Doctorado en Ingeniería Química
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Browsing Doctorado en Ingeniería Química by browse.metadata.advisor "Castro Molano, Liliana del Pilar"
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Item Digestión anaeróbica: Alternativa tecnológica para el desarrollo sostenible de la agroindustria panelera(Universidad Industrial de Santander, 2021) Mendieta Menjura, Oscar Andrés; Escalante Hernández, Humberto; Castro Molano, Liliana del Pilar; Rodríguez Cortina, Jader; de la Rubia Romero, María de los Ángeles; Cadavid Rodríguez, Luz Stella; Hernández Pardo, Mario Andrés; Sánchez Torres, Viviana; López Giraldo, Luis JavierLa agroindustria panelera se caracteriza por su bajo nivel tecnológico y su estancamiento en pro-cesos artesanales. Por un lado, el proceso de elaboración de panela requiere energía, mientras que, por el otro lado, el cultivo de caña de azúcar demanda fertilizantes, que en la mayoría de los casos deben ser proveídos por diversas fuentes externas. Esto se relaciona con la disminución de los ingresos de los productores y la protección del medio ambiente, que a su vez influye en el desa-rrollo social. En este sentido, la presente investigación propone contribuir a la sostenibilidad de la cadena productiva de la panela, haciendo uso racional y eficiente de los residuos que se generan en el proceso de producción, vía digestión anaeróbica (DA). Sin embargo, existen retos que se relacionan con la composición de los residuos, debido a que son materiales de naturaleza lignoce-lulósica – ácida, y se desconoce su potencial para la producción de biogás en una configuración de digestor que pueda ser adoptada por el sector, temas que deben ser estudiados para el desarrollo de un proceso de DA. El siguiente reto lo constituye la integración de la tecnología de DA en el proceso de producción de panela, abordando los ejes económico, ambiental y social. Esta tesis doctoral contribuye al conocimiento al investigar una nueva alternativa tecnológica que constituya una respuesta al desarrollo sostenible de dicha agroindustria por medio de la gestión y valorización de sus residuos.Item Digestión anaeróbica: alternativa tecnológica para el desarrollo sostenible de la agroindustria panelera(Universidad Industrial de Santander, 2021) Mendieta Menjura, Oscar Andrés; Escalante Hernández, Humberto; Castro Molano, Liliana del Pilar; Rodríguez Cortina, JaderLa agroindustria panelera se caracteriza por su bajo nivel tecnológico y su estancamiento en procesos artesanales. Por un lado, el proceso de elaboración de panela requiere energía, mientras que, por el otro lado, el cultivo de caña de azúcar demanda fertilizantes, que en la mayoría de los casos deben ser proveídos por diversas fuentes externas. Esto se relaciona con la disminución de los ingresos de los productores y la protección del medio ambiente, que a su vez influye en el desarrollo social. En este sentido, la presente investigación propone contribuir a la sostenibilidad de la cadena productiva de la panela, haciendo uso racional y eficiente de los residuos que se generan en el proceso de producción, vía digestión anaeróbica (DA). Sin embargo, existen retos que se relacionan con la composición de los residuos, debido a que son materiales de naturaleza lignocelulósica ácida, y se desconoce su potencial para la producción de biogás en una configuración de digestor que pueda ser adoptada por el sector, temas que deben ser estudiados para el desarrollo de un proceso de DA. El siguiente reto lo constituye la integración de la tecnología de DA en el proceso de producción de panela, abordando los ejes económico, ambiental y social. Esta tesis doctoral contribuye al conocimiento al investigar una nueva alternativa tecnológica que constituya una respuesta al desarrollo sostenible de dicha agroindustria por medio de la gestión y valorización de sus residuosItem Mejoramiento de la biometanización psicrofílica de lactosuero mediante el uso de biochar como soporte orgánico(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-13) Jaimes-Estévez, Jaime; Escalante Hernández, Humberto; Castro Molano, Liliana del Pilar; Martí-Herrero, Jaime; Ferrer, Ivet; Rodriguez Chaparro, Adela Tatiana; Oviedo Ocaña, Édgar Ricardo; Sánchez Torres, Viviana; López Giraldo, Luis JavierEsta investigación abordó los desafíos de la digestión anaerobia (DA) en condiciones psicrófilas (15 °C - 25 °C), explorando la eficacia del biochar de madera de pino como material de soporte para mejorar la producción de metano y la eficiencia metabólica. Los hallazgos indican que el biochar en una concentración <10 g/L (óptima de 30g/L y tamaño de partícula de 0.575mm) aumenta el potencial de biometano a 0.39 m³ CH₄/kg VS_agregado, alcanzando el 70% de los rendimientos mesofílicos. El rol del biochar en promover el metabolismo psicrófilo se evidenció al mejorar la actividad acetoclástica, logrando una mejor conversión de ácido acético en metano y un incremento sustancial en las poblaciones de arqueas, lo que sugiere una comunidad metanogénica fortalecida. En procesos anaeróbicos continuos, la adición de biochar mitigó los riesgos de inhibición asociados a los ácidos grasos volátiles (AGV) y fluctuaciones de pH, manteniendo la estabilidad operacional durante más de 170 días y demostrando mayor resistencia a sobrecargas orgánicas. La presencia de biochar llevó a eficiencias en las actividades hidrolítica y metanogénica del 74.09±14.44% y 78.74 ± 11.30%, respectivamente, para tasas de carga orgánica de 1.0 kg DQO/m³d, con mejoras significativas incluso bajo cargas mayores. La implementación de biochar en un biodigestor doméstico de 8 m³ mostró mejoras sustanciales en el consumo de AGV, alcalinidad y producción de metano, con remociones de AGV de hasta 91.86%±2.32% e incrementos en la producción específica de biogás y metano de 21.2% y 29.7%, respectivamente. Los beneficios ambientales también fueron notables, incluyendo una reducción del 85% en impactos al cambio climático y una disminución del 93.7% en el consumo de recursos fósiles. Este estudio destaca el potencial del biochar para mejorar significativamente los procesos de AD en climas fríos, ofreciendo una solución prometedora para la gestión de residuos, la recuperación de energía y el desarrollo rural sostenible.