Influencia de plantas acuáticas y distancia entre electrodos en la remoción de demanda química de oxígeno y generación de bioelectricidad

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dc.contributor.advisorGuerrero Escobedo, Adolfo Enrique
dc.contributor.authorRios Castillo, Elmer
dc.contributor.authorRomero Rodriguez, Carlos Elias
dc.date.accessioned2025-04-16T17:26:44Z
dc.date.available2025-04-16T17:26:44Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractEl vertimiento directo y la inadecuada gestión de aguas residuales locales a nivel municipal alteran los cuerpos de agua superficiales, a consecuencia de altas concentraciones de contaminantes. Este problema es preocupante en Trujillo debido a que no se dispone de una infraestructura para el tratamiento de aguas residuales con la capacidad adecuada para cubrir las demandas actuales. Este estudio evaluó la producción de bioelectricidad y el índice de eliminación de la DQO en un biocelda microbiana con fotosíntesis PMFC tratando aguas residuales de la Planta de Tratamiento de Covicorti de Trujillo. El trabajo se desarrolló en un sistema batch, con un periodo de trabajo de 60 días en seis celdas de combustible microbianas fotosintéticas (PMFC) de las cuales PMFC1, PMFC3, PMFC6 contenían Pistia stratiotes y distancias de 14 cm, 12 cm y 9 cm respectivamente, mientras que las celdas PMFC2, PMFC4 y PMFC5 usaron Eichhornia crassipes y distancias de 14 cm, 12 cm y 9 cm respectivamente; todas las celdas fueron hechas de PVC con un volumen de 13 L. Los resultados multimétricos mostraron que la celda PMFC6, obtuvo la mayor producción de bioelectricidad en comparación con las demás celdas, con valores de 204,90 mV, 0,09 mA, 0,02 mW, 29,33 mA/m2 y 6,89 mW /m2 para el voltaje, corriente, potencia, densidad de corriente y la densidad de potencia respectivamente. Además, las pruebas de laboratorio mostraron una mejor eficiencia de remoción al 90,80 % DQO en la celda PMFC3. Se concluyó que la celda de combustible microbiana fotosintética influenciada por una menor distancia entre electrodos (9 cm) fue la que mayor bioelectricidad generó y que Pistia stratiotes fue el tipo de planta más eficiente para la remoción de DQO en comparación con Eichhornia crassipes. Palabras Claves: Celdas, remoción, bioelectricidad, PMFC ABSTRACT Direct discharge and inadequate local wastewater management at the municipal level alter surface water bodies as a result of high concentrations of contaminants. This problem is of concern in Trujillo because there is no wastewater treatment infrastructure with adequate capacity to meet current demands. This study evaluated the bioelectricity production and COD removal rate in a PMFC photosynthetic microbial biocell treating wastewater from the Covicorti Treatment Plant in Trujillo. The work was developed in a batch system, with a working period of 60 days in six photosynthetic microbial fuel cells (PMFC) of which PMFC1, PMFC3, PMFC6 contained Pistia stratiotes and distances of 14 cm, 12 cm and 9 cm respectively, while PMFC2, PMFC4 and PMFC5 cells used Eichhornia crassipes and distances of 14 cm, 12 cm and 9 cm respectively; all the cells were made of PVC with a volume of 13 L. The multimetric results showed that the PMFC6 cell, obtained the highest bioelectricity production compared to the other cells, with values of 204.90 mV, 0.09 mA, 0.02 mW, 29.33 mA/m2 and 6.89 mW /m2 for voltage, current, power, current density and power density respectively. In addition, laboratory tests showed a better removal efficiency at 90.80 % COD for the PMFC3 cell. It was concluded that the photosynthetic microbial fuel cell influenced by a shorter distance between electrodes (9 cm) generated the highest bioelectricity and that Pistia stratiotes was the most efficient plant type for COD removal compared to Eichhornia crassipes. Keywords: Cells, removal, bioelectricity, PMFC.
dc.description.tableofcontentsÍNDICE DE CONTENIDO JURADO EVALUADOR.......................................................................................................................ii DEDICATORIA ...................................................................................................................................iii AGRADECIMIENTO...........................................................................................................................iv RESUMEN........................................................................................................................................ xiv ABSTRACT........................................................................................................................................xv I. INTRODUCCIÓN........................................................................................................................ 1 1.1. Realidad problemática....................................................................................................... 1 1.2. Antecedentes .................................................................................................................... 2 1.3. Marco teórico y conceptual................................................................................................ 6 1.3.1. Marco legal.................................................................................................................... 6 1.3.2. Agua Residual............................................................................................................... 7 1.3.3. Contaminantes del Agua Residual ................................................................................ 8 1.3.4. Consecuencias de las aguas residuales en el ambiente............................................... 8 1.3.5. Clasificación de las aguas residuales ......................................................................... 10 1.3.6. Características de las aguas residuales domésticas................................................... 10 1.3.7. Tratamiento de las aguas residuales domésticas ....................................................... 11 1.3.8. Tratamiento biológico.................................................................................................. 12 1.3.9. Celda de combustible microbiana ............................................................................... 14 1.3.10. Celda de combustible microbiana fotosintética (PMFC) ......................................... 16 vi 1.3.11. Fotosíntesis ............................................................................................................ 20 1.3.12. Plantas acuáticas.................................................................................................... 20 1.3.13. Rizosfera y Rizodeposición..................................................................................... 22 1.3.14. Bacterias electroquímicamente activas................................................................... 22 1.3.15. Electrodos............................................................................................................... 23 1.3.16. Generación bioelectricidad en la PMFC.................................................................. 24 1.4. Problema ......................................................................................................................... 25 1.5. Hipótesis.......................................................................................................................... 25 1.6. Objetivos ......................................................................................................................... 26 1.6.1. Objetivo General ......................................................................................................... 26 1.6.2. Objetivos Específicos.................................................................................................. 26 1.7. Importancia del problema ................................................................................................ 26 II. MATERIALES Y MÉTODOS..................................................................................................... 28 2.1. Materiales, reactivos e insumos ...................................................................................... 28 2.2. Material biológico............................................................................................................. 29 2.3. Equipos e instrumentos ................................................................................................... 29 2.4. Metodología de trabajo.................................................................................................... 30 2.4.1. Material de estudio...................................................................................................... 30 2.4.2. Población(N) ............................................................................................................... 30 2.4.3. Muestra(n)................................................................................................................... 30 2.4.4. Instrumentación........................................................................................................... 30 vii 2.5. Diseño experimental........................................................................................................ 31 2.6. Procedimiento Experimental............................................................................................ 34 2.6.1. Estudio de literatura .................................................................................................... 35 2.6.2. Diseño de PMFC......................................................................................................... 35 2.6.3. Construcción de celda microbiana .............................................................................. 36 2.6.4. Recolección e inoculación de sedimento .................................................................... 36 2.6.5. Recolección y adición de agua residual. ..................................................................... 37 2.6.6. Recolección e incorporación de plantas...................................................................... 37 2.6.7. Operación, medición y monitoreo de la PMFC............................................................ 37 2.6.8. Evaluación de eficiencia en la eliminación de DQO y generación de bioelectricidad .. 38 III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................................................................ 40 3.1. Características iniciales del agua residual....................................................................... 40 3.2. Caracterización del sedimento ........................................................................................ 41 3.3. Producción de bioelectricidad y remoción de DQO ......................................................... 43 3.4. Evaluación del voltaje, potencia, densidad de corriente y densidad de potencia ............ 46 3.5. Evaluación de la distancia entre electrodos .................................................................... 51 3.6. Evaluación del tipo de planta........................................................................................... 53 3.7. Análisis de estadística de datos ...................................................................................... 55 IV. CONCLUSIONES ................................................................................................................ 56 V. RECOMENDACIONES............................................................................................................. 57 VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................................... 58 viii VII. ANEXOS.............................................................................................................................. 66
dc.formatapplication/pdf
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14414/23836
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Nacional de Trujillo. Fondo Editorial
dc.publisher.countryPE
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectTECHNOLOGY::Celdas, remoción, bioelectricidad, PMFC
dc.subject.ocdehttps://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.07.00
dc.titleInfluencia de plantas acuáticas y distancia entre electrodos en la remoción de demanda química de oxígeno y generación de bioelectricidad
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
renati.advisor.dni18211090
renati.advisor.orcid0000-0003-4512-8684
renati.author.dni73098635
renati.author.dni73081121
renati.discipline531036
renati.jurorQuezada Álvarez, Merardo Alberto
renati.jurorAlcántara Campos, José Carlos
renati.jurorRivero Méndez, José Félix
renati.jurorGuerrero Escobedo, Adolfo Enrique
renati.levelhttps://purl.org/pe-repo/renati/level#tituloProfesional
renati.typehttps://purl.org/pe-repo/renati/type#tesis
thesis.degree.disciplineIngeniería Ambiental
thesis.degree.grantorUniversidad Nacional de Trujillo. Facultad de Ingenieria Química
thesis.degree.nameIngeniero Ambiental
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