El principal objetivo de la Tesis Doctoral es el estudio en profundidad de poblaciones de Pseudomonas presentes en el ambiente. Para ello se ha realizado una prospección de los aislamientos de Pseudomonas procedentes de diversos hábitats. Se han analizado muestras en suelos agrícolas, arenas de la zona intermareal, aguas freáticas y aguas de ríos. Los aislados de Pseudomonas aeruginosa procedentes de muestras ambientales, se han comparado con los aislados clínicos procedentes del Hospital Universitario Son Dureta. Se han aplicado distintas metodologías en el análisis de estos estudios. Métodos dependientes de cultivo, basados en metodología tradicional, y métodos independientes de cultivo basados en nuevos métodos moleculares. Estos últimos incluyen: tipado de secuencias multilocus, secuenciación con cebadores específicos y análisis de DNA total procedente de muestras ambientales por clonación y pirosecuenciación con cebadores específicos. Esta última metodología se ha aplicado por primera vez en muestras ambientales de la manera realizada en esta Tesis. La genómica comparativa se ha aplicado para evaluar la diversidad intraclonal. Se ha estimado el potencial de nuevas metodologías moleculares como la clonación, pirosecuenciación, y estudio de genomas, aplicándolo al análisis de la diversidad de las especies de Pseudomonas. Los datos obtenidos nos permiten tener una amplia perspectiva de estos métodos aplicados a la ecología y taxonomía del género Pseudomonas. En el primer capítulo, se ha analizado la estructura y microdiversidad de 53 aislamientos de muestras ambientales y clínicas de Mallorca (España), mediante el análisis de secuencias multilocus (MLST). Patrones de multiresistencia a distintos antibióticos, solo se hallaron en aislamientos de origen clínico. El elevado número de nuevos alelos y secuencias tipo, halladas en una misma área, refleja la gran diversidad de las poblaciones de P. aeruginosa. A todo ello deben sumarse los índices de diversidad que también indicaron la alta diversidad de la población estudiada. Los tests de clonalidad demostraron que la recombinación juega un papel esencial en la distribución de los alelos. La secuencia tipo ST-1146 fué la única secuencia hallada en los dos tipos de muestras, tres aislamientos en muestras ambientales y un aislado clínico con distinto perfil de resistencia a antibióticos. En el segundo capítulo, los cuatro genomas de los aislados ST-1146 fueron secuenciados y ensamblados de novo. Los resultados indicaron que el número de genes propios del aislado clínico (SD9) era superior al de los aislados de origen ambiental (P37, P47 y P49). Genes relacionados con el bacteriófago Pf1 y otros relacionados con los bacteriófagos F116 y H66 solo se hallaron en SD9 pero no en las otras cepas del ST-1146 de origen ambiental. Los genes relacionados con el bacteriófago Pf1 de SD9 presentaron un elevado número de mutaciones respecto a los aislados de origen ambiental. La comparación genómica demostró que los aislados ST-1146 están estrechamente relacionados y los genes relacionados con la patogenicidad estudiados estaban conservados. El número de alelos exclusivos de SD9 fue 2,5 y 3,6 veces superior a los aislados de origen ambiental, al compararse todos ellos con los genomas de referencia de las cepas P. aeruginosa PAO1-UW y UCBPP-PA14. En el tercer capítulo, el río Woluwe se tomó como hábitat modelo para el estudio de la diversidad de las especies del género Pseudomonas. Una muestra de agua no contaminada se analizó por métodos dependientes e independientes de cultivo. La identificación de los aislados de Pseudomonas se analizó por secuenciación y análisis de los cebadores del gen rpoD. Los métodos independientes de cultivo se basaron en la clonación y pirosecuenciación del amplicón del gen rpoD obtenido con los cebadores selectivos para dicho gen en Pseudomonas: PsEG30F-PsEG790R. Cabe destacar el elevado número de cepas de Pseudomonas obtenidas en las muestras por los tres métodos de análisis: 26 especies distribuidas en 13 grupos o subgrupos filogenéticos. La pirosecuenciación ha sido el mejor método de los utilizados; las secuencias obtenidas correspondieron a 24 de las especies totales observadas, con la excepción de P. stutzeri y P. simiae. El grupo filogenético predominante fue Pseudomonas fluorescens. En todos los métodos de análisis se halló un gran número de posibles nuevas especies indicando una enorme diversidad del género, no descrita hasta el momento. En el cuarto capítulo, se aislaron cepas de Pseudomonas de muestras ambientales procedentes de suelos y zonas intermareales. En el proceso de identificación algunos de estos aislamientos no han podido ser asignados a especies conocidas de Pseudomonas considerándose como posibles nuevas especies. En el análisis de secuencias multilocus se incluyeron cepas procedentes de nuestra colección del laboratorio de Microbiología de la “Universitat de les Illes Baleares”. El análisis de secuencias multilocus demostró que varios aislados podrían corresponder a 3 nuevas especies (6, 5 y 1 aislados de cada especie). La confirmación de estos resultados requerirá posteriores análisis. Otros cuatro aislados fueron estudiados mediante su caracterización morfológica, fisiológica, bioquímica, quimiotaxonómica y genómica. Estos estudios demostraron que los aislados no podían ser asignados a ninguna especie conocida de Pseudomonas por lo que se han propuesto dos cepas nuevas: Pseudomonas aestusnigri (cepa VGXO14T = CECT 8317 T = CCUG 64165 T) y Pseudomonas terricola (cepa S58 T = CECT 8389 T = CCUG 64415 T). / The main goal of the present work is a thorough study of the diversity of Pseudomonas populations present in several habitats. In chapter one, the population structure and microdiversity of 53 Pseudomonas aeruginosa isolates from environmental samples and clinical specimens obtained in Mallorca (Spain) has been analyzed by a multilocus sequence typing approach (MLST). Antibiotic multiresistance to several antibiotics was only found in isolates of clinical origin. The high number of new alleles and new sequence types found in a limited area reflects the great diversity of P. aeruginosa populations and the high plasticity of a paradoxically phylogenetic conserved genome of P. aeruginosa. The calculated genetic diversity index also demonstrated the high diversity of the population under study. Clonality tests demonstrated that recombination plays a key role in the distribution of alleles. The ST-1146 was the only one found in both kind of samples, 3 environmental isolates (from the same site isolated at 2 different dates) and 1 clinical isolate, with differences in its antibiotic susceptibility profile. For this reason, the 4 genomes of newly described sequence type ST-1146 have been sequenced and analyzed. In the second chapter, the four genomes of ST-1146 were obtained and the sequences assembled de novo and compared with the CD-HIT program. Results showed that the number of isolate-specific genes was higher in the clinical isolate (SD9) than in environmental isolates (P37, P47 and P49). Some genes related to phage Pf1 and to other phages similar to bacteriophages F116 and H66 were found in isolate SD9 but not in the other isolates of ST-1146. The bacteriophage Pf1 region in isolate SD9 accumulated the highest number of mutations in comparison with the environmental isolates. Comparative genomic methods indicated that the isolates of ST-1146 are closely related, and most genes implicated in pathogenicity are highly conserved in the environmental isolates, suggesting the genetic potential for infectivity similar to that of the clinical isolate. Moreover, the four genomes were mapped against the reference genomes of P. aeruginosa PAO1-UW and UCBPP-PA14. A mutational profile was performed as a result of each comparison. The clinical isolate showed in both comparisons a number of exclusive alleles 2.5 and 3.6 times greater than the environmental isolates. These results suggest that the mutation pressure is not the same in the environmental isolates than in the clinical one. In the third chapter, the River Woluwe has been taken as a model habitat for the study of the diversity of species in the genus Pseudomonas. A water sample from a non-contaminated site at the source of the river was analyzed by culture-dependent and –independent methods. Identification of the Pseudomonas isolates was performed by sequencing and analysis of their rpoD sequence. Culture-independent methods consisted of a cloning and pyrosequencing of a specific rpoD amplicon obtained from total DNA extracted from the same sample and amplified by Pseudomonas rpoD primer set EGPsF340-EGPsR 780. It was remarkable the number of known species detected in the sample by the three different methods: 26 species distributed in 13 phylogenetic groups or subgroups within the genus. Pyrosequencing was the more powerful analysis; sequences obtained represented the 24 species with the exception of P. stutzeri and P. simiae. The predominant phylogenetic group within the Pseudomonas genus was Pseudomonas fluorescens group in the cultures and in the culture-independent analysis. In all analysis a high number of putative novel species were found indicating the enormous diversity not described yet. In the fourth chapter, several Pseudomonas strains have been isolated from environmental samples, from soil and intertidal habitats. In the identification process, some of these strains have not been assigned to known Pseudomonas species and were considered members of putative novel species. In their phylogenetic characterization by MLSA we found that strains in the culture collection of our laboratory were close-related and therefore they were also included in the taxonomic characterization of these putative novel species. MLSA demonstrated that 3 putative novel species were represented by 6, 5 and 1 strains respectively, which will be the subject of additional studies. Four other strains were deeply studied by a taxonomic polyphasic approach, including morphological, physiological, biochemical, chemotaxonomic and genomic characterizations. These studies demonstrated that the four strains cannot be assigned to any of the known Pseudomonas species and we propose the creation of two novel species, Pseudomonas aestusnigri (strain VGXO14T = CECT 8317 T = CCUG 64165 T) and Pseudomonas terricola (strain S58 T = CECT 8389 T = CCUG 64415 T).

En esta Tesis Doctoral, hemos caracterizado el papel de un conjunto de estructuras de la superficie de Haemophilus influenzae (HiNT) como factores de virulencia implicados a distintos niveles del proceso infeccioso, mediante el empleo de mutantes generados en el laboratorio y de aislados clínicos. Hemos analizado la heterogeneidad fenotípica de aislados clínicos de HiNT respecto a su resistencia al ataque bactericida de péptidos antimicrobianos, a su interacción con superficies abióticas y epiteliales, y a mecanismos moleculares de subversión del epitelio respiratorio empleados por el patógeno durante los procesos de adhesión e invasión epitelial. Asimismo, el análisis de este repertorio de fenotipos asociados a virulencia en una batería de cepas mutantes que carecen de estructuras superficiales del patógeno, incluyendo modificaciones del lipopolisacárido y adhesinas de naturaleza proteíca, nos ha permitido establecer una asociación directa entre moléculas bacterianas y elementos de la inmunidad innata del hospedador. Por otra parte, hemos diseccionado la implicación de un conjunto de moléculas eucariotas en la invasión del epitelio respiratorio humano por HiNT, mediante la infección de células epiteliales humanas en cultivo en combinación con la interferencia de moléculas eucariotas ad hoc. Mediante esta disección, presentamos un modelo que integra un conjunto de eventos moleculares, incluyendo receptores y elementos de cascadas de señalización eucariota con un papel esencial en la invasión epitelial por este patógeno respiratorio. En conjunto, la identificación de moléculas, tanto bacterianas como celulares, implicadas en la infección por HiNT nos ha permitido ampliar nuestro conocimiento sobre la patogénesis de HiNT, así como la identificación de potenciales dianas terapeúticas para combatir la infección por este patógeno respiratorio.

La presente tesis doctoral aborda problemas de estimación y control de variables en procesos biotecnológicos. Se aportan soluciones novedosas a dos cuestiones relevantes para el control de estos procesos: i) el diseño de observadores (sensores virtuales) de variables no medibles a partir de las mediciones disponibles, y ii) el diseño de lazos de regulación del crecimiento en cultivos de microorganismos que utilizan múltiples sustratos. Con el objetivo de disponer de estimaciones de variables importantes del proceso que no son accesibles en línea, se diseñan observadores que utilizan información de la dinámica de las variables medidas. En primer lugar se proponen observadores por modo deslizante para procesos en los que sólo es medible la concentración de producto. En este caso se estiman, con dinámica de error reducida, la tasa de crecimiento y la concentración de biomasa, dos variables que son muy importantes para el monitoreo de los cultivos. Luego se presenta un observador por modo deslizante de segundo orden capaz de estimar múltiples tasas de formación y consumo de sustancias a partir de medir la concentración de estas sustancias. En este caso se obtiene convergencia en tiempo finito. Esto permite considerar las estimaciones obtenidas para la implementación de lazos de realimentación, donde la ventaja es que no se agrega dinámica adicional del observador. La segunda parte de la tesis trata problemas de regulación en el contexto de procesos alimentados con múltiples sustratos. Se diseña un algoritmo supervisor basado en modo deslizante cuyo objetivo es evitar que un sustrato necesario para el crecimiento alcance concentraciones que comprometan la operación deseada del proceso. En particular se considera un proceso aeróbico con regulación de la tasa de crecimiento, donde el oxígeno disuelto es un sustrato necesario para el crecimiento microbiano y cuya disminución puede llevar a respuestas indeseadas, tanto en el lazo de control de alimentación como en el comportamiento del microorganismo. Finalmente, se realiza el diseño de leyes de flujo proporcionales a la biomasa para cultivos semi-continuos alimentados con dos sustratos, donde el objetivo de control es la regulación de la tasa de crecimiento total. La incorporación del error de regulación en la tasa de crecimiento permite mejorar el desempeño del proceso. Se realiza además la extensión de las leyes de alimentación a modelos que incorporan el efecto de inhibición competitiva entre los sustratos. Estos modelos tienen particular relevancia, entre otras aplicaciones, en los procesos de biorremediación de sustancias tóxicas.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / La enfermedad por almacenamiento de ésteres de colesterol (CESD, Cholesteryl ester storage disease) es una enfermedad metabólica rara causada por la deficiencia de la actividad de la enzima lipasa ácida lisosomal, ocasionando la acumulación de ésteres de colesterol, particularmente en el hígado. Su presentación es bastante variable y su diagnóstico es un reto, cuando no es tratada a tiempo puede llevar a cirrosis, insuficiencia hepática y muerte. Además, existe un número de anomalías observadas en los pacientes con CESD que se sobreponen a diagnósticos más comunes, siendo probable que esté siendo subdiagnosticada. La mayoría de pacientes relatados hasta el momento, 60%, son portadores de la mutación E8SJM en el gen LIPA. El objetivo de la investigación fue detectar la variante patogénica E8SJM en los explantes de hígado de los pacientes sometidos a trasplante en el Hospital de Clínicas (HCPA) con diagnóstico clínico de esteatohepatitis no alcohólica y cirrosis criptogénica. De esta manera comprobaríamos si la CESD está siendo sub-diagnosticada y categorizada como otra enfermedad hepática entre los pacientes sometidos a trasplante. Se realizó el estudio con muestras parafinadas de explantes de hígado. De manera paralela también fue detectada en un banco de controles de amplificación, así como en pacientes con sospecha de CESD con ingreso al Servicio de Genética Médica del HCPA para análisis molecular del gen LIPA. La mutación E8SJM fue detectada por PCR en tiempo real utilizando una sonda personalizada, previa estandarización de todos los métodos. La mutación fue detectada en una paciente que ingresó vía redes de apoyo al diagnóstico de errores innatos del metabolismo con sospecha de DLAL. Este resultado fue confirmado por secuenciación por el método de Sanger y el genotipo fue establecido por secuenciación de nueva generación utilizando la plataforma Ion Torrent Personal Genome Machine®. / Tesis

Uno de los productos más atractivos de la industria biotecnológica son las proteínas que poseen propiedades especiales, tanto terapéuticas como catalíticas, pues presentan un alto valor de mercado. Para su purificación a escala industrial, los procesos cromatográficos son cada vez más utilizados, logrando separaciones en función de sus tamaños, hidrofobicidad, cargas o afinidad, siendo la cromatografía de intercambio iónico una de las más utilizadas. El escalamiento de un proceso óptimo de purificación generalmente es costoso, pues requiere de tiempo y experimentación, luego es conveniente para la industria biotecnológica reemplazar las experiencias de laboratorio por simulaciones de modelos matemáticos que entreguen los resultados en un menor tiempo y costo. El objetivo general del estudio es verificar si el modelo de balances de masa logra predecir las curvas de elución para proteínas a alta concentración en cromatografía de intercambio iónico, comparando los resultados experimentales con los simulados. Además, utilizar el modelo para encontrar la mejor estrategia de separación, reduciendo los costos y tiempo de experimentación. Se implementó el modelo de balances de masa mediante su programación en Matlab. Se utilizó la matriz aniónica Q-Sepharose FF a pH 8 y temperatura ambiente, en una columna de 1 ml, similar a las utilizadas a mayor escala. Se experimentó con tres proteínas puras y la mezcla de ellas, que presentan distintas características: α-lactoalbúmina, conalbúmina y albúmina de suero bovino, que fueron eluídas con un gradiente lineal de sal. Se calcularon los distintos parámetros del sistema con correlaciones empíricas existentes en la literatura, de los cuales se dedujo que la dispersión axial es despreciable (Pe>300) y el proceso de transferencia de masa está controlado por la difusión en la partícula (Bi>26). Los parámetros de la cinética de adsorción (α, β y Dd) fueron estimados a partir de curvas de elución obtenidas experimentalmente. Primero se determinaron los parámetros cinéticos para las proteínas puras. En este caso el modelo predice los tiempos de retención y forma de la curva de elución al cambiar condiciones de operación como flujo, pendiente del gradiente de sal en un largo fijo, concentración y volumen de la muestra. Luego se encontraron los parámetros cinéticos para las proteínas en una mezcla. Algunos de éstos fueron diferentes a los de proteínas puras por posibles efectos de competencia, desplazamiento o interacción entre las proteínas, al encontrarse en alta concentración. De esta forma el modelo logra predecir las curvas de elución de la mezcla de las tres proteínas al variar el flujo y la pendiente del gradiente de sal en un largo fijo, con errores relativos menores al 5% en el tiempo de retención de los peaks que se distinguen en la curva total. La simulación permite el cálculo del rendimiento, pureza y resolución de la separación y los peaks para cada proteína por separado. Se logró encontrar las condiciones de operación de la cromatografía de intercambio iónico y la fracción a colectar adecuadas mediante la función de costos de producción y datos de rendimiento, pureza, concentración y tiempo del proceso entregados por el programa, escogiendo el caso que presenta el mínimo costo de producción. Se cumplen los objetivos generales del trabajo pues la simulación entrega las curvas de elución en un tiempo comparablemente menor que en la experimentación (33 a 133 veces menor). Se recomienda utilizar este método como un primer paso para el escalamiento y búsqueda de condiciones de operación para cromatografía de intercambio iónico, pues solo se necesita una pequeña columna y un reducido número de experimentos para estimar los parámetros cinéticos, disminuyendo así los costos y tiempos de experimentación.

La biotecnología ha adquirido un rol fundamental en la industria de producción de biofármacos, la cual ofrece nuevas alternativas para el tratamiento de diversas enfermedades. Entre los más utilizados están los anticuerpos monoclonales, los cuales se utilizan para el tratamiento de enfermedades autoinmunes, cáncer, rechazo de transplante renal, tratamiento de cardiopatía coronaria, prevención de enfermedades infecciosas, diagnóstico clínico, aplicaciones industriales e investigación. Son producidos principalmente por células modificadas genéticamente, como por ejemplo la línea celular CHO-K1. En este caso, se produce el anticuerpo monoclonal recombinante anti factor de necrosis tumoral alfa, el cual se utiliza en el tratamiento de artritis reumatoide y otras enfermedades. Es por ello que se planteó desarrollar un cultivo celular en suspensión libre de componentes animales para realizar ensayos preclínicos, para la posterior administración de este anticuerpo a pacientes que lo necesitan. Se purificaron desde un cultivo bacteriano de Escherichia coli DH5α los plasmidios que contienen los genes que codifican para las cadenas del anticuerpo, se co-transfectaron células CHO-K1 con aquellos plasmidios, se seleccionó el mejor clon productor, y se caracterizó su crecimiento en adherencia suplementado con 10%, 0% v/v suero fetal bovino (FBS), y en suspensión en matraces Erlenmeyer sin FBS, proceso que fue realizado luego de muchos pasajes sucesivos. El estado metabólico de cada condición se puede apreciar en la razón lactato producido sobre glucosa consumida. Se observó que al cambiar el FBS por diversos suplementos alimenticios, la concentración de células viables máxima (de 1,87∙106 cels/ml a 1,17∙106 cels/ml), viabilidad y tasa específica de crecimiento (de 0,038 hr-1 a 0,027 hr-1) disminuyeron ligeramente, y la productividad de anticuerpo medida en absorbancia a 405 nm (de 0,155 a 0,414) y la tasa específica de absorbancia (de 0,0083 [106 /(hr x cels)] a 0,012 [106 /(hr x cels)]) aumentaron ligeramente, lo cual muestra que el cambio de medio de cultivo hizo que el clon creciera más lentamente, pero fuera un mejor productor. Los cambios más drásticos en las variables medidas fueron observados en el cultivo en suspensión sin FBS, las cuales siguieron la misma tendencia anterior (concentración de células viables máxima de 0,34∙106 cels/ml y tasa específica de crecimiento de 0,009 hr-1), con la excepción de la productividad de anticuerpo, ya que la concentración de células viables fue demasiado baja para mostrar una producción de anticuerpo significativa. Además, la concentración de lactato estuvo en niveles inhibitorios al segundo día de cultivo. Analizando los perfiles metabólicos, se observó que las células en suspensión utilizaron la energía sólo para mantención, crecieron muy poco y luego murieron. Este fenómeno pudo haber ocurrido porque no se utilizó el medio de cultivo, concentración de nutrientes, suplementos, estrategia de alimentación, modo de operación del biorreactor, protocolo de adaptación y/o vectores de expresión adecuados, con lo cual queda propuesta una serie de estrategias para mejorar el comportamiento de los clones en cultivos futuros.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Determinar la utilidad de la estimación de la edad gestacional utilizando la biometría fetal secundaria en gestantes entre las 20 y 24 semanas en el Policlínico Medical durante el 2017. El estudio fue de tipo observacional, con diseño analítico, de corte transversal, prospectivo. Se trabajó con 94 gestantes entre los 20 a los 35 años de edad que se realizaron una ecografía obstétrica en el periodo de 20 a 24 semanas de gestación en el Policlínico Medical – Ate en el año 2017. En el análisis de los datos se estimaron medidas de dispersión (desviación estándar) y tendencia central (media). Los datos fueron analizados mediante pruebas de normalidad, y luego se utilizó el estadígrafo de Wilcoxon, prueba no paramétrica que permite comparar dos muestras relacionadas. Entre los resultados se encontró que la edad gestacional según ecografía del primer trimestre/FUM (21.50) y la biometría fetal secundaria (21.61) tuvieron promedios similares, no existiendo diferencias estadísticamente significativas (p=0.283). Asimismo, la ecografía del primer trimestre/FUM (21.50) y la biometría fetal secundaria (21.62) por longitud de pie tienen promedios similares, no existiendo diferencias estadísticamente significativas entre ambos parámetros (p=0.088). La edad gestacional según la ecografía del primer trimestre/FUM (21.50) y biometría fetal secundaria (21.52) por diámetro transverso del cerebelo tuvieron promedios similares, no existiendo diferencias estadísticamente significativas (p=0.423). Por otro lado, la biometría fetal primaria (21.59) y la biometría fetal secundaria (21.61) tienen promedios de la edad gestacional similares, no existiendo diferencias estadísticamente significativas (p=0.842). La edad gestacional por la biometría fetal primaria (21.59) y por biometría fetal secundaria (21.61) evaluando la longitud del pie presentaron promedios similares, no existiendo diferencias estadísticamente significativas (p=0.234). La edad gestacional según la biometría fetal primaria (21.59) y biometría fetal secundaria (21.52) por diámetro transverso del cerebelo presentan promedios similares, no existiendo diferencias estadísticamente significativas (p=0.183). La biometría fetal secundaria es de gran utilidad al momento de realizar el cálculo de la edad gestacional en gestantes entre las 20 y las 24 semanas, lo que permitirá abordar de forma más concisa las diferencias biométricas que se puedan encontrar en alguna patología, variación o anormalidad en este periodo fetal. / Tesis

El desarrollo alcanzado por la humanidad desde la Revolución Industrial hasta hoy exige a la industria mundial, procesos que sean eficientes en el uso de materias primas y metales que sean confiables de acuerdo a los requerimientos de cada aplicación industrial. Es aquí, entonces, en donde el conocimiento sobre la corrosión y particularmente la corrosión mediada por microorganismos juega un papel fundamental para poder generar alternativas de mitigación y prevención de la corrosión, que permitan aminorar las millonarias pérdidas económicas que año a año aquejan a las industrias. En el presente trabajo se realiza un estudio experimental de corrosión en diversos tipos de acero, los cuales son incubados a tres tiempos distintos en un reactor anaeróbico con un cultivo de bacterias sulfato reductoras autotróficas Desulfovibrio desulfuricans, siendo el objetivo del trabajo poder simular una corrosión mediada por microorganismos, junto con cuantificarla indirectamente a través del área cubierta por bacterias en la superficie de las muestras. Posterior a la incubación, las placas metálicas son analizadas mediante Microscopía Electrónica de Barrido, para poder visualizar las bacterias y el daño sobre la superficie. El área cubierta por bacterias en cada una de las muestras fue calculada con un programa para contar pixeles, el cual discrimina a partir de las diferencias de color de las áreas seleccionadas entregando un porcentaje de área cubierta con respecto al área total. Los principales resultados de este trabajo fueron los siguientes: se pudo simular con éxito una corrosión mediada por bacterias ya que fue posible observar daño en la superficie de los metales a partir del menor tiempo de incubación. Por otra parte, se observó una heterogeneidad de bacterias sobre la superficie, luego, el cultivo empleado no corresponde solamente a Desulfovibrio desulfuricans. Los aceros inoxidables AISI 316L, AISI 420 y el fierro fundido ASTM A536, fueron las muestras con menor superficie cubierta por bacterias, mientras que el acero al carbón AISI 1020 y el acero estructural AISI A36 fueron las muestras con mayor cantidad de bacterias depositadas en su superficie. Se ajustaron cinéticas de poblamiento de superficie por bacterias para cada una de las muestras, excepto para el acero inoxidable AISI 316L por tener un extraño comportamiento de cubrimiento en el tiempo. Se obtuvieron cinéticas de primer orden para los siguientes metales: Fierro fundido (vel. inicial de poblamiento de superficie observada, -0,039 [d-1]), SAE 4340 (vel.inicial de poblamiento de superficie observada, -0,043 [d-1]); y cinéticas de segundo orden para los siguientes metales: AISI 420 (vel. inicial de poblamiento de superficie observada, -3×10-6 [mm-2d-1]), AISI 1020 (vel. inicial de poblamiento de superficie observada, -8×10-6 [mm-2d-1]) y A36 (vel. inicial de poblamiento de superficie observada, -8×10-6[mm-2d-1]).

Este trabajo de título está enmarcado en el reacondicionamiento y puesta en marcha de una planta piloto para la producción de clinker de Idiem. El primer objetivo de este trabajo fue diseñar, construir, y realizar las pruebas de un quemador de gas para el horno piloto debido al estado de deterioro y antigüedad del quemador original. El segundo objetivo fue realizar un estudio de diseño de una torre precalcinadora para un horno rotatorio de planta piloto de producción de clinker. El diseño del quemador consiste en una salida de gas licuado de petróleo (combustible), aire radial y aire axial (comburente) todas independientes entre sí. El área de salida del gas es de 19.63 [mm2 ], el área de salida del aire axial es de 663.5 [mm2 ] y el área de salida del aire radial es de 162 [mm2 ]. El quemador fue construido en su totalidad en acero especial 304 y fue recubierto con una capa de concreto refractario de 10 [mm] de espesor. El largo total del quemador es de 1550 [mm]. Se concluyó que el efecto del aire axial es de estirar la llama. Para un flujo de 19 [L/min] de gas y 30 [L/min] de aire radial la llama fue de 53 [cm], 53% más larga respecto a una llama en presencia del mismo flujo de aire axial y de gas. Cuando el flujo de aire radial es 19 [L/min] el ancho de la llama es de 21.4 [cm], más ancha en un 35% respecto a la misma llama en presencia de aire axial en las mismas condiciones. Para un flujo de 19 [L/min] de gas la potencia del quemador es de 480 [Kcal/min], lo cual es suficiente para producir 20 [Kg clinker/hr], que es la capacidad máxima del horno rotatorio. La temperatura de llama es de 900 [ºC]. Junto con el trabajo descrito anteriormente, se realizó un estudio de diseño de una torre precalcinadora en donde se describen las características de los equipos asociados y se dan las bases para entender el funcionamiento de la torre y poder así iniciar un posterior diseño de ésta.

El presente trabajo de título tiene como objetivo esclarecer la acción química del oxigeno en la lixiviación de calcopirita (CuFeS2) promovida por ión ferroso a 70C, como agente oxidante y como posible catalizador, observando su efecto en el conjunto de reacciones que se establecen en el sistema y contrastando con los antecedentes que se tienen para la biolixiviación del mineral. La metodología implementada consistió en experimentos de lixiviación de calcopirita molida, los que se realizaron en medio Norris a pH 1,5 variando la concentración de ión ferroso inicial. Tres series experimentales se llevaron a cabo bajo distinta presión parcial de oxigeno, con un caso anaeróbico (100% N2), un caso aireado (20% O2) y un caso enriquecido en oxigeno (100% O2), todos con presión total de ~1 [atm]. Una cuarta serie experimental bajo atmósfera 100% oxigeno se realizó a pH 1 con el objetivo de eliminar la precipitación de jarositas. Se incluyó una serie de experimentos sin calcopirita para el estudio de la oxidación de ión ferroso en el seno de la solución. Para cada condición se tomaron muestras periódicamente para medición de cobre, fierro, Eh y pH. Los datos se analizaron mediante el modelo de núcleo sin reaccionar usando los datos de cobre como índice de conversión, y el mineral residual se caracterizó mediante difracción de rayos X. El agente oxidante en la lixiviación de calcopirita con ión ferroso inicial se infiere es ión férrico, y los resultados indican que se alcanzan mayores porcentajes de recuperación en la lixiviación férrica aireada, donde se establece naturalmente un potencial electroquímico de 430 [mV vs Ag/AgCl]. A potenciales superiores, alcanzados por los sistemas con mayor poder oxidante, se desfavorece notablemente la velocidad de disolución del mineral. Esto explicaría la menor eficiencia que se tiene en la biolixiviación de calcopirita que opera a potenciales sobre los 600 [mV vs Ag/AgCl]. El mecanismo de lixiviación férrica a potenciales electroquímicos bajos (<450 mV) sería promovido por ión ferroso al reducir a la calcopirita a calcosina (Cu2S) la que luego es oxidada disolviéndose el cobre. A potenciales altos (>450 mV) el mecanismo es por oxidación directa con posible formación intermedia de covelina (CuS), con mayor energía de activación asociada y pasivación por precipitados de jarosita. Se reconoció un efecto catalítico del oxigeno en la lixiviación férrica, el que estaría dado por la adsorción química del oxigeno en el mineral. La polarización provocada en el sólido debilita los enlaces covalentes que sostienen la red, y la polarización del oxigeno adsorbido en la superficie aporta una lámina negativa que atrae iones positivos. La propiedad paramagnética del oxigeno también generaría inestabilidad en la banda de energía, al provocar tensión en la estructura por interacción de los electrones desapareados del oxigeno adsorbido con los electrones en el mineral. La acción catalítica resulta en el cambio de control de la velocidad global desde difusional en ausencia de oxigeno, a control por reacción química en presencia de oxigeno. Además el coeficiente cinético ks se ve incrementado a mayor solubilidad del gas, equivalente a una relación inversa entre energía de activación y concentración de oxigeno disuelto. La catálisis por oxigeno no se puede potenciar debido a que su presencia también repercute en el potencial electroquímico y cambio de mecanismo del ataque férrico. E Resumen González Aravena, Arely Carolina 5 aire es un buen ambiente para la lixiviación férrica a 70C y pH 1,5; aunque se acumula azufre elemental, por lo que se recomienda el estudio de biolixiviación de calcopirita con microorganismos sulfooxidantes (no ferrooxidantes)