La celulosa es el polímero natural más abundante en la tierra. Puede ser extraída de distintos organismos, a mencionar, las plantas, hongos, microorganismos y animales invertebrados. Posee excelentes propiedades físico-mecánicas y es químicamente estable. Actualmente, es extraída con mayor frecuencia de fuentes vegetales, en su mayoría árboles maderables. Para su extracción es necesaria la tala masiva de árboles poseedores de lignina, causando un impacto negativo para el ambiente y la naturaleza, por lo que en los últimos años se ha venido implementando la producción de celulosa a partir de bacterias, siendo el organismo modelo para la producción de celulosa Komagataeibacter xylinus, bacteria Gram-negativa aerobia estricta, antes Gluconacetobacter xylinus que produce celulosa a partir de la fermentación de azucares. La celulosa bacteriana cuenta con características físicas, químicas y mecánicas que la hacen superior a la celulosa extraída de fuentes vegetales, a citar, el grado de pureza y cristalinidad, resistencia a la tracción y fácil extracción, por lo que puede ser utilizada para procesos de purificación de aguas, como filtro, por su estructura microporosa que permite retener impurezas, causantes principalmente de la turbidez y poca aceptación del solvente. Para su obtención se utilizaron residuos de piña (Ananas comosus L.) a diferentes concentraciones (40%, 60% y 80%), siendo las dos últimas concentraciones, las óptimas para el crecimiento del biopolímero. La celulosa extraída se empleó como membrana filtrante y presentó una eficiencia del 99% en cuanto a la remoción de turbidez y mejoramiento de ciertas características fisicoquímicas básicas del agua. | Pregrado | Biólogo(a) | primera edición | Biología

La remoción de contaminantes del agua se ha vuelto una prioridad, en los últimos años, con la finalidad de garantizar agua potable a la población. La eliminación de metales pesados, como el cadmio, ha adquirido mayor importancia por los riesgos a la salud asociados a su exposición, a través de diferentes matrices ambientales, debido a que este metal es neurotóxico, nefrotóxico y carcinógeno. Existen numerosas técnicas disponibles para cumplir con este objetivo, entre las que se encuentra el intercambio iónico con ventajas como un alto rendimiento. Las zeolitas naturales representan una buena opción para llevar a cabo este proceso, siendo un material con gran disponibilidad y bajo costo. Asimismo, en las últimas décadas se ha incrementado el uso de membranas porosas para el tratamiento del agua debido a su estabilidad química, térmica y mecánica. Por lo tanto, la presente investigación consistió en el desarrollo de membranas porosas, constituidas de zeolita natural, para la disminución de la concentración de cadmio contenido en agua. En primer lugar, se determinaron las características y especie de la materia prima, posteriormente se diseñaron y desarrollaron las membranas porosas constituidas de zeolita natural y se analizaron sus propiedades estructurales. Se seleccionó un tipo de membrana, de acuerdo con los resultados de caracterización, para evaluar la capacidad de disminución de cadmio en soluciones acuosas utilizando un diseño factorial completo 23 considerando la concentración inicial de cadmio, pH de la solución y flujo suministrado a través de la membrana. Los resultados obtenidos permitieron determinar las condiciones óptimas de operación, obteniendo un porcentaje máximo de remoción de 25.109% con una concentración inicial de 80 mg/l de cadmio, y su funcionamiento con un tiempo prolongado. | The removal of contaminants from water has become a priority, in recent years, in order to ensure drinking water for the population. The elimination of heavy metals, such as cadmium, has become a matter of concern due to the health risks associated with its exposure, through different environmental matrices, since this metal is neurotoxic, nephrotoxic and carcinogenic. There are numerous techniques available to meet this goal, among which is ion exchange with advantages such as a high performance. Natural zeolites represent a good option to carry out this process, being a material with high availability and low cost. Furthermore, in recent decades the use of porous membranes for water treatment has increased due to its chemical, thermal and mechanical stability. Therefore, the present research consisted of the development of porous membranes, constituted of natural zeolite, for decreasing the concentration of cadmium contained in water. First, the characteristics and species of the raw material were determined, then the porous membranes constituted of natural zeolite were designed and developed and their structural properties were analyzed. A type of membrane was selected, according to the characterization results, to evaluate the removal capacity of cadmium in aqueous solutions by using a complete factorial design 23 considering the initial concentration of cadmium, pH of the solution and flow supplied through the membrane. The obtained results allowed to determine the optimal operating conditions, obtaining a maximum removal percentage of 25.109% with an initial concentration of 80 mg/l of cadmium, and its operation with a prolonged time.

La presente monografía aborda la revisión a nivel tecnológico de los diferentes reactores híbridos para el tratamiento de agua residual doméstica, de tal forma que se permita dar respuesta a la pregunta de investigación relacionada con la selección de un reactor híbrido para el tratamiento de agua residual doméstica en un contexto colombiano. Se utilizó una metodología que consistió en primera instancia en plantear la descripción de diferentes tecnologías híbridas en el tratamiento de agua residual doméstica, en donde se pueden encontrar anaeróbico, biológico, UASB, entre otros; asimismo se analizó los distintos criterios de diseño de cada reactor que permiten identificar y reconocer los requisitos mínimos para su construcción. Es importante mencionar que en Colombia son muy pocos los casos en donde se han implementado esta clase de reactores debido a requieren ser monitoreados constantemente para evitar la generación de malos olores y su funcionamiento puede llegar a ser lento, sin embargo, los resultados principales obtenidos durante la elaboración de este documento permitieron determinar que estos reactores podrían ser una gran alternativa en cuanto al tratamiento de agua residual doméstica puesto que según consultas realizadas en diferentes fuentes bibliográficas pueden eliminar DQO aproximadamente del 70 % y 48 % (Lew, 2004) y eliminación de DBO entre el 70 % al 91 % (Banu, 2007) recalcando que generalmente son de bajo costo, de igual forma tienen la capacidad de ser adaptados en cualquier piso térmico y finalmente tienen la posibilidad de combinarse con otros reactores mejorando su funcionamiento frente al tratamiento de agua. | The present monograph addresses the revision at the technological level of the different hybrid reactors for the treatment of domestic wastewater, in such a way that it allows to answer the research question related to the selection of a hybrid reactor for the treatment of domestic wastewater in a Colombian context. A methodology was used that consisted first in describing the different hybrid technologies for the treatment of domestic wastewater, where anaerobic, biological, UASB, among others, can be found; also, the different design criteria of each reactor were analyzed to identify and recognize the minimum requirements for their construction. It is important to mention that in Colombia there are very few cases where this type of reactors have been implemented because they require constant monitoring to avoid the generation of bad odors and their operation can be slow. However, the main results obtained during the elaboration of this document allowed to determine that these reactors could be a great alternative in terms of domestic wastewater treatment since according to consultations made indifferent bibliographic sources they can eliminate COD of approximately 70% and 48% (Lew, 2004) and elimination of BOD between 70% to 91% (Banu, 2007) emphasizing that generally they are of low cost, of equal form they have the capacity to be adapted in any thermal floor and finally they have the possibility of combining with other reactors improving their operation as opposed to the water treatment.

"La presencia de arsénico en el medio ambiente ha sido una de las principales causas de contaminación en aguas superficiales y subterráneas. El arsénico se puede encontrar en cuatro estados de oxidación, como arsénico trivalente (As +3 ), arsénico pentavalente (As +5 ), arsina (As -3 ) y arsénico elemental (As 0 ). Se encuentra principalmente en As +3 y As +5 en aguas subterráneas. Es importante proponer el uso de nuevas tecnologías para la remediación del agua potable contaminada con arsénico. Los materiales compuestos de óxidos e hidróxidos de hierro han sido de gran afinidad con el arsénico, ya que permiten la retención de este metal en su superficie. En el presente trabajo, las membranas de disco porosas MDP’s fueron desarrolladas por un material adsorbente y dos aditivos. El material fue sintetizado y caracterizado, obteniendo un área superficial de 55,005 m 2 . g y un diámetro de poro de 34.11 Å, el material tiene una estructura cristalina y tiende a cambiar su composición química a partir de 281 ° C. Se realizó un diseño factorial 2 3 para obtener las condiciones óptimas para la preparación de las membranas en los factores de material adsorbente goethita (FeOOH), aglutinante (Al 2 O 3 ) y lubricante (C 18 H 36 O 2 ). Las membranas se prensaron a 1.5 toneladas y se sinterizaron a 600 °C, convirtiendo el material de goethita (FeOOH) a hematita (Fe 2 O 3 ). Las condiciones óptimas se obtuvieron con un área superficial de 49,44 m 2 . g para la membrana MDP6. Se realizó un análisis de difracción de rayos x para corroborar que las membranas están conformadas por hematita, posteriormente a la sinterización se analizó la membrana calcinada a 600 oC y se obtuvo un área superficial del 39.4249 m 2 . g y un diámetro de poro de 83.01 Å. Finalmente se realizó la cinética de adsorción para cinco membranas con las mismas características de la membrana MDP6. De acuerdo a la cinética se observó que la membrana MDP2 mostró una eliminación del 41% de arsénico (As (V) a una concentración de 0.49 mg/L." | "The presence of arsenic in the environment has been one of the main causes of contamination in surface and underground water. Arsenic can be found in four oxidation states, such as trivalent arsenic (As +3 ), pentavalent arsenic (As +5 ), arsine (As -3 ) and elemental arsenic (As 0 ). It is mainly found as As +3 and As +5 in groundwater. It is important to propose the use of new technologies for the remediation of drinking water contaminated with arsenic. The materials composed of oxides and hydroxides of iron have been of great affinity to the arsenic, since they allow the retention of this metal in its surface. In the present work, MDP’s membranes were developed by an adsorbent material and two additives. The material was synthesized and characterized, obtaining a surface area of 55.005 m 2 . g and a pore diameter of 34.11 Å, the material has a crystalline structure and tends to change its chemical composition from 281 oC. A 2 3 factorial design was performed for to obtain the optimal conditions for the preparation of the membranes for the factors of adsorbent material goethite (FeOOH), Binder (Al 2 O 3 ) and Lubricant (C 18 H 36 O 2 ). The membranes were pressed to 1.5 tons and sintered at 600 °C, converting the goethite material (FeOOH) to hematite (Fe 2 O 3 ). X ray diffraction was performed to verify that the material changes from phase to hematite by sintering at high temperatures. After sintering, the membrane was analyzed by physisorption of nitrogen and was obtained a surface area of 39.4249 m 2. g and a pore diameter of 83.01 Å. Finally the adsorption kinetics was performed for five membranes with the same characteristics of the MDP6 membrane. According to the kinetics, it was observed that the MDP2 membrane showed an elimination of 41% of arsenic (As (V) at a concentration of 0.49 mg L -1 ."