This doctoral thesis focuses on modelling as an efficient tool in industrial practice in the field of power industry and environmental engineering. It represents the modelling for technical as well as for economic part and their combination. Industrial companies do not evaluate only technical solutions in terms of investment costs, however, they search for optimized technical-economic solutions. The doctoral thesis describes the modelling of individual equipment as well as technological units in various levels of complexity. Case studies utilising various levels of modelling are represented herein.

The impact of vertical distribution of zoobenthos in a pond in response to the biomass stocking of carp ponds was tested in the Rod, Dobrá Vůle, Pohořelec, Haslauerteich and Neuteich ponds. Except for the Rod pond, various carp biomass was represented in all ponds. Sampling was conducted during the growing season (June and July), and outside the growing season (September). Physico-chemical parameters of water were measured for each sample. All samples were sorted by groups, counted and weighed. The results are presented in graphs. Zoobenthos density of the Dobrá Vůle, Haslauerteich and Neuteich ponds showed a rising tendency towards deeper parts of the pond sediment. The density of these ponds reached the maximum values in depths of 10-14 cm. This tendency was observed in the occurrence of midges in these ponds. The highest density of midges was observed in the Haslauerteich pond (1,687 individuals per square metre). The above-mentioned ponds were stocked by the common carp (K2-3). The largest density of the tubifexes in the Dobrá Vůle, Haslauerteich and Neuteich ponds was observed during the September sampling in the shallow parts of the sediment (0-6 cm). The maximum density was 1,031 individuals per square metre. On the Pohořelec pond, the occurrence of zoobenthos during both samplings was recorded only in the depth of 10-12 cm. Other representatives of zoobenthos were present in the Rod, Haslauerteich and Neuteich ponds. Larvae of Sialis and Chaoboridae were observed as well. The density and biomass was greater in the September sampling. We have noticed a greater settlement in various depths. Their maximum density was in the Haslauerteich pond (218 individuals per square metre).

En el presente trabajo se muestran los resultados obtenidos acerca de la mejora de las propiedades físicas y químicas de las hojas de caña de azúcar (HCA) a partir del lavado o lixiviación (pre-tratamiento físico), con miras a su uso en procesos de aprovechamiento energético como lo es la combustión. En primer lugar se procedió con la clasificación de la HCA con el objetivo de poder determinar su comportamiento en un proceso de combustión. Dentro de las características favorables resaltan su gran porcentaje de materia volátil y bajo contenido de nitrógeno (menores emisiones de óxidos nitrosos). Sin embargo, estas presentaron ciertas desventajas como, por ejemplo, su baja densidad (31.18 kg/m3); un tamaño de partícula en el orden de los centímetros; y por sobre todo, su alto contenido de álcalis (potasio, sodio, cloro, azufre), los cuales acarrean problemas operacionales como es la corrosión, ensuciamiento (fouling) y las escorificación (slagging). Se procedió a caracterizar las HCA vírgenes para establecer parámetros de partida previa al pre-tratamiento al cual iban a ser sometidas. Como parte del proyecto FINCYT (fondo para la innovación, ciencia y tecnología) se determinó que el método de pre-tratamiento de lavado o lixiviación sería el más efectivo debido a ensayos previos elaborados en la PUCP los cuales dieron resultados positivos, además de no afectar las propiedades químicas de la HCA. Luego de haber elegido el método, se fijaron parámetros de la temperatura del lavado a 80°C, 40ºC y 20ºC, un tiempo de residencia de 10 y 20 minutos, y las velocidades de agitación V1, V2, V3 manteniendo una variable constante de concentración líquido/sólido de 3,33%. De los ensayos se concluyó que al aumentar la temperatura de trabajo se generó una mayor reducción de alcális; lo mismo ocurrió al aumentar la velocidad de agitación y el tiempo pero en una menor escala de efectividad. De acuerdo a las curvas de los ensayos se concluyó que la mejor combinación de parámetros sería el ensayo a 20 minutos, 80ºC y a una velocidad de agitación V2. Finalmente, se comprobó que hubo una reducción de 62% en cuanto al índice de alcális, una reducción de 12% de contenido de Cloro, una reducción de 65% del radio de contenido, un aumento del 4% del índice de viscosidad y una reducción de 70% en cuanto al índice de incrustaciones (fouling). / Tesis

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / Los combustibles fósiles son fuentes de energía que provienen de los restos de plantas y animales. Se necesitan millones de años para que se formen y según la Agencia Internacional de Energía, el 86% del consumo mundial de energía proviene del petróleo y a medida que los países se industrializan y sus poblaciones aumentan, también crece el consumo de energía. El agotamiento de las fuentes tradicionales de combustibles fósiles ha puesto a la mayoría de los países a encontrar soluciones en energías alternativas y sostenibles, que provengan de fuentes renovables, de bajo impacto ambiental y que reduzcan las emisiones de efecto invernadero. En las últimas décadas, la economía chilena ha tenido un significativo incremento del consumo de energía. El país es dependiente de las importaciones y el uso de la energía es menos eficiente que en el resto del mundo. Como consecuencia, el costo de la energía es alto en comparación internacional, por lo que es necesario buscar formas de diversificar la matriz energética, y reducir la dependencia de Chile de combustibles fósiles importados, para asegurar su estabilidad económica y reducir los impactos ambientales asociados al consumo de estos. El objetivo y propósito principal de esta investigación fue identificar áreas con potencial para el establecimiento de plantaciones de Diente de León común y de Diente de León Ruso con fines bioenergéticos en Chile. La propuesta se basa en la selección y categorización de variables climáticas y edáficas, la construcción del modelo cartográfico y la síntesis cartográfica. La identificación de las potenciales áreas de establecimiento fue analizada utilizando una metodología de algebra de mapas y combinatoria de las variables agroclimáticas. Los rangos y criterios de adaptabilidad identificados se evaluaron basados en una escala de clasificación que da cuenta de zonas con diferente grado de adaptabilidad y zonas con distintos niveles de restricción relacionadas a temperatura, disponibilidad hídrica y/o suelo. Se identificaron 15.539.813 ha con potencial para el establecimiento del Diente de León en Chile, las que se clasifican en: 6.392.014,2 ha Aptas, 4.540.562,5 ha Optimas y 4.607.236,4 ha Marginalmente Aptas. La zona costera de la V Región de Valparaíso, es la que muestra la mayor potencialidad para el establecimiento de esta especie, con aptitud térmica e hídrica óptima, y suelos ricos materia orgánica. Los resultados generados constituyen una aproximación para identificar sitios de interés para el desarrollo del Diente de León como especie energética. / Fossil fuels are an energy source that comes from the remains of plants and animals. It takes millions of years for them to form and according to the International Energy Agency, about 86% of global energy consumption comes from oil, and as countries industrialize and population increases, so does the power consumption. The depletion of traditional fossil fuels sources has made most countries to look for solutions in alternative and sustainable energy coming from renewable sources, with low environmental impact and minimal greenhouse emissions. In recent decades, Chile's economy has had a significant increase in power consumption. The country is heavily dependent on imports and the use of energy is less efficient compared to the rest of the world. As a result, the energy cost is high in contrast with other nations, so it is necessary to find ways to diversify energy sources and reduce dependence on imported fossil fuels of the country, to ensure economic stability and reduce the environmental impacts associated with this fuel consumption. The intents and main objective of this research was to identify potential areas for the establishment of plantation for common Dandelion and Russian Dandelion with bioenergy purposes in Chile. The proposal is based on the selection and categorization of climatic and soil variables, construction of a cartographic model and a cartographic synthesis. Identifying the potential areas of establishment was analyzed using a methodology of mapping algebra and combination of agroclimatic parameters. Ranges and adaptability criteria identified were evaluated based on a rating scale that show areas with different scales of adaptability and areas with different levels of restriction related to temperature, water availability and / or soil . 15.539.813 ha were identified with potential for the establishment of Dandelion in Chile, which are classified as suitable with 6.392.014,2 ha, optimal with 4.540.562,5 ha and marginally suitable 4.607.236,4 ha. The coastal area of the V Region of Valparaiso is showing the greatest potential for the establishment of this species, with optimal thermal and water suitability; and soil with rich organic matter. The results generated are an approach to identify sites of interest for the development of Dandelion as energetic species.

Memoria para optar al título profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / Los combustibles fósiles son fuentes de energía que provienen de los restos de plantas y animales. Se necesitan millones de años para que se formen y según la Agencia Internacional de Energía, el 86% del consumo mundial de energía proviene del petróleo y a medida que los países se industrializan y sus poblaciones aumentan, también crece el consumo de energía. El agotamiento de las fuentes tradicionales de combustibles fósiles ha puesto a la mayoría de los países a encontrar soluciones en energías alternativas y sostenibles, que provengan de fuentes renovables, de bajo impacto ambiental y que reduzcan las emisiones de efecto invernadero. En las últimas décadas, la economía chilena ha tenido un significativo incremento del consumo de energía. El país es dependiente de las importaciones y el uso de la energía es menos eficiente que en el resto del mundo. Como consecuencia, el costo de la energía es alto en comparación internacional, por lo que es necesario buscar formas de diversificar la matriz energética, y reducir la dependencia de Chile de combustibles fósiles importados, para asegurar su estabilidad económica y reducir los impactos ambientales asociados al consumo de estos. El objetivo y propósito principal de esta investigación fue identificar áreas con potencial para el establecimiento de plantaciones de Diente de León común y de Diente de León Ruso con fines bioenergéticos en Chile. La propuesta se basa en la selección y categorización de variables climáticas y edáficas, la construcción del modelo cartográfico y la síntesis cartográfica. La identificación de las potenciales áreas de establecimiento fue analizada utilizando una metodología de algebra de mapas y combinatoria de las variables agroclimáticas. Los rangos y criterios de adaptabilidad identificados se evaluaron basados en una escala de clasificación que da cuenta de zonas con diferente grado de adaptabilidad y zonas con distintos niveles de restricción relacionadas a temperatura, disponibilidad hídrica y/o suelo. Se identificaron 15.539.813 ha con potencial para el establecimiento del Diente de León en Chile, las que se clasifican en: 6.392.014,2 ha Aptas, 4.540.562,5 ha Optimas y 4.607.236,4 ha Marginalmente Aptas. La zona costera de la V Región de Valparaíso, es la que muestra la mayor potencialidad para el establecimiento de esta especie, con aptitud térmica e hídrica óptima, y suelos ricos materia orgánica. Los resultados generados constituyen una aproximación para identificar sitios de interés para el desarrollo del Diente de León como especie energética. / Fossil fuels are an energy source that comes from the remains of plants and animals. It takes millions of years for them to form and according to the International Energy Agency, about 86% of global energy consumption comes from oil, and as countries industrialize and population increases, so does the power consumption. The depletion of traditional fossil fuels sources has made most countries to look for solutions in alternative and sustainable energy coming from renewable sources, with low environmental impact and minimal greenhouse emissions. In recent decades, Chile's economy has had a significant increase in power consumption. The country is heavily dependent on imports and the use of energy is less efficient compared to the rest of the world. As a result, the energy cost is high in contrast with other nations, so it is necessary to find ways to diversify energy sources and reduce dependence on imported fossil fuels of the country, to ensure economic stability and reduce the environmental impacts associated with this fuel consumption. The intents and main objective of this research was to identify potential areas for the establishment of plantation for common Dandelion and Russian Dandelion with bioenergy purposes in Chile. The proposal is based on the selection and categorization of climatic and soil variables, construction of a cartographic model and a cartographic synthesis. Identifying the potential areas of establishment was analyzed using a methodology of mapping algebra and combination of agroclimatic parameters. Ranges and adaptability criteria identified were evaluated based on a rating scale that show areas with different scales of adaptability and areas with different levels of restriction related to temperature, water availability and / or soil . 15.539.813 ha were identified with potential for the establishment of Dandelion in Chile, which are classified as suitable with 6.392.014,2 ha, optimal with 4.540.562,5 ha and marginally suitable 4.607.236,4 ha. The coastal area of the V Region of Valparaiso is showing the greatest potential for the establishment of this species, with optimal thermal and water suitability; and soil with rich organic matter. The results generated are an approach to identify sites of interest for the development of Dandelion as energetic species.

The impact of vertical distribution of zoobenthos in a pond in response to the biomass stocking of carp ponds was tested in the Rod, Dobrá Vůle, Pohořelec, Haslauerteich and Neuteich ponds. Except for the Rod pond, various carp biomass was represented in all ponds. Sampling was conducted during the growing season (June and July), and outside the growing season (September). Physico-chemical parameters of water were measured for each sample. All samples were sorted by groups, counted and weighed. The results are presented in graphs. Zoobenthos density of the Dobrá Vůle, Haslauerteich and Neuteich ponds showed a rising tendency towards deeper parts of the pond sediment. The density of these ponds reached the maximum values in depths of 10-14 cm. This tendency was observed in the occurrence of midges in these ponds. The highest density of midges was observed in the Haslauerteich pond (1,687 individuals per square metre). The above-mentioned ponds were stocked by the common carp (K2-3). The largest density of the tubifexes in the Dobrá Vůle, Haslauerteich and Neuteich ponds was observed during the September sampling in the shallow parts of the sediment (0-6 cm). The maximum density was 1,031 individuals per square metre. On the Pohořelec pond, the occurrence of zoobenthos during both samplings was recorded only in the depth of 10-12 cm. Other representatives of zoobenthos were present in the Rod, Haslauerteich and Neuteich ponds. Larvae of Sialis and Chaoboridae were observed as well. The density and biomass was greater in the September sampling. We have noticed a greater settlement in various depths. Their maximum density was in the Haslauerteich pond (218 individuals per square metre).

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<p>U okviru ove doktorske disertacije prikazan je postupak izolacije i karakterizacije denitrifikatora uz optimizaciju biotehnolo&scaron;kih uslova proizvodnje biomase i ispitivanje efikasnosti proizvedene biomase u pogledu bioči&scaron;ćenja različitih građevinskih materijala.<br />U okviru istraživanja koja su obuhvaćena ovom doktorskom disertacijom, izolovan je nov soj denitrifikatora koji je pomoću metode MALDI TOF identifikovan kao Pseudomonas stutzeri. U svim eksperimentima karakteristike i performanse novoizolovanog soja P. stutzeri, interno označenog kao D1, su poređene sa referentnom kulturom P. stutzeri ATCC 17588, koji je model mikroorganizam na kome se izučava proces denitrifikacije. Primenom PCR metode utvrđeno je postojanje četiri ključna denitrifikujuća gena (napA, nirS, norB i nosZ) u genomu P. stutzeri D1 i referentnog soja, čime je pokazano da ispitivani sojevi imaju genetsku predispoziciju za izvođenje potpune aerobne denitrifikacije. Takođe, uz primenu Boks-Benkenovog eksperimentalnog dizajna i metode odzivne povr&scaron;ine, definisan je sastav hranljive podloge za dobijanje maksimalnog sadržaja biomase P. stutzeri D1 (1 g/L glukoze, 3 g/l KNO₃ i 4 g/L peptone) i P. stutzeri ATCC 17588 (2 g/L KNO₃ i 4 g/L peptona). Osim toga, optimizovani su i odabrani bioprocesni parametri za proizvodnju biomase oba denitrifikatora &ndash; temperatura 30&deg;C, pH vrednost kultivacionog medijuma 7 jedinica i veličina inokuluma 5% (v/v). Validacija optimizovanih parametara kultivacije izvr&scaron;ena je izvođenjem nove serije ogleda pri definisanim uslovima u laboratorijskim bioreaktorima ukupnih zapremina 3 L i 7 L, čime je pokazana stabilnost bioprocesa prilikom uvećanja zapremine kultivacione tečnosti uz ostvarenje maksimalnog sadržaja biomase od 9 log CFU/ml za oba ispitivana soja uz minimalno opterećenje otpadnog toka. Rezultati primene denitrifikatora u vidu bioaktivnog sistema (pulpa sa suspenzijom denitrifikatora) koji je nano&scaron;en na povr&scaron;inu ve&scaron;tački kontaminiranih model supstrata opeke ukazuju na visoku efikasnost uklanjanja nitrata i to 95 % u slučaju P. stutzeri D1 i 72% u slučaju referentnog soja. Ispitivanjem bioaktivnih sistema primenjenih na kontaminirane uzorke stenskog materijala konstatovano je da se najveća efikasnost postiže tokom prvih 24 h, kada je efikasnost bioaktivnog sistema sa P. stutzeri ATCC 17588 47,7%, a bioaktivnog sistema sa P. stutzeri D1 čak 89,2%.<br />U okviru doktorske disertacije izolovanjem i karakterizacijom visoko efikasnog denitrifikatora P. stutzeri D1 i detaljnim prikazom postupka optimizacije bioprocesnih parametara i validacije optimizovanih bioprocesnih parametara u laboratorijskim bioreaktorima načinjeni su prvi koraci ka definisanju idejnog re&scaron;enja i uvećanju razmera predloženog bioprocesa. Takođe, visoka efikasnost odabranih denitrifikatora u postupcima bioči&scaron;ćenja različitih građevinskih materijala, koja je postignuta u laboratorijskim uslovima predstavlja dobar osnov za nastavak istraživanja u realnim uslovima, kako na građevinskim materijalima, tako i u tretmanima zemlji&scaron;ta i otpadnih voda.</p> / <p>The main goal of this PhD thesis is to establish the procedure of isolation and characterization of denitrifiers along with the optimization of biotechnological conditions for the biomass production and testing the efficiency of the produced biomass in terms of biocleaning of various building materials.<br />Within the research involved in this PhD thesis, novel denitrifier strain was isolated and identified as Pseudomonas stutzeri by using MALDI TOF. In all experiments, the characteristics and performances of the newly isolated strain of P. stutzeri (internally denoted as D1) were compared with the reference strain P. stutzeri ATCC 17588, which is a model microorganism for studying the denitrification process. By using PCR method the presence of four key denitrification genes (napA, nirS, norB and nosZ) in genome of the both strains was established indicating their genetic predisposition to perform complete aerobic denitrification. Also, the composition of the cultivation medium for obtaining the maximum content of biomass of P. stutzeri D1 (1 g/L glucose, 3 g/l KNO₃ and 4 g/L peptone) and P. stutzeri ATCC 17588 (2 g/L KNO₃ and 4 g/L peptone) was detemined by employing Box-Bhenken experimental design and RSM. In addition, the selected bioprocess parameters were optimized for the production of biomass of the both denitrifiers &ndash; temperature 30 &deg;C, pH value of the cultivation medium of 7 units and inoculum size of 5% (v/v). Validation of the optimized bioprocess parameters was carried out by performing new series of experiments under previously define conditions in laboratory bioreactors with total volumes of 3 L and 7 L. The results of validation showed the stability of bioprocess while increasing the volume of the cultivation broth with the achievment of a maximum biomass content og 9 log CFU/ml for the both strains with minimum load of waste stream. The results of the application of the denitrifiers as a part of bioactive system (poultice with a suspension of denitrifiers) used onto the artificially contaminated brick model supstrates indicate a high efficiency of nitrate removal, namely 95% in the case of P. stutzeri D1 and 72% in the case of reference strain. By examing bioactive systems applied to contaminated stone material it was found that the highest efficiency in nitrate removal was achieved during the first 24 h (47.7% for the reference strian and 89.2% for the P. stutzeri D1).<br />The results obtained in this PhD thesis including the established procedure for isolation and characterization of denitrifiers and detailed presentation of the optimization and validation process of bioprocess parameters represent the first steps made towards defining the conceptual solution and scale up of the proposed bioprocess. Moreover, the high efficiency of selected denitrificators in the biological treatment of various building materials, achieved in laboratory conditions is a good basis for continuing research in real conditions on construction materials, as well as in soil and wastewater treatment.</p>

En el desarrollo de las faenas pesqueras de la flota industrial se ha identificado un tipo de infracción relacionada con la pesca de tallas menores o juveniles, que es sancionada con multas y decomisos. El sustento normativo de la infracción y la consecuente sanción es la sostenibilidad pesquera que, en este caso, tiene como propósito proteger las tallas menores de anchoveta para asegurar su reproducción. Usando el método de investigación descriptiva con enfoque cualitativo, en la presente investigación se demostrará que la aplicación de dicho régimen sancionador no ha contribuido a la sostenibilidad pesquera, sino que habría motivado descartes en el mar, escondiendo la infracción, y puede haber provocado contaminación en el medio marino, debido a que los efectos del descarte no se han llegado a medir. En el análisis de las resoluciones sancionadoras, en contraste con estudios de la masa hidrobiológica, con las evidencias de la existencia de volúmenes aptos para pesca, la asignación de cuotas de pesca, así como las decisiones de inicio y cierre de temporada con base en estudios científicos del rendimiento máximo sostenible, y las medidas preventivas de cierre y veda de zonas, se concluye que estas medidas han sido más efectivas que las sanciones aplicadas a la pesca de tallas menores. Esto, para garantizar la sostenibilidad pesquera de la anchoveta peruana. / In the development of the fishing operations of the industrial fleet, a type of infraction related to the fishing of smaller or juvenile sizes has been identified, which is sanctioned with fines and seizures. The normative support of the infraction and the consequent sanction is the fishing sustainability that, in this case, has the purpose of protecting the smaller sizes of anchoveta to ensure its reproduction. Using the method of descriptive research with a qualitative approach, in the present investigation it will be demonstrated that the application of this sanctioning regime has not contributed to fisheries sustainability, but would have motivated discards at sea, hiding the infraction, and may have caused contamination in the marine environment, because the effects of discarding have not been measured. In the analysis of the sanctioning resolutions, in contrast with studies of the hydrobiological mass, with the evidences of the existence of suitable volumes for fishing, the allocation of fishing quotas, as well as the decisions of beginning and closing of season based on studies maximum sustainable yield scientists, and the preventive measures of closure and closure of zones, conclude that these measures have been more effective than the sanctions applied to fishing for smaller sizes. This, to guarantee the fishing sustainability of the Peruvian anchoveta. / Trabajo de investigación

El presente trabajo tiene como objetivo evaluar la situación de la pesquería del caracol común “Thais chocolate” en la bahía del Callao, entendiendo que en el nivel de la biomasa tiene bastante influencia el fenómeno del Niño, a diferencia de otras especies le permiten incrementar el volumen de biomasa con mayor velocidad y la captura realizada por el hombre. En la bahía del Callao, entre las islas Palomino y Hormigas, existe gran cantidad de caracoles, cuya captura es realizada por buzos especializados. Dicha captura es indiscriminada, originando su sobre explotación y agotamiento de los bancos naturales, por eso, los extractores se encuentran afectados económicamente. El aprovechamiento sostenible de los recursos implica la utilización de una serie de métodos que permitan al recurso a mantener un número adecuado de individuos para que la población existente no desaparezca por efecto de la actividad humana y/o de los depredadores naturales del recurso. En función de ello se determinó que los niveles de niveles de captura no deberán ser superiores a los 43220 Kg. por mes, óptimos del régimen de libre acceso que son superadas por las reales que ascienden a un promedio de 188238.4 Kg por mes, lo cual indica que existe una sobreexplotación del recurso.