Maestría en Ingeniería Química
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Browsing Maestría en Ingeniería Química by browse.metadata.advisor "Barajas Ferreira, Crisóstomo"
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Item Estudio cinetico de la sintesis de butanol a partir de etanol en un proceso catalizado sobre hidroxiapatita(Universidad Industrial de Santander, 2012) García Navas, Duban Fabian; Carreño Diaz, Luz Ángela; Barajas Ferreira, CrisóstomoEn la actualidad los biocombustibles juegan un papel importante en el mundo, entrando en las agendas políticas de la mayoría de países. Colombia no es la excepción y para ello se han fijado normas reguladoras que establecen su uso en mezclas con los combustibles convencionales. De esta manera el país cuenta con plantas productoras tanto de bioetanol como de biodiesel en diferentes partes del territorio. En contraste con las soluciones planteadas con el uso del bioetanol como biocombustible, este presenta diversos inconvenientes entre los que se destacan: su porcentaje límite de uso en la mezcla sin cambios en el motor, la formación del azeótropo con agua y su alta volatilidad, entre otros. Esto abre las puertas para plantear el uso de otros aditivos en la mezcla. Por ejemplo, el butanol posee un poder energético similar al de la gasolina, no presenta el problema del azeótropo con agua y puede ser usado 100% en vehículos sin modificaciones en el motor. Existen diferentes procesos para obtener este componente entre los cuales se destacan los procesos petroquímicos (oxo proceso), el método del acetaldehído (condensación aldol), los bioprocesos y otros procesos catalíticos. Estos últimos se pueden representar por el procedimiento descrito por Guerbet para obtener un alcohol de mayor número de carbonos respecto al alcohol de carga. Entre las sustancias que aceleran la reacción se destaca la hidroxiapatita. En el presente trabajo se plantea el estudio de la conversión de etanol en butanol sobre hidroxiapatita, el análisis de sus productos de reacción, las propiedades óptimas del catalizador y de proceso (temperatura, presión, entre otras), obteniendo reacciones con selectividad hacia nbutanol del 50% a conversión de 30% y un modelo cinético basado en un mecanismo de reacción planteado a partir de diferentes trabajos de la literatura pero con algunas modificaciones.Item Evaluación de sistemas piloto de AS y UASB para el aprovechamiento de efluentes tratados de aguas residuales domésticas de Cúcuta (Norte de Santander) en cultivos de Chlorella sp., mediante la metodología del análisis de ciclo de vida(Universidad Industrial de Santander, 2023-02-21) Pérez Roa, Michael Edgardo; Barajas Ferreira, Crisóstomo; García Martínez, Janet Bibiana; Acevedo Pabón, Paola Andrea; Escalante Hernández, HumbertoEl presente trabajo de investigación aplicó la metodología del análisis de ciclo de vida (ACV), como herramienta dinámica para determinar los impactos ambientales potenciales durante la operación de dos sistemas piloto para el tratamiento de aguas residuales domésticas generadas en el centro poblado San Pedro, perteneciente al departamento de Norte de Santander. Se evaluaron dos escenarios de tratamiento convencional de aguas residuales domésticas, lodos activados (AS) y reactor anaerobio de flujo ascendente (UASB) y sus respectivos acoples con cultivos de microalgas, buscando aplicar una perspectiva no solo de refinamiento del efluente final, sino también para la obtención de biomasa, en el marco del concepto de economía circular, ya que esta puede ser usada para satisfacer otros sistemas productivos gracias a su versatilidad funcional. Se observó que el consumo eléctrico es el principal potenciador de impactos ambientales en todos los escenarios, afectando significativamente las siguientes cuatro categorías de impacto, toxicidad carcinogénica en humanos (TCH), ecotoxicidad en agua dulce (EcAD), ecotoxicidad marina (EcM) y eutrofización de agua dulce (EAD), sin embargo, los impactos pueden ser mitigados incluyendo la reutilización de productos del mismo sistema, implementando equipos ahorradores, mejorando las variables de operación o aplicando fuentes de energía más limpias ajenas a la matriz eléctrica.Item Evaluación de topologías alternativas en procesos de ruptura catalítica aplicando el criterio de ecoeficiencia(Universidad Industrial de Santander, 2014) Caballero Delgado, Eivarth Fernando; Kafarov, Viatcheslav Victorovich; Barajas Ferreira, Crisóstomo; Hoyos Marín, Luis JavierLa refinación del petróleo es una actividad industrial intensiva en el uso de energía, que implica altas emisiones de gas efecto invernadero. Las plantas FCC son un proceso de alto impacto en las refinerías, presentándose como una oportunidad interesante de optimización energética. Motivado por la demanda energética creciente en el mundo, y por regulaciones más estrictas en calidad de productos y en cumplimiento de niveles permisibles de emisiones, se plantea la necesidad de buscar alternativas de proceso permitan el máximo aprovechamiento de los recursos, minimizando el consumo de energía, e impactando positivamente en la reducción de emisiones. Para resolver éste desafío, basados en el concepto de ecoeficiencia, se utilizó el análisis de segunda ley para encontrar modificaciones al proceso que permitan a la planta disminuir los requerimientos energéticos, al reducir las pérdidas de exergía, sin alterar la calidad de productos. . El presente trabajo se desarrolló una metodología, que permite de manera sistemática evaluar variaciones a la configuración del proceso para encontrar las secciones de planta susceptibles a una mejora potencial. Para ello, se elaboró un modelo de la unidad para analizar por simulación cada alternativa y encontrar mediante el análisis de exergía las secciones clave a mejorar. Como resultado, se encontró que el mayor potencial para optimización energética de la sección de separación en una planta FCC está en la columna fraccionadora principal, donde se hallaron pérdidas de exergía del orden de 110 M KJ/hr, y requerimientos de servicios de enfriamiento cercanos a 220 M KJ/hr. De las diferentes modificaciones propuestas, se encontró una con potencial de reducción del 10% en pérdidas de exergía con respecto al caso base y beneficios anuales del orden de 0,45 M USD en consumo de energía, así como la reducción de emisiones de 5300 Ton de CO2 equivalente.Item Evaluación de un proceso fed-batch para la producción de ficocianina (c-pc) de grado industrial a partir de biomasa de Potamosiphon sp.(Universidad Industrial de Santander, 2024-04-17) Contreras Ropero, Jefferson Eduardo; Barajas Ferreira, Crisóstomo; Barajas Solano, Andrés Fernando; González Delgado, Ángel Darío; Avellaneda Vargas, Fredy AugustoLas cianobacterias de entornos acuáticos termales son una alternativa prometedora para la síntesis de metabolitos industriales, como la ficocianina (C-PC). Este estudio investiga el impacto de condiciones ambientales, como el espectro lumínico (incluyendo Rojo:Azul 3:1), intensidad lumínica (50-200 μmol m-2 s-1), ciclo de luz (5-20 horas) y limitación nutricional (No2, Po4), en la producción de C-PC por Potamosiphon sp. Los resultados destacan la influencia significativa de la longitud de onda, fotoperiodo e intensidad lumínica en la producción de C-PC, con mejores resultados bajo luz roja-azul (3:1), 283 µmol m-2 s-1 y hasta 17.8 horas de fotoperiodo. Se desarrolla un modelo matemático del proceso y se simula una planta de producción de C-PC, considerando aspectos upstream y downstream, junto con la evaluación de costos. Estos hallazgos resaltan la importancia de las condiciones lumínicas para la producción de ficocianinas, subrayando la necesidad de considerarlas para maximizar la producción. La simulación y optimización de procesos emergen como herramientas clave para mejorar la eficiencia y rentabilidad de la producción, con implicaciones para investigaciones futuras.Item Transformación de lixiviados del Parque Tecnológico Ambiental Guayabal (Veolia Aseo Cúcuta S.A. E.S.P.) en productos de valor agregado mediante el uso de microalgas y cianobacterias(Universidad Industrial de Santander, 2023-07-27) Ortiz Álvarez, María Daniela; Barajas Ferreira, Crisóstomo; García Martínez, Janet Bibiana; Sánchez Torres, Viviana; López Giraldo, Luis JavierEl presente proyecto evaluó el proceso de transformación de lixiviados de relleno sanitario provenientes del Parque Tecnológico Ambiental Guayabal en productos de valor agregado (lípidos, carbohidratos, fitohormonas AIA y PHB), mediante el uso de microalgas y cianobacterias pertenecientes al banco de cepas del laboratorio INNOValgae de la UFPS. Se evaluó el crecimiento y contenido de metabolitos en 16 cepas, identificando 4 con mayor potencial de uso, de las cuales se analizó su crecimiento en lixiviado tratado y lixiviado crudo a concentraciones del 5% y 10%, siendo el lixiviado al 5% el mejor medio de cultivo. Al realizar un diseño de experimentos con el fin de evaluar el impacto de diferentes factores (Tipo de luz, ciclo de luz y cepa), se determinó un modelo significativo para las variables de respuesta de lípidos, carbohidratos, AIA y PHB y se identificaron condiciones mejoradas para cada cultivo. Al evaluar las condiciones mejoradas en cultivos a escala piloto de 20L, se obtuvieron resultados positivos, alcanzando valores de 14.2 ± 0.2 % p/p de lípidos, 65 ± 1.7 % p/p de carbohidratos, 3.5 ± 0.0 % p/p de AIA y 19.7 ± 0.4 % p/p de PHB, siendo el primer sistema a escala piloto en Colombia donde se identificó el contenido de AIA y PHB. Este estudio demostró ser un proceso innovador a nivel nacional y un referente importante a nivel global, siendo insumo para la evaluación de diversos sistemas acoplados de microalgas/cianobacterias y lixiviados de relleno sanitario y promoviendo la transformación sostenible de los lixiviados en productos útiles en la industria.