El desarrollo de las industrias alimentarias en el Perú ha mostrado un significativo incremento en los últimos años, tal como lo demuestra los estudios realizados por el ministerio correspondiente; sin embargo el mismo estudio revela que el mayor incremento corresponde al sector informal. Estas industrias no consideran dentro del proceso de producción la gestión de sus efluentes, que poseen alta carga orgánica con un enorme potencial contaminante, porque consideran un “gasto innecesario” que mermaría sus ganancias. Por lo cual el objetivo de la presente investigación fue desarrollar un procedimiento que permita tratar los efluentes de dos plantas procesadoras de frutas, mediante bioconversión a proteínas unicelulares. Las características promedio de los efluentes como la carga orgánica fue calculada por la DBO5 en 4,634.25 mg/L y una turbidez de 171.85 NTU. El tratamiento primario fue realizado por floculación y sedimentación con FeCl3 a la concentración de 50 mg/L. La carga orgánica del sedimento recuperado fue formulado al 15 y 18% de concentración y suplementado a favor del metabolismo de levaduras a un volumen de 10 L en cada caso y sometido a bioconversión en paralelo con una cepa nativa de levadura y una cepa estándar de Saccharomyces cerevisiae, por el método de fermentación Batch en un fermentador de 12 galones de capacidad nominal. Los mejores resultados fueron encontrados en la bioconversión realizada al 15% de materia orgánica con la levadura nativa, habiéndose producido 10.24 g/L de biomasa, la reducción de la DBO5 llegó hasta 125 m/L y la turbidez hasta 5.6 NTU. Valores admitidos como conforme por la Norma Peruana para la eliminación de los efluentes industriales. / The food industries development in Peru have showed significant increased in the last years, such as some research make by relevant ministry; however the same research show the great increase of informal sector, they have effluents with a high organic charge and high pollution potential. These industries don’t consider managing their effluent on the production process because they think that managing it is an unnecessary and don’t let to earn more money. For instant the mean objective of this research was development a procedure to let treating effluents from two fruit processing plant, through bioconversion to unicellular protein. The average characteristics of effluents as the organic charge was measured by DBO (oxygen biochemical demand) on 4634,25 mg/L and turbidity of 171.85 NTU. The primary treatment was carried out by flocculation and sedimentation with FeCl3 at 50 ppm. The organic charge from recovered sediment was made at 15 and 18% of concentration and supplemented to improve the yeast metabolism in a volume of 10L for each case and subject at bioconversion at the same time with yeast native strain and Saccharomyces cerevisiae strain by batch fermentation method in 12 gallons of fermented. The best result were found on 15% of organic material with yeast native, that produced 10,24g/L of biomass, the DBO reduction came up 125mg/L and the turbidity up 5,6 NTU. These values are according with Peruvian standard to industrial effluent.

El desarrollo de las industrias alimentarias en el Perú ha mostrado un significativo incremento en los últimos años, tal como lo demuestra los estudios realizados por el ministerio correspondiente; sin embargo el mismo estudio revela que el mayor incremento corresponde al sector informal. Estas industrias no consideran dentro del proceso de producción la gestión de sus efluentes, que poseen alta carga orgánica con un enorme potencial contaminante, porque consideran un “gasto innecesario” que mermaría sus ganancias. Por lo cual el objetivo de la presente investigación fue desarrollar un procedimiento que permita tratar los efluentes de dos plantas procesadoras de frutas, mediante bioconversión a proteínas unicelulares. Las características promedio de los efluentes como la carga orgánica fue calculada por la DBO5 en 4,634.25 mg/L y una turbidez de 171.85 NTU. El tratamiento primario fue realizado por floculación y sedimentación con FeCl3 a la concentración de 50 mg/L. La carga orgánica del sedimento recuperado fue formulado al 15 y 18% de concentración y suplementado a favor del metabolismo de levaduras a un volumen de 10 L en cada caso y sometido a bioconversión en paralelo con una cepa nativa de levadura y una cepa estándar de Saccharomyces cerevisiae, por el método de fermentación Batch en un fermentador de 12 galones de capacidad nominal. Los mejores resultados fueron encontrados en la bioconversión realizada al 15% de materia orgánica con la levadura nativa, habiéndose producido 10.24 g/L de biomasa, la reducción de la DBO5 llegó hasta 125 m/L y la turbidez hasta 5.6 NTU. Valores admitidos como conforme por la Norma Peruana para la eliminación de los efluentes industriales. / The food industries development in Peru have showed significant increased in the last years, such as some research make by relevant ministry; however the same research show the great increase of informal sector, they have effluents with a high organic charge and high pollution potential. These industries don’t consider managing their effluent on the production process because they think that managing it is an unnecessary and don’t let to earn more money. For instant the mean objective of this research was development a procedure to let treating effluents from two fruit processing plant, through bioconversion to unicellular protein. The average characteristics of effluents as the organic charge was measured by DBO (oxygen biochemical demand) on 4634,25 mg/L and turbidity of 171.85 NTU. The primary treatment was carried out by flocculation and sedimentation with FeCl3 at 50 ppm. The organic charge from recovered sediment was made at 15 and 18% of concentration and supplemented to improve the yeast metabolism in a volume of 10L for each case and subject at bioconversion at the same time with yeast native strain and Saccharomyces cerevisiae strain by batch fermentation method in 12 gallons of fermented. The best result were found on 15% of organic material with yeast native, that produced 10,24g/L of biomass, the DBO reduction came up 125mg/L and the turbidity up 5,6 NTU. These values are according with Peruvian standard to industrial effluent. / Tesis

Adsorbentes magnéticos de nanopartículas de óxidos de hierro como magnetita (Fe3O4) y maghemita (-Fe2O3) fueron sintetizados y usados en la remoción de arsénico As (V) en agua. Estas nanopartículas de óxidos de hierro son materiales excepcionales debido a su buena capacidad de adsorción y a sus propiedades magnéticas. Busca investigar la idoneidad de las nanopartículas de Fe3O4 para la adsorción de As (V) y comparar sus propiedades físicas, potencial y eficiencia con respecto a las nanopartículas de - Fe2O3. Las nanopartículas magnéticas fueron obtenidas a través de métodos químicos en solución acuosa, oxidación parcial activada térmicamente y transformaciones de fase sólida de partículas en suspensión. Las partículas obtenidas fueron caracterizadas por difractometría de rayos X, fluorescencia de rayos X, espectroscopia Mössbauer, microscopia electrónica de barrido y por espectroscopia Raman. También se realizaron medidas magnéticas y medidas de potencial Zeta. Las propiedades morfológicas y físicas de las partículas fueron correlacionadas con sus propiedades de adsorción en agua con respecto al arsénico (V). La capacidad de adsorción de los óxidos de hierro obtenidos incrementa al cambiar la fase cristalina involucrada, e.d., en la transformación de magnetita a maghemita. Para probar la viabilidad de la remoción de arsénico, se utilizó 0,05 g de nanopartículas en 50 mL de solución de arsénico a una concentración de 100 ppb. Las nanopartículas estuvieron en contacto con la solución por 1 min, 5 min, 30 min, 90 min y 300 min. Se encontró que las nanopartículas de maghemita pueden disminuir el contenido de arsénico en el agua de manera eficiente, por debajo del límite establecido por el Organismo Mundial de Salud de 10 ppb. Por lo tanto, estos resultados sugieren que el uso de estas nanopartículas magnéticas podría ser un proceso viable de remoción de arsénico de agua potable. La tecnología de remediación tradicional confía grandemente en la adsorción para la remoción de arsénico del agua usando materiales como óxidos de hierro, alúmina activada, carbón activado, sílice, membranas adsorbentes, etc. Estos métodos pueden ser complejos, costosos, poco eficientes y producir una gran cantidad de desperdicios. Por lo tanto, es necesario desarrollar un método de eliminación de arsénico económicamente factible y altamente eficiente. Debido a su bajo costo y alta afinidad por diferentes especies de arsénico, los óxidos de hierro se han utilizado ampliamente para la eliminación de arsénico con resultados exitosos. Durante las últimas décadas, debido a la emergencia de una nueva generación de tecnología de materiales de alto nivel, el número de investigaciones involucradas envueltas en nanomateriales se ha incrementado exponencialmente. Esto es debido a sus nobles propiedades físicoquímicas, las cuales difieren entre sí según sea como átomos aislados o como fase bulk. Las nanopartículas magnéticas que han estado bajo investigaciones por décadas y que son de gran interés científico en un amplio rango de disciplinas son la magnetita (Fe3O4) y la maghemita (-Fe2O3), las cuales son consideradas como importantes minerales para muchos campos de estudio. Su uso se ha ampliado en gran medida en procesos industriales como fluidos magnéticos, catálisis, biomedicina, biotecnología, imagen magnética resonante, almacenamiento de data y remediación medioambiental. Estas nanopartículas pueden ser ampliamente utilizadas en el tratamiento de aguas como adsorbentes efectivos de muchos contaminantes, para luego ser fácilmente separados del agua usando un campo magnético externo, facilitando la reducción de muchos contaminantes encontrados en aguas subterráneas. Sin embargo, faltan estudios que relacionen una caracterización completa de las fases cristalinas de estas fases de óxido de hierro involucradas con las propiedades de adsorción de arsénico. / Tesis

Durante la última década se han publicado un gran número de estudios de investigación sobre la ubicuidad de diferentes contaminantes orgánicos en todo tipo de matrices ambientales, principalmente en agua. Entre éstos, la presencia medioambiental de fármacos y en concreto de antibióticos ha sido investigada con especial interés, debido a sus altas tasas de consumo y elevada actividad biológica (promoción de resistencia bacteriana). A este deterioro de la calidad de los recursos hídricos se une además el problema de su escasez, sobre todo en las cuencas mediterráneas, de modo que la reutilización del agua se hace imprescindible. Sin embargo, la falta de eficacia de los sistemas convencionales de tratamiento de aguas residuales para eliminar estos contaminantes orgánicos pone de manifiesto su entrada continuada en las aguas superficiales receptoras mediante los efluentes de las depuradoras, y el riesgo que supondría esta reutilización. Así pues, queda patente la necesidad de disponer de información nueva y valiosa sobre la presencia medioambiental de las sulfamidas, familia de antibióticos de alto consumo y cuya presencia medioambiental tiene origen en un uso principalmente veterinario y agrícola, (sulfametazina, sulfadimetoxina), pero también humano (sulfametoxazol, sulfapiridina). Para ello, es necesario el desarrollo de diversas herramientas analíticas avanzadas que nos permitieran la determinación de esta familia de antibióticos en diferentes matrices de agua ambiental, así como en fango de depuradora y suelo agrícola. Con las diferentes metodologías analíticas se pretende evaluar la presencia y persistencia de estos antibióticos y de sus metabolitos mayoritarios en los diferentes ecosistemas acuáticos, evaluando la eficacia de las técnicas de tratamiento de aguas residuales convencionales aplicadas en la actualidad en diferentes EDARs, y también de varias alternativas como los bioreactores de membrana o los bioreactores de lecho fijo (MBR o FBBR, respectivamente). Asimismo, estudiando su biodegradabilidad y persistencia medioambiental, es posible conocer en mayor profundidad la naturaleza y comportamiento de estos compuestos. Considerando todo lo anterior, durante el desarrollo de esta Tesis nos hemos marcado como principal objetivo el desarrollo y aplicación de nuevas metodologías analíticas basadas en la cromatografía de líquidos acoplada a la espectrometría de masas para la determinación de sulfamidas y sus metabolitos acetilados en aguas (residuales, superficiales, subterráneas) y matrices sólidas (fangos de depuradora y suelos agrícolas). Durante el análisis de aguas residuales, se evaluó también la eliminación de estos compuestos durante el tratamiento en las diferentes depuradoras, comparando la eficacia de diferentes tipos de tratamiento y su impacto en las zonas de vertido, comprendiendo así el destino de estos antibióticos en todo el ciclo del agua. Posteriormente, estudiamos la biodegradabilidad de diferentes sulfamidas mediante el tratamiento con hongos en medio líquido y sólido, y se llevó a cabo la identificación de los productos de transformación derivados mediante cromatografía de líquidos de ultra-alta resolución-espectrometría de masas en tándem con un sistema híbrido cuadrupolo tiempo de vuelo (UHPLC-QqTOF-MS/MS). También realizamos un estudio de destino de las sulfamidas, evaluando la fotodegradación de algunas de ellas y sus metabolitos acetilados en diferentes matrices acuosas, considerando también la aparición e identificación de los productos de fototransformación que se generan durante su fotólisis mediante UHPLC-QqTOF-MS/MS. Por último, mencionar que con los datos de presencia medioambiental obtenidos se llevó a cabo la evaluación del impacto medioambiental de las sulfamidas detectadas en los diferentes tipos de agua estudiados, estimando los coeficientes de riesgo asociados siguiendo las directrices marcadas por la Agencia Europea del Medicamento (EMEA). / Sulfonamides (SAs) are one of the most widely used antibiotics in human and especially in animal husbandry. So far, concern regarding the environmental presence of sulfonamides and other species of antibiotics has focused mainly on the potential spread of antimicrobial resistance. However, their biological activity and high resistance to biodegradation may lead to long residence times in both water and soil matrices. Long-term ecological risks and unpredicted effects can result from unintentional exposure of different organisms and even human health could be negatively affected. In this context, this PhD thesis aimed to study the environmental occurrence of the most relevant sulfonamides in all types of waters, sewage sludge and agricultural soils. In order to fully understand the fate and effects of this family of antimicrobials in the environment, further research on their resiliance and biodegradability has been carried out. The need of developing new advanced analytical methodologies, fast, robust and with high sensitivity for the analysis of sulfonamides and their acetylated metabolites at environmental levels was the first and one of the main objectives of this PhD Thesis. These analytical methodologies were succesfully applied for the analysis of real samples in different monitoring studies in wastewater treatment plants, rivers and aquifers. Sulfonamides and their acetylated metabolites were ubiquitous in all the water samples studied, with levels ranging from the low pg L-1 to μg L-1 (mainly in wastewater influents, but also in some surface water samples from the Llobregat River). Maximum levels detected in sewage sludge were up to 139.2 ng g-1 (sulfamethazine). The last part of the PhD focused on the biodegradability and behaviour of the sulfonamides in the environment. The efficiency of conventional wastewater treatments, usually based on activated sludge (CAS), was evaluated and removal rates were estimated for the different sulfonamides studied. The ability of white rot fungi Trametes versicolor to degrade sulfamethazine was also studied, as well as the photodegration kynetics of sulfapyridine, sulfamethazine and their respective acetylated metabolites in wastewater effluents and HPLC water under simulated irradiation.