Desarrollo y aplicación de una metodología para el diseño y construcción de un sistema de fitorremediación de un complejo de recirculación acuícola para el aprovechamiento sostenible de aguas post-consumo

En este trabajo se presenta el desarrollo de una nueva metodología para el diseño y construcción de un sistema de Fitorremediación de un Complejo de Recirculación Acuícola para el aprovechamiento sostenible de aguas Post-Consumo mediante la aplicación de conceptos de economía circular y cero residuo...

Full description

Autores:
García Martínez, Janet Bibiana
Tipo de recurso:
Doctoral thesis
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad Industrial de Santander
Repositorio:
Repositorio UIS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/14506
Acceso en línea:
https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/14506
https://noesis.uis.edu.co
Palabra clave:
Sistema recirculación acuícola
Sistema de fitorremediación
Aguas post-consumo
Piscicultura
Microalgas
Recirculation Aquaculture Systems
Fish Farming System
Post-Consumption Water
Microalgae
Rights
openAccess
License
Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
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López Giraldo, Luis Javier
Oviedo Ocaña, Édgar Ricardo
Montenegro Ruiz, Luis Carlos
Machuca Martínez, Fiderman
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description En este trabajo se presenta el desarrollo de una nueva metodología para el diseño y construcción de un sistema de Fitorremediación de un Complejo de Recirculación Acuícola para el aprovechamiento sostenible de aguas Post-Consumo mediante la aplicación de conceptos de economía circular y cero residuos. La metodología está basada en tres componentes claves del desarrollo sostenible: diseño de un sistema novedoso de Fitorremediación junto con el análisis de Ciclo de Vida y validación económica. Con tal fin se probó la capacidad de las aguas residuales de un sistema piscícola como medio de cultivo para Chlorella sp. y Scenedesmus sp. Se evaluó la simulación para su transformación en alimento sostenible para peces utilizando el software Designer® y se determinaron los impactos ambientales de la producción biomasa para alimentación animal mediante el método de análisis del ciclo de vida utilizando el software Simapro. Los resultados mostraron que la adición de NaNO3 (0,125 g/L), K2HPO4 (0,075 g/L), KH2PO4 (0,75 g/L), y NaHCO3 (0,5 y 2 g/L para Chlorella sp. y Scenedesmus sp. respectivamente) aumentó significativamente la biomasa de Chlorella sp. (0,87 g/L) y Scenedesmus sp. (0,83 g/L). Según los resultados, es posible producir hasta 11.875 kg/año (31,3 kg/día) con un costo de producción de hasta 18 (USD/kg) para la biomasa seca y 0,19 (USD/500 ml de biomasa) para la biomasa concentrada. Asimismo, se determinó la cinética de crecimiento de la biomasa dependiente del sustrato con una producción máxima de 1,25 g/L después de 15 días de cultivo y una eliminación del 98% del N junto con un 20% del P. También se evaluaron los impactos ambientales utilizando el método ReCiPe para diez categorías de impacto, lo que permitió determinar que los efectos medioambientales se redujeron significativamente al utilizar aguas residuales como fuente de agua y nutrientes.
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La metodología está basada en tres componentes claves del desarrollo sostenible: diseño de un sistema novedoso de Fitorremediación junto con el análisis de Ciclo de Vida y validación económica. Con tal fin se probó la capacidad de las aguas residuales de un sistema piscícola como medio de cultivo para Chlorella sp. y Scenedesmus sp. Se evaluó la simulación para su transformación en alimento sostenible para peces utilizando el software Designer® y se determinaron los impactos ambientales de la producción biomasa para alimentación animal mediante el método de análisis del ciclo de vida utilizando el software Simapro. Los resultados mostraron que la adición de NaNO3 (0,125 g/L), K2HPO4 (0,075 g/L), KH2PO4 (0,75 g/L), y NaHCO3 (0,5 y 2 g/L para Chlorella sp. y Scenedesmus sp. respectivamente) aumentó significativamente la biomasa de Chlorella sp. (0,87 g/L) y Scenedesmus sp. (0,83 g/L). Según los resultados, es posible producir hasta 11.875 kg/año (31,3 kg/día) con un costo de producción de hasta 18 (USD/kg) para la biomasa seca y 0,19 (USD/500 ml de biomasa) para la biomasa concentrada. Asimismo, se determinó la cinética de crecimiento de la biomasa dependiente del sustrato con una producción máxima de 1,25 g/L después de 15 días de cultivo y una eliminación del 98% del N junto con un 20% del P. También se evaluaron los impactos ambientales utilizando el método ReCiPe para diez categorías de impacto, lo que permitió determinar que los efectos medioambientales se redujeron significativamente al utilizar aguas residuales como fuente de agua y nutrientes.DoctoradoDoctor en Ingeniería QuímicaThis thesis presents the development of a new methodology for designing and constructing a phytoremediation system of an Aquaculture Recirculation Complex for the sustainable use of post-consumer water through the application of circular economy and zero waste concepts. The methodology is based on three critical components of sustainable development: design of a novel phytoremediation system together with Life Cycle Analysis and economic validation. To this end, the wastewater capacity from a fish farming system as a culture medium for Chlorella and Scenedesmus sp. was evaluated. The simulation for their transformation into sustainable fish feed was evaluated using Designer® software, and the environmental impacts of biomass production for animal feed were determined by the life cycle analysis method using Simapro® software. According to the results, the addition of NaNO3 (0.125 g/L), K2HPO4 (0.075 g/L), KH2PO4 (0.75 g/L), and NaHCO3 (0.5 and 2 g/L for Chlorella and Scenedesmus sp. respectively) significantly increased the biomass of Chlorella sp. (0.87 g/L) and Scenedesmus sp. (0.83 g/L). According to the results, it is possible to produce up to 11,875 kg/year (31.3 kg/day) with a production cost of up to 18 (USD/kg) for dry biomass and 0.19 (USD/500 ml biomass) for concentrated biomass. Also, the substrate-dependent biomass growth kinetics for the selected strains was determined with a maximum production of 1.25 g/L after 15 days of cultivation coupled with a removal of 98% of N, and 20% of P. Environmental impacts were also evaluated using the ReCiPe method for ten impact categories, which allowed determining that the environmental effects were significantly reduced by using wastewater as a water source and nutrients.https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001514797https://orcid.org/0000-0001-6719-7408https://scholar.google.com.co/citations?hl=en&authuser=2&user=y5fSuosAAAAJapplication/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderFacultad de Ingeníerias FisicoquímicasDoctorado en Ingeniería QuímicaEscuela de Ingeniería QuímicaSistema recirculación acuícolaSistema de fitorremediaciónAguas post-consumoPisciculturaMicroalgasRecirculation Aquaculture SystemsFish Farming SystemPost-Consumption WaterMicroalgaeDesarrollo y aplicación de una metodología para el diseño y construcción de un sistema de fitorremediación de un complejo de recirculación acuícola para el aprovechamiento sostenible de aguas post-consumoDevelopment and Application of a Methodology for the Design and Construction of a Phytoremediation System for a Recirculating Aquaculture Complex for the Sustainable Use of Post-Consumption WaterTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctoradohttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bccehttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06ORIGINALCarta de autorización.pdfCarta de autorización.pdfapplication/pdf187916https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/6c7f972d-f80a-4d5d-bbf9-6b9121f6d89a/download76b14bead3a84a422df6564461afd34bMD51Documento.pdfDocumento.pdfapplication/pdf2757555https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/d03f5402-fa5f-4d45-8213-8d630042cb67/download4a4f1e2ee4aadfd8b0b4cd2ce93b4f81MD52Nota de proyecto.pdfNota de proyecto.pdfapplication/pdf320335https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/f1358d4d-907a-4557-8364-190805e28f31/download3e3aa3eb7fd62d17ebcc75f2c0ac25d5MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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