Las fibras recicladas producen papeles con pobres propiedades mecánicas debido a la pérdida irreversible de la capacidad de hinchamiento con los niveles y duración del secado, i.e. hornification. Existen varios métodos para restaurar las uniones interfibrilares de la fibra reciclada entre los cuales se encuentra las mezclas con fibra virgen. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la adición de pulpa de raquis de la hoja de palma africana (RHPA) sobre las propiedades mecánicas de cartón comercial colombiano. En el laboratorio fueron evaluadas hojas estándar de prueba siguiendo los métodos estándar TAPPI con adiciones de 15%, 25%, 35% y 50% de pulpa RHPA. Las propiedades de resistencia de los papeles obtenidos fueron proyectadas usando correlaciones para estimar el comportamiento como cartón corrugado. Las más importantes propiedades de resistencia mecánica de cartones RCT, CMT y CFC fueron incrementadas a partir del porcentaje de adición más bajo de pulpa RHPA (15%). El SCT estimado a partir de correlaciones mostró incrementos hasta del 54% para el cartón evaluado respecto a los materiales originales. La pulpa RHPA puede ser mezclada con cartón comercial reciclado para mejorar sus propiedades mecánicas.INTRODUCCIÓNEl sector de pulpa y papel ha tenido un gran dinamismo a la par con el desempeño de la economía nacional. En 2006 la industria del papel registró crecimientos en consumo y producción de los cuales el rubro más  significativo debido al volumen producido, fue el de papel para envolturas y empaques, que aumentó  su  producción  en un 5% llegando a 458000 toneladas. Debido al incremento en la necesidad de empaques de empresas nacionales y extranjeras que suplen el mercado nacional y de exportación, se espera un crecimiento aún mayor del sector de pulpa, papel y cartón, mostrando además una clara oportunidad de negocio en el reciclaje de papel, que  en 2006 aumentó el 4% respecto al año anterior, recogiendo 581300 toneladas de papel para reciclar, de las cuales el 60% correspondieron a cartón corrugado.La materia prima básica para la producción de papel y cartón es la celulosa, la cual se obtiene del papel reciclado o de pulpa de fibras vegetales. El 51% de las fibras utilizadas hoy en Colombia provienen de papel reciclado.

Este trabajo presenta el diseño básico de una planta multipropósito para producir anhídrido acético y acido sórbico a partir de cetena obtenida por deshidratación de ácido acético en reactores monolíticos tipo espuma funcionalizados con sílice. Esta tecnología surge como alternativa a la síntesis de cetena mediante ruptura térmica de ácido acético, la cual involucra altos consumos de energía y aditivos tóxicos. La capacidad de la planta fue el resultado de los análisis del mercado de consumo de la cetena y de su cadena de valor industrial a nivel nacional. El diseño de la planta se basó en el concepto de la integración de procesos, mediante la modificación, en conjunto, de los diagramas de flujo de los procesos tradicionales de los diferentes productos y la utilización de la cetena como reactivo común.INTRODUCCIÓNLa síntesis de cetena a escala industrial mediante la ruptura térmica de ácido acético es un proceso de reacción no catalítica, que presenta desventajas tales como: uso de grandes cantidades de reactivos y disolventes tanto tóxicos como corrosivos, alto consumo de energía, y bajos niveles tanto de conversión como de selectividad hacia la cetena. Barteau y otros demostraron que es posible obtener cetena en monolitos espuma funcionalizados con sílice a partir de ácido acético, con una alta conversión (85%) y una alta selectividad hacia la cetena (90%). Adicionalmente, esta tecnología tiene como ventaja la posibilidad de la utilización del monolito como un sistema modular que proporciona una gran versatilidad en el montaje y operación del reactor.El uso potencial de la alternativa tecnológica mencionada es promisoria para la producción de cetena dados los altos rendimientos mencionados. En consecuencia se hace necesario transformar el conocimiento del proceso realizado en el laboratorio hasta nivel piloto, lo cual exige un proceso de escalado que integre la producción de cetena en busca de la obtención de los productos principales comercialmente hablando: anhídrido acético y ácido sórbico. Este escalado no tiene precedentes técnicamente hablando para monolitos espuma, ni para la síntesis de cetenas.CADENA DE VALOR INDUSTRIAL DE LA CETENALos principales productos comerciales que se obtienen a partir de la cetena son anhídrido acético y ácido sórbico, los cuales representan cerca del 95% del consumo total de cetena a nivel mundial. Estas sustancias se emplean principalmente como aditivos en la fabricación industrial de medicinas, alimentos, perfumes, plásticos, fibras sintéticas, explosivos, herbicidas, impermeabilizantes y otros agentes químicos.

Dentro de un proceso de refinación de crudo, las variables independientes son un conjunto bien conocido pero su número suele ser grande en especial para el asociado a torres de destilación atmosférica (TDA) variando ligeramente dependiendo del diseño de cada torre. El alto número de variables o dimensiones de análisis aumentan la complejidad y dificultad en aplicaciones como análisis operacional, construcción de metamodelos, optimización, entre otras. Es, entonces muy útil reducir el número de variables sin perder funcionalidad en las aplicaciones y una manera de lograrlo es mediante la jerarquización de variables. En este estudio se determinaron las variables de operación de mayor impacto sobre los productos blancos (Nafta, Jet, Diesel) de una TDA considerando composición constante de crudo y calidad de productos medida como punto final de la Destilación ASTM D-86. El análisis de jerarquización permitió reducir desde un conjunto de 16 variables independientes a uno de menor tamaño que es más fácil de manipular y que ofrece los mismos resultados que el conjunto original. Para realizar la jerarquización o el análisis de variables dentro de la TDA se usaron Diseños de Experimentos de Filtrado (screening) como Plackett-Burman y Balance Aleatorio los cuales identificaron las variables con efectos principales relevantes sobre el rendimiento de los productos blancos, reduciendo la dimensión del espacio de entrada. INTRODUCCIÓNPara muchos procesos multivariados en los cuales numerosos factores pueden estar involucrados, no siempre es obvio determinar cuales son los más importantes. Por lo tanto, es necesario someter el proceso a un diseño de filtrado inicial que descubra las variables con mayores efectos principales dentro del grupo disponible.La Destilación de Crudo (DC) es un proceso de separación física por diferencia de puntos de ebullición de las diversas fracciones que componen el petróleo crudo. A nivel industrial las instalaciones que realizan este proceso se conocen como Unidades de Destilación de Crudo (UDC) y su objetivo es separar los hidrocarburos livianos tales como Gas, Nafta, Jet, Diesel y Gasóleo atmosférico (GOA) presentes en el crudo que se le alimenta; para este fin la UDC consta de una sección atmosférica que realiza el primer fraccionamiento del crudo una vez se ha calentado a través de una red de intercambiadores y el horno, y la sección de vacío que se encarga de terminar de despojar las fracciones livianas de la corriente de fondo de la torre atmosférica mediante condiciones de baja presión.

El presente trabajo explora y analiza la situación actual del biodiesel en Colombia, desde el punto de vista económico: el comportamiento de los precios a partir del presente año tanto del biodiesel como del aceite crudo de palma, el establecimiento del marco legal colombiano y los aspectos medio ambientales tales como la contaminación atmosférica y su contribución al efecto de invernadero. Finalmente trata sobre los retos de ingeniería desconocidos por muchos en el sector productivo como su estabilidad durante el almacenamiento (acidificación e hidrólisis), y su biodegradabilidad, causada por microorganismos tales como las pseudomonas. Se concluye que existe una falencia en cuanto a la definición del precio del biodiesel en Colombia y que existen diferentes problemas de ingeniería que deben ser investigados a fondo para evitar inconvenientes durante la producción y el almacenamiento del biocombustible.INTRODUCCIÓNEl mundo entero se encuentra viviendo la gran crisis del petróleo que para muchos se creía demoraría más de treinta años: el precio del barril sobrepasó la barrera de los 00 dólares por un tiempo prolongado debido a que se conoció que las reservas mundiales son mucho menores a las previstas.Colombia es uno de los países latinoamericanos que ha tomado en serio la iniciativa de producción de biocombustibles. Actualmente ya hay tres plantas en funcionamiento y más de 6 proyectos en ejecución incluida la planta ECODIESEL S.A., que estará ubicada en el complejo industrial de Ecopetrol, en Barrancabermeja. Todas las empresas tienen previsto trabajar con aceite crudo de palma y buscan ubicarse en zonas francas, lo que trae consigo la exención de impuestos arancelarios para la importación de maquinaria y equipos.Mientras en Colombia se inicia el boom de los biocombustibles, en Europa existe una gran discusión generada en torno a los efectos medioambientales y sociales que puede traer consigo el uso desmesurado de biocombustibles.Por estas y otras razones, es de vital importancia conocer la situación o panorámica actual de los biocombustibles en el país, pues ésta industria comienza a ser sin duda una de los campos laborales más importantes del ingeniero químico.ASPECTOS ECONÓMICOS, LEGALES Y MEDIOAMBIENTALESColombia actualmente cuenta con todo un marco legal, el cual fue expedido por MINMINAS y entró en rigor a partir del 27 de diciembre del año 2007. Se compone de un conjunto de resoluciones para producir, distribuir y exportar biocombustibles; establece una fórmula para la definición de precios de venta y exige a los productores toda una infraestructura de producción que se debe cumplir para garantizar la calidad del producto.

En este trabajo se propone una nueva metodología para el análisis de ciclo de vida (ACV) conocida como "de la cuna a la cuna" donde se evalúan los impactos ambientales generados en la producción del biodiesel obtenido a partir de aceite de higuerilla y se tiene en cuenta que un porcentaje de los residuos vertidos al medio ambiente son fijados por la naturaleza gracias a los diferentes ciclos biogeoquímicos. Se colectaron datos y procedimientos de cálculo para cuantificar las entradas y salidas relevantes del sistema de producción en estudio; se integraron los ciclos biogeoquímicos junto con los modelos correspondientes a las etapas de los cultivos, de las transformaciones industriales, del uso como biocombustible y de la disposición de residuos. Las categorías de impacto estudiadas fueron: cambio climático, acidificación, eutrofización, formación de oxidantes fotoquímicos, efectos respiratorios y energía no renovable dando como resultado el perfil medioambiental del sistema en estudio.INTRODUCCIÓNLa preocupación general por el carácter no renovable de los combustibles fósiles y la contaminación atmosférica que su uso conlleva, se ha convertido en la fuerza que está impulsando la investigación sobre fuentes alternas de combustibles, especialmente de origen agrícola; no obstante, los biocombustibles y sus residuos no son totalmente amigables con el ambiente. Actualmente, se han desarrollado diferentes herramientas que permiten la evaluación del impacto ambiental generado por la producción y uso de combustibles renovables y no renovables.Una de las herramientas disponibles es el Análisis del Ciclo de Vida cuyo objetivo es cuantificar las corrientes de entrada y emisiones medioambientales asociadas con la vida de un producto, desde la extracción de las materias primas hasta la disposición final de los residuos generados a lo largo de la vida del producto, metodología conocida como ?de la cuna a la tumba?. Cabe notar que aunque esta herramienta ha sido útil para el estudio de diferentes productos y servicios, aún presenta limitaciones en lo que se refiere a la definición de los límites, olvida que la renovación de los procesos exigiría estudiar la contabilidad ?desde la tumba hasta la cuna?, analizando los impactos de reposición en un estado en que los residuos vuelven a ser útiles en algún punto del proceso anterior y no involucra la naturaleza como una etapa más en la vida del producto impidiendo el cierre de los ciclos.

La catálisis heterogénea ha sido reconocida como una de las alternativas más promisorias para la solución integral a muchos de los problemas operacionales y ambientales que presenta la producción de biodiesel convencional. El propósito de esta investigación fue estudiar la actividad catalítica de diferentes catalizadores sólidos de naturaleza básica a partir de MgO, modificándolo mediante tratamientos hidrotérmicos e impregnación húmeda o seca de metales alcalinos, en la transesterificación de triacetina (molécula modelo) con etanol. Se analizó la influencia del: tratamiento hidrotérmico, tipo y cantidad de metal alcalino impregnado (Li, Cs, Rb) y la activación, sobre la basicidad y el comportamiento catalítico de los catalizadores. Las reacciones se realizaron en un sistema batch, con una relación molar etanol:triacetina de 10:1 y 3% en peso de catalizador. La reacción fue seguida por cromatografía de gases. La activación del MgO modificado con Li, Rb o Cs provocó un aumento tanto en el número de sitios básicos como en su fuerza, incrementando la actividad catalítica. Estos tres catalizadores presentan la misma selectividad al etil ester (80%), al diglicérido (12%) y al monoglicérido (8%).INTRODUCCIÓNLos procesos industriales actuales para la producción de biodiesel utilizan sistemas de reacción en fase homogénea, ya sea por esterificación de ácidos grasos utilizando catalizadores de naturaleza ácida  o  por  transesterificación  directa  de  los aceites utilizando catalizadores de naturaleza básica. Estos dos procesos son rentables y de fácil aplicación, pero en la actualidad a nivel industrial es preferida la catálisis básica por ser menos corrosiva y por su mayor actividad catalítica en la transesterificación.Aunque estos procesos son  relativamente rápidos y presentan altas conversiones, no son muy competitivos con el diesel, debido a que el catalizador no puede ser recuperado y debe ser neutralizado al final de la reacción y que el proceso es muy sensible a la presencia de agua y ácidos grasos libres, y en consecuencia, necesitan materias primas de alta calidad para evitar reacciones secundarias indeseables (hidrólisis y saponificación) o etapas de reacción adicionales para convertir/eliminar primero los ácidos grasos libres. Además, estos procesos tienen asociados problemas de contaminación del agua empleada en la purificación de los productos en un orden de 20 litros por cada 100 litros de aceite tratado.Una alternativa novedosa para la síntesis de biodiesel es el reemplazo del sistema de reacción homogéneo por uno heterogéneo que utilice catalizadores sólidos de naturaleza básica, con el cual se reduce el fuerte impacto ambiental y a su vez se disminuyen los costos de producción debido a la posibilidad de reutilizar el catalizador y a la eliminación de las etapas de neutralización del catalizador y purificación de los productos. Otro aspecto muy importante es que la glicerina producida, que constituye un 10% del aceite alimentado, es de alta pureza, lo que garantiza su valor comercial y aumenta  la  rentabilidad del proceso al eliminar las costosas etapas adicionales de purificación requeridas en el sistema homogéneo.

El presente trabajo consiste en el planteamiento y desarrollo de un modelo matemático del proceso en continuo de biodegradación de fenol que toma parte en el tratamiento de aguas residuales industriales de las principales refinerías de la empresa ECOPETROL. El agua residual con compuestos fenólicos provenientes de los diferentes efluentes de procesos, es sometida a un proceso de tratamiento biológico utilizando un consorcio bacteriano altamente especializado.  En una primera fase se evaluaron cada una de las variables del bio-proceso y se planteó un modelo matemático global que describe el proceso a partir de las variables más importantes involucradas en el sistema de biodegradación del fenol. Para la cinética de crecimiento celular se utilizó la ecuación de Haldane, se determinaron los parámetros cinéticos a partir de pruebas experimentales a escala laboratorio y piloto y se evaluaron los efectos de condiciones de pH, suministro de oxígeno y componentes inhibitorios del bio-proceso. En el presente trabajo, el conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias simultáneas obtenidas a partir del planteamiento del modelo matemático, fue resuelto mediante un método numérico (Runge-Kutta de cuarto orden) utilizando Matlab 6.5. El desarrollo del modelo matemático y el diseño y puesta en marcha de una aplicación software, como herramienta metodológica, logró a partir de las interacciones virtuales con el bio-proceso, una mayor comprensión del sistema de biotransformación de fenol y la identificación de sus variables más relevantes. INTRODUCCIÓNActualmente, uno de los mayores problemas de contaminación ambiental es el aumento de la descarga de residuos contaminantes y sustancias tóxicas generadas por la actividad industrial. Entre los residuos contaminantes, las aguas residuales provenientes de los procesos de refinación de petróleo constituyen un grave problema de polución de los cuerpos de agua receptores. Esta agua, pueden contener, entre otros compuestos contaminantes, compuestos fenólicos, que por su toxicidad, generan graves problemas en los ecosistemas acuáticos. Es por ello que estas aguas debieran ser tratadas antes de ser vertidas en los efluentes industriales. No obstante, el tratamiento de estos compuestos orgánicos implica, por lo general, tratamiento biológico, donde un grupo de microorganismos bajo condiciones ambientales adecuadas, es capaz de utilizar estos contaminantes como sustrato y eventualmente biodegradarlos de manera económica y eficaz.Sin embargo, el proceso de biodegradación del fenol en las aguas residuales de refinerías es un proceso bastante complejo, el cual puede ser considerado como un sistema que es afectado por muchas variables de proceso y condiciones ambientales, las cuales son generalmente inherentes al proceso de biodegradación.

El proceso de digestión anaerobia para el tratamiento de Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos FO-RSU en una fase ha demostrado tener buenos resultados al remover la totalidad del carbono fácilmente biodegradable para un sustrato procedente de la FO de los RSU [3]. Investigaciones recientes muestran también que la separación de las fases en la digestión anaerobia favorece el desempeño global del proceso, obteniéndose un mayor porcentaje de metano en el biogás generado y un biosólido más estable comparado con el proceso en una fase. Sin embargo uno de los factores que más influye en el tratamiento anaerobio en una y dos fases es el desarrollo de la hidrólisis enzimática, siendo esta la etapa inicial del proceso en la cual se obtiene la degradación de la FO de los RSU hasta ácidos orgánicos, alcoholes, aminoácidos y carbohidratos [5]. La digestión anaerobia se analiza en un sistema de dos fases y los parámetros más relevantes a estudiar son: el tiempo de retención hidráulica (TRH), la temperatura, la formación, la caracterización y la evaluación de la microbiota en la Biopelícula Anaerobia, la caracterización de la microbiota responsable de la Hidrólisis, la evaluación del índice de hidrólisis de la fracción celulósica, además del diseño y construcción de un nuevo sistema de biorreactores y la medición de la producción específica de metano. En el desarrollo de la investigación se hace énfasis en la caracterización y la correlación de los microorganismos que intervienen en el proceso de digestión anaerobia en dos fases y el seguimiento in-situ de la biopelícula sobre un soporte seleccionado. INTRODUCCIÓNLa digestión anaerobia en dos fases; consiste de una etapa inicial de hidrólisis-acidogénesis y en una segunda etapa de metanogénisis, esta separación implica la conformación de una biota específica para cada etapa. El efecto de la etapa hidrolítica en el proceso global es muy significativo, dado que en la medida en que aumente la concentración de sustancias solubles o hidrolizadas de menor tamaño molecular como productos generados en ésta fase y su posterior destino como sustrato para las siguientes etapas del proceso, es de esperarse un mayor rendimiento de la fase metanogénica y por ende un incremento en la eficiencia global del proceso anaerobio. De esta manera la fase hidrolítica constituye la etapa limitante del proceso, siendo su estudio de gran relevancia para establecer las condiciones de operación más favorables (temperatura, pH y tiempo de retención hidráulico) que permitan la especialización de ésta fase, valorado con los niveles de producción de ácidos grasos volátiles por kilogramo de sustrato alimentado y el índice de hidrólisis.

Los materiales de transporte de huecos (HTM) son un bloque constructivo esencial de las arquitecturas de las celdas solares de perovskita (PSC). En la actualidad, el material conocido como spiro-OMeTAD es el más usado para obtener dispositivos de alta eficiencia. Sin embargo, es una opción tremendamente costosa con una movilidad de portadores de huecos mediocre. Para asegurar una aplicación a gran escala de PSC, se proponen HTM alternativos.

Las celdas solares híbridas orgánicas/inorgánicas han llamado la atención de forma considerable debido a su potencial para combinar las ventajas de ambos componentes. En este estudio se investigaron diversas combinaciones con nanoestructuras de sistemas híbridos con el fin de entender aspectos clave en relación con los procesos fotoinducidos de separación/transporte de carga y para mejorar la eficiencia global de conversión energética.