Abstract The exploration of the biodiversity of cyanobacteria and microalgae holds great promise for obtaining pigments of industrial interest. This study focused on the bioprospecting of these organisms to obtain pigments of industrial interest together with enriched biomass. We investigated the impact of photoperiod and concentration of C/N/P nutrient sources in heterotrophic cultures, controlling specific variables such as light intensity, volume, pH, temperature, air flow and time to produce phycobiliproteins in Arthrospira platensis UTEX1926 and total carotenoids in Scenedesmus sp. using a nonfactorial Plackett‒Burman design in STATISTICA 7.0 software. The biomass concentration was determined by dry weight, while the concentrations of phycocyanin and carotenoids were determined spectrophotometrically at specific wavelengths. Heterotrophic cultures demonstrated superior productivity, with phycocyanin and carotenoids achieving percentages of 7% and 0.4% (w/w), respectively, and an R2 value of 0.99. Among the influential parameters, potassium diphosphate and sodium bicarbonate played pivotal roles in the final deposition of carotenoids and phycocyanin, respectively, yielding concentrations of 96.5 mg/L phycocyanin and 6.5 mg/L carotenoids.

Resumen La exploración de la biodiversidad de cianobacterias y microalgas es muy prometedora para la obtención de pigmentos de interés industrial. Este estudio se centra en la bioprospección de estos organismos para obtener pigmentos de interés industrial junto con biomasa enriquecida. Investigamos el impacto del fotoperiodo y la concentración de fuentes de nutrientes C/N/P en cultivos heterótrofos, controlando variables específicas como la intensidad luminosa, volumen, pH, temperatura, flujo de aire y tiempo para la producción de ficobiliproteínas en Arthrospira platensis UTEX1926 y carotenoides totales en Scenedesmus sp. Empleando un diseño Plackett‒Burman no factorial en el software STATISTICA 7.0. La concentración de biomasa fue determinada por peso seco, mientras que la concentración de ficocianinas y carotenoides fueron determinadas espectrofotométricamente a longitudes de onda específicas. Los cultivos heterótrofos demostraron una productividad superior, alcanzando las ficocianinas y los carotenoides porcentajes del 7% y el 0,4% (% p/p) respectivamente, y un notable valor R2 de 0,99. Entre los parámetros influyentes, el difosfato potásico y el bicarbonato sódico desempeñaron papeles fundamentales en la deposición final de carotenoides y ficocianinas, respectivamente, alcanzando concentraciones de 96,5 mg/L de ficocianinas y 6,5 mg/L de carotenoides.

Abstract Landfill leachate is a complex liquid waste, considered a significant problem for the environment. Microalgae are presented as an alternative for the treatment and use of wastewater, thanks to its adaptive capacity, being a viable option for its use in leachates. This contribution presents a bibliometric description of the investigations indexed in the SCOPUS database related to microalgae and leachates from landfills. Based on this, the relevance of treatment with microalgae was identified both in wastewater in general and in leachate, in order to know the progress ratio between the two. 88 articles related to microalgae and leachates were found, with China being the most productive country in terms of number of publications. This study showed that the use of microalgae in leachates is a subject in development and is focused on the treatment of this residue, with limited use and bioproduct production studies.

Resumen Los lixiviados de rellenos sanitarios son residuos líquidos complejos, considerados un problema significativo para el medio ambiente. Las microalgas se presentan como una alternativa para el tratamiento y aprovechamiento de aguas residuales por su capacidad adaptativa, siendo una opción viable para su uso en lixiviados. Esta contribución presenta una descripción bibliométrica de las investigaciones indexadas en la base de datos SCOPUS relacionadas con microalgas y lixiviados de rellenos sanitarios. En base a esto, se identificó la relevancia del tratamiento con microalgas tanto en aguas residuales en general como en lixiviados con el fin de conocer la proporción de avance entre los dos. Se encontraron 88 artículos relacionados a microalgas y lixiviados, siendo China el país más productivo en cuanto a número de publicaciones. Este estudio demostró que el uso de microalgas en lixiviados es un tema que aún se encuentra en desarrollo y su enfoque está dado principalmente para el tratamiento de este residuo, siendo limitados los estudios de aprovechamiento y obtención de bioproductos.

Resumen La ozonización catalítica (OC) es una tecnología prometedora en términos de eficiencia y costo energético como tratamiento de efluentes industriales que poseen contaminantes de preocupación emergentes, ya que mejora las capacidades oxidativas del ozono a través de catalizadores que promueven su descomposición y la generación de especies radicales oxidantes, los cuales reaccionan con prácticamente cualquier compuesto presente en los efluentes. Este artículo estudió el estado y evolución de la OC mediante una revisión de la literatura y un análisis bibliométrico combinado con la técnica de curva S para analizar cuantitativamente 1714 publicaciones en SCOPUS y SciELO Index desde el año 1973 al 2021. Los resultados mostraron que (1) el número de publicaciones a nivel mundial se inició en 1973 y tuvo 189 documentos en 2021; (2) China es el país con mayor número de publicaciones y citaciones anuales (958 y 19088, respectivamente) y es un país central en redes de cooperación internacional; (3) tanto el estado del arte como el análisis de co-ocurrencia de palabras clave mostró que la investigación ha priorizado mecanismos de reacción de la OC, expresiones cinéticas, catalizadores, y desde 2016, la aplicación a escala piloto en conjunto con otras tecnologías avanzadas de oxidación; (4) El compuesto con más investigaciones es el ácido oxálico y desde 1999 ibuprofeno y atrazina; (5) en América Latina, Brasil es el país con más publicaciones (32) y con mayor número de redes de cooperación internacional y (5) Applied Catalysis B: Environmental y Journal of the Brazilean Chemical Society (América Latina) son las revistas con mejor cuartil que publican sobre OC. Finalmente, la curva S indicó que la OC se encuentra en etapa de crecimiento en términos de madurez cientifica, exhibiendo un gran potencial en I+D.

Abstract Catalytic ozonation (OC) is a promising technology in terms of efficiency and energy cost as a treatment of industrial effluents that have pollutants of emerging concern, since it improves the oxidative capacities of ozone through catalysts that promote its decomposition and the generation of radicals oxidants species. This article studied the status and evolution of OC through a literature review and bibliometric analysis combined with the S curve technique to quantitatively analyze 1714 publications in SCOPUS and Scielo Index from 1973 to 2021. The results showed that (1) the number of publications worldwide started in 1973 to have 189 documents in 2021; (2) China is the country with the highest number of publications and annual citations (958 and 19088, respectively) and it is a central country in international cooperation networks; (3) the analysis of keyword co-occurrence showed that research has prioritized OC reaction mechanisms, kinetic expressions, the catalysts, and since 2016, the pilot scale application with other advanced oxidation technologies; (4) The compound with larger research is oxalic acid and since 1999 ibuprofen and atrazine; (5) in Latin America, Brazil is the country with the most publications (32) and with the largest number of international cooperation networks and (5) Applied Catalysis B: Environmental and The Journal of the Brazilean Chemical Society (Latin America) are the journals with the best quartile that publish on OC. Finally, the S curve indicated that OC is in a growth stage in terms of the scientific maturity, exhibiting great potential in R&D.

Resumen Se realizó el análisis matemático y la simulación de una columna de rectificación discontinua utilizando una estrategia operativa durante la puesta en marcha antes de alcanzar un estado pseudoestable en operación discontinua. El modelo matemático se formuló enfocándose en el estado de equilibrio (ES) e implementando ecuaciones MESH (M: balance de masa, E: termodinámica del equilibrio, S: relaciones estequiométricas, H: entalpía o balance de calor) para brindar soluciones utilizando el método de Thomas y el método de Wang. -Algoritmos de Henke acoplados internamente al método Runge-Kutta de Cuarto Orden. Los resultados fueron validados con datos experimentales de una columna de destilación a escala piloto utilizando un sistema etanol-agua con un comportamiento de equilibrio descrito por los modelos termodinámicos UNIQUAC Functional-group Activity Coficients (UNIFAC) y Predictive Soave-Redlich-Kwong (PSRK) con un error global del 1,84%. Las concentraciones molares de etanol presentaron desviaciones de las predicciones del modelo matemático de 1,51% a 0,02%, con un error medio global de 0,48%. Se obtuvo un error medio de 0.055% para el perfil de temperatura de la columna, demostrando así la efectividad de la solución y su capacidad de convergencia. La solución basada en el método de Thomas y los algoritmos de Wang-Henke acoplados al método de Runge-Kutta permitió describir el comportamiento y las variables de todas las etapas de la columna de destilación. El funcionamiento a reflujo total desde el arranque evita desperdicios de producto y permite estabilizar las variables de estado, como temperatura y composición molar.

Abstract Mathematical analysis and simulation of a discontinuous rectification column was performed using an operational strategy during the start-up before reaching a pseudo-stable state in discontinuous operation. The mathematical model was formulated focusing on the equilibrium state (ES) and implementing MESH equations (M: Mass balance, E: Equilibrium thermodynamics, S: Stoichiometry relations, H: Enthalpy or heat balance) to provide solutions using the Thomas method and the Wang-Henke algorithms internally coupled to the Fourth Order Runge-Kutta method. The results were validated with experimental data from a distillation column at a pilot scale using an ethanol-water system with an equilibrium behavior described by the UNIQUAC Functional-group Activity Coefficients (UNIFAC) and Predictive Soave-Redlich-Kwong (PSRK) thermodynamic models with a global error of 1.84%. The molar ethanol concentrations presented deviations from the mathematical model predictions from 1.51% to 0.02%, with a global mean error of 0.48%. A mean error of 0.055% was obtained for the temperature profile of the column, thus demonstrating the effectiveness of the solution and its convergence capacity. The solution based on the Thomas method and the Wang-Henke algorithms coupled to the Runge-Kutta method made it possible to describe the behavior and variables of all stages of the distillation column. Operation at total reflux from start-up avoids wasting product and allows for the stabilization of the state variables, such as temperature and molar composition.

Resumo Foi realizada uma análise matemática e simulação de uma coluna de retificação em lote usando uma estratégia de operação durante a partida antes de atingir um estado pseudo-estacionário na operação em lote. O modelo matemático foi formulado com foco no estado de equilíbrio (ES) e implementando equações MESH (M: balanço de massa, E: termodinâmica de equilíbrio, S: razões estequiométricas, H: entalpia ou balanço de calor) para fornecer soluções usando o método de Thomas e o método de Wang -Algoritmos Henke acoplados internamente ao método Runge-Kutta de Quarta Ordem. Os resultados foram validados com dados experimentais de uma coluna de destilação em escala piloto usando um sistema etanol-água com comportamento de equilíbrio descrito pelos modelos termodinâmicos de Coeficientes de Atividade do Grupo Funcional UNIQUAC (UNIFAC) e Predictive Soave-Redlich-Kwong (PSRK). erro de 1,84%. As concentrações molares de etanol apresentaram desvios das previsões do modelo matemático de 1,51% a 0,02%, com erro médio geral de 0,48%. Obteve-se um erro médio de 0,055% para o perfil de temperatura da coluna, demonstrando assim a eficácia da solução e sua capacidade de convergência. A solução baseada no método de Thomas e nos algoritmos de Wang-Henke acoplados ao método de Runge-Kutta permitiu descrever o comportamento e as variáveis de todas as etapas da coluna de destilação. A operação de refluxo total desde a partida evita o desperdício de produto e permite que as variáveis de estado, como temperatura e composição molar, sejam estabilizadas.

Resumen Los procesos basados en ozono hacen parte de los Procesos Avanzados de Oxidación que se han aplicado sobre los lixiviados de rellenos sanitarios. Las características altamente tóxicas de los lixiviados de rellenos sanitarios, pueden reducirse por medio de los procesos basados en ozono, los cuales han demostrado alcanzar altas remociones de contaminantes, en especial, de compuestos orgánicos recalcitrantes. En esta revisión se compila información reciente (2015 a 2021) referente a los procesos basados en ozono, donde se ha estudiado la eficacia como tratamiento, se analiza las condiciones óptimas de acuerdo al tipo de lixiviado y al método de tratamiento a emplear. Se identifica la tendencia de implementación como pretratamiento y postratamiento acoplado a procesos convencionales.

Abstract Ozone-based processes are part of the Advanced Oxidation Processes that have been applied on leachates from landfills. The highly toxic characteristics of landfill leachates can be reduced by ozone-based processes, which have been shown to achieve high removals of pollutants, especially recalcitrant organic compounds. In this review, recent information is compiled (2015 to 2021) regarding ozone-based processes, where the efficacy as a treatment has been studied, the optimal conditions are analyzed according to the type of leachate and the treatment method to be used. The implementation trend is identified as pre-treatment and post-treatment coupled with conventional processes.

Resumen Las microalgas y cianobacterias son la nueva plataforma biotecnológica par la producción de diversos metabolitos de interés industrial como carbohidratos, proteínas, lípidos, carotenoides e incluso metabolitos menos comunes como lo son los hidrocarburos y los exopolisacaridos. Una de las especies con la capacidad de producir un amplio espectro de metabolitos es Botryococcus braunii. Esta alga verde colonial posee la peculiaridad de sintetizar hidrocarburos, Exopolisacáridos y otros metabolitos. La presente contribución presenta un panorama bibliométrico de la investigación mundial sobre la producción de B. braunii y sus principales metabolitos de interés para procesos industriales. Los datos de publicaciones científicas durante los últimos 21 años (2000-2021) se obtuvieron de la base de datos SCOPUS© y se filtraron mediante una estrategia de búsqueda sistemática. A partir del análisis se obtuvo un total de 675 documentos científicos enfocados en el aislamiento, producción y mejoramiento de cepas pertenecientes a la especie Botryococcus braunii. De acuerdo con la información obtenida la mayor cantidad de trabajos publicados se han enfocado en la producción y mejoramiento de hidrocarburos tanto para la obtención de biocombustibles. Los principales países que mas han aportado a la investigación de esta especie son Estados Unidos, Japón, China e India; Sin embargo países con alta concentración de biodiversidad como Colombia presentan pocos trabajos con cepas aisladas dentro del territorio nacional. Este análisis bibliométrico permite evidenciar el alto grado de desarrollo obtenido en los últimos 20 años para generar plataformas biotecnológicas para la obtención de. nuevas materias primas para diferentes sectores industriales.

Abstract Microalgae and cyanobacteria are the new biotechnological platform to produce diverse metabolites of industrial interest such as carbohydrates, proteins, lipids, carotenoids, and even fewer common metabolites such as hydrocarbons and exopolysaccharides. One of the species with the capacity to produce a broad spectrum of metabolites is Botryococcus braunii. This colonial green alga has the peculiarity of synthesizing hydrocarbons, exopolysaccharides, and other metabolites. The present contribution presents a bibliometric overview of the worldwide research on the production of B. braunii and its primary metabolites of interest for industrial processes. Data on scientific publications during the last 21 years (2000-2021) were obtained from the SCOPUS© database and filtered using a systematic search strategy. A total of 675 scientific papers focused on the isolation, production, and improvement of strains belonging to the B. braunii species were obtained from the analysis. According to the information obtained, most of the published works have focused on producing and improving hydrocarbons to produce biofuels. The major countries that have contributed the most to research on this species are the United States, Japan, China, and India; however, countries with a high concentration of biodiversity, such as Colombia, present few studies with isolated strains within the national territory. This bibliometric analysis shows the high degree of development obtained in the last 20 years to generate biotechnological platforms to obtain new raw materials for different industrial sectors.

Resumen Scenedesmus sp. & Chlorella sp., son dos microalgas aisladas de termales localizados en Norte de Santander, las cuales son estudiadas con el fin de explorar su potencial biotecnológico. El presente trabajo tuvo como objetivo diseñar un protocolo mediante la evaluación de dos factores, el efecto de stress por radiación lumínica y el tiempo de incubación mediante el escalonamiento del cultivo desde Caja Petri en Medio de cultivo Bold basal (BBM) con un tiempo de incubación de 15 días a un tubo Falcon de 15 mL con 10 mL de medio líquido y fue en esta parte donde se evaluó el parámetro de tiempo de incubación, por último fue escalado a un fotobioreactor utilizando un volumen de trabajo de 200 mL, empleando el mismo medio de cultivo con el fin de analizar las variables estudiadas se empleó un diseño de experimentos de superficie compuesto, central, no factorial en el software STATISTICA 7.0, a partir del cual se obtuvo una ecuación lineal que permitio determinar el tiempo de incubación y fotoperiodo óptimo para una mayor producción de microalgas y como resultados se determinó que en la microalga Scenedesmus sp. los dos factores influyen en la producción de carotenoides; para Chlorella sp. no influye el tiempo de incubación y el fotoperiodo es fundamental en la producción de estos metabolitos.

Abstract Scenedesmus sp. & Chlorella sp., are two isolated microalgae from hot springs located in Norte de Santander, which are studied in order to explore their biotechnological potential. The present work aimed to design a protocol by evaluating two factors, the effect of light radiation stress and incubation time by staggering the culture from box to tube with 20 mL of medium and finally in a 200 mL reactor. From this, in order to obtain a higher production of carotenoids of industrial interest, therefore, a non-factorial central composite surface design was used; As results, it was determined that in Scenedesmus sp microalgae the two factors influence carotenoid deposition and for Chlorella sp the incubation time does not influence and the photoperiod is fundamental in the deposition of these metabolites, on the other hand the program in which evaluated the STATISTICA 7.0 design generates its respective equation from which the optimal incubation time and photoperiod for the studied microalgae were determined

Resumen Una estructura de cálculo numérico basada en un método clásico de homotopía diferencial acoplado a la sustitución sucesiva como una solución alternativa para la ecuación generalizada de Rachford-Rice (RR-G), aplicada en el cálculo de equilibrio de fase fue propuesta. La aplicación y validación de la estructura se probaron inicialmente utilizando sistemas hipotéticos de p fases p y N componentes y luego el método DH-SS se extendió a sistemas reales trifásicos con múltiples componentes en equilibrios Vapor-Líquido-Líquido (VLL), Vapor-líquido-sólido (VLS) y líquido-líquido-líquido (LLL). La Norma Euclidiana se consideró como el parámetro de análisis de velocidad de convergencia para comparar el rendimiento del método con el método Newton-Raphson-Broyden, usando un vector de inicialización hipotético, encontrando que la solución propuesta es estable y convergente para cualquier tipo de vector de inicio. La convergencia del método DH-SS es absoluta, la predicción para los sistemas reales evaluados es alta y presenta errores entre 1.9% para ELLL y 15.47% para EVLL. Estos resultados muestran la alta efectividad del método propuesto.

Abstract A numerical calculation structure based on a classical Differential Homotopy method coupled to Successive Substitution was proposed as a solution alternative for the generalized Rachford-Rice Equation (RR-G), applied in phase equilibrium calculation. The application and validation of the structure were initially tested using hypothetical systems of p-phases and N-components and after the DH-SS method was extended to three-phase real systems with multiple components in Vapor-Liquid-Liquid (EVLL), Vapor-Liquid-Solid (EVLS) and Liquid-Liquid-Liquid (ELLL) equilibria. The Euclidean Norm was considered as the convergence speed analysis parameter to compare the performance of method with Newton-Raphson-Broyden method, using a hypothetical initialization vector, finding that the proposed solution is stable and convergent for any type of starting vector. The convergence of DH-SS method is absolute, the prediction for the evaluated real systems is high and presented errors between 1.9% for ELLL and 15.47% for EVLL. These results shown the high effectivity of proposed method.

RESUMEN En este trabajo se produjeron carbones activados utilizando carbón mineral como materia prima procedente de siete zonas carboníferas colombianas. La activación física se efectuó en dos etapas: una etapa de carbonización con Nitrógeno, a una temperatura de 850 °C y un tiempo de residencia de 2 h, seguida de una segunda etapa de activación, usando vapor de agua, a temperaturas de 700 y 850 °C con tiempos de residencia de 1,5 h y 2,5 h. De acuerdo con la caracterización de volúmenes de poros para la adsorción de oro, se seleccionaron dos carbonos activados del departamento de Cundinamarca, obtenidos a 850 °C (1,5 h), 850 °C (2,5 h) y un carbón activado comercial (GRC 22). Se realizaron pruebas de adsorción de oro con esos tres carbonos activados usando soluciones aurocianuradas sintéticas y una solución residual de oro. Los datos de las isotermas de adsorción se ajustaron usando el modelo de adsorción de Freundlich para la solución sintética, así como Langmuir para la solución residual. Los resultados mostraron que, usando una solución de 1 ppm, los carbonos activados C-850-2.5 y C-850-1.5 produjeron las mayores capacidades de carga de oro en el equilibrio (8,7 y 9,3 mg Au/g respectivamente) en comparación con el carbón activado comercial (4,7 mg Au/g). La prueba de adsorción de oro con la solución residual (21 ppm de oro) mostró que el carbón activado C-850-1.5 presentó el mayor valor de capacidad de adsorción (4,58 mg Au/g)) en comparación con el carbón activado C-850-2.5 (2,95 mg Au/g).

ABSTRACT In this work, activated carbons were produced using coal as raw matter from seven Colombian carboniferous zones. Physical activation was performed in two stages: a carbonization stage with Nitrogen at a temperature of 850 °C and a residence time of 2 h, followed by an activation stage using steam at temperatures of 700 and 850 °C with residence times of 1,5 h and 2,5 h. From the pore volume characterization for the adsorption of gold, two activated carbons from Cundinamarca, obtained at 850 °C (1,5 h), 850 °C (2,5 h), and a commercial carbon (GRC 22) were selected. Gold adsorption tests were performed with those three activated carbons using synthetic aurocyanide solutions and a gold waste solution. The data of the adsorption isotherms were adjusted using the Freundlich adsorption model for the synthetic solution, as well as Langmuir for the waste solution. The results showed that, using a solution of 1 ppm, the activated carbons C-850-2.5 and C-850-1.5 produced the higher maximum gold loading capacities in the equilibrium (8,7 and 9,3 mg Au/g, respectively) in comparison to the commercial activated carbon (4,7 mg Au/g). Gold adsorption test using a waste solution (21 ppm of gold) showed that the activated carbon C-850-1.5 had the highest value of adsorption capacity (4,58 mg Au/g) compared to C-850-2.5 (2,95 mg Au/g).