Ingeniero Civil en Biotecnología. Ingeniero Civil Químico / Producto de la crisis energética actual y el consumo proyectado a futuro, se están buscando maneras de diversificar la matriz energética, abriéndose a diversas opciones de preferencia renovables. En este contexto surge la producción de energía a partir de biomasa como una alternativa viable debido principalmente a su carácter natural y renovable. Dentro de este tipo de energía los biocombustibles son candidatos prometedores debido a su capacidad de utilizarse en motores de combustión interna sin producir gases de efecto invernadero y sin la necesidad de modificar las tecnologías ya existentes para su uso, siendo el biobutanol la alternativa más destacada por sobre el resto. La producción de este tipo de biocombustible se ha tendido a desarrollar en los últimos años en plataformas biológicas, los llamados biocombustibles de tercera generación, debido principalmente al fácil acceso a la materia prima, las algas, y a la mayor eficiencia económica que este tipo de producción ofrece. La producción biológica del biobutanol se centra principalmente en dos rutas metabólicas: La ruta de síntesis de valina y la ruta de Ehrlich. Cinco enzimas regulan la síntesis del biobutanol mediante estas dos rutas metabólicas dentro de las cuales la que presenta los parámetros cinéticos más bajos y por ende es el cuello de botella del proceso de síntesis es la acetolactato sintasa. El objetivo del presente trabajo consiste en encontrar una enzima acetolactato sintasa en un microorganismo que presente parámetros cinéticos superiores a la mayoría de las enzimas de este tipo, para posteriormente expresar esta enzima en Escherichia coli de forma heteróloga y comparar los resultados en la producción de isobutanol con la enzima nativa de la bacteria. Se pretende además realizar mediante diseño racional in silico una mutación en la enzima heteróloga con el fin de mejorar la eficiencia catalítica de esta. Mediante búsqueda bibliográfica se determinó que la enzima acetolactato sintasa de Klebsiella pneumoniae posee parámetros cinéticos que la hacen una opción atractiva para este estudio. Se realizaron mutaciones sitio-dirigidas in silico en esta enzima y se estimaron los aumentos en la afinidad entre la enzima y el ligando. La mutación Y543R de la enzima presenta el mayor aumento en la afinidad por el sustrato dentro de las opciones probadas con un aumento del 12% en comparación con la original. No se logró expresar la enzima de forma heterologa en los experimentos de laboratorio debido a un error en el diseño de partidores que resultó en la expresión de una enzima oxido-reductasa de tamaño similar a la acetolactato sintasa. Se propone para futuros trabajos un ensayo de Nested PCR para la correcta obtención del gen que codifica la enzima acetotlactato sintasa a partir del DNA genómico de Klebsiella pneumoniae y una vez expresada correctamente la enzima realizar las comparaciones tanto en los parámetros cinéticos como en la producción de isobutanol con la enzima nativa de Escherichia coli y con la enzima heterologa mutada.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Química / La presente memoria evalúa el proyecto de producción de Combustible Alternativo Sólido (CAS), el cual encuentra su motivación en los crecientes requerimientos energéticos del país, en la necesidad de diversificar la matriz energética y en las escazas alternativas para la gestión de los residuos en Chile. Para enfrentar dicha realidad, se propone una alternativa para el tratamiento y gestión de los residuos, que corresponde a su co-procesamiento en la industria cementera, disminuyendo el porcentaje de desechos que se dispone en depósitos de seguridad o rellenos sanitarios. El proyecto considera como materia prima a aquellos residuos industriales que posean alto poder calorífico, bajo contenido de cloro y de otros compuestos, que dañan la operación de los hornos rotatorios, donde se ingresará el producto para ser utilizado como insumo energético. El estudio de mercado, determina que existe materia prima disponible en el mercado actual de residuos. El diseño de la planta considera un flujo de materia prima igual a 2,7[ton/h], el cual logra cubrir la demanda estimada de CAS. La materia prima se somete a etapas de separación por tamaño, trituración, mezclado, separación de metales, una nueva separación por tamaño y un mezclado final entre materiales sólidos y líquidos, logrando con ello producir 2,36[ton/h] de CAS. Gracias a la evaluación social y ambiental, se identifican beneficios del proyecto, como la reducción de residuos en Chile y el aumento de la vida útil de los depósitos de seguridad y rellenos sanitarios presentes en el país. Finalmente se concluye que sólo es recomendable realizar el proyecto, bajo ciertos supuestos del precio de venta, por lo que se deben acordar previamente tarifas con clientes para lograr aquellas tarifas que sustenten el proyecto. También es importante mencionar que el proyecto tiene aportes que superan lo exclusivamente económico, que se describen en el análisis integral, donde se utilizó la herramienta HAIN.

Ingeniero Civil en Biotecnología / Ingeniero Civil en Química / El actual escenario energético del planeta, y la baja diversidad de la matriz energética de Chile, ha terminado por generar la necesidad de encontrar nuevas fuentes de combustibles. Combustibles que resulten menos contaminantes para el medio ambiente, y que permitan un desarrollo sustentable del país. Ante esta necesidad se alzan los biocombustibles. Chile no posee las ventajas competitivas de EE.UU. y Brasil para la producción de biocombustibles de primera generación, por lo que debe concentrar sus esfuerzos en la producción de biocombustibles de segunda generación utilizando diversos residuos lignocelulósicos, la variabilidad de suelos, y los diferentes climas a lo largo de su territorio. Es en esta situación que esta memoria se sitúa, como parte del proyecto FONDECYT de iniciación 11110368 y el programa Domeyko Energía. La memoria consistió en estudiar la fermentación de mezclas de medios de glucosa, derivados a partir de diferentes residuos lignocelulósicos, los cuales fueron pretratados previamente por hongos de pudrición blanca. Preguntas como la posible existencia de sinergias, inhibiciones, y cómo contribuyen estos residuos lignocelulósicos en el producto de bioetanol buscaron ser respondidas en este trabajo. El desarrollo de experiencias se diseñó a partir de hidrólisis y fermentaciones separadas (HFS). Primero se seleccionaron los residuos lignocelulósicos (rastrojos de maíz, rastrojos de trigo, y residuos de eucalipto) pretratados por hongos de pudrición blanca (Ganoderma applanatum, Lentinus edodes, y Stereum hirsutum), los cuales pasaron a continuación por idénticos procesos de sacarificación utilizando hidrólisis enzimática (1 [g] peso seco de residuo lignocelulósico, 40 [CBU] de Novozyme® 188, 2,5 [FPU] de Celluclast® 1,5 L, 75 [µL] de Tween® 20, 29,8 [mL] de tampón Acetato de Sodio 0,05 M y pH:4,8, por 72 [hrs] a 50 [°C] y 200 RPM), siendo posteriormente diluidas las concentraciones obtenidas de glucosa a 2 [g/L] para su posterior fermentación. Dichas fermentaciones se efectuaron usando la levadura Saccharomyces cerevisiae cepa Ethanol Red® (Red Star), los medios fermentados correspondieron a caldos con la cantidad de glucosa total fijada en 2 [g/L], en forma de mezclas o individualmente (10 [mL] de fase líquida sacarificada diluida a 2 [g/L], 9 [mL] de medio nutritivo compuesto de extracto de levadura-Fosfato de Amonio-Sulfato de Magnesio, 1 [mL] de inóculo de levadura, por 72 [hrs] a 40 [°C] y 200 RPM). Las mediciones de bioetanol fueron efectuadas en un cromatógrafo de gases, y mediciones de abundancias naturales de isótopos estables de 13C en un espectrómetro de masas. Para la determinación estadística de diferencias significativas entre resultados, se aplicaron los tests paramétricos: ANOVA, Tukey-Kramer, y los tests no-paramétricos: Kruskal-Wallis, Dunn-Sidak. Los resultados obtenidos mostraron que la mezcla de medios con glucosa de distintos sustratos genera efectos inhibitorios y sinergias. Las sinergias ocurrieron a partir de todas las mezclas fermentadas de rastrojos de maíz y residuos de eucalipto (10,5% en promedio sobre lo esperable), y las inhibiciones se generaron a partir de todas las mezclas fermentadas de rastrojos de maíz y rastrojos de trigo (467,5% en promedio menos de lo esperable). Además, se determinó que la contribución al producto final de bioetanol por parte de rastrojos de trigo y residuos de eucalipto es mayor (65,6% en promedio,) que la efectuada por los rastrojos de maíz (34,4% en promedio). En consecuencia, la glucosa con origen de plantas C3 generalmente tiene una mayor contribución que la glucosa con origen de plantas C4 en el producto de bioetanol. Se concluyó a partir de los resultados obtenidos que el principal factor que posiblemente influyó en los rendimientos de bioetanol fue la concentración de ácidos hidroxicinámicos en el medio de fermentación, la cual estaría determinada mayormente por la estructura lignocelulósica de los residuos y el tipo de hongo de pudrición blanca. En relación a la contribución por parte de las plantas C3 y C4 al producto final de bioetanol, se concluyó que esta situación se debió a una preferencia de la levadura Saccharomyces cerevisiae cepa Ethanol Red® (Red Star) por incorporar a sus productos de fermentación moléculas de glucosa isotópicamente más livianas, las cuales poseen velocidades de difusión y colisión más elevadas, además de tener energías de enlace menores. Este último párrafo, permite asentar las bases para continuar la investigación de fermentaciones de medios de cultivo que contienen glucosa derivada de dos sustratos distintos (e.g. análisis de inhibidores), y como siguiente paso una optimización del proceso en post de encontrar las mejores alternativas de producción de bioetanol de segunda generación.

Ingeniera Civil / La biomasa forestal, es atractiva por su bajo costo y alta disponibilidad en diversos climas y localidades del país, sin embargo, el principal impedimento para su utilización es la falta de una tecnología de bajo costo para una adecuada conversión energética, que de valor agregado adicional a la simple combustión que se utiliza hoy, mediante mayores niveles de eficiencia en el aprovechamiento del recurso. Para el análisis de estas tecnologías, se consideran como materia prima los residuos forestales por región del manejo del bosque nativo y el potencial de áreas para plantaciones dendroenergéticas. Se calcula para indicadores económicos recomendados por la CNE en proyectos energéticos, los valores mínimos de venta por unidad energética, con el fin de evaluar los requerimientos de financiamiento de proyectos De acuerdo a los resultados obtenidos, los potenciales de generación eléctrica superan la capacidad instalada de 1896 MWe, entre las regiones IV a XII, mientras que la generación de combustible se estimó en 746 millones de galones al año. Las plantaciones dendroenergéticas en cambio, resultaron ser poco productivas, con estimaciones de hasta 5 MWe de capacidad instalada eléctrica y producciones de hasta 200 mil galones/año, con altos costos de inversiones. La rentabilidad de proyectos de emprendimiento privado con respecto a ésta alternativa es muy baja y los precios obtenidos superan largamente los precios de combustibles alternativos, por lo que es recomendable la planificación operacional de actividades silvícolas con fines energéticos y la promoción de desarrollo regional de proyectos en aplicaciones de consideraciones que interactúan en las decisiones de políticas públicas como de índole social, de manejo de superficies de bosques y de factibilidad de transacción de la biomasa que es difícil valorizar en un análisis puramente económico. En este contexto, los modelos de negocio propuestos, se enfocan en mejorar la situación actual de abastecimiento y desarrollo de proyectos de innovación con nuevas tecnologías, los que requieren promoción de inversiones en producción de biomasa, implementación de centros logísticos y comercialización de biocombustibles forestales, fomento de la contratación de la bioenergía y desarrollo de normas para establecer estándares de calidad y criterios de sostenibilidad en el uso de ella.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / Ingeniera Civil en Biotecnología / Existe una preocupación mundial por la disponibilidad de los combustibles fósiles para suplir la demanda de energía en el mundo, que aumenta año a año, y los problemas ambientales que su uso genera. Así, el bioetanol lignocelulósico ha surgido como una adecuada alternativa para reemplazar parcialmente la gasolina, pero todavía su costo no es competitivo con el petróleo o gasolina. El proceso de producción de bioetanol consta de tres etapas principales: pretratamiento, hidrólisis y fermentación. Específicamente, la hidrólisis es catalizada por celulasas y es una de las etapas con grandes proyecciones a disminuir su costo, por lo que este trabajo se enfoca en esta etapa, principalmente en el desarrollo de nuevas celulasas, que puedan aportar al desarrollo actual y a lograr reducir el costo de producción del bioetanol. El objetivo de este trabajo fue aislar y caracterizar el gen que codifica para una endoglucanasa del hongo Trametes versicolor y expresar la enzima en el sistema de expresión de Pichia pastoris. A partir de dos fragmentos de la secuencia del gen, se obtuvo una secuencia con el dominio catalítico completo, llamada tveg. La secuencia se clonó en el vector pPICZαA y se transformó células de la cepa GS115 de P. patoris para expresar la proteína en forma extracelular. Luego se realizó una curva de inducción y se estudió la expresión de la enzima en la fracción extracelular e intracelular. El análisis de la expresión se realizó mediante ensayos de actividad sobre carboximetilcelulosa (CMC) en medio sólido y en medio líquido, zimogramas y geles SDS-PAGE. El análisis de tveg mediante BLASTX mostró, con un 90% de identidad, que corresponde a la secuencia de una endoglucanasa del hongo T. versicolor, perteneciente a la familia 5 de las glicosil hidrolasas. Los ensayos en medio sólido revelaron actividad enzimática en la cepa recombinante GS115, indicando que la expresión fue exitosa. Por otra parte, los ensayos en medio líquido de la cepa GS115-TvEG permitieron cuantificar la actividad de la endoglucanasa TvEG recombinante, produciendo 8,3 U/l de cultivo a las 84 horas de inducción con metanol, de las cuales un 50% se encontraba en la fracción extracelular y un 50% en la fracción citoplasmática. Los zimogramas corroboraron los resultados de los ensayos en medio líquido y en los geles SDS-PAGE se vio una proteína con un peso molecular aparente de 90 kDa, mucho mayor a los 30 kDa estimados para TvEG, posiblemente por hiperglicosilación y/o problemas de corte de la señal de secreción. Por otro lado, se estudió la producción de celulasas nativas del hongo T. veriscolor en Avicel, CMC y astillas de Lenga como fuente de carbono. Con CMC se logró mayor producción de actividad celulolítica, llegando a un máximo de 225 U/l a los 6 días de cultivo. La gran diferencia entre el sistema nativo y el sistema recombinante, y la comparación con otros estudios, indican que la expresión de TvEG debe y puede ser mejorada.

Ingeniero Civil en Biotecnología / Ingeniero Civil Químico / Actualmente existen diversos problemas medioambientales, dos de ellos corresponden a la futura crisis energética, debido al agotamiento de los combustibles fósiles, y a la existencia de aguas residuales con altas concentraciones de nitrógeno y carbono. Un microorganismo llamado microalga podría ser una potencial solución a estos problemas, ya que éstos consumen nitrógeno y carbono para acumular lípidos en su medio intracelular, el cual posteriormente es procesado para producir biocombustibles. Sin embargo, la producción de energía a partir de microlagas es aún muy cara, es por eso que se debe optimizar este proceso, en este trabajo se abordará la estrategia de optimización a través del acoplamiento de ecosistemas, los cuales corresponden a: Piscina de microalgas (PM), digestor anaeróbico (DA) y una planta de tratamiento de aguas (PTA). El objetivo general de esta investigación es encontrar el arreglo espacial óptimo entre ellos. Se diseñaron y calibraron modelos matemáticos simples para el ecosistema PM y PTA. La calibración se llevó a cabo usando las curvas de nitrógeno y de demanda química de oxígeno (DQO) en paralelo, con una suma de errores de 22.5% para el PM y de 38.5% para el PTA. Los parámetros obtenidos son comparables a los encontrados en la literatura. Los ecosistemas fueron acoplados a través de sus flujos de DQO y de nitrógeno, y las siguientes funciones objetivo fueron definidas: 1) Maximizar el metano producido 2) Maximizar la energía total producida y 3) Maximizar las ganacias obtenidas gracias al valor del metano y de la biomasa producida. Además, fueron consideradas restricciones medioambientales, tales como la concentración de nitrógeno y la DQO en la salida del sistema. Si lo que se maximiza es el metano, se obtienen 99.96 [mol]. El reactor anaeróbico es el más grande y recibe la alimentación más alta, el CH4 generado corresponde al 72.4% del máximo teórico. En este caso, el arreglo espacial no puede ser presentado como una cadena de etapas porque el diagrama de flujos obtenido es uno circular y por lo tanto el orden entre cada ecosistema es irrelevante para el proceso. Si la ganacia y la energía total producida son maximizadas, se obtuvo 343.6 US$ y 115.53 [kWh], respectivamente. El ecosistema de tratamiento de aguas recibe la alimentación más alta, el cual produce el mayor beneficio económicos y la mayor producción de energía. El metano producido es un 21% del máximo teórico. En ambos casos, el arraglo espacial obtenido son iguales, debido a la presencia de mínimos locales y a la similtud de las funciones objetivo. Además, es posible concluir que el primer paso del proceso debiese ser el ecosistema PTA, luego el DA y finalmente el PM. Así, se pudo cumplir el objetivo general de este trabajo. Finalmente, la metodología usada es capaz de cumplir los objetivos planteados, incluso es posible escalar el problema agregando otros ecosistemas o usarla en otras aplicaciones." "In recent years several environmental problems have come about, two of them are an energy crisis as a result of fossil fuel exhaust and the waste water created with high nitrogen and carbon concentrations. A potential solution of the aforementioned problems is contained in the properties of microalgae, which is a microorganism that can accumulate lipids in its intracellular medium. These lipids can be processed and converted into biofuel by allowing microalgae to consume nitrogen and an organic source from the medium. However, energy production from microalgae is too expensive in comparison with fossil fuel and thus there is a need to optimize this process. The strategy of optimizing by coupling ecosystems will be carried out in this work. The ecosystems that will be coupled are: Microalgae pond (MP), anaerobic digester (AD) and wastewater treatment plant (WWT). The general objective of this research is to find the optimal spatial arrangement among them through mathematical modelling. Simple mathematical models were designed and calibrated to MP and WWT ecosystem. Calibrations were carried out using nitrogen and chemical oxygen demand (COD) curves in parallel with a sum error of 22.5% in MP and 38.5% in WWT. Obtained parameters are similar to ones found in previous literature. Ecosystem were coupled through COD and nitrogen flows and the following objectives functions were defined: 1) Maximize methane produced 2) Maximize total energy produced and 3) Maximize profit due to the value of methane and microalgae biomass produced. Environmental constraints were considered, such as nitrogen and COD because they are in the output. When the methane produced was maximized it reached 99.96 [mol]. The anaerobic reactor has the biggest size, it receives the highest input flow, and CH4 generated is the 72.4% of maximum theoretical methane production. This result determined that the spatial arrangement can not be summarized by a chain of processes since the flowsheet obtained is a circular one and thus the order is irrelevant for the process. When profit and total energy produced are maximized, it was obtained 343.6 US$ and 115.53 [kWh]$ respectively. Waste water ecosystem received the biggest input flow, which produced the majority of amount of revenues and energy. Methane produced is equal to 21% of maximum theoretical. In both cases, the spatial arrangements obtained are equals due to the presence of local minima and the similarity in the objective function. These calculations allow to conclude the best order of the ecosystems: WWT, AD, and finally MP. Finally the methodology is enough to reach the objectives of this work, even it is possible to scale the system adding more than one ecosystem or using this methodology in other fields.

La tesis busca diseñar, fabricar y probar un dispositivo que permita calentar agua con leña, para satisfacer las necesidades de pobladores ubicados en las zonas más frías de nuestro territorio. Disponer de este dispositivo permitirá disminuir la falta de higiene de estos pobladores, atacará el problema de salud que se origina por la inhalación de gases de combustión que se desprenden al usar la leña como elemento portador de energía. En este trabajo de tesis se explica la metodología de diseño conceptual, el diseño cumple con una lista de exigencias y deseos que sirven como parámetros en busca del prototipo ideal, se analiza la estructura de funcionamiento y se descompone en sus elementos esenciales, los cuales a través de una matriz morfológica encuentran de forma rápida y creativa soluciones a sus problemas. La tesis cuenta con instrucciones de fabricación que permiten construirla de forma sencilla, tiene una breve descripción de las partes del calentador de agua, también cuenta con parámetros de soldadura, prueba hidrostática y evaluación económica. La máquina es un calentador de agua de forma cilíndrica, que por medio de la transferencia de calor que se produce entre el agua, las paredes del cilindro y la cámara de combustión donde se quema la leña, el agua eleva su temperatura. El calentador es versátil sirve también para calentar bañeras, piscinas o jacuzzis pues al elevar la temperatura del agua, esta circula por el calentador por medio del efecto físico que se produce al cambiar su densidad. (Efecto Termosifón) El dispositivo es seguro, tiene una eficiencia del 33.74% la cual es muy alta para este tipo de máquinas. El tiro de la chimenea minimiza la emisión de gases de combustión al ambiente, contribuyendo a disminuir las enfermedades que se originan por aspiración de gases contaminantes. En la actualidad no se disponen comercialmente de este tipo de máquinas en nuestro país, mucho menos hechas con materiales reciclados, este diseño logrará un impacto positivo al despertar la curiosidad por la inventiva en las personas demandantes de tecnología, al ver que en su mayoría el calentador esta hecho de materiales de segundo uso y que puede ser desarrollado por ellos. / Tesis

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Químico / La sociedad humana enfrenta hoy en día problemáticas ambientales de alto impacto que han suscitado el interés y la necesidad de promover la sustentabilidad en sus actividades. El calentamiento global, fenómeno que se debe a las altas emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera, y el inevitable agotamiento de los recursos fósiles en el mediano plazo, son realidades que han significado un incentivo al desarrollo de procesos que permitan elaborar combustibles a partir de fuentes renovables, como por ejemplo el biodiesel. En los últimos años, el interés por el cultivo y la investigación respecto a las microalgas ha cobrado fuerza debido a su alta productividad de aceites, materia prima en la elaboración del aquel biocombustible. En el presente trabajo se diseñaron alternativas de procesos para una planta de producción de biodiesel desde microalgas en Chile, desde la etapa de floculación y concentración de las algas, hasta la etapa de extracción y purificación de los lípidos que producen, lo cual se realizó mediante las metodologías de diseño básico de etapas secuenciales y de diseño de sistema completo, para luego evaluar y comparar su sustentabilidad mediante un análisis económico, energético y ambiental. Se evaluaron diversas alternativas tecnológicas para cada una de las etapas consideradas en el proceso, las cuales se simularon con ayuda del programa SuperPro Designer, versión 8.5, a partir de parámetros y datos operacionales publicados en diversas fuentes tanto científicas como técnicas relativas al tema. Se calcularon y analizaron el consumo energético, los costos operacionales y de inversión, en conjunto con la productividad de cada alternativa evaluada, tanto por etapa como en sistema completo, obteniendo entonces para cada opción resultados respectivos al consumo específico de energía (kWh/unidad de producto), un costo variable específico ($US/unidad de producto) y su VAN ($US). Se determinó que la producción de biodiesel desde microalgas es hoy en día factible técnicamente pero no es rentable. La metodología por sistema completo significa más recursos para el diseño de los proyectos, pero permite reducir costos de inversión, así como evitar costos mayores y problemas técnicos en las etapas posteriores. A partir del análisis se concluyó en que se debe avanzar en eliminar la etapa del secado del proceso, caso en el cual es posible obtener un producto rentable energéticamente. La metodología por sistema completo permite, al contrario que el diseño por etapas, avanzar en la línea de interacción por etapas e intersistemas, lo que significa un avance hacia la sustentabilidad energética; también se impone en sustentabilidad ambiental, logrando evitar impactos ambientales, al promover la gestión propia de los residuos y permitir la medición y el seguimiento a los componentes de las corrientes. La alternativa de proceso con el mejor rendimiento económico se diseñó mediante la metodología de sistema completo, el cual requiere un valor de venta del biodiesel igual o mayor a $2.431 pesos chilenos para ser rentable, muy lejos del valor actual de venta del diesel en Chile ($619 por litro). La rentabilidad de la producción de biodiesel desde microalgas podría lograrse mediante la producción paralela, y venta, de otros productos derivados de estos microorganismos, principalmente aquellos que poseen un de alto valor en el mercado, como por ejemplo proteínas, carotenoides (algas rojas) y otros compuestos químicos.

Ingeniero Civil Químico. Ingeniero Civil en Biotecnología / El presente trabajo de tesis tiene como objetivo el estudio de la síntesis bajo distintas condiciones de un catalizador derivado de cáscara de huevo de gallina para su futuro uso como catalizador heterogéneo de la transesterificación de aceites para la producción de biodiesel. Para esto, se realizó un tratamiento con ácidos (clorhídrico y acético) para 3 concentraciones de ácidos (5, 25 y 100 mM) y 3 rangos de tamaños de partícula (53 75, 75 200 y 200 425 µm) para aumentar su área específica y, por ende, su actividad catalítica. Se calcularon las velocidades iniciales para los distintos tamaños de partícula y se obtuvieron los órdenes y constantes de reacción, los primeros se encuentran alrededor de 1 a 1,6 y los valores de las constantes entre 0,01 y 1, con una constante considerablemente mayor al resto con un valor de 16,12. No se obtiene evidencia concluyente de que el tratamiento con ácido aumente el área específica de la cáscara de huevo debido a la contaminación de las muestras con aire atmosférico, lo que llevó a la formación de hidróxido y carbonato de calcio. Se logra demostrar que estos compuestos generan la mayoría o todo el aumento de área observado en los análisis a las muestras preparadas, mediante análisis de área específica y difracción de rayos X. Se obtienen indicios de que una calcinación previa a 300°C por 3 horas podría darle estabilidad al material contra la hidratación. Se determinan los porcentajes de masas remanentes después del tratamiento ácido, las cuales varían según la concentración inicial del ácido, como era de esperarse; dichos porcentajes son, en promedio, 92,23% de la masa original para la concentración inicial de 5 mM, 85,38% para las muestras tratadas con ácidos a concentración 25 mM y 53,96%, para las tratadas con 100 mM de ácido. Luego de la calcinación, el promedio de porcentaje de masa remanente en las muestras después de la calcinación es de un 51,03%, siendo 56,04% el porcentaje teórico. Se encontraron muestras calcinadas parcialmente. Se propuso un modelo de fracturamiento de la cáscara de huevo que explica por qué no aumenta el área considerablemente al disminuir el tamaño de partícula. También se proponen modelos del ataque ácido sobre una cáscara con y sin membrana, siendo el último caso con membrana el favorable para el aumento de área; esto implica que la cáscara de huevo debe ser tratada antes de ser molida. Los catalizadores son activos incluso cuando poseen hidróxido de calcio sin una pérdida apreciable de actividad. A partir de las pruebas experimentales, se calculan rendimientos mínimos y máximos, que son 65,6% y 89,3% respectivamente.

Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo de título tiene como objetivo estudiar la prefactibilidad técnico-económica para la instalación de biorrefinería para la producción de etanol y co-productos a partir de rastrojos de maíz en la Región de O Higgins. Dentro de este estudio, se incluye el diseño de una planta de bioetanol y análisis técnico y económico de cuatro co-productos (levadura, lignina, energía y xilitol). El consumo de energía ha aumentado en un 92% entre el año 1973 y el 2012, donde el 41% de ésta proviene de fuentes derivadas del petróleo. Esto ha generado una serie de problemas ambientales y energéticos. Las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) por las actividades humanas ha acelerado el cambio climático del planeta, incrementando la temperatura global en 0,83°C entre 1880 hasta el año 2012. Esto puede generar un aumento en eventos climáticos extremos. Dado este escenario, en París, 198 países, entre éstos Chile, aprobaron unos acuerdos dentro del marco de la 21ª Conferencia sobre el Cambio Climático (COP21), cuyo objetivo es mitigar los efectos del cambio climático. Conforme a esto, una de las vías para enfrentar el cambio climático es buscar otras fuentes de energía. Entre estas fuentes, se encuentran los biocombustibles, entre ellas el bioetanol. En Chile, el cultivo de maíz es uno de los más importantes, donde la región de O Higgins posee el 40% de la superficie cultivada. Estos cultivos generan un gran volumen de residuos lignocelulósicos, compuestos por lignina, celulosa y hemicelulosa. Este material puede ser reintegrado al suelo, alimento de animales o quemado. Otra alternativa, es fermentar los azúcares del rastrojo de maíz para producir bioetanol. Para ello, es necesario romper la estructura de la lignocelulosa para acceder a los azúcares, por lo que la biomasa debe pasar por un proceso de pretratamiento. Para ello, se diseñó un proceso capaz de producir 1.573 [m3/año] de bioetanol con 99% de pureza a partir de 9.450 [ton] de rastrojos de maíz, equivalente a 700[ha] de cultivo, con un rendimiento de 2.256 [Letanol/ha] (167 [Letanol/tonrastrojo]). Para este proceso se optó por un pretratamiento por explosión a vapor y por una sacarificación y fermentación simultáneas (SSF). El horizonte de tiempo para este proyecto es de 10 años a una tasa de descuento de un 10%. La inversión requerida para la instalación de la planta es de MUS$6.257. El precio estimado del bioetanol es de US$0,93 (CL$652). Si la inversión no cuenta con un financiamiento (fondos concursables, créditos), el proyecto no es rentable (Van= -US$4.769.788; TIR=-5 %). Si es completamente financiado, su VAN es de US$1.016.732 con una TIR de un 20%, por lo que sería rentable si el proyecto financiado al menos en un 84%. En el análisis de los co-productos, se analizó la producción de levadura, lignina, energía y xilitol. Y con la generación de energía se produce ceniza, la cual también puede tener valor económico. Finalmente la opción más conveniente es producir energía con lignina, vender la ceniza resultante de la combustión, y producir xilitol. Finalmente, se concluye que la planta sólo es rentable si es financiada y el mayor VAN lo obtiene si se instalan las plantas de levadura, lignina (y generación de energía) y xilitol, siendo éste de US$3.365.037, con una TIR de un 37%.