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Remoción de índigo carmín en agua residual industrial aplicando fenton-like y fitorremediación con m. aquaticum.

JAZMIN AYDEE REYES PEREZ (2018)

Se eliminó color de agua residual de giro textil de la mezclilla mediante un proceso acoplado de Fenton-Like y fitoremediación.

México es uno de los grandes productores de mezclilla en el mundo y un proveedor muy importante para el mercado de Estados Unidos y América Latina, en el Estado de México se encuentra uno de los Municipios cuya actividad económica principal dentro de la industria textil, es el teñido y lavado de la mezclilla, donde los principales colorantes utilizados pertenecen a la familia de los indigoides, debido a las características químicas de estos colorantes es imperativo buscar alternativas que permitan removerlos del agua, los métodos implementados incluyen métodos físicos, químicos y biológicos; sin embargo estos presentan diversas desventajas entre ellas sus elevados costos, su limitada eficiencia y difícil manejo. En la presente investigación se plantea la aplicación de un proceso de reacciones tipo Fenton-Like con ozono y partículas metálicas de cobre soportadas en piedra pómez acoplado a un proceso de Fitorremediación con M. aquaticum con la finalidad de incrementar la eficiencia y reducir costos de operación. Se trabajó en bach primero se caracterizó el agua residual considerando pH, turbiedad, conductividad, color y DQO, se realizaron cinéticas de remoción de color para identificar el comportamiento de los diferentes materiales propuestos, estos se evaluaron para dos valores de pH (3 y 9), una vez identificados el material y pH más eficientes se evaluó la cantidad de material más adecuado para la remoción. En este sentido los resultados indican que el pH ácido es el mejor para que se lleven a cabo las reacciones de oxidación de la materia orgánica con partículas de cobre soportadas en pumita a una concentración de 1 g/L, removiendo un 87.97% de color y un 62.50% de DQO. Finalmente se realizarón los tratamientos de fitorremediación los cuales cumplen un papel de pulimiento en el tratamiento de agua residual, se evaluó la tolerancia de los organismos a diferentes porcentajes de dilución del agua pre-tratada encontrando una respuesta favorable al 50%, con esta etapa se alcanzaron porcentajes de remoción del color de 97.22%, la degradación de algunos subproductos, la remoción de cobre que migro del soporte a la matriz de agua durante el pre-tratamiento.

CONACyT

Master thesis

fitorremediación ozono Cobre Fenton-like BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Producción de microalgas en diferentes condiciones de cultivo y su efecto en la y biosíntesis de nanopartículas de cobre

GERARDO SALAS HERRERA (2019)

"El termino microalgas, se refiere a microorganismos fotosintéticos con características morfológicas, fisiológicas y reproductivas muy variadas. Entre estas tenemos las diatomeas, algas verdes (Chlorophytas), algas rojas (Rodophytas), algas cafés (Phaeophytas) y cianobacterias que se desarrollan en una gran variedad de ambientes (Siezen, 2010). Estos microorganismos han despertado gran interés científico y biotecnológico en las últimas décadas para resolver problemas ambientales como bioremediación de aguas contaminadas (Dwivedi, 2012; Hii et al., 2011; Siriam y Seenivasan 2012), así como para la producción de biocombustibles, productos farmacéuticos, bioreguladores agrícolas y la biosíntesis de nanopartículas metálicas. Las condiciones en que se cultivan las microalgas impactan sobre el flujo del metabolismo celular como respuesta al ambiente en que se desarrollan. Estos cambios en el metabolismo pueden darse por respuesta a condiciones de estrés provocadas por disponibilidad de nutrientes, temperatura, iluminación, salinidad y fase de desarrollo del cultivo. Estas variaciones metabólicas en microalgas, ha sido ampliamente estudiada en la búsqueda de mejorar procesos biotecnológicos para la obtención de productos como lípidos, ácidos grasos poli-insaturados y carotenoides (Yu et al., 2011). La producción de nanopartículas (NPs) metálicas mediante la biosíntesis a través de microalgas se ha explorado para el desarrollo de tecnologías ambientalmente amigables (Li et al. 2011), sin embargo, su producción depende fuertemente de las condiciones experimentales de los cultivos (Sudha et al., 2013), área en la que aún falta mucho por investigar. La capacidad de las microalgas para producir nanopartículas metálicas está relacionada con los procesos de detoxificación por la presencia de metales pesados en el medio (Mohseniazar et al., 2011; Jena et al., 2014), respondiendo con el aumento en el contenido proteico así como un aumento significativo en la actividad de la catalasa, la superóxido dismutasa y en el contenido de glutatión reducido (Sabatini et al., 2009), además de la producción de metalotioninas y fitoquelatinas (Perales-Vela et al., 2006). También se ha encontrado evidencia de la relación que existe con proteínas oxido reductoras involucradas en la síntesis y transporte de ATP (Barwal et al., 2011). Estos compuestos además de moléculas antioxidantes no enzimáticas como pigmentos, polisacáridos y polifenoles también están relacionados con el estrés oxidativo que puede resultar de condiciones ambientales como la salinidad y la iluminación, así como por la presencia de metales o sustancias químicas (Cirulis et al., 2013), por lo que es de esperarse que las variaciones ambientales generen cambios metabólicos que hagan variar la capacidad para la producción de nanopartículas. En este estudio se evaluaron los efectos de las condiciones de salinidad e iluminación en el cultivo de tres cepas de microalgas y en los efectos que estas condiciones tienen sobre la capacidad de estas cepas para la biosíntesis de nanopartículas de cobre. Además, tomando en cuenta que para el cultivo de microalgas se requieren grandes cantidades de agua y nutrientes, se hace una revisión de literatura de los factores que intervienen para la producción de microalgas usando como medio de cultivo aguas residuales urbanas en las diferentes etapas de tratamiento. Por otra parte, como complemento del presente trabajo, se añaden dos capítulos del libro “Agricultural Nanobiotechnology, modern agriculture for a sustainable future”, en los cuales se participó como coautor."

"The treatment and reuse of wastewater represents a strategy for the preservation of the quality of natural waters (Sala and Mujeriego 2001) since the contamination of this resource is a real problem for the current global population (Onda et al. 2012). The treatment of wastewater with the cultivation of microalgae allows the use of pollutants such as nitrogen and phosphorus (Sriram and Seenivasan 2012) when using them as nutrients for their cultivation, decreasing its content. It also has the potential to treat other highly toxic pollutants, such as heavy metals (Das et al. 2009; Dwivedi 2012) and radioactive elements (Potera 2011; Fukuda et al. 2014), depending on the source of the contaminated water that is to be treated. There is a wide field of research regarding the bioremediation of water using these microorganisms. On the one hand, there are studies that focus on the treatment of contaminated or wastewater as the main objective (de-Bashan y Bashan 2010; Hii et al. 2011), either using microalgae in conjunction with bacteria or fungi, or using biomass as a heavy metal adsorbent material (Dwivedi 2012). On the other hand, there are studies where the treatment of wastewater is sought through its use for the production of biomass useful for other purposes (Christenson and Sims 2011). The result is a positive impact on the environment, as well as a profitable activity for the products that could potentially be obtained. This would partially reduce the pressure on this appreciable resource."

Doctoral thesis

Nanopartículas Biosíntesis Cobre CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Adición de nano-selenio y nano-cobre para inducir tolerancia a estrés biótico en tomate

TOMASA QUITERIO GUTIERREZ (2018)

"El tizón temprano (Alternaria solani) es una enfermedad que afecta fuertemente a las solanáceas, dañando principalmente a las plantas de tomate, causando grandes pérdidas económicas. Existen métodos de control biológico, pero estos son muy costosos y muchas veces su modo de acción es lento. Debido a esto surge la necesidad de emplear nuevas técnicas que permitan un control más eficiente de los patógenos. La nanotecnología surge como una nueva alternativa de solución, permitiendo crear nuevas herramientas para el tratamiento de enfermedades en plantas, así como el control de patógenos mediante la utilización de nanopartículas (NPs). El objetivo de la presente investigación fue evaluar la aplicación foliar de NPs Se y NPs Cu en el cultivo de tomate afectado por Alternaria solani, para determinar así el efecto en el crecimiento, la capacidad antioxidante y la calidad de los frutos de tomate. Se evaluó la severidad de Alternaría solani, y el rendimiento del cultivo. Se determinaron los compuestos antioxidantes no enzimáticos, enzimáticos y la capacidad antioxidante, esto en respuesta a la defensa a estrés biótico. Las dosis altas de NPs Se + NPs Cu, generó una inducción de la actividad de las enzimas SOD, APX, GPX y PAL en las hojas, y en fruto la enzima GPX. En cuanto a los compuestos no enzimáticos en hojas se vio favorecido el β-caroteno, clorofila a, b y totales y en los frutos aumentaron los fenoles totales y los flavonoides, en cuanto a la capacidad antioxidante ABTS y DPPH se observaron resultados favorables en hoja. En resumen, la aplicación de las NPs generó efectos benéficos en la resistencia al estrés por Alternaría solani, incrementando los compuestos enzimáticos y no enzimáticos"

"The early blight (Alternaria solani) is a disease that strongly affects Solanaceae, damaging mainly tomato plants, causing great economic losses. There are methods of biological control, but these are very expensive and often their mode of action is slow. Due to this, there is a need to use new techniques that allow a more efficient control of pathogens. Nanotechnology emerges as a new alternative solution, allowing to create new tools for the treatment of diseases in plants, as well as the control of pathogens through the use of nanoparticles (NPs). The objective of the present investigation was to evaluate the foliar application of Se NPs and Cu NPs in the tomato crop affected by Alternaria solani, to determine the effect on growth, antioxidant capacity and quality of tomato fruits. The severity of Alternaria solani and the yield of the crop were evaluated. The non-enzymatic, enzymatic antioxidant compounds and the antioxidant capacity were determined, this in response to the defense to biotic stress. The high doses of NPs Se + Cu NPs, generated an induction of the activity of the enzymes SOD, APX, GPX and PAL in the leaves, and in fruit the enzyme GPX. As for the non-enzymatic compounds in leaves, β-carotene, chlorophyll a, b and totals were favored and total phenols and flavonoids increased in fruits, in terms of the ABTS and DPPH antioxidant capacity, favorable leaf results were observed. In summary, the application of the NPs generated beneficial effects in resistance to stress by Alternaria solani, increasing the enzymatic and non-enzymatic compounds"

Master thesis

Nanopartículas selenio cobre Antioxidantes Tomate CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Los microelementos fe, cu y zn en la producción y calidad nutracéutica del tomate en invernadero

MARTHA SANTIS SANTIS (2020)

"El jitomate es una de las hortalizas de mayor importancia a nivel mundial, por lo que, conocer el manejo en la nutrición y su interacción en el rendimiento agronómico es importante. El experimento se realizó en un invernadero de baja tecnología, de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro con el objetivo de determinar el efecto suplementario en diferentes concentraciones de los microelementos Fe, Cu y Zn en el rendimiento agronómico del cultivo de jitomate. Se evaluaron tres factores que consistieron en las aplicaciones suplementarias de fertilizantes a base de Fe, Cu y Zn y dos niveles de concentración para cada caso, además del tratamiento testigo (dosis normal de la solución nutritiva Steiner). Los tratamientos fueron evaluados mediante un diseño completamente al azar con arreglo factorial 3 x 2, con 16 repeticiones por tratamiento. Las dosis bajas de Zn superaron al testigo 27.3% en la variable vitamina C, mientras que, en los sólidos solubles totales, área foliar (AF), relación área foliar (RAF) y área foliar específica (AFE) los niveles altos de Fe superaron al testigo en un 16.4%, 138%, 112% y 44%, respectivamente; sin embargo, en el rendimiento las dosis altas de Cu superaron al testigo 36%"

Doctoral thesis

Hierro Cobre Micronutrientes Solución nutritiva CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Synthesis of copper nanoparticles stabilized with organic ligands and their antimicrobial properties

Noemi Jardon Maximino Marissa Pérez Alvarez gregorio cadenas_pliego Luis Edmundo Lugo Uribe (2021)

In this work, we report the synthesis of copper nanoparticles (Cu NPs), employing the chemical reduction method in an aqueous medium. We used copper sulfate pentahydrate (CuSO45H2O) as a metallic precursor; polyethylenimine (PEI), allylamine (AAM), and 4-aminobutyric acid (AABT) as stabilizing agents; and hydrated hydrazine as a reducing agent. The characterization of the obtained nanoparticles consisted of X-ray, TEM, FTIR, and TGA analyses. Through these techniques, it was possible to detect the presence of the used stabilizing agents on the surface of the NPs. Finally, a zeta potential analysis was performed to differentiate the stability of the nanoparticles with a different type of stabilizing agent, from which it was determined that the most stable nanoparticles were the Cu NPs synthesized in the presence of the PEI/AAM mixture. The antimicrobial activity of Cu/PEI/AABT toward P. aeruginosa and S. aureus bacteria was high, inhibiting both bacteria with low contact times and copper concentrations of 50–200 ppm. The synthesis method allowed us to obtain Cu NPs free of oxides, stable to oxidation, and with high yields. The newly functionalized Cu NPs are potential candidates for antimicrobial applications.

Author contributions: Conceptualization, G.C.-P., N.J.-M., M.P.-A., C.C.-A. and L.E.L.-U.; methodology, N.J.-M., M.P.-A., L.E.L.-U., E.D.B.-C., C.C.-A. and J.M.M.-P.; formal analysis, J.M.M.-P., M.P.-A., E.D.B.-C., C.C.-A. and N.J.-M.; investigation, G.C.-P., J.M.M.-P., L.E.L.-U., C.C.-A. and M.P.-A.; writing—original draft preparation, N.J.-M., G.C.-P., M.P.-A. and L.E.L.-U.; writing—review and editing, N.J.-M., M.P.-A. and G.C.-P. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

Funding: This research was funded by CONACyT-SENER-Sustentabilidad Energética, CentroMexicano de Innovación en Energía del OcéanoGrantNo. 0249795 and FORDECYT-PRONACES/845101/2020, grant number 845101.

Institutional Review Board Statement: Not applicable.

Informed consent statement: Not applicable.

Data availability statement: The data presented in this study are available on request from the corresponding author.

Acknowledgments: Noemi Jardón-Maximino would like to thank CONACYT for Scholarship no. 263275. The authors would also like to thank G. Mendez Padilla, A. Espinoza Muñoz, V.E. Comparán-Padilla, J.A. Mercado Silva, J. Campos Oyervides, and R. Cedillo García for their valuable technical support.

Conflicts of interest: The authors declare no conflict of interest.

Article

Chemical reduction method Copper nanoparticles Polyethylenimine Zeta potential Antimicrobial INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA METALÚRGICA COBRE COBRE