, enmarcado en la biorrefinería de los mismos(2022-09-09) Ruiz, Carlos Raúl; Sequeira, Alfredo Fabián; Dagnino, Eliana PaolaEl ácido levulínico (LA) es considerado como uno de los compuestos orgánicos con mayor potencial en la biorrefinería de residuos lignocelulósicos. La composición de la cascarilla de arroz hace que la obtención de LA a través de la biorrefinería sea muy prometedora. Este trabajo tuvo como objetivo definir los rangos de estudio de las variables que afectan a la obtención de LA por tratamiento ácido e identificar el ácido levulínico en el producto de reacción, para posteriormente definir un diseño de experimentos de optimización. Para ello, se realizaron pruebas con cascarilla sin tratar, y con cascarillas pretratadas, modificando la temperatura, el tiempo de reacción, la concentración de ácido sulfúrico y la carga de sólidos. Se identificó y cuantificó la concentración de ácido levulínico por medio de HPLC y, con los datos obtenidos se determinaron los rangos de estudios para cada variable para su posterior optimización. A partir de estos datos preliminares se concluye que es factible la obtención de ácido levulínico a partir de cascarilla de arroz tratada y original por medio de tratamientos ácidos. Se obtuvieron licores con concentraciones de LA superiores a 20 mg/L, con los cuales, haciendo los ajustes correspondientes a los parámetros estudiados se podría esperar mejoras en el rendimiento.Item Levulinic acid obtention from lignocellulosic waste of agroforestry-industrial of different origins(2023-08-04) Ruiz, Carlos Raúl; Sequeira, Alfredo Fabián; Dagnino, Eliana PaolaWorldwide, since last decade levulinic acid (LA) was one of the most sought-after chemical precursors. Lignocellulosic waste of agroforestry-industrial origin like rice hulk, sawdust, and cotton stubble are pointed as raw material for this work, at the same time those lignocellulosic wastes are abundant in Argentina´s northeastern. Report about the evaluation of LA obtention reaction using different raw materials obtained in different treatment steps and maintaining the same operation conditions is the main objective of this work. This objective aims to demonstrate the technical feasibility to obtain LA from a lignocellulosic waste biorefinery scheme. The reaction was running in a cylindrical steel reactor (AISI 316) provided with a manometer and a security valve to ensure the maximum pressure work. The reactor was heated indirectly in a heat-resistant silicone bath. The raw material used were rice hulk (pretreated to extract hemicellulose, lignin, and inorganic compounds), Prosopis nigra sawdust (pretreated to extract lignin and others), and cotton stubble (two fractions one rich in the ground cotton husk and other rich in cotton fiber). The cellulose content was evaluated in each one of these raw materials since this is the main substrate to obtain LA. All raw materials were treated with a sulfuric acid solution 5% w/V, using an 8% solid-liquid rate, and heated to 180°C for 40 minutes (the maximum reaction pressure was 11atm). LA identification and quantification were made in an HPLC, using a sugars and organic acids detection column, a UV detector, and IR to determine unconverted hydrolyzed sugars. The reaction yield was calculated from the LA/cellulose ratio for each of the raw materials. The LA obtained for each raw material was: fractions rich in ground cotton husk 23,38g/L with a reaction yield LA/cellulose 58.85%, fraction rich in cotton fiber 24,44g/L with a reaction yield LA/cellulose 39,67%, pretreated rice hulk 36,01g/L with a reaction yield LA/cellulose 47,88% and pretreated Prosopis nigra sawdust 21,24 g/L with a reaction yield LA/cellulose 47,41%. Based on the results obtained, it is possible to say the LA obtention reaction shows, for each raw material, high yields compared with other studies reported. This could be possible due to the lignocellulosic waste biorefinery scheme used and the application of pretreatments to the raw materials except for the fraction rich in cotton fiber that shows poorer results. These results demonstrate the technical feasibility to obtain LA from a lignocellulosic waste biorefinery scheme. In future works, the seeking of optimal reaction conditions and the possibility to use catalysts in order to improve the LA obtention reaction ratio will be accessed.Item Ficorremediacion de purín vacuno y suero de quesería como alternativa simple de tratamiento de efluentes para pequeños productores queseros(2021-05-12) Cuello, María Carolina; Pila, Andrea Natalia; Chamorro, Ester R.El tratamiento de efluentes agroindustriales a base de microalgas puede potencialmente lograr más eficiencia con menores costos de gestión que los procesos convencionales en las industrias lácteas pequeñas y medianas, donde no se encuentran implementados tratamientos de aguas residuales. El presente estudio analizó el desempeño en mesocosmos de Scenedesmus dimorphus y Chlorella pyrenoidosa en mezclas de Purín Vacuno (PV) y el Suero Ácido de Queso (SAQ). Los resultados reportados aquí indican no solamente que es posible tratarlos con microalgas sino que la combinación de ambos efluentes permite superar los principales obstáculos reportados para el tratamiento de cada uno de estos dos efluentes por separado. El mejor resultado lo obtuvo Scenedesmus dimorphus en una mezcla del 50% de cada uno de los efluentes mencionados, eliminando el 90% de P-PO4, el 96% de N-NO3 y el 70% de N-NH4, dominando el cultivo en todo momento.Item Tratamiento de efluentes urbanos con microalgas autóctonas en General San Martin-Chaco(2021-08-06) Pila, Andrea Natalia; Cuello, María Carolina; Chamorro, Ester RamonaEl aumento de la población mundial registrado durante las últimas décadas conlleva asociado un aumento en la generación de residuos como consecuencia de la actividad humana, como las aguas residuales urbanas. Las emisiones de efluentes con alto contenido en materia orgánica, nitrógeno, fósforo y otros componentes pueden resultar en el proceso de eutrofización. Existen tratamientos costosos e ineficaces que presentan inconvenientes y podrían contaminar el medio ambiente. La biorremediación de estos efluentes con microalgas fotosintéticas es una tendencia creciente en todo el mundo, siendo particularmente atractiva para estos casos, debido a las capacidades de estos organismos unicelulares, foto-autotróficos, para asimilar nitrógeno y fósforo, reducir la demanda de oxígeno químico y bioquímico y realizar una desinfección indirecta de microorganismos patógenos. El objetivo de este trabajo es estudiar la capacidad de biorremediación de microalgas en efluentes urbanos de General San Martín (Chaco-Argentina) mediante el monitoreo de parámetros fisicoquímicos y microbiológicos. El efluente se recogió de la cámara de desbordamiento en la entrada de la planta de purificación en el sistema de saneamiento municipal. Se cultivó una especie nativa de microalgas, identificada como Chlorella sp., presente en el efluente crudo. Se realizaron análisis microbiológicos y fisicoquímicos del efluente antes y después del tratamiento de microalgas. Se determinaron coliformes totales y fecales, aerobios mesófilos, mohos y levaduras, contenido de nitrógeno y fósforo, DBO, DQO entre otros. Los resultados muestran que después del tratamiento con microalgas la carga microbiana disminuyó significativamente, al igual que mejoran los parámetros fisicoquímicos. Eso indicaría que Chlorella sp.se puede utilizar para la biorremediación de aguas residuales.Item Use of hydrolysates from waste microagal biomass for bioplastics production by Paracoccus denitrificans : a preliminary study(2023-06-08) Pila, Andrea Natalia; Rojo de Benito, Elena Maria; Filipigh, Ángel Alejandro; Dagnino, Eliana Paola; Bolado, SilviaSince the middle of the 20TH century, the introduction of plastics in the global market has produced a noticeable improvement in the comfort and the quality of life of humanity, being present not only in almost all aspects of our daily life, but also in the industry. Its versatility and humanity’s astonishing technological development throughout the decades has deemed its application essential in almost every aspect. Even though the exact number of plastic wastes disposed in unregulated landfills or in nature remains unknown, it is estimated that approximately 5 to 13 million metric tons are disposed in the ocean around the globe. In that sense, many significant breakthroughs related to the production of biodegradable polymers from removable resources in the biotechnological field have been achieved, aiming for Cero Waste and Net-Cero CO2 Emissions objectives. The polyesters produced by bacteria represent an specific type of biopolymer generated by microorganisms. Within the group, we can find Polyhydroxyalcanoates (PHAs), which can be synthesized by microorganisms as an energy storage mechanism. PHAs have presented promising results for its usage in the plastic industry, but its high production costs limit its production and utilization. For that reason, the main goal of this work is to evaluate the utilization of waste microalgal biomass as a carbon source for Paracoccus denitrificants PHAs production. Scenedesmus almeriensis based biomass grown on photo-bioreactor used for pig manure wastewater remediation was used for this analysis. Different types of hydrolysis (acid, alkaline and enzymatic) were used for recovering of carbon and nutrients from waste biomass. Hydrolysates, containing released monosaccharides and organic acids, among others components, were used as substrate for the production of PHAs. Paracoccus denitrificants were cultivated in minimum medium using the hydrolyzed as the only carbon source. The cellular growth was followed measuring DO 600 nm. The results show that both, acid and enzymatic hydrolyzed, are appropriate for P denitrificans growth, while alkaline hydrolyzed is not a suitable carbon source for the growth of P denitrificans and was discarted. After the cellular growth, the supernatant was separated by centrifugation (10.000 rpm, 10 minutes) and the total content of PHAs in the pellet was determinated by extraction with chloroform and measuring by Gas Chromatography coupled with a Mass detector. P denitrificans cultivated in acid hydrolyzed resulted in 4.99 mg g-1, while the ones cultivated in enzymatic hydrolyzed resulted in a lower yield of 3.61 mg g-1. All the results were expressed in dry basis. The results show that hydrolyzed waste microalgae biomass can be used as carbon source for the productions of PHAs using Paracoccus denitrificans.Item Carboxymethylcellulose obtained from lignocellulosic waste and its use as a biopolymeric matrix(2023-06-04) Cáceres, Liliana Mariel; Tourn, Silvana; Ruiz, Carlos Raúl; Sequeira, Alfredo Fabián; Dagnino, Eliana PaolaThe increase in the rate of production and accumulation of solid waste and the search for sustainable environmental solutions imposes the need to introduce advanced technologies to manage it efficiently. In this context, this work aims to obtain carboxymethylcellulose (CMC) from lignocellulosic waste and later use it in the encapsulation of liquid smoke and essential oils. Thus, a product of higher value can be obtained from an abundant and readably available waste product of northeastern Argentina`s agroforestal industry. Rice husk samples for this research were provided by a local company. The rice husk was treated in a biorefinery scheme (Acid hydrolysis, 0.3% w/V, 150°C, 30 min; followed by organosolv treatment, NaOH-ethanol-water, 160°C, 60min, and alkaline treatment). Subsequently, CMC was obtained, esterifying the unbleached cellulose obtained from the mentioned raw material, using a modification of the Druvacell method. The unbleached cellulose is pretreated with isopropanol and sodium hydroxide to promote fiber swelling and ionization of hydroxyl groups, and subsequently esterification with monochloroacetic acid. On the other hand, bio-oil was obtained by pyrolysis, at 400 °C for 120 min, from exhausted Schinopsis balansae (quebracho colorado) sawdust and the water-soluble fraction produced was refined, representing 34.6% based on the residual biomass fed. Finally, the refined fraction was characterized, to identify the improvement and its quality as liquid smoke to be encapsulated. The CMC obtained was used as a component, together with sodium alginate, of a biopolymeric matrix to encapsulate the water-soluble liquid smoke and hydrophobic essential oil. The raw material was characterized by determining its structural components, the substituent groups in CMC were recognized by FTIR and the degree of substitution was determined. In the production of microcapsules, using standard methods the performance and efficiency of the process were determined. On the other hand, the post-treatment rice husk is composed of 94% cellulose, and the rest is lignin and remaining inorganics. From it, it was possible to obtain a crude CMC with a purity greater than 70% and a degree of substitution greater than 0.6. The microencapsulation results show average yields greater than 55% and efficiencies greater than 90% for both encapsulated substances. With this work carried out, a very abundant residue could be valorized by obtaining CMC and using it in the microencapsulation of two chemically different substances. Good yields and efficiencies were obtained with liquid smoke [1] and essential oil [2], with comparable results with other authors.Item Microencapsulación de aceite esencial de pomelo en matriz de alginato-almidón y alginato-sílice(2020-10-06) Cáceres, Liliana Mariel; Dagnino, Eliana Paola; Chamorro, Ester RamonaLa microencapsulación de aceites esenciales tiene innumerables aplicaciones en la industria. Más aún si a partir de ella se agrega valor en la cadena productiva a materiales que de lo contrario serían residuos o subproductos de bajo precio. En el presente trabajo se estudia la microencapsulación de aceite esencial de pomelo, subproducto del proceso de elaboración de jugos, en matriz de alginato de sodio con agregado de sílice, componente de la cáscara de arroz residuo agrícola de la zona noreste de la Argentina y con almidón. Se realizan comparaciones de Tukey entre las eficiencias y rendimientos porcentuales y los resultados demuestran que no existen diferencias entre las eficiencias que se mantiene en todos los casos sobre el 96% pero se registran diferencias en el rendimiento. También se comparan las liberaciones controladas del aceite esencial de las microcápsulas evidenciando una mejor performance con las matrices que contienen sólido y secas.Item Microcápsulas conteniendo aceite esencial de pomelo y su aplicación en alimentos(2022-09-07) Cáceres, Liliana Mariel; Dagnino, Eliana Paola; Chamorro, Ester R.Los aceites esenciales presentan propiedades que los hacen excelentes aditivos alimentarios aportando sabores y aromas en todo tipo de alimentos. Sin embargo, estos compuestos presentan alta volatilidad e inestabilidad química en presencia de aire, luz, humedad y altas temperaturas. Una forma de limitar la degradación o pérdida de aroma durante el procesamiento y almacenamiento es la encapsulación de estos compuestos incorporando una matriz polimérica que lo proteja y forme un ambiente capaz de controlar su interacción con el exterior. El alginato es uno de los hidrocoloides más utilizado como polímero de pared con propiedades que incluyen espesamiento, estabilización, suspensión, formación de película y de gel. Asimismo, experimenta una transición de sol-gel independiente de la temperatura en presencia de cationes multivalentes aprovechada en el proceso de gelificación iónica, donde se reticula el hidrogel con una solución del cloruro de calcio. El objetivo de este estudio fue obtener microcápsulas secas de aceite esencial de pomelo al 2% y al 10% p/p en matrices de alginato de calcio por gelificación iónica externa y extrusión. Se obtuvieron rendimientos alrededor del 50% y una eficiencia superior al 90%. Se aplicó un secado al vacío y se midieron sus liberaciones controladas del aceite esencial contenido en medio alcohólico, manteniendo su liberación durante 10 días aproximadamente. Por último, se emplearon ambas microcápsulas en dos alimentos: masitas y bombones de chocolate, se realizó un análisis sensorial y se analizaron los resultados utilizando la prueba de rangos de Friedman para la concentración de sabor y la preferencia en la degustación.