Tesis para optar al Título Profesional de Ingeniero Agrónomo y al Grado de Magíster en Manejo de Suelos y Aguas / El objetivo del presente estudio fue diseñar un bioreactor con recarga continua, comparando velocidades de flujo y tiempos de retención hidráulicos de dos diseños de bioreactores (I y II). El sitio experimental se encuentra ubicado en la Comuna de Pichidegua, Región del Libertador Bernardo O’Higgins, en un canal de desagüe (Lat. 34° 25' 46'' S, Long. 71° 21' 54'' W). Durante el estudio se monitorearon variables de velocidad de flujo (Vf), Caudal (Q), porosidad (ρ), volumen de flujo activo (Vfa) y tiempos de retención hidráulicos (TRH). El diseño de los bioreactores consideró las velocidades de flujo y el nivel de depositación de sedimentos. El bioreactor I constaba con dos tubos de PVC de entrada y salida de mismo diámetro, mientras que el bioreactor II tenía diámetros inferiores en la salida, de forma que el caudal que pasara a través de este fuese menor que en el bioreactor I. Dado que el bioreactor II presentó TRH mayores que el bioreactor I (en un 65%) fue seleccionado para realizar un estudio de remoción de cargas de nitrógeno posteriormente a este trabajo. / The main aim of this study was to design a bioreactor with continuous recharge, contrasting (comparing) flow velocity and hydraulic retention time of two bioreactor designs. The experimental area was located in the commune of Pichidegua, Region of Libertador Bernardo O’Higgins, in an outflow channel (34° 25' 46'' SL, 71° 21' 54'' WL). During the study period, flow velocity (Vf), discharge (Q), porosity (p), active flow volumen (vfa) and finally hydraulic retention time (TRH) variables were monitored. The bioreactors design consider the flow velocity and sediment deposition level. The bioreactor I had two input and output PVC tubes of the same diameter, whereas the bioreactor II had a smaller output diameter and the flow passing through this was lower than the bioreactor I. Since the bioreactor II showed higher TRH than the bioreactor I (65%), it was selected for carry out a nitrogen loads removal study later to this work.

Ingeniero Civil Químico. Ingeniero Civil en Biotecnología / Cuando se habla de ciencia e ingeniería, los métodos y herramientas utilizados son bastante distintos entre ellos. Bajo esta diferencia aparece la biología sintética, disciplina que busca diseñar y modificar organismos vivos para producir nuevas funciones y/o mejorar las ya existentes. Para ello hace uso de herramientas básicas de la ingeniería, tales como los conceptos de modularidad, estandarización, abstracción, modelamiento y diseño. Para poder estandarizar las unidades básicas de esta disciplina, los biobricks, se pueden utilizar pruebas en matraces, pero no es usual hacerlo en biorreactores. La concepción, diseño implementación y operación de uno de estos equipos constituye el objetivo principal de este proyecto. Como parte de los resultados del mismo, se estimó que el mejor modo de operar para lograr estas mediciones se compone de una cascada de CSTRs, la que fue implementada en escala de laboratorio. Para las pruebas de medición se construyeron cinco plásmidos, de los cuales cuatro fueron elaborados con técnicas usadas en biología sintética. De estos últimos, se obtuvo dos vectores con alta producción basal en LB, otro que no sintetizó la proteína esperada y sólo el último presentó un comportamiento apropiado, vale decir, producción basal baja y un aumento significativo en presencia de inductor. Para analizar el comportamiento del reactor en operación, se realizó una experiencia de distribución de tiempos de residencia. Los resultados indicaron que la diferencia entre el biorreactor, compuesto por 7 minirreactores CSTR en serie, y el modelo matemático, fue aproximadamente un 1%. En las pruebas de operación del biorreactor con bacterias, se obtuvo que la cepa con el promotor que responde a arabinosa posee un crecimiento más alto que la cepa con promotor sensible a aTc. En cambio, en términos de producción de proteína, el promotor sensible a aTc posee una inducción más fuerte. Específicamente, usando un flujo de 0,794 [mL/min], este promotor mostró una mayor productividad de proteína por biomasa, lo que lo caracteriza como un promotor fuerte.