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Ítem Evaluación tecno-económica de producción y almacenamiento de hidrógeno verde para suministrar energía eléctrica a una escuela rural del pacífico colombiano.(Universidad Icesi, 2021-01-01) Luna Cancimance, Karen Melissa; Ceballos Bermudez, Andrés; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Asesor Tesis; Asesor TesisLas Zonas no Interconectadas de Colombia (ZNI) están caracterizadas por tener una muy baja densidad poblacional, gran distancia hacía los principales centros urbanos y diferentes accidentes geográficos, lo que hace que los costos tanto financieros como ambientales, hagan difícil la conexión al Sistema Interconectado Nacional (SIN), por lo cual, las personas que las habitan no tienen acceso a la energía eléctrica constante y de calidad. Adicionalmente, la escasa investigación y desarrollo de las tecnologías de producción y almacenamiento de energía limitan las opciones de acceso a este servicio. Este documento contiene los resultados del proyecto de grado, enfocado en el estudio tecno-económico sobre la producción y almacenamiento de hidrógeno verde como vector energético, para suplir la demanda de energía de una escuela rural del pacífico, ubicada dentro de una ZNI, la cual se seleccionó y definió como caso de estudio. Se calculó la producción de hidrógeno necesaria para garantizar el suministro del servicio de energía, teniendo en cuenta la demanda diaria (20,17 kWh) y aprovechando el exceso de energía fotovoltaica de paneles solares. Empleando el software SuperPro Designer como herramienta de análisis computacional, se realizó la simulación y análisis de cuatro escenarios, de los cuales, se realizó análisis de sensibilidad para el escenario con mayor viabilidad (Escenario 3). Este estudio no comprendió aplicaciones ni aspectos de seguridad del hidrógeno.Ítem Uso de residuos agroindustriales en la formulación de medios de cultivo de Arthrospira platensis y Chlorella sorokiniana a escala de laboratorio(Universidad Icesi, 2022-01-01) Tombe Lagos, Juan Diego; Delgado Montoya, Cindy Tatiana; Sichel Crespo, Claudia Marcela; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Asesor TesisMúltiples estudios han dado a conocer las bondades de las cianobacterias y microalgas en diversos ámbitos, ya sea en la industria alimenticia o en biotecnología. En este sentido la producción de biomasa de estos microorganismos se ha convertido en una necesidad, y de este modo, se vuelve indispensable el planteamiento de nuevas estrategias de cultivo. Para ello, se emplearon las fracciones líquidas de digestato y vinazas provenientes de la agroindustria colombiana en la formulación de medios de cultivo para la cianobacteria Arthrospira platensis y la microalga Chlorella sorokiniana, en la Universidad ICESI. Estas, se cultivaron con agitación a 120 y 90 rpm respectivamente, con foto iluminación constante entre 10-15 umol·m2s-1 durante 4 días. Con lo anterior, los medios más promisorios en la generación de biomasa para A. Platensis corresponden al digestato DR1 en la dilución 1/6 (0,86 g/L de aporte de carbono orgánico), y los tratamientos del stock de vinaza 1/30 en las diluciones 1/3 (1,76 g/L de aporte de carbono orgánico) y 1/6 (0,88 g/L de aporte de carbono orgánico), presentando una productividad de 0,229 g/L·día, 0,191 g/L·día y 0,177 g/L·día, respectivamente. Así mismo, sobresalió el tratamiento de vinaza en una dilución de 1/30 1/3 (1,77 g/L de aporte de carbono orgánico) en el crecimiento C. sorokiniana con una productividad de 0,126 g/L·día. Por otra parte, se demostró que ambos microorganismos pueden hacer uso de la vinaza en un aporte de 6 g/L como única fuente de carbono orgánico en el medio para crecer.Ítem Identificación molecular de hongos pertenecientes al filo Ascomycota : un desafío que sigue a flote(Universidad Icesi, 2021-01-01) Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Blanco Cruz, Liseth Dayanna; Osorio V., Liseth S.; Ramírez Castrillón, Mauricio; Asesor TesisEl Departamento de Ingeniería Bioquímica de la Universidad Icesi cuenta con un cepario de microorganismos en donde, parte de los hongos que componen la colección, aún no han sido identificados a nivel de género y especie. Por lo anterior, el objetivo de este trabajo fue realizar la identificación molecular de hongos ascomicetos pertenecientes a la micoteca. Se reactivaron 20 cepas en agar PDA previamente conservados con aceite mineral a temperatura ambiente. Posteriormente se realizó su caracterización macroscópica y microscópica de algunos ejemplares para una verificación de identificaciones previas y clasificación inicial por fenotipos. Se realizó extracción de ADN genómico de las cepas fúngicas para seguidamente, amplificar y secuenciar la región ITS1-5.8S-ITS2 del ADNr usando la técnica PCR y secuenciación Sanger, respectivamente. Se identificaron catorce cepas a nivel de género mediante la comparación de secuencias contra las cepas de referencia, usando el algoritmo BLAST, y cinco de ellas fueron clasificadas a nivel de especie mediante análisis filogenético. La cepa EBB-62 no amplificó bajo las combinaciones de cebadores empleados en este estudio. Para este caso particular, se llevó a cabo un diseño experimental variando la concentración de la Taq polimerasa y condiciones del régimen de ciclado. Estos resultados aportan a la corrección de conservación de pureza de los aislados y brinda una metodología para la identificación a nivel de genero.Ítem De residuos a material de embalaje biodegradable : acoplando la biomasa residual agroindustrial del Valle del Cauca con el crecimiento micelial.(Universidad Icesi, 2021-01-01) Rodríguez Castaño, María Camila; Enríquez Medina, Isabel Fernanda; Alvarez Vasco, Carlos Andrés; Ceballos Bermudez, Andrés; Asesor Tesis; Asesor TesisLos materiales de empaque y embalaje de un solo uso presentan un gran impacto ambiental dada la cantidad de residuos generados y el considerable gasto energético durante su producción industrial. Como alternativa se encuentran los materiales biobasados obtenidos al cultivar el micelio de hongos sobre residuos lignocelulósicos. El presente proyecto está dirigido a crear un prototipo de material biodegradable, mediante el crecimiento de micelio de Pleurotus ostreatus y Trametes elegans en biomasa residual de cáscaras chontaduro y bagazo de caña de azúcar del Valle del Cauca, con potencial para reemplazar empaques plásticos. Para ello, se realizaron fermentaciones en estado sólido evaluando la cantidad de sustrato: 40 g y 20 g en proporción 1:1 y la cepa utilizada, esto con el fin de determinar cuáles son los más influyentes para el aumento de biomasa micelial. Los prototipos de materiales mostraron distintas propiedades asociadas a la densidad de crecimiento micelial y el grado de unión interfacial micelio-sustrato, asimismo la cantidad de sustrato de la matriz sólida influyó en el grado de colonización de la mismo. Los materiales obtenidos a partir de P. ostreatus demostraron ser poco resistentes al aplicar presión manual y presentaron una superficie firme y rugosa; sumado a esto, su baja densidad los convierte en potenciales aislantes térmicos. Contrariamente, los materiales a base de T. elegans resisten en mayor medida a la deformación manual y presentan cierto grado de flexibilidad, lo que sugiere que tendrían potencial aplicación como materiales de embalaje para productos electrónicos o como envases para alimentos.Ítem Estrategias de microencapsulación de levaduras empleadas en secadores de lecho fluidizado(Universidad Icesi, 2021-01-01) Haya Mejia, Valentina; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Ceballos Bermudez, Andrés; Asesor Tesis; Asesor TesisLos alimentos formulados con levaduras como ingredientes probióticos constituyen una alternativa para complementar las necesidades nutricionales de diferentes animales. No obstante, el procesamiento de alimentos a menudo significa que, durante la fabricación del pellet, estos microorganismos se someten a tensiones físicas como altas presiones y temperaturas afectando su porcentaje de supervivencia por la agresividad de dicho tratamiento. Como solución a esto, se ha propuesto la microencapsulación de levaduras con técnicas como el recubrimiento en secadores de lecho fluidizado. Sin embargo, la información sobre las estrategias de uso de esta técnica para realizar la microencapsulación de estos microorganismos se encuentra dispersa. Por esta razón, en este trabajo se realizó una evaluación sistemática de literatura y un metaanálisis a partir de 31 estudios publicados sobre esta temática; con el fin de determinar, a partir de matrices DOFA, las implicaciones técnicas de implementar los diferentes métodos de recubrimiento en lecho fluidizado y al mismo tiempo mediante un análisis estadístico en RStudio evaluar el efecto de los materiales encapsulantes, utilizados en este proceso, sobre la estabilidad térmica de la levadura. Estos análisis permitieron identificar que el método de recubrimiento por pulverización inferior, gracias a la partición cilíndrica y la ubicación de la boquilla, permite un patrón de fluidización controlado lo que ayuda a la reducción de las imperfecciones en el recubrimiento las cuales pueden afectar la estabilidad de la levadura encapsulada. Además, si la levadura es recubierta con materiales encapsulantes de tipo proteico y carbohidratos puede mantener altos porcentajes de viabilidad después del proceso de revestimiento a altas temperaturas logrando una estabilidad térmica.Ítem Producción de levadura seca en secador de lecho fluidizado a escala piloto(Universidad Icesi, 2021-01-01) Portilla Cuarán, Ginna Portilla; Vergara Tabares, Juan Carlos; Ceballos Bermudez, Andrés; Asesor TesisLa levadura seca activa (LSA), producto ampliamente utilizado en la industria, alimentación y recientemente en el área de la salud, presenta efectos adversos durante el proceso de secado. Ante esto, la implementación del secador de lecho fluidizado se presenta como una opción al permitir el uso de bajas temperaturas de secado. Aunque este equipo es utilizado en varios países, su uso en Colombia todavía no está ampliamente difundido, ya que hay pocas industrias dedicadas a la producción de levadura. Por todo lo anterior, en el presente trabajo se evaluaron los parámetros de la producción de LSA en el secador de lecho fluidizado de la Universidad Icesi. Para esto, se realizaron pruebas experimentales donde se evaluaron de manera cualitativa factores como el flujo de aire, la velocidad de alimentación, entre otras. Una vez definidos los parámetros principales, se optimizó la temperatura de salida del aire y el tiempo de secado utilizando un modelo de segundo orden para los resultados de un diseño experimental 3x4, con niveles de 30, 35 y 40 °C y 5, 20, 30 y 40 minutos respectivamente. El modelado para la humedad tuvo un coeficiente de correlación (R2) de 97,75%, mientras que el de viabilidad fue de 75,40% lo que permitió la optimización de la humedad por debajo del 9% y con una viabilidad mayor al 65%. Se definió además un protocolo para el proceso de secado de levadura fresca. Finalmente, se evaluó la estabilidad de la LSA a condiciones gástricas para su uso como probiótico.Ítem Evaluación de la capacidad antioxidante de extractos crudos de exopolisacáridos obtenidos por fermentación de dos hongos endófitos.(Universidad Icesi, 2021-01-01) Mahecha Parra, Lizeth Carolina; Maldonado Useche, Jefferson; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Asesor TesisLos hongos endófitos han sido descritos como potenciales productores de metabolitos bioactivos, entre los que se encuentran los exopolisacáridos (EPS), compuestos naturales con capacidad antioxidante. La generación de EPS por parte de especies de hongos endófitos depende no sólo de su potencial genético, sino también de las condiciones de cultivo, estrategias de fermentación y composición del medio. En este orden de ideas, el presente estudio se encargó de analizar la producción de EPS a partir de la fermentación de los hongos D. endophytica y F. oxysporum, pertenecientes al banco de cepas del departamento de Ingeniería Bioquímica de la Universidad Icesi. Para esto, se evaluó el efecto de la sacarosa y maltosa, como fuentes de carbono con la adición del [Mg2+] como inductor, en los rendimientos de formación de extractos crudos ricos en EPS, para, posteriormente, determinar la capacidad antioxidante de los mismos usando el método de inactivación del radical DPPH. A partir del análisis de los resultados, se determinó que la sacarosa como fuente de carbono y el inductor [Mg2+], beneficiaron la generación de EPS por F. oxysporum y su capacidad antioxidante, alcanzando valores de 137,7 mg EPS producidos y 57,9 % de inactivación del radical DPPH. Por otro lado, para la cepa D. endophytica fue necesario cambiar el medio de cultivo, utilizando sólo glucosa como sustrato y alternando la adición de [Mg2+]. Como resultado, se obtuvo que no hay un efecto significativo del inductor en la producción de EPS ni en la capacidad antioxidante de los extractos obtenidos, por parte de este hongo. Con relación a lo anterior, se sugiere la realización de un estudio más amplio a cerca del efecto de diversos cofactores en la producción de extractos crudos con actividad antioxidante a partir de la fermentación del hongo Diaporthe endophytica.Ítem Análisis multicriterio de la producción de hidrógeno verde para el almacenamiento de energía fotovoltaica : una escuela rural colombiana como caso de estudio(Universidad Icesi, 2021-01-01) Bolaños Barreto, Mateo; Alvarez Vasco, Carlos Andrés; Ceballos Bermudez, Andrés; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Asesor Tesis; Asesor Tesis; Asesor TesisEn los últimos años, se han visto los sistemas de energía fotovoltaicos como los más innovadores para suplir la demanda energética en zonas OFF GRID, sus aplicaciones en zonas no interconectadas (ZNI) para suplir las necesidades energéticas han sido extraordinarias, sin embargo, su almacenamiento ha sido un punto limitante que actualmente se ha visto como una oportunidad de mejora; por este motivo actualmente, se planeta el uso de hidrógeno verde como método de almacenamiento energético para estas centrales aisladas, debido a las grandes ventajas como su alta eficiencia y su facilidad de acoplarse a sistemas fotovoltaicos. Por consiguiente, este proyecto busco comparar sistemas de producción de hidrógeno verde (electrolisis alcalina y electrolisis PEM) contrastado con las baterías solares para su aplicación en un caso de estudio particular de una escuela rural ubicada en una ZNI del pacífico colombiano. Para esta investigación se usó la metodología de análisis multicriterio del tipo jerárquico (AHP) usando criterios como el coste de inversión, la eficiencia de almacenamiento de cada tecnología, entre otros; donde adicionalmente, se realizó un análisis de sensibilidad con ayuda de las herramientas del software Hiview 3.0 con el fin de examinar diferentes niveles de significancia para la toma de decisiones. Como resultado el sistema de almacenamiento en baterías solares seria la opción viable para la aplicación en el caso de estudio, sin embargo, los sistemas de hidrógeno verde, no se encuentran alejados como remplazo de opción de almacenamiento energético.Ítem Aproximación de diseño de un bioproceso a escala de laboratorio para la obtención de extractos crudos con actividad antimicrobiana mediante cultivo del hongo endofítico Diaporthe sajoe(Universidad Icesi, 2021-01-01) Parra Rosero, Karin Stephany; Zúñiga Jaramillo, Cindy Lorena; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Asesor TesisLos hongos endófitos filamentosos son de gran interés para la generación de nuevas moléculas con acción antimicrobiana, pero las condiciones para su desarrollo en cultivos sumergidos y configuraciones de biorreactor han sido muy poco estudiadas. Especialmente, el cultivo sumergido del hongo Diaporthe sajoe que se ha identificado como productor de extractos crudos con acción antimicrobiana en el Valle del Cauca, pero no se ha estudiado su producción en sistemas fermentativos. En función de lo anterior, se plantearon fermentaciones sumergidas en tanque agitado y columna de burbujeo con medio YMG que permitieron definir la mejor configuración de biorreactor para obtener extractos crudos extracelulares e intracelulares con actividad antimicrobiana. Utilizando la cepa fúngica Diaporthe sajoe ET-28 para las fermentaciones en sumergido y ejecutando operaciones de downstream a escala de laboratorio para la separación y purificación de los extractos crudos se determinaron los rendimientos de producción y se evaluó la acción de inhibir el 50% del crecimiento (CI50) de los microrganismos evaluados por medio del método de microdilución en caldo y lectura de densidad óptica. De manera que, los mejores rendimientos de producción se alcanzaron con los extractos obtenidos intracelularmente. Asimismo, el extracto intracelular obtenido de la columna de burbujeo presento la mejor acción inhibitoria sobre Staphylococcus aureus con 0.54 ± 0.62 mg/mL y el extracto intracelular obtenido del tanque agitado con 19.68 ± 1.45 mg/mL sobre la levadura Candida albicans. Además, se determinó que la columna de burbujeo fue la mejor configuración de biorreactor a partir del CI50, pero se recomienda continuar con los ensayos evaluando el efecto de las configuraciones de biorreactor sobre estos extractos crudos de interés para propiciar una correcta validación del diseño de bioproceso presentado.Ítem Análisis de eficiencia e integración energética del esterilizador de la planta piloto de la Universidad Icesi.(Universidad Icesi, 2021-01-01) García Tamayo, Sebastián; Díaz Gómez, Jefferson David; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Franco Solarte, Oscar Javier; Asesor Tesis; Asesor TesisIcesi university counts with a three-stage double tube sterilization equipment designed to guarantee innocuous condition required on biochemical engineering bioprocesses. Since its operations started, the equipment has not been exposed to an efficiency and energetic analysis, which suggests the possibility to improve the equipment this way. As a solution for this problematic, alternatives are going to be suggested based on the characterization of the equipment and statistical analysis of the critical variables identified in the sterilization process to improve its energetic efficiency. Therefore, the current project is focused on propose and validate at least one energetic efficiency alternative for the Icesi university pilot plant employing a methodology consisting on the energetic efficiency model research, the choice for a work fluid and a design of experiment (DOE) to evaluate the technical-economic viability of the alternatives proposed.