Trabajos de grado - Ingeniería Química

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Biodegradación de poliestireno de media densidad por medio del extracto enzimático del hongo Fusarium oxysporum empleando como sustrato cáscaras de yuca.
(Fundación Universidad de América, 2025-09-09) Camacho Pedraza, Ingrid Daniela; Reyes Ocampo, Yiseth Tatiana; Milquez Sanabria, Harvey Andres; Suesca Diaz, Adriana
Este estudio analizó la capacidad degradativa de un extracto enzimático producido por Fusarium oxysporum, cultivado en medio sólido con cáscara de yuca como sustrato, aplicado sobre poliestireno de media densidad (PSMD). Para la producción de extracto enzimático, se diseñó un biorreactor de 1L, obteniendo mayores concentraciones de proteínas bajo recirculación de 2 horas. Para evaluar el efecto degradativo del extracto, se aplicaron diferentes tratamientos a las probetas de PSMD, combinando extracto, irradiación y buffer, y se analizaron variables como pérdida de masa, deformación y tensión mecánica. Los resultados mostraron que los tratamientos con extracto (irradiados y no irradiados) provocaron pérdida de masa y alteraciones mecánicas significativas, lo que indica un deterioro estructural por acción enzimática. En contraste, el buffer o la irradiación por sí solos tuvieron efectos limitados. El análisis estadístico (ANOVA y pruebas post hoc) confirmó diferencias significativas entre tratamientos. La combinación de ensayos mecánicos y gravimétricos permitió una evaluación integral del proceso de biodegradación, evidenciando que el extracto enzimático genera una afectación funcional y estructural en el PSMD desde etapas tempranas del tratamiento.
Elaboración de una biopelícula a partir de almidón de haba (Vicia Faba L)
(Fundación Universidad de América, 2025-09-11) Rico Beltrán, Natalia María; Cárdenas Romay, Dany José; Trujillo Pérez, Ginna Paola
En el presente trabajo de investigación se desarrolló a escala de laboratorio una biopelícula plástica sintetizada a partir de almidón extraído del haba (Vicia faba L), con el objetivo de proponer una alternativa sostenible frente a la creciente problemática derivada de la proliferación de plásticos sintéticos y la inadecuada gestión de sus residuos. Para alcanzar dicho objetivo inicialmente se realizó la caracterización fisicoquímica tanto del haba como de su harina, y se evaluaron propiedades como el pH, la humedad, el contenido de cenizas y la cantidad de solidos disueltos. Los resultados sirvieron de base para la extracción de almidón de cuyo proceso se obtuvo un rendimiento promedio del 80,53%.
Diseño y simulación de una planta de tratamiento de agua para la purificación de agua de lluvia.
(Fundación Universidad de América, 2025-09-15) Avila Espitia, Karla Melissa; Guerra Arguello, Dayana Mishell; Arturo Calvache, Jaime Eduardo
El presente trabajo tiene como objetivo el diseño conceptual y la simulación de una planta de tratamiento de agua de lluvia destinada a suministrar agua potable limpia a la empresa Filtra H2O en Cota-Cundinamarca. El programa nace en respuesta a la necesidad de la empresa de abastecimiento de agua potable proveniente de fuentes externas, lo cual representa un gran riesgo operativo y financiero. En tal contexto, la utilización del agua de lluvia, que es un recurso común en la zona (caracterizada por un régimen de alta precipitación media anual), es una opción técnica y ambientalmente viable para ser recomendada.
Valoración de la utilización de Hermetia Illucens como fuente de proteína en concentrado para perros: impacto en la nutrición canina
(Fundación Universidad de América, 2025-09-17) Casas Anchique, Diana Sofía; Saab Rubiano, Mateo; Milquez Sanabria, Harvey Andres
La presente investigación evalúa la viabilidad técnica, nutricional y económica del uso de harina de larva de mosca soldado negro (Hermetia illucens) como fuente alternativa de proteína en concentrado para perros, resaltando el creciente interés por productos sostenibles y con alto valor nutricional, se formuló un alimento balanceado a escala de laboratorio con base en harina de HLMSN (Harina de larva mosca soldado negro), incorporando ingredientes como harina.
Biodegradación de LDPE por extracto enzimático obtenido del Hongo Fusarium Oxysporum cultivado en Affrecho Cervecero
(Fundación Universidad de América, 2025-08-29) Guerrero Montes, Andres Felipe; Plata Velasco. Maria Camila; Suesca Diaz, Adriana
Ante la necesidad de encontrar alternativas sostenibles para mitigar la contaminación por plásticos, este estudio evaluó el potencial de un extracto enzimático obtenido del hongo F. Oxysporum, cultivado sobre afrecho cervecero, para iniciar la biodegradación del polietileno de baja densidad (LDPE). Para ello, se desarrolló una metodología para cultivar el hongo en un biorreactor diseñado especialmente para el proyecto, utilizando el residuo agroindustrial como sustrato. Posteriormente, el extracto enzimático se aplicó sobre láminas de LDPE previamente fotodegradadas con luz ultravioleta. Durante tres semanas se hizo seguimiento a los cambios en el peso de las probetas y a la producción de proteínas en el extracto. Se observó un incremento progresivo en la concentración proteica, especialmente en la tercera semana, lo que sugiere una mayor actividad enzimática en ese momento, Aunque la pérdida de masa en el LDPE fue leve, los resultados indican que el extracto logró inducir un proceso inicial de degradación. Estos hallazgos respaldan el uso de F. Oxysporum en combinación con residuos agroindustriales podría ser una vía prometedora para tratar ciertos plásticos de manera que reduzca el impacto ambiental.
Simulación del proceso de adsorción para la purificación de hidrógeno obtenido mediante reformado de glicerol en aspen adsorption
(Fundación Universidad de América, 2025-08-28) Lopez Arroyabe, Zharith Estefania; Milquez Sanabria Harvey Andres
En la presente investigación se desarrolló una simulación dinámica del proceso de purificación de hidrógeno producido mediante el reformado de glicerol, empleando la tecnología de adsorción por oscilación de presión (PSA) en el entorno de Aspen Adsorption. La investigación tuvo como finalidad identificar el material adsorbente más adecuado, definir la isoterma de adsorción correspondiente, posteriormente establecer un escenario de alta eficiencia, y validar los resultados obtenidos con estudios previos. A través de un análisis multicriterio, se seleccionó el carbón activado como el mejor material adsorbente, al presentar propiedades como alta porosidad, bajo tamaño de partícula y buena capacidad térmica. Posteriormente, se realizó una clasificación de isotermas según la IUPAC, identificando que el carbón activado presenta comportamiento tipo I, siendo el modelo de Langmuir extendido el más adecuado para describir matemáticamente el equilibrio de adsorción en sistemas multicomponente.
Degradación de poliestireno expandido (EPS) a partir de extractos enzimáticos del hongo Aspergillus Niger empleando cáscara de yuca como sustrato: diseño y construcción de un biorreactor de 2 litros
(Fundación Universidad de América, 2025-08-16) Angulo Bautista, María Camila; Fernández Quiñones, Juan Diego; Suesca Diaz, Adriana
La acumulación de residuos plásticos, especialmente poliestireno expandido (EPS), representa un reto ambiental por su resistencia a la degradación. Este estudio propone una estrategia biotecnológica basada en la acción enzimática de extractos obtenidos del hongo Aspergillus niger, cultivado sobre córtex de yuca como sustrato agroindustrial residual. Para ello, se diseñó un biorreactor de 2 litros con control automatizado de temperatura, humedad y aireación, optimizado para la producción de enzimas extracelulares. La producción enzimática se potenció usando buffers a distintos pH, identificando el acetato pH 5,5 como el más eficiente (0,703 mg/ml de proteínas, determinado por Biuret). Las probetas de EPS fueron pretratadas con radiación UV durante 8 días para mejorar la accesibilidad del polímero. Luego, se expusieron al extracto enzimático por 30 días, comparándose con controles tratados solo con UV o con buffer. Se evaluaron la pérdida de masa y propiedades mecánicas. El tratamiento con extracto enzimático logró una degradación del 6,08 %, superior a los controles (UV: 3,60 %, buffer: 3,86 %). Además, se evidenció una disminución en la tensión máxima de las probetas tratadas, aunque el porcentaje de deformación no presentó diferencias significativas (ANOVA).
Desarrollo de un fungicida sostenible como alternativa a los pesticidas sintéticos, a base de ajenjo (Artemisia absinthium) contra Aspergillus níger.
(Fundación Universidad de América, 2025-08-20) Riaño Torres, Juliana; Sandoval Herrera, Juan Andrés; Torres Galeano, Carolina
El mercado de los fungicidas en Colombia está creciendo aceleradamente debido a las condiciones agroecológicas favorables del país, como suelos fértiles, clima tropical y diversidad de cultivos. Estas mismas condiciones, sin embargo, también promueven la proliferación de hongos fitopatógenos como aspergillus niger, responsables de pérdidas poscosecha. Los fungicidas sintéticos actuales, basados en triazoles, estrobilurinas y benzimidazoles, son efectivos, presentan efectos adversos sobre el ambiente, como infertilidad del suelo y contaminación de cuerpos de agua.
Evaluación de aprovechamiento de lactosuero en la producción de una bebida fermentada tipo cerveza
(Fundación Universidad de América, 2025-08-20) Bohórquez Zárate, Martha Alejandra; Silva Herrera, Julián Andrés; Suesca Díaz, Adriana
El presente proyecto tuvo como objetivo evaluar la viabilidad técnica y sensorial de incorporar lactosuero hidrolizado en la elaboración de cerveza artesanal tipo Stout, como alternativa sostenible para la valorización de subproductos lácteos. El lactosuero, considerado un residuo de alto impacto ambiental, fue sometido a hidrólisis enzimática, optimizando la concentración de lactasa y el pH para maximizar la conversión de lactosa en azúcares fermentables y mejorar su asimilación por las levaduras durante la fermentación alcohólica. El tratamiento se realizó bajo dos condiciones de pH (5,8 y 6,5) y once niveles de concentración enzimática (500–10.000 NLU/L), logrando una liberación eficiente de azúcares reductores, confirmada mediante el método DNS. A partir de este lactosuero hidrolizado se elaboraron tres lotes de cerveza con 10%, 30% y 50% de adición. Los resultados mostraron un incremento progresivo en el rendimiento alcohólico, alcanzando un máximo de 6,30% v/v en el lote con 50%, equivalente a un aumento de 1,32 puntos frente al control. También se registró una atenuación aparente de hasta 77,4%, reflejando mayor eficiencia fermentativa.
Estudio de la fluidodinámica de un fotobiorreactor mediante dinámica computacional de fluidos (CFD)
(Fundación Universidad de América, 2025-07-30) García Mora, Angel Santiago; Macera Apolinar, Javier Alexander; Sandoval Herrera, Juan Andrés
Este trabajo se centra en el estudio del comportamiento fluidodinámico en un fotobiorreactor de panel plano diseñado para el cultivo de microalgas, una tecnología emergente utilizada en procesos biotecnológicos debido a su capacidad para generar compuestos de valor a partir de microorganismos fotosintéticos. El fotobiorreactor conto con diferentes escenarios diseñado específicamente para analizar el comportamiento interno de la fluidodinámica. Se implementaron tres escenarios con diferentes velocidades y dimensiones geométricas del dominio, con el objetivo de comparar su impacto sobre la eficiencia de la mezcla, la generación de zonas muertas y el desarrollo de flujo, la simulación transitoria permitió observar el comportamiento del sistema en distintos tiempos, evaluando como los cambios de configuración influyen en la dinámica interna del reactor
Digestión anaerobia en dos fases como herramienta clave para la degradación de residuos orgánicos de un mercado en la zona “Parque Bosque Calderón Los Cerezos” (Chapinero Bogotá D.C.)
(Fundación Universidad de América, 2025-04-25) González Rodríguez, Santiago; Walteros Martín, Juan Diego; Milquez Sanabria, Harvey Andres
La presente investigación tuvo como objetivo evaluar la producción de biogás a partir de residuos orgánicos generados en el sector de Chapinero, específicamente en el "Parque Bosque Calderón Los Cerezos", utilizando el método de digestión anaerobia en dos fases. Este enfoque, que separa las etapas de acidogénesis y metanogénesis, ha demostrado ser una herramienta viable para la gestión y valorización de residuos orgánicos, optimizando las condiciones para cada proceso y mejorando la producción de biogás. El estudio profundizó en los mecanismos biológicos, los parámetros operativos y los beneficios ambientales asociados a este proceso, destacando su potencial para la generación de energía renovable y la gestión sostenible de desechos. La investigación también comprobó que la combinación de diversos residuos orgánicos genera un banco más amplio de macronutrientes, lo que contribuye a un mayor índice de producción de biogás.
Diseño de un prototipo a bajo costo para la cuantificación de hidrógeno
(Fundación Universidad de América, 2025-02-20) Tique Rincón, María Camila; Milquez Sanabria, Harvey Andres
Este proyecto propone el diseño y desarrollo de un prototipo portátil y de bajo costo para la cuantificación de hidrógeno, orientado a aplicaciones académicas y de investigación. La necesidad de contar con herramientas accesibles para la medición de gases surge debido a que los métodos convencionales, como la cromatografía de gases, requieren equipamiento especializado. Asimismo, los dispositivos comerciales disponibles, como el GasAlert Micro 5 PID y el RKI GX- 6000, presentan costos elevados. El prototipo se basó en el uso del sensor MQ-8, el cual opera mediante variaciones en su resistencia eléctrica al detectar hidrógeno. Para mejorar su desempeño, se integró una cápsula impresa en 3D, permitiendo optimizar la interacción del gas con el sensor y ampliar su intervalo de medición. Además, se utilizó una placa Arduino para la adquisición y procesamiento de datos.
Proyecto: desarrollo de un bioplástico a partir de residuos de cáscara de zapote a nivel laboratorio
(Fundación Universidad de América, 2025-02-19) Arias Candia, Karen Sofia; Cárdenas Romay, Dany Jose
El presente trabajo de grado se enfoca en la obtención de un bioplástico utilizando cáscara de zapote como materia prima, residuo agroindustrial rico en celulosa. La finalidad fue desarrollar un material biodegradable que puede ser una alternativa sostenible a el plástico convencionales. Para ello, se analizaron diversos procesos de extracción de celulosa y obtención de bioplástico reportados en estudios de investigación , identificando las ventajas y desventajas de cada método. Mediante la táctica de matriz de selección de factores ponderados y criterios específicos, se evaluaron estos procesos para seleccionar los métodos más adecuados. Los proceso seleccionados se dividieron en dos etapas principales : En la primera etapa se realizó la hidrólisis ácida con el objetivo de extraer la celulosa, sometiendo a la cascara a ácido clorhídrico al 98% y en la segunda, se realiza la modificación de la celulosa mediante un proceso de acetilación, el cual implica la utilización de ácido acético, anhídrido de acetato y un catalizador de ácido sulfúrico para producir el bioplástico (acetato de celulosa).
Comparación de eficiencia de producción de biosurfactante a partir de la bacteria Bacillus Megaterum con método de fermentación liquida modificando la base de carbono
(Fundación Universidad de América, 2025-02-19) Zambrano Rodríguez, Paula Andrea; Suesca Díaz, Adriana
La aplicación de biosurfactantes en la industria representa un prospecto prometedor a futuro para mejorar significativamente el desarrollo y la sostenibilidad en diversas áreas de producción, sin embargo, el factor económico es un obstáculo para poder llegar a implementar esta estrategia de mejora a gran escala. Actualmente, se prioriza la experimentación a nivel laboratorio para el análisis de estos, donde atreves de diferentes metodologías de fermentación se logran desarrollar estrategias para poder disminuir el costo en el mercado de los biosurfactantes y que intervención en la industria crezca
Optimización de las técnicas analíticas de laboratorio en la caracterización de crudos y derivados de la empresa SGI Hidrocarburos S.A.S
(Fundación Universidad de América, 2025-02-18) Hernandez Guzmán, John Sebastian; Gómez Caipa, Juan Camilo
La optimización de metodologías analíticas aplicadas a la industria sugiere la efectividad de los procesos y garantiza la calidad en los resultados de los mismos. La empresa SGI Hidrocarburos es una potencial empresa en crecimiento en la caracterización de hidrocarburos y análisis fisicoquímicos de aguas. Al ser una empresa en crecimiento aún se pulen aspectos en la prestación de sus servicios de caracterización. Sus metodologías, aunque dan frente a las expectativas de los clientes no se rigen bajo la normativa internacional ASTM. Esta norma sugiere altos estándares de calidad en lo que respecta a los análisis de laboratorio. Es por esto que la estandarización de los métodos de caracterización de la empresa debe ser estructurados bajo dicha normativa.
Elaboración de licor destilado a base de uva Isabella y anís (Pimpinella Anisum L.) Con propiedades emulsionantes en combinación con agua
(Fundación Universidad de América, 2025-02-13) Velandia González, Diego Fernando; Cárdenas Romay, Dany Jose
El mercado global de bebidas alcohólicas ha mostrado una transformación significativa en las últimas décadas, con una creciente preferencia por productos innovadores, ligeros y visualmente atractivos. A nivel nacional, Colombia no es ajena a esta tendencia; los consumidores jóvenes están dejando de lado bebidas tradicionales como el aguardiente, optando por alternativas más llamativas que incluyan modificaciones en propiedades organolépticas como el color y la textura. Este cambio plantea el desafío de crear productos que respondan a estas nuevas demandas, aprovechando ingredientes autóctonos. Para abordar esta problemática, se diseñó un experimento utilizando uva Isabella y anís, una materia prima ampliamente disponible en Colombia y reconocida por sus propiedades emulsionantes. La metodología incluyó la evaluación de variables clave como el porcentaje de alcohol, el contenido de sólidos solubles (Brix), el índice de refracción, la temperatura y el pH. Estas pruebas permitieron optimizar la formulación de una nueva bebida que se ajustara a las expectativas del consumidor moderno.
Formulación de una crema exfoliante a partir de limoneno extraído de residuos de cáscara de naranja (Citrus Sinensis L.) Mediante el método de extracción asistida por ultrasonido.
(Fundación Universidad de América, 2025-02-17) Barragán Daza, María Camila; Suesca Díaz, Adriana
Este trabajo pretende generar el aprovechamiento de las cáscaras de naranja en un proceso de extracción de limoneno a partir de las mismas mediante el método de extracción asistida por ultrasonido, con el fin de utilizarlo en la formulación de una crema exfoliante. Este estudio propone un diseño de experimentos central compuesto para evaluar las condiciones de operación en la extracción de limoneno a partir de cáscaras de naranja mediante el método de extracción asistida por ultrasonido, se trabajó con una relación sustrato – solvente de 1:5 empleando 10g de cáscaras de naranja previamente cortadas y secadas, y 50mL de solvente; las muestras fueron sometidas al baño de ultrasonido (DIGITAL ULTRASONIC CLEANER), los valores de temperatura y tiempo fueron establecidos según el experimento que se va a realizar.
Diseño de herramienta para un análisis exergoeconómico en la producción de biocombustible a partir de la pulpa de café
(Fundación Universidad de América, 2025-02-14) Pulido Uribe, Brayan Alexander; Aristizabal Echeverry, Valentina
Este proyecto tiene como objetivo principal el desarrollo de una herramienta educativa especializada en el análisis exergoeconómico, la herramienta será una guía (paso a paso) para la aplicación de los conceptos, aplicable a procesos de pirólisis de biomasa, específicamente será en nuestro caso de estudio de la pulpa de café. Esta herramienta busca integrar los principios de la exergía y la economía, proporcionando una herramienta práctica para la enseñanza y el aprendizaje en ingeniería de procesos. La exergía, que permite evaluar la eficiencia real de los sistemas al considerar tanto las pérdidas irreversibles como la energía útil disponible, se complementa en este caso con una evaluación económica que facilita la toma de decisiones fundamentadas en criterios de sostenibilidad y costos operativos.
Evaluación de un biocida obtenido a base de extractos etanólicos de la hoja de tabaco (Nicotiana Tabacum) para el control de Penicillium SPP.
(Fundación Universidad de América, 2025-02-17) Castiblanco Gomez, Oscar Andres; Torres Galeano, Carolina; Medina Villamil, Andrés Felipe
Debido a que, en la actualidad, el uso excesivo de agroquímicos y pesticidas sintéticos es una problemática global que afecta la salud pública y el medio ambiente, generando así una predominación de casos de intoxicación aguda, impidiendo que se mantenga la necesidad de preservar y mantener los productos postcosecha. El presente trabajo propone el estudio de una alternativa al uso de pesticidas, específicamente fungicidas sintéticos generando un aprovechamiento de un recurso natural como lo es la hoja de tabaco (Nicotiana tabacum), esta presenta diferentes componentes activos para la inhibición de diferentes microorganismos patógenos como lo es Penicillium spp. En primer lugar, se optimizó el proceso de extracción sólido-líquido utilizando diferentes métodos (Soxhlet, maceración en frío, destilación simple y reflujo), seleccionando el método con mayor rendimiento e identificando los compuestos bioactivos como alcaloides, flavonoides y taninos presentes en el extracto. Seguido de esto, se realizaron ensayos in vitro para determinar la actividad antifúngica del extracto mediante pruebas de concentración mínima inhibitoria (CMI) y pozos en agar, demostrando su actividad antifúngica en la inhibición del crecimiento de Penicillium spp.
Aplicación de un proceso biotecnológico para la degradación de acetato de celulosa de colillas de cigarrillo usando Pleurotus Ostreatus
(Fundación Universidad de América, 2025-02-14) Beltran Carrillo, Laura Sofia; Caro Cuervo, Nicole Valentina; Suesca Díaz, Adriana
Esta investigación aborda el desarrollo de un proceso biotecnológico para la degradación del acetato de celulosa presente en colillas de cigarrillo, catalogado como uno de los desechos más abundantes y contaminantes a nivel mundial. Con el fin de realizar esto, se utilizó el hongo Pleurotus ostreatus, donde ya anteriormente es reconocido por su gran capacidad para degradar compuestos lignocelulósicos. El objetivo principal fue analizar las alternativas disponibles para tener un manejo adecuado del residuo, teniendo como enfoque principal la parte biotecnología que logre contribuir a la mitigación del gran impacto ambiental que producen estos desechos tóxicos, las colillas. Dentro de la metodología, se incluye la evaluación de diferentes tratamientos iniciales, como las colillas trituradas, colillas enteras, pretratadas con NaOH y mezclas con afrecho. A cada tratamiento se le realizaron pruebas de pH, porcentaje de grupos acetilo y la medición de la pérdida de peso antes y después del proceso. Los análisis preliminares dan como resultado que el pretratamiento que favorece la actividad y el crecimiento del hongo fue el que tenía afrecho con un porcentaje de degradación de 21,06%, lo que permitió seguir a la fase de optimización variando las condiciones de temperatura y proporciones de afrecho y colillas.

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