Ingeniero Civil, Mención Hidráulica, Sanitaria y Ambiental / El presente estudio busca cuantificar la eficiencia de remoción de sulfato y metales pesados de agua sintética símil a un drenaje ácido de mina, a través de una instalación experimental con columnas compuestas de piedra caliza como medio filtrante. De dichas columnas, la mitad se encuentra inoculadas con bacterias sulfato reductoras que utilizan corteza de pino como fuente de carbono. La experiencia presentó una remoción de 50% en la concentración de sulfato, mientras que para metales pesados tales como el hierro, arsénico, aluminio, plomo y zinc se obtuvieron eficiencias en la remoción cercanas al 100%. Las bacterias sulfato reductoras no tuvieron una buena adecuación al sistema de columnas, teniendo actividad sólo en los períodos cercanos a la inoculación. Se proponen lineamientos para próximas investigaciones y se recomiendan soluciones que favorezcan experiencias futuras relacionadas con el uso de bacterias sulfato reductoras en filtros.

Estudio del potencial del polvo de carbón proveniente de las minas de carbón mineral de la zona norte del departamento de Ancash pertenecientes a la cuenca carbonífera del Santa para el tratamiento de metales pesados en efluentes líquidos. El polvo de carbón utilizado para esta investigación pertenece según la clasificación A.S.T.M. al tipo de carbón: Antracita, grupo: Meta Antracita; establecido en el estudio de 1983 del Instituto Geológico Minero y Metalúrgico del Perú. En laboratorio se prepara polvo de carbón sin activar y activado, la activación del polvo de carbón se realiza mediante la técnica de calentamiento dieléctrico a través de radiación electromagnética, posteriormente se realiza los ensayos de laboratorio para determinar el potencial de adsorción del polvo de carbón mediante el cálculo del porcentaje de remoción en una solución sintética de cromo. / Tesis

Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Química área de Especialización en Químico Minero Metalúrgico y Memoria para optar al Título de Químico / En esta Tesis de Magíster se estudió la síntesis y caracterización de nuevos adsorbentes de bajo costo correspondientes a silicatos de calcio nano-estructurados modificados con hierro (FeNanoCSH) y aluminio (AlNanoCSH), en los cuales se reemplaza una fracción del calcio contenido por átomos de Fe y Al. Estos adsorbentes fueron aplicados en soluciones acuosas ácidas para remover algunos contaminantes inorgánicos propios de las aguas de mina. La síntesis del adsorbente modificado con Fe(III) se logró mediante la reacción química de hidróxido de calcio, Ca(OH)2, una solución acuosa de silicato de sodio (Na2SiO3) y la fuente de hierro, FeCl3 o Fe(OH)3. La modificación con aluminio siguió un procedimiento similar empleando como fuente de Al(III), policloruro de aluminio (PAC) o aluminato de sodio (NaAlO2). Las síntesis fueron rápidas, eficientes y reproducibles. Sin embargo se observó un límite en el reemplazo de átomos de Ca, al aumentar el riesgo de pérdida de la nano-estructura del sólido. Los adsorbentes fueron caracterizados empleando diversas metodologías. Resultaron ser amorfos con tendencia a la aglomeración de partículas que incluyen micro, meso y macroporos, presentan un gran área superficial, conformando una estructura en la cual se disponen un gran número de sitios activos disponibles para la adsorción. Se evidenció mediante FTIR y DSC la presencia de moléculas de agua libres en su estructura y la presencia de enlaces OH- propios de los grupos silanoles y la presencia de los enlaces O-Si-O y Al-O. Los análisis químicos reflejaron contenidos de Ca entre un 22% y un 26%, una presencia de hierro variable entre 2,6% y 6,2% y contenidos de silicio variables entre 19% y 22%. Los adsorbentes presentaron una adecuada estabilidad química al contactarlos con soluciones acuosas ácidas. El adsorbente modificado con Fe, particularmente aquel preparado con FeCl3, presentó un excelente comportamiento para remover As(V), independiente de la acidez de la solución acuosa tratada, generándose silicatos de calcio y hierro muy insolubles y estables, al actuar el adsorbente como un buffer que mantiene la solución en medio fuertemente alcalino. Se observó también una excelente co-adsorción de los iones metálicos Cu(II), Zn(II) y Cd(II), en base a la formación de los hidróxidos respectivos con los OH- de los grupos polisilanoles e hidróxidos de los nano-silicatos, los cuales se formarían sobre la superficie de las partículas de los silicatos o bien como partículas discretas en la propia solución. El adsorbente modificado con Al presentó también una eficiente capacidad de remover iones sulfatos, mediante la formación de etringita, Ca6[Al(OH)6]2(SO4)3.26H2O, una sal doble básica muy insoluble, de alto peso molecular, que precipita en medio alcalino generando un sólido granular y muy estable. También se observó con estos adsorbentes modificados con Al(III) una excelente co-adsorción de los iones metálicos anteriormente señalados. El adsorbente modificado con PAC resultó ser mejor adsorbente que el preparado al modificarlo con NaAlO2. Se midieron capacidad de carga variable entre 80 y 140 mg SO4-2/g de silicato, las cuales permiten generar refinos que cumplen con la norma de descarga a cuerpos de aguas superficiales. Se realizaron pruebas de equilibrio y de cinética de adsorción para As(V) y iones SO42- empleando los adsorbentes modificados con Fe y Al, respectivamente. Los resultados experimentales de equilibrio de adsorción de As(V) y de iones sulfato con el adsorbente modificado con PAC ajustaron bien al modelo de la isoterma de Redlich-Peterson, obteniéndose una buena correlación entre los valores de capacidad de carga de los contaminantes “q” calculados por el modelo y los observados experimentalmente. Sin embargo, para los experimentos de equilibrio de adsorción de iones sulfatos con el adsorbente modificado con NaAlO2, fue el modelo de Langmuir el que mejor ajustó los datos experimentales. La cinética de adsorción de As(V) con los adsorbentes modificados con Fe(III) y la de iones sulfatos con el adsorbente modificado con policloruro de aluminio en todos los casos es muy rápida y siguen un modelo teórico de pseudo-segundo-orden, dependiente de los sitios disponibles para la adsorción / In this Thesis is studied the synthesis and characterization of new low-cost adsorbents consisting in nano-structured calcium silicates modified with Fe (FeNanoCSH) and Al (AlNanoCSH), in which a fraction of the calcium content are replaced by Fe or Al atoms. These adsorbents were applied in acid aqueous solutions in order to remove some inorganic contaminants normally found in mine waters. The synthesis of the Fe-modified adsorbent was conducted by means of the chemical reaction between calcium hydroxide (Ca(OH)2) , an aqueous solution of sodium silicate (Na2SiO3) and as Fe-source, FeCl3 o Fe(OH)3. The modification with Al(III) was carried out using a similar procedure but employing aluminium polychloride (PAC) or sodium aluminate (NaAlO2). The synthesis were fast, efficient and reproducibles, however, it was observed a maximum extent for replacing Ca atoms by Fe and Al, since over that limit, a risk of loss of the nano-structure of the solid can occur. The adsorbents were characterized using diverse methodologies. They are amorphous showing tendency to agglomeration of particles that include micro, meso and macroporous, having a high surface area, generating a structure full of available active adsorption sites. FTIR and DSC analysis confirmed the presence of free-water molecules in its structure as well as the existence of OH- groups associated to the polysilanol groups of the silicate. O-Si-O and Al-O bond signals were also observed. The chemical analysis indicated for the adsorbents, calcium contents between 22% and 26%, iron contents variable between 2,6 % and 6,2 % and silicon levels variable around 19 % and 22 %. The adsorbents showed a suitable chemical stability towards acid aqueous solutions. The Fe-modified adsorbent, especially that prepared using FeCl3, showed an excellent behavior for removing As(V), adsorption that was independent of the acidity of the aqueous solution, being produced very insoluble and stable calcium and iron arsenate precipitates, acting the adsorbent as buffer keeping a strong alkaline medium. It was also observed a great co-adsorption of the metallic ions Cu(II), Zn(II) and Cd(II), in a mechanism based on the formation of hydroxides with the OH- ions of polysilanols groups of the nanostructured silicates, which would be formed on the surface of the silicate particles or as discrete hydroxides species in the aqueos solution. The Al-modified adsorbent also showed and effucient capability to remove sulphate ions by means of the formation of etringite Ca6[Al(OH)6]2(SO4)3.26H2O, a double basic salt very insoluble of high molecular weight, that tends to precipitat in alkaline medium generating a granular and very stable solid. It was also observed with this type of adsorbent, a very high co-adsorption of the above indicated metallic ions. However, the adsorbent modified with PAC was better than that modified with NaAlO2. It were measured sulphate loading capacities around 80 and 140 mg SO4-2/g of silicate, what allows producing raffinates that accomplish with the environmental discharge norms to supperficial water bodies. Several tests of As(V) and SO42- adsorption equilibrium and kinetics were conducted using the silicated adsorbent modified with Fe and Al, respectively. The experimental results of As(V) and sulphates ions adsorption equilibrium were well explained by using the Redlich-Peterson isotherm model, be obtained a good correlation of the adsorption loading capacities “q” values experimentally observed and those calculated by the equilibrium model. However, the experimental results of the adsorption equilibrium of sulphate ions using the adsorbent modified with NaAlO2, were well fitted using the Langmuir isotherm model. The adsorption kinetics of As(V) with the adsorbent modified with Fe and the adsorption kinetics of the sulphate ions with the adsorbent modified with PAC were very fast in all cases, whose experimental results were explained through a theoretical pseudo-second-order-kinetic model, which is highly dependent of the available adsorption sites / Fondecyt / 31/12/2019

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Determina la concentración de metales pesados en las muestras de trucha, agua y pienso que fueron recolectadas de las piscigranjas ubicadas en la jurisdicción del distrito de Pachangara, provincia de Oyón, región Lima, Perú. Realiza una investigación de diseño experimental, observacional, analítico y transversal y utiliza el método cuantitativo. Las muestras fueron analizadas por el método de espectrofotometría absorción atómica. Los resultados obtenidos se compararon con los valores establecidos con el Códex Alimentarius, Comunidad Europea, la Norma Técnica Peruana y SANIPES. Las concentraciones máximas y mínimas de arsénico halladas en muestra de agua de las piscigranjas fueron de 7.480 ppb y 2.100 ppb respectivamente. Las concentraciones máximas y mínimas de arsénico en muestra de trucha fueron de 1.140 ppb y 0.510 ppb. Las concentraciones máximas y mínimas de arsénico en pienso fueron de 18.030 ppb y de 15.010 ppb respectivamente. Las concentraciones máximas y mínimas de mercurio en muestra de agua fueron de 1.510 ppb y 0.401 ppb respectivamente. Las concentraciones máximas y mínimas de mercurio en muestra de trucha fueron de 0.600 ppb y 0.100 ppb respectivamente. Las concentraciones máximas y mínimas de mercurio en pienso fueron de 0.030 ppb y 0.010 ppb respectivamente. Las concentraciones máximas y mínimas de plomo en muestra de agua fueron de 0.180 ppm y 0.040 ppm respectivamente. Las concentraciones máximas y mínimas de plomo en muestra de trucha fueron de 1.140 ppb y 0.510 ppm respectivamente. Las concentraciones máximas y mínimas de plomo en pienso fueron de 2.030 ppb y 1.910 ppm correspondientemente. / Tesis

Señala que los microorganismos ofrecen una alternativa potencial y rentable en la biotecnología ambiental, como los hongos capaces de crecer en relaves mineros en condiciones extremas, altas concentraciones de metales pesados, temperaturas bajas y pH ácidos. El presente trabajo tiene como objetivo evaluar la resistencia y la biosorción de Cd II y Cr VI por los hongos filamentosos aislados de los cuerpos de agua de las Regiones Altoandinas de la Sierra Central de Perú (Lima, Junín y Pasco). Las muestras de agua analizadas procedieron del río San Juan, relaveras Yanamate, Carhuacayan, Huarón, Milpo, y laguna Santa Catalina, usadas en la actualidad como depósitos de relaves mineros. Los hongos fueron aislados en agar YPG, y seleccionados según su capacidad de resistencia a Cr VI y Cd II, posteriormente fueron identificados fenotípicamente y molecularmente mediante los marcadores ITS 1 e ITS 4. Así mismo se estudiaron el crecimiento de las cepas a diferentes pH y temperaturas, también se determinó la Concentración Mínima Inhibitoria (CMI) para estos metales, finalmente se realizaron las pruebas de biosorción de Cr VI y Cd II, con cepas de Trichoderma asperellum (MRYP4) y Trichoderma sp (MRMP1). Se identificaron 20 hongos filamentosos de lagunas contaminadas con relaves mineros, las cepas Trichoderma asperellum (MRYP4), Trichoderma sp (MRMP1) y Trichoderma koningiopsis (MSCJ3) presentaron una mayor tolerancia a Cr+2 y Cd+2, entre 200 y 800 ppm. Se obtuvo el 73 % de biosorción de Cd II con la cepa Trichoderma asperellum (MRYP4) y un 47 % de biosorción de Cr VI con la cepa Trichoderma sp (MRMP1), además una biosorción de Cd II de 1.18 mg del metal/g de biomasa en solución acuosa, realizado por la cepa Trichoderma asperellum (MRYP4). / Tesis

Manifiesta que en la actualidad el Perú es considerado un potencial minero de cobre, zinc, hierro, estaño, plata, oro, entre otros. Lo cual tiene un impacto positivo en la economía nacional, mejorando los índices macroeconómicos en las últimas décadas. Sin embargo, dichas actividades mineras generan problemas en zonas Altoandinas, donde se realiza estás actividades mineras. La problemática abarca desde el ámbito social y ambiental, con impactos negativos en los ecosistemas terrestres y acuáticos, afectando la calidad del agua, transformando lagunas en depósitos de relaves mineros, alterando la cadena trófica que rodean las lagunas contaminadas y capa freática. Los monitoreos fueron realizados en las lagunas Huacracocha, Santa Catalina, lago Junín, relaveras Yanamate y Quiulacocha. Se aislaron 11 cepas de levaduras, identificadas molecularmente mediante marcadores de la región LSU D1/D2 de la subunidad mayor ribosomal 28S. Las cepas identificadas fueron Rhodotorula mucilaginosa, Rhodotorula toluroides, Meyerozyma guillermondii y Pichia fermentans. Se seleccionó la levadura que presento la mejor resistencia según CMI para cobre y cadmio, se realizó la cinética de crecimiento, se encontró la fase logarítmica alrededor de las 78 horas. Así mismo se determinó la concentración letal media (CL50) con estos metales. Se diseñaron cebadores para determinar la presencia de los genes CUP1, ATM1, ACE2, ACT, GPH1, ENA1, CYS4 con la finalidad de determinar la presencia de estos marcadores moleculares en nuestras levaduras aisladas, y determinar la predominancia en los diferentes taxones aislados de cuerpos de agua Altoandinos en la sierra central del Perú. Se concluyó que los genes CUP1, ACE2, GPH1, ACT están presentes en las levaduras de la zona, y los cebadores diseñados podrían ser utilizados para la búsqueda de potenciales marcadores moleculares de expresión diferencial frente a estos metales pesados. / Tesis

El Perú ocupa un lugar importante en Latinoamérica y el mundo en la producción de minerales. La región Junín es una zona con gran actividad minera polimetálica pero también con una excesiva descarga de aguas ácidas que contaminan el ambiente. Ante este problema, el proceso de biosorción es propuesto como una alternativa prometedora para la eliminación de contaminantes. En el presente trabajo, se aislaron y seleccionaron hongos resistentes a Cr (VI) y Zn (II) de ambientes mineros cercanos al río Yauli-Junín, y se determinó su capacidad de bioadsorción por el método de la difenilcarbazida y espectrofotometría de absorción atómica (EAA). De un total de 46 cepas aisladas, los hongos Penicillium sp (M2S2) y Paecilomyces sp (M6A3), alcanzaron valores máximos de CMI de 1200mg/L y 4000mg/L para los metales Cr (VI) y Zn (II) respectivamente, mostrando una eficiente capacidad de bioadsorción en soluciones mono y bimetálicas. En soluciones monometálicas, se determinó una eficiencia de bioadsorción máxima de 88.89% para el metal Cr (VI) por el hongo Paecilomyces sp y 75.14% para el metal Zn (II) por el hongo Penicillium sp. La eficiencia de bioadsorción por el hongo Paecilomyces sp en soluciones bimetálicas fue mayor al 65% para ambos metales, siendo superior para el metal Zn (II) con un valor de 72.82%. La máxima eficiencia de bioadsorción para los metales Cr (VI) y Zn (II) fue alcanzada a las 48 horas, y en los tres tiempos evaluados se obtuvieron diferencias significativas (p<0.05). / Tesis

Los volcanes son formaciones geológicas que resultan atractivas para los asentamientos humanos debido a la fertilidad de sus suelos y su interés turístico. Pero también son una fuente importante de contaminación natural, debido a los procesos geoquímicos que tienen lugar durante los periodos eruptivos y no eruptivos. Se estima que 44 millones de personas viven a menos de 10 km de un volcán activo y ya se ha demostrado el aumento de incidencia de patologías respiratorias en humanos que habitan estos ambientes. La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo valorar los efectos neurotóxicos en el sistema nervioso central de ratones domésticos (Mus musculus) que habitan en ambientes volcánicos activos. La acumulación de mercurio en cerebro y médula espinal de individuos expuestos, la activación de células astrocitarias y microgliales y la producción de citocinas proinflamatorias son los principales resultados de este trabajo de los que se desprende que el sistema nervioso central está afectado por la exposición crónica a estos ambientes.