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Coproducción de biohidrógeno y bioetanol por Eschericha coli WDHL utilizando como sustrato hidrolizado de paja de trigo.
Get PDF"Este estudio muestra la capacidad de la cepa Escherichia coli WDHL para metabolizar pentosas que comúnmente se encuentran en los hidrolizados lignocelulósicos. El hidrolizado de paja de trigo (HPT) contiene 1.83 g de carbohidratos (C-HPT). Se utilizó un diseño experimental Central Compuesto para determinar el efecto del pH, la temperatura y la concentración de HPT en la producción de biohidrógeno y bioetanol, así como, en la productividad de ambos biocombustibles. La metodología de superficies de respuesta fue usada para optimizar las variables de respuestas. Las condiciones óptimas empleadas para coproducir biohidrógeno y bioetanol son pH 8.2, 31°C y 23.4 g/L de HPT, éstas se probaron en un cultivo por lote en biorreactor de 1 L, obteniendo producciones de biohidrógeno y bioetanol de 3,177 mL H2 y 8.86 g/L, respectivamente. Se logró un alto rendimiento en la producción simultánea de biohidrógeno, 228.14 mL H2/g CHPT (1.41 mol H2/mol C-HPT), y bioetanol, 0.64 g EtOH/g C-HPT (2.09 mol EtOH/mol C-HPT). Los resultados obtenidos mostraron que el proceso se afecta por el cambio en las condiciones de cultivo (pH y temperatura). El efecto de las concentraciones de hidrolizado de paja de trigo y suero de leche (SL) en la productividad de biohidrógeno fue determinado, y los resultados obtenidos mostraron que el suero de leche puede mejorarla. Las condiciones óptimas para maximizar la productividad de biohidrógeno son 16.7 g/L HPT y 8.7 g/L SL. Este trabajo enriquece la información acerca de la coproducción de biocombustibles de segunda generación.""This study reports the ability of Escherichia coli WDHL strain to metabolize pentoses commonly found in lignocellulosic hydrolysates. The wheat straw hydrolyzate (WSH) contains 1.83 g of carbohydrate (C-WSH). A Central Composite experimental design was used to determine the effect of pH, temperature and concentration of WSH in biohydrogen and bioethanol production, as well as productivity of both biofuels. Surface response metodology was used to optimize variable responses. The optimal conditions to coproduce biohydrogen and bioethanol were pH 8.2, 31°C and 23.4 g/L of WSH, with these conditions a batch culture was performed in a 1 L bioreactor, and biohydrogen production was 3,177 mL H2 and bioethanol production was 8.86 g/L. High yield of simultaneous biohydrogen production, 228.14 ml H2/g C-WSH (1.44 mol H2/mol C-WSH), and bioethanol production, 0.64 g EtOH/g C-WSH (2.09 mol EtOH/mol C-WSH), was achieved. Results obtained showed that the process was affected by the change in culture conditions (pH and temperature). The effect of mixing wheat straw hydrolysate and cheese whey (CW) concentration on biohydrogen productivity was determined, and results obtained showed that cheese whey can improve it. The optimal conditions to maximize biohydrogen productivity were 16.7 g/L WSH y 8.7 g/L CW. This work enriches the information about the coproduction of second generation biofuels.
A grid-connected multilevel current source inverter and its protection for grid-disconnection
Get PDF"Traditionally DC-AC converters are considered with voltage source inverters (VSI); although less studied and discussed, it has started recently to be used current source inverters (CSI). Another possibility for DC/AC conversion is the multilevel configuration. This paper shows experimental operation and simulation analysis of a grid-connected multilevel current source inverter (MCSI), which includes a circuit for equipment safety reasons due to grid disconnections.
Comportamiento hidrogeoquímico de flujos subterráneos en acuíferos cársticos fracturados, aplicando modelación inversa: Caso Huasteca Potosina
Get PDF"El área de estudio se encuentra dentro de la Plataforma Valles-San Luis Potosí la cual pertenece a la Sierra Madre Oriental (SMO), cuya porción montañosa formada por anticlinales y sinclinales tienen una orientación preferencial NW-S y un sistema muy importante de fallas y fracturas con orientación E-W que controlan el flujo subterráneo hacia el Golfo de México. Para demostrar la conectividad hidráulica del sistema de fallas y fracturas E-W, se aplicó modelación inversa en cuatro secciones, otras pruebas realizadas a posibles conexiones entre fracturas no fueron capaces de reproducir estos procesos, lo que se interpreta como puntos sin conexión hidráulica. Se identificaron dos principales tipos de agua: uno bicarbonatado cálcico debido a interacción con rocas carbonatadas como las calizas y otro sulfatado cálcico que se relaciona con un proceso de interacción agua-roca, principalmente de origen evaporítico como los yesos. En el trayecto de Rioverde a Santa Anita, el agua subterránea disminuye su composición química debido a un proceso de dilución por mezcla con otras aguas de reciente infiltración o menos evolucionadas por lo que sus parámetros fisicoquímicos disminuyen. El flujo subterráneo de Apesco a Huichihuayan muestra un incremento en sus parámetros fisicoquímicos debido a la disolución de yeso, calcedonia y dolomita; así como, precipitación de anhidrita, aragonita, calcita, halita y celestita. La evolución hidrogeoquímica de Unión de Guadalupe a Tambaque muestra un incremento de los parámetros fisicoquímicos por la disolución de calcita, fluorita, halita, sílice, azufre; así como, precipitación de dolomita. En la sección El Salto- Minas Viejas, se relaciona con la disolución de calcita, pirita y cuarzo, junto con la precipitación de celestita, dolomita, FeS, yeso, halita y jarosita.""The study area is located inside the Valles-San Luis Potosí platform, which belongs to the Sierra Madre Oriental (SMO), whose mountain portion, formed by anticlines and synclines, has a North-South preferential orientation and a very important system of faults and fractures with East-West orientation that control the groundwater flow into the Gulf of México. In order to demonstrate the hydraulic connectivity of the East-West system of faults and fractures, inverse modeling was applied to four sections. Other performed tests in possible connections between fractures were not able to reproduce these processes, which are interpretated as non-hydraulic connection points. Two main types of water were identified: one with calcium bicarbonate because of the interaction with carbonate rocks such as limestone, and other with calcium sulfate that is related with a process of water-rock interaction, mainly from evaporite origin such as plaster. On the flow path to Rioverde-Santa Anita, groundwater decreases its chemical composition due to a process of dilution by mixing with recent water infiltration or less evolved so their physicochemical parameters decrease. The flow path from Apesco to Huichihuayán shows an increase in their physicochemical parameters due to the dissolution of gypsum, chalcedony and dolomite, as well as precipitation of anhydrite, aragonite, calcite, halite and celestite. The hydrogeochemical evolution of Union de Guadalupe to Tambaque shows an increase in the physicochemical parameters for the dissolution of calcite, fluorite, halite, silica, sulfur, as well as precipitation of dolomite. The Salto-Minas Viejas flow section is related to the dissolution of calcite, pyrite and quartz, accompanied by the precipitation of celestite, dolomite, FeS, gypsum, halite, jarosite.
Estudio del grado de oxidación de materiales microporosos para el anclaje de hidro(óxidos) de hierro: remoción de arsénico
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias Ambientales)"A raíz de los problemas de escasez de agua se han realizado extracciones en acuíferos de mayor profundidad. Sin embargo, estos acuíferos presentan un alto contenido de especies inorgánicas que afectan la calidad del agua. Uno de estos contaminantes es el arsénico, el cual es altamente tóxico a concentraciones muy bajas. En el 2002, la Organización Mundial de la Salud estableció una concentración máxima permisible de arsénico en agua potable menor a 10 μg·L-1. Estas concentraciones implican que las tecnologías de remoción se vuelvan costosas y por lo tanto inaccesibles para todos los países. Por lo anterior, se han hecho diversos estudios para la remoción de arsénico mediante la técnica de adsorción. Muchos adsorbentes han sido utilizados, pero el que se ha encontrado como altamente selectivo para arsénico es un material a base de carbono impregnado con nanopartículas de hierro. Diversos estudios se han enfocado en encontrar el mecanismo de anclaje del hierro dentro de los poros del carbón activado, indicando que los grupos oxigenados presentes en la superficie de este adsorbente, son el sitio de nucleación para los hidro(óxidos) de hierro. El objetivo de este trabajo fue determinar el grado de oxidación ideal de un material a base de carbón para el anclaje de una mayor cantidad de hierro y por ende obtener un adsorbente con una elevada capacidad de remover arsénico. Este material es altamente microporoso, lo que también nos permitió estudiar la interacción que existe entre los hidro(óxidos) de hierro y el arsénico. Los resultados indican que el material es viable para su utilización en tratamiento de agua para consumo humano, ya que su contenido de cenizas es de 5.6% cuando el material contiene hierro. En cuanto a los
resultados de adsorción de arsénico (V), se determinó que a mayor grado de oxidación, mayor acidificación del material y por lo tanto una carga superficial mayormente negativa de este, lo que influye en el proceso de remoción de aniones arseniato presentes en solución. El material comercial sin oxidar modificado con 4.5 % de hierro, reportó la mayor capacidad de adsorción de arsénico (V), el cual tiene una carga superficial positiva. Estos resultados nos indican que el proceso de adsorción se ve afectado por la carga superficial del
material adsorbente y por el contenido de hierro presente en este material.""As a result of water shortages, water extractions have been performed from deeper aquifers. However these aquifers have a high content of inorganic species that affect water quality. One of these pollutants is arsenic, which is highly toxic at very low concentrations. In 2002, the World Health Organization established a maximum allowable concentration of arsenic in drinking water of less than 10 mg • L-1. Unfortunately, to reach these low concentrations in water costly technology is required, which is inaccessible for many countries. Therefore, various studies have been proposed to remove arsenic by the adsorption process. Many adsorbents have been used, but it has been found that carbon-based materials impregnated with iron hydro(oxides) nanoparticles are highly selective for arsenic. Several studies have been focused on understanding the anchoring mechanism of iron on pores of activated carbon. Results have indicated that the oxygen groups on the adsorbent surface are the nucleation sites for iron hydro(oxides). The objective of this study was to determine the most suitable oxidation degree of a microporous carbon-based material to anchor a high amount of iron and thus increase its arsenic (V) removal. Since this material is highly microporous, allowed us to study the interaction between iron hydro(oxides) and arsenic. The results indicated that the iron-modified material is suitable to purify water for human consumption, since its ash content is 5.6%. Regarding the arsenic (V) adsorption results, it was determined that the higher the oxidation degree of the adsorbent, the stronger the acidification of this, and therefore, the adsorbent´s surface charge became more negative, which influenced the arsenic adsorption process. Commercial unoxidized material modified with 4.5% of iron and which has a positive surface charge, reported the highest arsenic (V) adsorption capacity. These results indicated that the arsenic adsorption process is affected by the surface charge and iron content of the adsorbent material.
Output-feedback adaptive control for the global regulation of robot manipulators with bounded inputs
Get PDF"In this paper, an output-feedback adaptive scheme for the global position stabilization of robot manipulators with bounded inputs is proposed. Compared to the previous output-feedback adaptive approaches developed in a bounded-input context, the proposed free-of-velocity feedback controller guarantees the adaptive regulation objective: globally, avoiding discontinuities throughout the scheme, preventing the inputs to reach their natural saturation bounds, and imposing no saturation-avoidance restriction on the control gains. Moreover, the developed scheme is not restricted to the use of a specific saturation function to achieve the required boundedness, but may involve any one within a set of smooth and non-smooth (Lipschitz-continuous) bounded passive functions that include the hyperbolic tangent and the conventional saturation as particular cases. Experimental results corroborate the efficiency of the proposed scheme.
A generalized design methodology for the output feedback regulation of a special type of systems with bounded inputs
Get PDF"In this work, a generalized design scheme for the output feedback regulation of a special type of systems with bounded inputs is proposed. It gives rise to a simple dynamic controller that guarantees the regulation objective avoiding input saturation, for any initial condition within a specific set that may comprehend the whole state space and that does not require any additional system data (apart from the output variable). Several processes, like double?pipe heat exchangers, bioreactors, and binary distillation columns, are shown to be part of the type of systems that may be regulated through the developed methodology. The efficiency of the proposed scheme is corroborated through experimental and simulation results.
Mecanismos moleculares de la modulación del metabolismo y la diferenciación adiposa por isoorientina
No full text"La Isoorientina (ISO), una isoflavona presente en numerosas plantas empleadas por la medicina tradicional, posee probados efectos hipoglucemiantes pero sus mecanismos de acción son aún poco conocidos. Al analizar los mecanismos moleculares de ISO encontramos que estimula la captación de glucosa en adipocitos múridos y humanos, tanto sensibles como resistentes a insulina. ISO ejerce este efecto mediante la inducción de la fosforilación apropiada de las proteínas de la vía de señalización canónica de la insulina (PI3K) y estimula la transcripción de genes que codifican para esta vía de señalización. Asimismo, encontramos que ISO bloquea la adipogénesis múrida y humana mediante la inhibición de la expresión de los genes proadipogénicos PPARy, C/EBPa y KLF4 e induce la de los genes antiadipogénicos GATA2 y WNT10B, Nuestros resultados sugieren que ISO modula la expresión de estos genes por medio de la translocación al núcleo del factor de transcripción Nrf2. Por otra parte dado que WNT10B induce la osteogénesis de células troncales mesenquimales, analizamos el efecto de ISO sobre la actividad de la fosfatasa alcalina y la deposición extracelular de calcio en preadipocitos 3T3-F442A. Encontramos que ISO induce la expresión de ambos marcadores en preadipocitos múridos. En resumen, ISO induce la captación de glucosa por adipocitos activando las vía de señalización de insulina, bloquea la fromación de nuevos adipocitos e induce la expresión de marcadores osteogénicos en preadipocitos 3T3-F442A. Estos resultados sugieren que ISO tiene un alto potencial para el desarrollo de nuevos tratamientos para el síndrome metabólico.""Isoorientin, an isoflavonoid widely present in the plants, is commonly used in traditional medicine, and has shown hypoglycemic effects, but its mode of action in not well understood. In this study we found that ISO induced glucose uptake in both insulinsenstive and insulin resistant murine and human adipocytes by stimulating the proper phosphorylation of proteins of the insulin canonic signaling pathway (PI3K) and the transcription of the genes encoding its proteins, was also induced. In addition, ISO inhibited the murine and human adipogenesis by inhibiting the expression of proadipogenic genes PPARy, C/EBPa and KLF4 and by inducing the transcription of the antiadipogenic genes GATA2 and WNT10B. Our results suggest that ISO modulates gene expression by promoting the nuclear translocation of the transcription factor Nrf2. Given that it has been shown that WNT10B transcription factor induces osteogenesis in mesenchymal stem cells, we analyzed the effect of ISO on the activity of alkaline phosphatase and extracellular calcium deposition in 3T3-F442A preadipocytes and found that ISO increased the expression of both markers in murine preadipocytes. In summary, ISO iduces glucose uptake in adipocytes through activation of the insulin signaling pathways, the inhibition of adipogenesis and induction of osteogenic markers in 3T3-F442A preadipocytes. These properties confers ISO a therapeutic potential to develop new drugs for metabolic syndrome treatment.
A minimal optical trapping and imaging microscopy system
Get PDF"We report the construction and testing of a simple and versatile optical trapping apparatus, suitable for visualizing individual microtubules (similar to 25 nm in diameter) and performing single-molecule studies, using a minimal set of components. This design is based on a conventional, inverted microscope, operating under plain bright field illumination. A single laser beam enables standard optical trapping and the measurement of molecular displacements and forces, whereas digital image processing affords real-time sample visualization with reduced noise and enhanced contrast. We have tested our trapping and imaging instrument by measuring the persistence length of individual double-stranded DNA molecules, and by following the stepping of single kinesin motor proteins along clearly imaged microtubules. The approach presented here provides a straightforward alternative for studies of biomaterials and individual biomolecules.
Scaling analyses based on wavelet transforms for the Talbot effect
Get PDF"The fractal properties of the transverse Talbot images are analysed with two well-known scaling methods, the wavelet transform modulus maxima (WTMM) and the wavelet transform multifractal detrended fluctuation anal- ysis (WT-MFDFA). We use the widths of the singularity spectra, ? = H ? min, as a characteristic feature of these Talbot images. The scaling exponents of the q moments are linear in q within the two methods, which proves the monofractality of the transverse diffractive paraxial field in the case of these images.
Progress and opportunities for monitoring greenhouse gases fluxes in Mexican ecosystems: the MexFlux network
No full text"Para entender los procesos de los ecosistemas desde un punto de vista funcional es fundamental entender las relaciones entre la variabilidad climática, los ciclos biogeoquímicos y las interacciones superficie-atmósfera. En las últimas décadas se ha aplicado de manera creciente el método de covarianza de flujos turbulentos (EC, por sus siglas en inglés) en ecosistemas terrestres, marinos y urbanos para medir los flujos de gases de invernadero (p. ej., CO2, H2O ) y energía (p. ej., calor sensible y latente). En diversas regiones se han establecido redes de sistemas EC que han aportado información científica para el diseño de políticas ambientales y de adaptación. En este contexto, el presente trabajo delimita el marco conceptual y técnico para el establecimiento de una red regional de medición de flujos de gases de efecto invernadero en México, denominada MexFlux, cuyo objetivo principal es mejorar nuestra comprensión de la forma en que la variabilidad climática y la transformación ambiental influye en la dinámica de los ecosistemas mexicanos ante los factores de cambio ambiental global. En este documento se analiza primero la importancia del intercambio de CO2 y vapor de agua entre los ecosistemas terrestres y la atmósfera. Después se describe brevemente la técnica de covarianza de flujos turbulentos para la medición de éstos, y se presentan ejemplos de mediciones en dos ecosistemas terrestres y uno urbano en México. Por último, se describen las bases conceptuales y operativas a corto, mediano y largo plazo para la continuidad de la red MexFlux.""Understanding ecosystem processes from a functional point of view is essential to study relationships among climate variability, biogeochemical cycles, and surface-atmosphere interactions. Increasingly during the last decades, the eddy covariance (EC) method has been applied in terrestrial, marine and urban ecosystems to quantify fluxes of greenhouse gases (e.g., CO2, H2O) and energy (e.g., sensible and latent heat). Networks of EC systems have been established in different regions and have provided scientific information that has been used for designing environmental and adaptation policies. In this context, this article outlines the conceptual and technical framework for the establishment of an EC regional network (i.e., MexFlux) to measure the surface-atmosphere exchange of heat and greenhouse gases in Mexico. The goal of the network is to improve our understanding of how climate variability and environmental change influence the dynamics of Mexican ecosystems. First, we discuss the relevance of CO2 and water vapor exchange between terrestrial ecosystems and the atmosphere. Second, we briefly describe the EC basis and present examples of measurements in terrestrial and urban ecosystems of Mexico. Finally, we describe the conceptual and operational goals at short-, medium-, and long-term scales for continuity of the MexFlux network.