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138 páginas. Maestría en Ciencias e Ingeniería Ambientales. En este trabajo se desarrolló un proceso para la biorremediación de Cr (VI), Cr (III) y Pb (II) (II) en agua grado reactivo donde se evaluó la eficiencia de dos microorganismos de manera independiente, de los cuales uno fue la bacteria Pseudomonas putida (P. putida) y el segundo la levadura Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae), y se emplearon en paralelo las técnicas de biosorción y bioacumulación para ambos microorganismos. Una vez que se optimizaron los parámetros de pH, temperatura y tiempo de contacto, entre otros, se pudo determinar cuál fue la técnica más eficiente para la remoción de cada metal. Posteriormente esta técnica optimizada fue evaluada con la diferencia de ahora tener presentes a los 2 microorganismos, formando lo que se llamó consorcio microbiano. Finalmente, las mejores condiciones para cada microorganismo fueron aplicadas en una muestra de agua natural, de tal manera que se pudiera determinar si el procedimiento optimizado funcionaba, como mínimo, igual en presencia de interferentes naturales. Para lo cual, fue necesario encontrar los parámetros óptimos para la remoción por separado de cada uno de los metales en presencia, primeramente, de cada uno de los microorganismos. Posteriormente, se hicieron las evaluaciones correspondientes evaluando en conjunto a los metales en presencia del consorcio microbiano (Bacteria + levadura). La optimización de dichos parámetros se realizó en agua grado reactivo, donde se encontró que las remociones más altas para el Cr empleando ambos microorganismos por separado se obtuvieron con el proceso de bioacumulación, por lo que ésta fue la técnica aplicada para la evaluación con el consorcio microbiano. Por otra parte, en el caso del Pb (II) la técnica que mostró mayores eficiencias en la remoción fue la biosorción, la cual fue utilizada para la evaluación del consorcio microbiano. Una vez determinado el proceso más eficiente en la remoción de los metales, éstas técnicas fueron aplicadas a una muestra de agua natural, para poder determinar la posible interferencia en la eficiencia del proceso en presencia de los interferentes naturales del agua, para ello se utilizaron muestras de agua provenientes del Lago de Xochimilco. In this work there was developed a process for the bioremediation of Cr (VI), Cr (III) and Pb (II) in reagent grade water where the efficiency of two microorganisms was independently evaluated, of which one was the Pseudomonas putida bacterium (P. putida) and the second the yeast Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae); biosorption and bioaccumulation techniques were used in parallel for both microorganisms. Once the pH, temperature and contact time parameters were optimized, among others, it was possible to determine the most efficient technique for the removal of each metal. Subsequently, this optimized technique was evaluated, but this time having the 2 microorganisms present, forming what was called the microbial consortium. Finally, the best conditions for each microorganism were applied in a natural water sample, so that it could be determined if the optimized procedure worked, at least, in the same way in presence of natural interferents. For which, it was necessary to find the optimal parameters for the separate removal of each one of the metals in the presence, first, of each one of the microorganisms. Subsequently, the corresponding evaluations were carried out by evaluating the metals together in the presence of the microbial consortium (Bacteria + yeast). The optimization of these parameters was made in reagent grade water, where it was found that the highest removals for Cr using both microorganisms separately were obtained with the bioaccumulation process, so this was the technique applied for evaluation with the microbial consortium. Moreover, in the case of Pb (II), the technique that showed greater efficiency in the removal was the biosorption, which was used for the evaluation of the microbial consortium. Once the most efficient process in the removal of metals was determined, these techniques were applied to a sample of natural water in order to determine the possible interference in the efficiency of the process in the presence of natural interferents of water samples. For this purpose, samples from Xochimilco's Lake were used. In parallel, the determination of the removal in sterile natural water was carried out to determine if the efficiency obtained corresponded to the microbial consortium or to a joint action between the microbial consortium and the native population.

188 páginas. Maestría en Ciencias e Ingeniería Ambientales. La problemática de la escasez mundial de agua ha generado que se realicen grandes esfuerzos en la búsqueda de soluciones que permitan el tratamiento y la disposición de aguas residuales de distintas procedencias. Entre las etapas del tratamiento de las diferentes aguas residuales, se encuentra la coagulación, proceso mediante el cual las partículas coloidales se desestabilizan para posteriormente aglutinarse, formando pequeñas masas cuyo peso específico superior al del agua les permite sedimentar y que puedan ser separadas mediante decantación, causando en el agua una remoción de la turbidez orgánica y/o inorgánica, color, en ciertos casos la eliminación de bacterias, virus y organismos patógenos, y de sólidos suspendidos, entre otros. La mayoría de los procesos de tratamiento del agua emplean sulfato de aluminio como coagulante, cuya principal consecuencia es la generación de una importante cantidad de lodos ricos en aluminio. Durante mucho tiempo el aluminio fue considerado no tóxico y, en especial, inocuo para los seres humanos; sin embargo, se ha demostrado que puede producir efectos adversos en plantas, animales acuáticos y seres humanos, cuando se libera al ambiente. En México, la presencia del aluminio en el agua potable está regulada por la NOM-127-SSA1-1994, que establece un límite máximo de aluminio de 0.2 mg/L considerando que niveles más elevados pueden afectar la salud humana. En los últimos años se ha observado un creciente interés en el desarrollo de coagulantes naturales como la quitina y el quitosano, que provienen de crustáceos. En este trabajo se presenta el uso de dos coagulantes naturales: moringa y quitosano, y su comparación con el sulfato de aluminio; además del aprovechamiento de la cáscara de camarón, que es un desecho que puede ser utilizado para la obtención de quitina y quitosano. El uso de estos coagulantes naturales resulta ser muy atractivo debido a su menor costo en comparación con los agentes sintéticos, además de ser biodegradables y no afectan las cepas bacterianas cuando se requiere la estabilización de los lodos generados en los sistemas aerobios de tratamiento y estos lodos pueden ser utilizados, por ejemplo, en la adecuación de suelos por su alto contenido de materia orgánica. Además, con pruebas en el laboratorio se demostró que su uso mejora las propiedades de sedimentación de los lodos de origen municipal, sustituyendo a los coagulantes sintéticos. The issue of global water scarcity has led to great efforts to finding solutions to the treatment and disposal of wastewater from different backgrounds and the ability to be reused in different applications. Among the processing steps in treatment of wastewater; the process of coagulation is very important, it is in this process whereby the colloidal particles collide which each other to form small masses, where their specific gravity being greater than the water’s allows them to sediment. The colloidal particles can be separated by decantation causing turbidity removal of inorganic and organic substances, color, suspended solids, and in some cases the removal of bacteria, virus and pathogens, and the elimination of substances that produce bad taste and odors from waste waters. Most water treatment processes employ aluminum sulfate as coagulant. The main consequence of the application of this material is the generation of a significant amount of sludge rich in aluminum. For a long time aluminum was considered non-toxic and, especially, harmless to humans; however, it has been shown to produce adverse effects on plants, aquatic animals and humans, when it is released to the environment. In Mexico, the NOM-127-SSA1-1994 sets a maximum limit of aluminum in drinking water of 0.2 mg / L whereas higher levels can affect human health. In recent years there has been an increasing interest in the development of natural coagulants, such as chitosan, which comes from the synthesis of crustacean chitin. In this work it is presented the usage of two natural coagulants: moringa and chitosan and their comparison with aluminum sulfate. Besides it is used shrimp shell, which is a waste product that can be used for the synthesis of chitin and chitosan that can be used as a coagulant in municipal water treatment. The usage of these natural coagulants is very attractive due to its lower cost compared with the synthetic agents, they are biodegradable and do not affect the bacterial strains in the stabilization of sludge in aerobic treatment systems, and the sludge generated can be used in soil remediation for its high content of organic matter. In addition, laboratory tests demonstrated that the use of natural coagulants improved the settling properties sludge from municipal sources, replacing the synthetic coagulants. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México).

173 páginas. Maestría en Diseño. Indoor air quality is associated with the purity of exterior air, which may be contaminated to various degrees depending on the environment and other local factors such as wind or other possible sources of pollution. In cities or settlements at high altitudes, the quality of exterior air is further compounded by the relative lack of oxygen; therefore the air quality in high altitude may not be limited to the degree of pollution of the atmosphere but should relate it to the amount of oxygen therein. Because the atmospheric pressure decreases with altitude increase, the amount of oxygen at high altitude is significantly lower than at sea level and this means that the human body faces a certain degree of metabolic stress in order to maintain its normal functions. Recent studies have shown important physiological differences between i) indigenous populations, that have lived in these conditions for generations, ii) lifelong highland residents (only first generation) and iii) acclimatized newcomers. In all these groups, the organisms are exposed to a similar degree of hypoxygenation (reduced oxygen concentration), and for all these individuals exposure to an indoor atmosphere enriched with oxygen can improve comfort and even prevent diseases that occur as a consequence of living in these habitats. In nature, all oxygen in the atmosphere is constantly being produced through the process of plant photosynthesis and algae are a very important part of the oxygen-generating ecosystem. These organisms are currently being studied for their efficiency in the production of biomass, which can be used as a possible source of renewable energy, nutritional source or medical products. In addition, they are increasingly seen as environmental purification agents because they are able to use the carbon dioxide in the atmosphere and they also can grow and develop in human or industrial waste. Taking into account the fact that at high altitude vegetation is sparse, this project studies the possibility of improving indoor air quality through enriching it by biogenic oxygen production by microalgae. The project also assesses the possible uses of biomass and the potential resulting environmental benefit. To provide perspective and detailed information about the current level of knowledge about this topic, an extensive literature review was performed both on the different aspects relating to the cultivation of microalgae and on defining various aspects describing the comfort and welfare of human beings in high altitude areas. Assuming the percentage of oxygen required for an oxygen enrichment of the air, based on calculations of air renewal, we have determined the amount of oxygen needed to enrich the indoor air of a school in the city of La Paz, Bolivia. From these data and correlating with the information found in the specialized literature, it was calculated the culture volume of microalgae that would be required to produce, through photosynthetic activity, the necessary amount of oxygen to replenish and maintain the increased the enriched environment. Although the resulting volume of photobioreactors is too large to implement it, there is little doubt that the proposed system can help alleviate at least some of the shortcomings that people at high altitude suffer, shortcomings that are likely to escalate with the increase in number and density of these populations. The approach described in this study could also be developed in alternative ways, through the use of the system in an integrated manner, such that a certain level of oxygen enrichment results from the repeated recirculation of air across the microalgae culture. The system described here could also benefit from an increase in the scale of implementation though its use in an industrial environment that produces higher levels of atmospheric pollution. Such industries would benefit from providing the means to absorb the excess carbon dioxide while producing increased levels of oxygen. One potential advantage of an industrial setup is the possibility of constructing and using the large bioreactors required by these processes. One of the highlights of this project is the realization that the microalgae are extremely versatile and their cultivation can offer certain clear benefits to several types of human populations, but especially to those living in high altitude areas as microalgae can not only improve the quality of air and reduce pollution, but can also provide nutritional support and even used as biofuels. La calidad del aire en el interior de los edificios usualmente se asocia y compara con la pureza de aire exterior que puede estar contaminado, en mayor o menor medida, dependiendo del lugar donde se ubique la edificación y otros factores locales como el movimiento del viento y la ubicación de posibles fuentes de contaminación. En ciudades o asentamientos en zonas de altura el problema de la calidad del aire puede estar también relacionado con la contaminación, sin embargo, en estas zonas el aire está caracterizado por la escasez de oxígeno, por lo tanto la calidad del aire en zonas de altura debe relacionase con ambos aspectos. Debido a que la presión atmosférica disminuye a medida que se incrementa la altitud, la cantidad de oxígeno en zonas de altura es mucho menor que a nivel del mar, lo cual implica que el organismo humano se somete a un estado de estrés constante para poder cumplir con sus funciones normales. Estudios recientes han revelado algunas diferencias entre las personas que viven a largo plazo en la altitud, personas recién aclimatadas a este tipo de ambientes y las poblaciones que tienen varias generaciones viviendo en ellos, en mayor o menor grado, todos ellos se ven expuestos a un estrés fisiológico debido a una atmósfera pobre en oxígeno. La creación de una atmósfera artificial, con mejores niveles de oxígeno hacia el interior de las edificaciones, puede mejorar el confort de las personas e incluso evitar las enfermedades que aparecen como consecuencia de la vida en este tipo de hábitats. Por otra parte, se sabe que la atmósfera ha sido creada y es constantemente renovada a través del proceso de la fotosíntesis y que las microalgas son parte muy importante del mismo, actualmente estos microorganismos están siendo estudiados por su eficiencia en la producción de biomasa, misma que el ser humano puede aprovechar de muchas formas ya sea como energía renovable, aditivo para la alimentación, para la medicina y también como agentes de purificación del medio ambiente ya que son capaces tanto de nutrirse de CO2 como de desarrollarse en aguas residuales o industriales. Tomando en cuenta que en zonas de altura la vegetación es escasa, el presente trabajo analiza la posibilidad de mejorar la calidad del aire interior, enriqueciéndolo con oxígeno biogénico producido por microalgas. La propuesta además considera el aprovechamiento de la biomasa y el beneficio medioambiental consecuente. Para tal efecto, se hizo una extensa revisión bibliográfica sobre los diferentes aspectos a considerar respecto al cultivo de microalgas y respecto al confort y bienestar del ser humano en zonas de altura. Asumiendo el porcentaje de oxígeno a introducir para enriquecer el aire, en base a los cálculos de renovación de aire, se ha determinado la cantidad de oxígeno necesario para enriquecer el aire de algunos espacios de una escuela de la Ciudad de La Paz, Bolivia, objeto del presente estudio. Con este resultado y en base a la bibliografía especializada se calculó el volumen de cultivo que sería necesario para producir la cantidad de oxígeno necesaria en el periodo de una hora, de tal manera que a medida que se consuma el oxígeno sea renovado por la actividad fotosintética de las microalgas. A pesar de que el volumen de fotobiorreactores resultante es demasiado grande como para implementarlo, no cabe duda alguna que el sistema propuesto puede coadyuvar a resolver algunas de las carencias que los habitantes de altura sufren y que es posible que se agraven aún más dado el crecimiento de dichas poblaciones. Se ha visto que el enriquecimiento del aire con oxigeno es válido, sin embargo, para aprovechar el sistema de manera integral, se presentan otras alternativas como la recirculación del aire a través del cultivo de microalgas para mejorar la calidad del aire interior. Aunque no se logren incrementos suficientes de oxígeno, con esto se logrará que el bióxido de carbono producido por la respiración y/o por niveles altos en la atmósfera será totalmente consumido por el cultivo y el aire de renovación hacia los ambientes será totalmente limpio. Por otra parte, se plantea la implementación del sistema completo en una industria que presente altos grados de contaminación atmosférica, de tal manera que se pueda utilizar el sistema de forma totalmente integral. En cualquier caso es innegable que las microalgas son tan versátiles que su cultivo puede ofrecer ventajas inigualables a cualquier población pero especialmente a las poblaciones ubicadas en zonas de altura ya que estas podrían beneficiarse de la capacidad nutritiva de la biomasa algal así como de la posibilidad de producir biocarburantes, todo esto, con la ventaja adicional de depurar la contaminación ambiental.