Doctorado en Ingenieríahttp://hdl.handle.net/20.500.12272/18392024-03-28T10:07:43Z2024-03-28T10:07:43ZAprovechamiento de un efluente cervecero para la obtención de biomasa microalgal.http://hdl.handle.net/20.500.12272/94922024-02-15T14:11:11Z2023-08-28T00:00:00ZAprovechamiento de un efluente cervecero para la obtención de biomasa microalgal.
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.; Beer manufacturing industry produces a large amount of wastewater along the different process stages. Microalgae are able to partially consume the organic material load in the effluents, representing an additional advantage in wastewater treatment prior to discharge. The obtained biomass may be suitable to diverse application due to its biochemical composition. Nonetheless, there are not published works about Chlorella vulgaris growing in high carbon load wastewater, neither about Scenedesmus quadricauda cultivated in brewery effluent. The aim of this thesis was to study the production of two microalgae using a brewery wastewater in the culture media formulation.
Two non-axenic autochthonous microalgae were used for this work: C. vulgaris and S. quadricauda. The wastewater was provided by a brewery in Buenos Aires province. For both strains were determined the optimal initial values of chemical oxygen demand (COD) and pH that maximised the cell growth, using statistical experimental designs. For S. quadricauda, was further studied the need for supplementation with the salts used in the maintenance medium.
Then, the culture scaling was carried out in approximately one magnitude order. The scaled C. vulgaris system was in batch mode with total darkness, with a medium composed by effluent and distilled water; while the S. quadricauda system was scaled up in fed-batch mode by pulses with lighting (12 h photoperiod with light intensity of 50 μmol.m−2.s−1 PAR), with a medium composed by the effluent, water and ammonium ferric citrate supplementation, fresh fed every 6 days. The biomass kinetic parameters and chemical composition were characterised. Regarding the application of the obtained biomass, C. vulgaris was studied as plant growth bio-stimulant, while the lipids extracted from S. quadricauda were analysed for a nutritional profile characterisation.
Initial COD and pH values that maximised C. vulgaris growth were 18300 mg O2/L and 6.5. C. vulgaris showed a specific growth rate of 0.232±0.010 h-1 for the stirred tank bioreactor. The final biomass concentration achieved was 1.08 g/L; containing 33 %, 27 %, 8 %, 0.42 %, and 0.25 % of proteins, lipids, carbohydrates, chlorophyll a and carotenoids, respectively. In phytohormoneslike effect assays, the biomass in a 2 g/L concentration showed auxin-like effects regarding to root development, while the effects on cotyledon developing roots were observed from 0.5 g/L of biomass concentration.
12
The initial COD and pH values that maximised S. quadricauda growth at all measure times were 3075 mg O2/L and 7.25. In addition, it was found that sodium nitrate, magnesium sulfate, as well as ferric ammonium citrate (solubilized with disodium EDTA) had significant effects on the microalgae growth. The specific growth rate ranges showed by S. quadricauda for each pulse, were in the range 0.03 and 0.32 d-1 for the stirred tank bioreactor. The biomass final concentration achieved was 1.68 g/L, containing 32 %, 27 %, 4 %, 0.17 %, and 0.10 % of proteins, lipids, carbohydrates, chlorophyll a, and carotenoids; respectively. The fatty acid profile, expressed as % fatty acids respect to methyl esters, was: monounsaturated 27.6 %; polyunsaturated 27.3 %; saturated 21.9 %; unidentified 23.4 %, turning out to be similar to the profiles of some vegetable oils such as corn, palm, canola, soybean; and showing good omega-3 and omega-6 fatty acids ratios related to saturated ones.
It was concluded that both microalgae were able to adapt and grow satisfactorily to the brewery effluent-based formulated media. It was possible to characterise the kinetic parameters and the biochemical composition. The production scaling up was satisfactory for both strains, up to a 3 L nominal work capacity. C. vulgaris was able to grow in a heterotrophic regime, with a high carbon content medium, and without supplementation. S. quadricauda required light and supplementation with ferric ammonium citrate. The microalgae biomass, obtained by taking advantage of the brewing wastewater, could be used as a biostimulant for plant growth or as a source of edible oils with an adequate nutritional profile. In this way, the brewery effluent nutrients would be recirculated to the obtaining of new inputs.
2023-08-28T00:00:00ZCompañía bróker de leasing especializada en rubro automotriz .http://hdl.handle.net/20.500.12272/90232024-02-19T17:51:24Z2022-11-04T00:00:00ZCompañía bróker de leasing especializada en rubro automotriz .
-
2022-11-04T00:00:00ZEstudio de los efectos producidos por el crecimiento de internet de las cosas en el espectro de radiofrecuencia.http://hdl.handle.net/20.500.12272/77572023-04-11T20:37:04Z2023-03-06T00:00:00ZEstudio de los efectos producidos por el crecimiento de internet de las cosas en el espectro de radiofrecuencia.
En los últimos diez años, el mundo de las telecomunicaciones se enfocó en el desarrollo y la
implementación de una infraestructura de internet de las cosas (IoT), así como en casos de aplicación y de negocios basados en IoT. Sin embargo, la mayoría de las implementaciones se han realizado sobre redes preexistes conectadas a internet o también llamadas Over-The-Top. Esto se debe en gran medida a la naturaleza agnóstica de la red en muchas aplicaciones de IoT de consumo masivo. Las aplicaciones de IoT se conectan directamente a sus proveedores de IoT a través de conexiones abiertas a Internet, utilizando infraestructura de redes comerciales. En el ámbito de la República Argentina se ha regulado la banda de operación de redes de internet de las cosas de espectro no regulado en el espectro radio eléctrico en 915 MHz. Las bandas no licenciadas no son las mismas en diferentes partes del mundo.
Teniendo esto en cuenta, esta tesis se propone responder la siguiente pregunta: ¿Cuáles son los
factores principales que influyen en mayor medida en la operación viable de una red de internet de las cosas en el espectro de radio frecuencia no licenciado de la República Argentina? Para ello se plantea como objetivo principal: evaluar los factores que influyen en mayor medida en la operación viable de una red de internet de las cosas en el espectro de radiofrecuencia no licenciado de la República Argentina, y como objetivos específicos: identificar los parámetros de operación más importantes de una red de internet de las cosas, describir qué factores influyen en mayor medida en la operación de una red IoT, comparar modelos teóricos de operación de redes IoT con resultados experimentales y/o simulados y, calcular el efecto de la variación de la cantidad de dispositivos en los parámetros de operación más relevantes. Y, plantea dos hipótesis de trabajo: i) la cantidad de dispositivos influye significativamente en la operación viable de una red de internet de las cosas en el espectro de radiofrecuencia no licenciado de la República Argentina y ii) La diversidad de áreas de aplicación influye significativamente en la operación viable de una red de internet de las cosas.
Para probar las hipótesis y cumplir los objetivos se definieron algunos parámetros mediante búsqueda bibliográfica exhaustiva y se realizaron una serie de experimentos concatenados. Se analizaron las principales alternativas de los protocolos de IoT que no requieren de una banda licenciada, particularmente los de Redes amplias (WAN) de baja potencia (LP-WAN) y las comparó con los protocolos basados en dispositivos móviles de banda licenciada como LTE-M y NB-IOT. Dado que las bandas no licenciadas no son las mismas en diferentes partes del mundo, el alcance de esta tesis es analizar el crecimiento de la cantidad de dispositivos utilizando este tipo de redes en el ámbito de la República Argentina. Se definió como marco teórico los principales de redes de internet de las cosas y, en detalle del protocolo LoRaWAN como caso más representativo de redes en espectro no licenciado. A su vez, se realizó un estudio teórico de los factores principales más influyentes en la performance de este tipo de redes que sirvieron para definir el alcance: la cantidad de espectro disponible, la cantidad de dispositivos, y el terreno donde la red se encuentra desplegada. Posteriormente, se realizó un análisis detallado y una implementación real de una red con el objetivo de determinar experimentos que permitan validar bajo condiciones reales —tanto de laboratorio como de campo— el efecto de los factores
identificados como principales. Esto llevó a la realización de las pruebas en tres diferentes puntos
representativos de una ciudad, y en cuatro puntos de un escenario rural con el objetivo de confirmar los resultados teóricos y la validación de los modelos de propagación en los dos escenarios diferentes (rural y urbano), con los parámetros de red aplicables a la República Argentina. Por último, a efectos de validar la hipótesis de la influencia de cantidad de dispositivos, se utilizaron tanto los modelos teóricos como los ajustes obtenidos en el campo para realizar catorce escenarios de simulación. Estos permitieron concluir que la performance de las redes se ve afectada por el aumento de la cantidad de dispositivos, el periodo del ciclo actividad de estos, y por ende del tipo de medición que realizan, variando sus límites según el escenario sea urbano o rural y por la cantidad de canales que se dedican al servicio. Con las conclusiones obtenidas y los datos de los análisis previos se propone un modelo de cobertura de red y de localización de puertas de enlace LoRa para optimizar la implementación de este tipo de redes donde en general se verificó una buena correlación entre la ubicación actual de los equipos activos de red con la localización potencial de puertas de enlace LoRaWAN.
Finalmente, y como puntapié para trabajos futuros se propone: trabajos en el análisis automatizado
de los datos de telemetría de los sensores con herramientas de machine learning para optimizar la
potencia de los sensores, un análisis de vulnerabilidades de seguridad y en uno particularmente
importante en el área de legislación para la expansión del espectro disponible para este tipo de redes.
A nivel del país o la región, de esta tesis se podrá desprender información relevante como recomendación para ayudar a definir a nivel regulatorio las mejores bandas de operación para los
protocolos de IoT en función de la mejor performance de estos y, por lo tanto, con un impacto tangible en la eficiencia de la operación de este tipo de redes.
2023-03-06T00:00:00ZMejora de la exactitud cuantitativa de la tomografía por emisión de positrones (PET) incorporando información específica del escáner, del paciente y de la enfermedad.http://hdl.handle.net/20.500.12272/62252022-05-04T14:34:45Z2020-12-09T00:00:00ZMejora de la exactitud cuantitativa de la tomografía por emisión de positrones (PET) incorporando información específica del escáner, del paciente y de la enfermedad.
Las imágenes médicas cuantitativas, a diferencia de las imágenes tradicionales cualitativas, permiten obtener mediciones de parámetros fisiológicos o anatómicos de manera no invasiva.
Como toda técnica de medición, se encuentran sometidas a sesgos y variabilidad que pueden limitar su aplicación. En los últimos años, diferentes sociedades científicas han abordado el
problema de mejorar la exactitud y la reproducibilidad de las imágenes cuantitativas, prescribiendo protocolos estandarizados de adquisición y procesamiento para diversas modalidades diagnósticas.
En particular, la tomografía por emisión de positrones (PET) ha sido la modalidad diagnóstica con mayor crecimiento en las últimas dos décadas y es un componente esencial en el manejo del
paciente oncológico. Las imágenes PET tienen la particularidad de ser inherentemente cuantitativas ya que permiten medir la concentración de radiactividad del radiofármaco
administrado al paciente de manera no invasiva. Esto permite inferir parámetros metabólicos invivo, cosa que otras modalidades anatómicas o funcionales como la tomografía computada por
rayos X o la resonancia magnética nuclear no pueden hacer. Por ejemplo, la cuantificación del metabolismo de glucosa mediante el análogo 18F-Fluorodesoxiglucosa (18F-FDG) en tumores
permite aumentar el valor pronóstico del estudio y evaluar la respuesta a tratamientos tales como radioterapia, quimioterapia, hormonoterapia e inmunoterapia, entre otros, de manera cuantitativa.
Sin embargo, las mediciones provenientes de distintos tomógrafos PET pueden no ser comparables. El proceso de armonización cuantitativa tiene como objetivo que dichas mediciones
sean lo más parecidas posibles para un amplio rango de tamaños de estructuras. Si bien ya existen protocolos de armonización cuantitativa para PET, suelen ser costosos y complejos, lo que limita
su aplicación en centros PET no académicos. Por otro lado, las características propias del paciente tales como el peso o el índice de masa corporal también generan diferencias en las mediciones. En
la presente tesis, proponemos un modelo simplificado de formación de imagen para PET que incluye la resolución espacial y propiedades del ruido. Este modelo sirve de base para la implementación de algoritmos de armonización novedosos y para el diseño de algoritmos de adquisición específicos para cada paciente y región anatómica. Los algoritmos son validados para
una amplia variedad de modelos de tomógrafos PET y para diferentes tamaños de pacientes. Esta tesis provee una base sólida para mejorar la reproducibilidad y la exactitud de las mediciones
provenientes de imágenes PET de distintos pacientes adquiridos en distintos tomógrafos.
2020-12-09T00:00:00Z