La actividad ganadera provee de uno de los principales alimentos proteicos para la humanidad, como es la carne de res, la misma que para ser obtenida pasa por un proceso de faenado, donde se estabula, sacrifica, desangra, degüella y eviscera, generando durante ese proceso residuos orgánicos y un alto consumo de agua, los mismo que muchas veces son evacuados fuera del camal, sin ningún tratamiento, trayendo como consecuencia impactos ambientales y riesgos sobre la calidad e inocuidad del alimento. El objetivo del presente estudio, busca elaborar una propuesta para el tratamiento de los residuos orgánicos generados en el Camal Municipal de Santa Cruz y minimizar los impactos generados al medio ambiente y la salud, para ello mediante un diagnóstico se buscó cuantificar y cualificar los actores, recursos, los procesos y los residuos generados y con ello, mediante la recopilación y análisis documentaria de información se propusieron cinco tecnologías para el tratamiento de los residuos orgánicos siendo seleccionado el sistema anaeróbico de un biodigestor de geomembrana tubular con una capacidad para líquido y gas de 57 m3. La inversión por parte de la Municipalidad de Santa Cruz, asciende a S/21 256 y un costo operativo anual de S/15 983, propuesta viable según indicadores de evaluación VAN=S/ 39 579 > 0, TIR= 70% > COK (Costo de Oportunidad del Capital) = 10%, y B/C=1.9 > 1.

La construcción de biodigestores para tratar residuos orgánicos provenientes de la producción agropecuaria (estiércoles de animales) a fin de obtener biogás, es una práctica habitual en poblaciones agropecuarias ubicadas en zonas tropicales y son menos construidas en zonas frías dado que no resultan producir la misma cantidad de biogás que los construidos en las zonas cálidas. Esto se debe a que las bajas temperaturas o fluctuaciones de temperaturas día/noche que ocurren en estas zonas, disminuyen la temperatura dentro del biodigestor provocando una inhibición en la producción de biogás que se obtiene de la fermentación de estos residuos a temperatura constante. Es necesario entonces investigación acerca de nuevos diseños de biodigestores para adaptarlos satisfactoriamente a zonas frías. El trabajo de tesis plantea un procedimiento para el dimensionamiento y análisis térmico de biodigestores de pequeña escala que permitirá encontrar un mejor diseño adaptado a climas fríos en el Perú. La instalación de biodigestores permitirá que familias productoras agropecuarias ubicadas en zonas rurales del Perú, tengan un adecuado tratamiento de sus residuos orgánicos y además se beneficien con un combustible renovable que puede ser usado para calefacción de una vivienda o para uso doméstico. Para conseguir este objetivo se propone un procedimiento de cálculo estandarizado que puede ayudarse del uso de un software de elaboración propia, que dimensiona los biodigestores y calcula las pérdidas de calor. En primera instancia se hace un análisis de la demanda energética en la vivienda, para luego relacionar esta demanda de energía con una cantidad equivalente en metros cúbicos de biogás, que a su vez, se relacionan directamente con una cantidad de animales que el usuario debe tener. Finalmente se analizan alternativas para remediar las variaciones de temperaturas dentro del biodigestor con calentadores activos o pasivos, y se determinan conclusiones y recomendaciones para mitigar las pérdidas de calor dentro del biodigestor.

En la presente investigación se desarrolló el diseño de un sistema híbrido para dotar de energía térmica a un motor Stirling, orientado a su uso en zonas rurales. El funcionamiento del sistema es tal que, durante el día aproveche la energía solar, y por la noche utilice la energía otorgada por la flama de biogás. El lugar elegido para el estudio es Marayhuaca, Incahuasi, donde se tiene una temperatura ambiente de 14,3 °C, y una irradiancia solar de 650 W/m2. El motor utilizado es un Stirling tipo beta de 15 W, con una temperatura en el receptor reportada de 730°C y un consumo de GLP de 0,0874 g/s. Para alimentar el motor se diseñó un biodigestor de 5,2 m3 cargado por una mezcla estiércol: agua en la proporción de 1:3; con un tiempo de retención hidráulico de aproximadamente un mes (29 días), y se incluyó una caseta tipo invernadero para mantener la temperatura interna mayor a la temperatura ambiente; el caudal necesario para el funcionamiento es de 0,57 m/h. Para captar la energía solar se seleccionó una antena parabólica OFFSET reciclada de 66 cm, sin embargo, no se obtuvieron resultados satisfactorios, ya que teóricamente la temperatura alcanzada en el foco fue de 229 °C. Finalmente, se estableció la distribución de los componentes del sistema híbrido, el concentrador debe estar orientado al norte a una inclinación de 30°, y el biogás pasa por una etapa de purificación y almacenamiento, y luego se transporta hasta el receptor del Stirling.

Los temas vinculados a los problemas medioambientales ocupan un espacio prioritario en la agenda del sector público y, en algunos casos puntuales, en la del sector privado. A nivel mundial, este hecho se puso de manifiesto en la década del ´70 y en nuestro país, podría decirse que la preocupación por el medio ambiente surgió recién en los años ’90. Así, la evaluación del impacto ambiental se ha ido convirtiendo en una necesidad para mitigar los efectos negativos que se generan a partir del accionar del hombre, ya sea como consumidor o como productor. Esta tesis tiene como objetivo presentar otra forma de dar tratamiento a las externalidades negativas provenientes de actividades productivas que generan residuos orgánicos, con la finalidad de disminuir los efectos nocivos causados por estos al medio ambiente y, de esta manera, elevar una nueva propuesta para diseñar un proyecto de desarrollo regional. Se postula un modelo en el que se considera la reconversión de una empresa monoproductora en multiproductora, teniendo en cuenta la posibilidad de transformar esos desechos orgánicos en subproductos con elevado potencial de ser comercializados en el mercado (específicamente bioenergía y biofertilizante). En el análisis empírico se considera el estudio de la región de CORFO Río Colorado, realizando un abordaje integral del territorio bajo el enfoque del Desarrollo Territorial Rural dado que, para controlar esos impactos negativos, es necesario analizar qué actividades productivas se realizan en ese territorio, cuáles son sus principales actores sociales, qué tipo de recursos naturales son clave para su crecimiento y desarrollo y cuáles son las instituciones que, de algún modo, condicionarán su desempeño. Las políticas públicas que se han ido implementando en los últimos tiempos en nuestro país han puesto en marcha diversos planes fomentando la concreción de de proyectos tendientes a la producción de bioenergía a partir de la biomasa. En este trabajo se considera que estos son de significativa importancia para contribuir al crecimiento y desarrollo de la región de CORFO Río Colorado. / The issues related to environmental problems occupy a priority place in the public sector's agenda and, in some specific cases, in the private sector. At a global level, this fact became clear in the ‘70s and in our country, it could be said that the concern for the environment emerged in the ‘90s. Thus, the environmental impact assessment has become a need to mitigate the negative effects that are generated from the actions of human being, either as a consumer or as a producer. The aim of this thesis is to present another way of treating negative externalities from productive activities that generate organic waste, in order to reduce the harmful effects caused to the environment and, in this way, raise a new proposal to design a regional development project. A model is postulated in which the conversion of a single-product multiproduct firm is considered, taking into account the possibility of transforming these organic waste into subproducts with high potential to be commercialized in the market (specifically bioenergy and biofertilizer). The empirical analysis considers the study of the CORFO Rio Colorado region, making an integral approach to the territory under the Rural Territorial Development approach since, to control these negative impacts, it is necessary to analyze what productive activities are carried out in that territory, which are its main social actors, what kind of natural resources are key to its growth and development and which are the institutions that, in some way, will condition its performance. There are a lot of public policies that have been implemented in recent times in our country, and they are many plans promoting projects for the production of bioenergy from biomass. In this work it is considered that these are of significant importance to contribute to the growth and development of the CORFO Rio Colorado region.

Una de las alternativas para la reutilización de los residuos orgánicos generados por las personas, producto de las actividades industriales, comerciales y domésticas, es el compostaje, proceso por el cual se puede obtener un producto biológicamente estable (compost) que puede ser utilizado para el enriquecimiento de suelos y áreas verdes. A pesar de que gran parte de los residuos orgánicos son provenientes de las actividades domésticas, estos muchas veces son eliminados y no son tomados en cuenta para su reutilización mediante técnicas de compostaje, ya que se requiere de un constante control y monitoreo, lo cual demanda tiempo y esfuerzo a las personas. Al no realizarse el compostaje correctamente, un mal proceso puede ser causante de la formación de malos olores y atracción de fauna contaminante. En el presente trabajo se plantea el diseño de una máquina doméstica capaz de generar compost a partir de residuos orgánicos. Para ello, el sistema posee las siguientes características. Una cámara multipropósito, la cual permite almacenar, separar, contener y trasladar los residuos orgánicos ingresados a lo largo de diferentes días. También, un módulo de medición y manipulación del proceso de compostaje, el cual es móvil pudiendo así ubicarse de manera independiente en los cinco compartimientos de la cámara multipropósito que alberga los residuos orgánicos. El módulo de medición y manipulación permite monitorear y controlar el proceso en cada compartimiento de la cámara por medio de la medición de la temperatura y el nivel de oxígeno, seguido de la manipulación de las variables mencionados por medio del accionamiento de la bomba, el calentador o el mezclador/triturador si el proceso lo requiere. Por último, al final de cada cinco días los residuos procesados caen de la cámara al depósito del sistema de donde el usuario puede recoger el producto terminado.

Se sintetizaron carbones activados por un proceso químico obtenidos a partir de la cáscara de castaña con el objetivo de analizar la capacidad de remoción de estos adsorbentes para eliminar los compuestos aromáticos (ácido benzoico, ácido salicílico y fenol) de las soluciones acuosas. Los carbones activados se caracterizaron mediante las siguientes técnicas instrumentales: espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), método Boehm, adsorción y desorción de nitrógeno y microscopía electrónica de barrido (SEM). Los carbones activados presentaron una estructura microporosa con una alta área superficial entre 1176-1434 m2/g, con presencia de grupos ácidos en la superficie del carbón, siendo mayor la acidez en los materiales preparados con menor razón de impregnación y a mayor temperatura de activación, siendo estas las variables más importantes en la preparación del carbón activado. En lo que se refiere a las condiciones de la adsorción, los parámetros que se estudiaron fueron el pH de la solución y la cantidad de adsorbente. Se encontró que el proceso de adsorción no solo dependía de la porosidad y de los grupos funcionales presentes en el carbón activado, sino también estaba afectado por la solubilidad y peso del adsorbato, del número y tipo de grupos sustituyentes en el anillo aromático, de la acidez superficial en el adsorbato y las interacciones adsorbatoadsorbente. Se determinó que el orden de remoción de los compuestos aromáticos fue el siguiente: ácido salicílico > ácido benzoico > fenol. Los carbones activados evidenciaron una mayor capacidad de remoción en el caso del ácido salicílico. La máxima capacidad de adsorción de ácido salicílico (C0= 50 ppm) se obtuvo para el carbón CF-1,0-400 con un valor de 42 mg g-1 (83,13%). En relación a la correlación de los datos experimentales se encontró que en general la isoterma de Freundlich fue la que describió mejor la adsorción de los tres adsorbatos, por lo que se pudo establecer que la superficie del adsorbente es energéticamente - 2 - heterogénea y que el proceso de adsorción fue el resultado de más de un tipo de interacciones adsorbato-adsorbente. Adicionalmente se encontró que la cinética de los tres adsorbatos sigue el modelo de pseudo segundo orden, en donde los valores de qe experimentales concuerdan con los obtenidos por el modelo. En general, esta capacidad de adsorción (qe) fue mayor para el ácido salicílico que con los otros compuestos aromáticos

El presente proyecto busca mejorar la gestión de residuos orgánicos de restaurantes, aplicando una alternativa de reciclaje concebida para el local de Santa Anita de la cadena de restaurantes de pollos y parrillas “El Mesón”. Tanto en el análisis de la alternativa como del caso aplicado, se utilizaron diversas herramientas de gestión que permitieron diagnosticar, planificar y testear la validez de la alternativa propuesta por este proyecto. En el análisis de la gestión de residuos sólidos en restaurantes, se han empleado algunos conceptos económicos, ambientales y de gestión. Los residuos no son aprovechados y terminan en rellenos sanitarios, botaderos o son empleados en la alimentación de algunos animales de crianza en condiciones antihigiénicas. Además, el juntar estos residuos en un relleno no es una solución sostenible, ya que el aumento de la población y, por tanto, de la generación de basura per cápita se ha convertido en un problema serio para Lima como toda gran ciudad, constituyéndose en una fuente importante de contaminación y emisión de gases de efecto invernadero al momento de su descomposición. En ese sentido, la alternativa que se propone es una forma eficiente de aprovechar los residuos orgánicos de los restaurantes utilizando la tecnología de los biodigestores, que hasta el momento no ha sido empleada en el ámbito urbano y el sector gastronómico en el Perú, con el fin de generar un valor compartido que beneficie tanto a los establecimientos entendendidos como negocios como a la sociedad en su conjunto. Al alcanzarse estos resultados, el proyecto evidenciaría su viabilidad, utilidad y su contribución a la sostenibilidad de largo plazo.

La formación de monocapas orgánicas auto-ensambladas en superficie de silicio es una alternativa prometedora para el desarrollo de nuevos materiales, cuyas propiedades fisicoquímicas controlan la estructura electrónica, de manera que puedan ser usados como componentes electrónicos en biosensores, diodos orgánicos, dispositivos de almacenamiento de memoria, fotodetectores y sensores ópticos, entre otras aplicaciones diversas. Gracias a la gran estabilidad energética en los enlaces covalentes de Si-C, se logra verificar mediante modelos teóricos la predicción de los ángulos de contacto de la adsorción sobre monocapas de compuestos orgánicos en superficies hidrogenadas de Si(100). Para ello se procede experimentalmente a la hidrosililación del óxido natural de la superficie de Si(100), seguida de las respectivas adiciones térmicas de 10-bromo-1-deceno y 11-bromo-1-undeceno. Tanto en la estructura del óxido natural, en el caso de la hidrosililación, como en ambas alquilaciones, las superficies obtenidas fueron estudiadas mediante microscopía de fuerza atómica y medición del ángulo de contacto. Las imágenes por microscopía muestran la aparición de estructuras morfológicamente diferenciadas entre las superficies de SiO2, Si-H, Si-C10H20-Br y Si-C11H22-Br. El análisis del ángulo de contacto experimental entre las muestras ya mencionadas registra ángulos menores a 10,0° para una superficie de SiO2, ángulos mayores a 90,0° para superficies de Si-H (pasivadas), y ángulos entre 70,0°-80,0° para las monocapas alquílicas depositadas. Los resultados experimentales obtenidos mediante mediciones del ángulo de contacto guardan una buena correlación con aquellos obtenidos teóricamente mediante el método de Young y el método Fowkes, los cuales se basan en la distribución de fuerzas intermoleculares presentes en cada superficie tratada. En conclusión, el análisis mediante estos métodos teóricos constituye una herramienta útil para comprobar la formación de las monocapas de haluros de alquilo sobre superficies de silicio, complementándose muy bien con la observación experimental mediante microscopía y medición del ángulo de contacto. / Tesis

Los ácidos 3-indolacéticos constituyen la base estructural para muchos fármacos, entre ellos el más conocido es la indometacina (fármaco antiinflamatorio no esteroideo). Aunque se han reportado alternativas de síntesis verde para indoles 2,3-dialquil sustituidos empleando el líquido iónico bisulfato de 1-butil-3-metilimidazolio [BMIm(HSO4)]; no ocurre lo mismo para el caso de alternativas de síntesis verde para derivados de ácidos 3-indolacéticos. En el presente trabajo se propone la síntesis del ácido 2-metil-3-indolacético (AMIA) a partir de la reacción de la fenilhidrazina con el ácido levulínico, utilizando al líquido iónico ácido de Brönsted [BMIm(HSO4)] como catalizador. Los resultados muestran que el líquido iónico [BMIm(HSO4)] es muy eficiente en la síntesis de indol de Fischer debido a su simplicidad operativa, altos rendimientos, propiedades duales catalizador-disolvente y su capacidad para ser reutilizado. La principal ventaja de este procedimiento es que el producto puede obtenerse en condiciones de alta pureza después del filtrado y lavado con agua, siendo este un aspecto particularmente atractivo pues incrementa el carácter verde de la síntesis y además sugiere una posibilidad de ser escalado a niveles de producción piloto. El producto se obtiene en forma de microcristales blancos, caracterizados mediante su punto de fusión, espectroscopia FT-IR, RMN 1H, RMN 13C, DEPT y HSQC que concuerda con data reportada. En comparación a la forma tradicional, este nuevo método no solo evidencia un mayor rendimiento y menor tiempo de reacción; sino también, un mayor green star area index (GSAI) con lo cual queda demostrado un mayor carácter verde del proceso. Cabe mencionar que la métrica de Estrella Verde (EV) considera los 12 principios de la química verde planteados por Anastas y Warner. / Tesis

This doctoral thesis describes the development of several catalytic systems containing imidazolium salts. It has been divided into four chapters: Chapter 1 describes a novel low transition temperature mixture (LTTM) based on 1-(methoxycarbonylmethyl)-3-methylimidazolium chloride and urea. The LTTM was characterized and then applied to the oxidation of boron compounds (i.e., boronic acids, boronic esters and trifluoroborates) to the corresponding alcohols, obtaining excellent results in short reaction times. The system, which acts as a co-solvent as well as source of oxidizer, achieved three synthetic cycles with a single imidazolium loading, greatly reducing the environmental impact of the protocol. Chapter 2 compiles our findings about the use of a LTTM based on iron(III) and 1-butyl-3-(methoxycarbonylmethyl)imidazolium chloride as a catalyst for the synthesis of quinazolines. The mixture, named IBIS, presents a bifunctional character as both Lewis acid and redox catalyst, affording the desired products in moderate to excellent yields using air as the terminal oxidant in the absence of solvent. In addition, a methodology for the direct synthesis of 2-arylquinazolines from 2-nitrobenzaldehydes is presented and discussed. Chapter 3 details the study of ionic organic solids (IOS) as metal-free heterogeneous catalysts. The IOS 1,3-bis(carboxymethyl)imidazolium chloride effectively catalyzed the C-3 allylation of indoles, providing a single regioisomer in up to quantitative yields and often, pure after simply filtering off the catalyst. The reaction could be performed in gram scale and the catalyst could be reused up to 5 consecutive times without loss of activity. The protocol was then extended to other π-excessive heterocycles, which experienced selective N-allylation. Overall, this methodology proved to be significantly superior in terms of sustainability than those reported in the literature. This chapter also presents the first synthesis of 1,3-bis(sulfomethyl)imidazole and a comparative study of its catalytic activity against carboxy-based IOS in the synthesis of quinolines as well as the allylation reaction discussed above. Chapter 4 describes the synthesis and characterization of a series of metal-organic frameworks based on 1,3-bis(carboxymethyl)imidazole and zirconium salts using a water-based methodology, as well as the preparation and study of a series of metal-organic gels based on the same components. The project is still ongoing, so only preliminary results are discussed. Sustainability metrics were calculated in all the above-mentioned projects, in order to unbiasedly assess the environmental impact of our synthetic protocols, as well as to compare with previously reported methodologies. / This work has been possible thanks to funding from the Spanish Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (PGC2018-096616-B-I00), the Spanish Ministerio de Ciencia e Innovación (PID2021-127332NB-I00), the Generalitat Valenciana (AICO/2021/013 and IDIFEDER/2021/013) and the University of Alicante (VIGROB-316, UADIF20-106, UAUSTI21-15). The author wishes to express his gratitude to the Institute of Organic Synthesis, for a research contract (I-PI/57-20), the Institute of Electrochemistry (I-PI 55/19) and to the University of Alicante-Banco Santander consortium for a grant to carry out a three-month research stay at Gothenburg University, Sweden.