XII SIMPOSIO DE AVANCES DE TESIS DE POSGRADO EN CIENCIAS AMBIENTALES
Inauguración del simposio
Dr. Luis Antonio Salazar Olivo, Director General del IPICYT
Dra. Elisabeth Huber-Sannwald, Jefa de la DCA
Dra. Esperanza Martínez Romero
Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Cuernavaca, Morelos
Conferencia plenaria inaugural
Bacterias fijadoras de nitrógeno para la sustentabilidad.
Resumen
El éxito de los insectos se atribuye en parte a sus microbios asociados. Algunos insectos tienen bacteriomas abdominales que contienen bacterias con genomas reducidos y que se transfieren a la progenie. Estas producen aminoácidos y vitaminas para los insectos. Otros simbiontes de insectos fijan nitrógeno y permiten que éstos se alimenten de dietas ricas en carbón, pero pobres en nitrógeno. Las termitas y distintos escarabajos que se alimentan de madera tienen bacterias fijadoras de nitrógeno. En mi grupo de investigación estudiamos la fijación de nitrógeno en la cochinilla del carmín que tiene valor comercial. En plantas las bacterias fijadoras de nitrógeno han sido utilizadas en cultivos de leguminosas durante más de 120 años y en soya se obtienen ahorros de billones de dólares al utilizarlas en vez de fertilizantes químicos nitrogenados. En México, en frijol encontramos una gran diversidad de especies de rizobios. La fijación de N en leguminosas arbóreas es muy eficiente y se ha estimado que se pueden fijar cerca de 300 kg/N/ha por año. Estudiamos la diversidad de bradyrizobios de árboles nativos de México con enfoques genómicos. Las bacterias fijadoras de nitrógeno podrían promover la fijación en cereales. Existen reportes que muestran que hay una gran dependencia en los genotipos de las plantas. Hemos probado en maíz consorcios bacterianos sintéticos obteniendo fijación de nitrógeno con Azospirillum brasilense. Hemos estudiado la expresión de genes de rizobios en maíz usando transcriptómica.
Agradecimientos
PAPIIT-UNAM IN210021, CONACYT 317032
Sesión de consultas, avances de tesis de estudiantes de la Maestría en Ciencias Ambientales
MODALIDAD CARTEL
Captura de plomo a través de sulfuros empleando un reactor de biopelícula en membranas
Sulfide-driven lead sequestration in a membrane biofilm reactor
Christopher A. Díaz Muñiz; Lourdes B. Celis; César Nieto-Delgado & Aura Ontiveros-Valencia
1División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica
christopher.diaz@ipicyt.edu.mx
Maestría en Ciencias Ambientales
Resumen
La contaminación de agua por diferentes metales en un problema muy común que hace necesario la aplicación de diferentes tecnologías para poder removerlos. El plomo, es uno de los metales más tóxicos que se conocen y, en bajas concentraciones, puede provocar efectos adversos a la salud y el ambiente. Las bacterias sulfatorreductoras (BSR) se han empleado exitosamente para la remoción de metales presentes en el agua, pues al transformar el sulfato a sulfuro, este reacciona con los metales formando precipitados insolubles, inmovilizándolos y disminuyendo su toxicidad. Pocos son los trabajos que han utilizado BSR hidrogenotróficas, esto debido a la poca solubilidad del H2 y a que su acumulación genera atmósferas explosivas. El reactor de biopelícula en membranas (MBfR) se ha aplicado exitosamente para la eliminación de un gran número de contaminantes, utilizando H2 como donador de electrones para el crecimiento de biopelículas microbianas en membranas huecas que suministran de manera segura y eficaz el H2. El objetivo de la presente investigación fue el de evaluar la capacidad de un MBfR para la remoción de sulfato (585 mg/L) y plomo (en tres etapas cuyas concentraciones fueron 50, 100 y 200 mg/L). Este trabajo reporta las condiciones bajo las cuales dos reactores (R1 y R2) fueron capaces de remover dichos contaminantes. En ambos, la producción de sulfuros fue lo suficientemente alta (> 100 mg/L) para lograr remover hasta 200 mg/L de plomo con una alta eficiencia. El plomo, al ser inmovilizado principalmente como PbS, no afectó la actividad de las BSR.
Caracterización de comunidades arsenato reductoras mediante los genes funcionales arsC y arrA
Herón Navarrete Euán & Berenice Celis-García
División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A. C.
Maestría en Ciencias Ambientales
Resumen
El arsénico es un metaloide presente en la corteza terrestre que puede ser movilizado naturalmente en el ambiente mediante su ciclo biogeoquímico. Sin embargo, las actividades mineras pueden causar un desajuste al exponer grandes cantidades de arsénico en el ambiente, alcanzando cuerpos de agua y suelo circundantes. La exposición de los humanos al arsénico puede provocar diversos riesgos para la salud debido a su toxicidad, por lo que su remoción del agua y del suelo resulta vital. Para ello, se pueden emplear bacterias que son capaces de transformar el arsénico y propiciar la re-mineralización a través de la precipitación con sulfuro. El sulfuro es producto de la reducción del sulfato por bacterias sulfato reductoras, las cuales se encuentran asociadas a los drenajes ácidos de mina, que dependiendo del mineral también pueden contener arsénico. Algunas bacterias realizan la arsenato reducción con dos propósitos: como mecanismo de detoxificación y/o para obtener energía (respiración). El arsenato entra en la bacteria por su similitud estructural con el grupo fosfato y en respuesta a este agente tóxico, una enzima arsenato reductasa, codificada por el gen arsC, cataliza la reducción hasta arsenito que posteriormente se expulsa al exterior de la célula. Durante la respiración, un sustrato orgánico como el lactato dona sus electrones, que pasan por la cadena de transporte de electrones con la finalidad de producir ATP, utilizando al arsenato como el aceptor final de electrones. Para esto, se requiere de otra arsenato reductasa, asociada a una membrana, codificada por el gen arrA. Las bacterias sulfato reductoras han sido reportadas con la capacidad de reducir el arsénico en conjunto con sulfato, promoviendo la síntesis de nanoestructuras con capacidades foto-catalíticas. El objetivo de este trabajo es dilucidar los mecanismos de detoxificación y respiración del arsénico mediante la caracterización de los genes funcionales arrA y arsC de dos comunidades microbianas. Además de caracterizar a las bacterias que principalmente realizan la respiración en consorcios recuperados de un sistema hidráulico contaminado con arsénico en localidades de San Luis Potosí. Este trabajo servirá de base para poder aislar a las bacterias que desempeñan la función de biorremediación de sedimentos con una alta presencia de arsénico.
Aumento de la producción de hidrógeno en fermentación oscura por medio de la extracción de ácidos carboxílicos
Enoé Rodríguez Jonguitud; Elías Razo Flores; José René Rangel Méndez; César Nieto Delgado; María De Lourdes Berenice Celis García & Aura Virginia Ontiveros Valencia
División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A. C.
Maestría en Ciencias Ambientales
Resumen
La fermentación oscura es una alternativa para la producción de hidrógeno y de ácidos carboxílicos; sin embargo, el rendimiento real de producción de hidrógeno es menor al estequiométrico debido a factores como el consorcio microbiano, parámetros operacionales y fenómenos inhibitorios. La acumulación de ácidos carboxílicos e hidrógeno en el medio provoca la inhibición por producto. La fermentación extractiva es una técnica en la que se extraen los productos durante la fermentación, un ejemplo de ello es el uso de resinas poliméricas para extraer los ácidos carboxílicos; se ha demostrado que las resinas pueden aumentar la producción de ácidos carboxílicos y de hidrógeno, no obstante, tiene algunos retos como la competencia de los iones en el medio por los sitios activos en la resina, la acumulación de biomasa en la resina y el efecto de regeneración-intercambio por el cambio de pH cuando la resina está acomodada dentro de una columna empacada. En este proyectó se utilizó la resina polimérica no funcionalizada Pad950, primero se caracterizó y se obtuvo su capacidad de adsorción, posteriormente se acopló una columna empacada con la resina a un reactor en lote donde se esta llevando a cabo la fermentación oscura. La resina Pad950 tiene afinidad por los ácidos carboxílicos presentes en el medio fermentado y es más selectivo hacia el butirato. Se cambió la configuración del arreglo del sistema de remoción, sustituyendo la columna empacada por un tanque agitado; en ambos arreglos se aumento la producción de hidrógeno y de lactato, con respecto al control
Diversidad y estructura de la red de interacciones planta-mariposa en Sierra de Álvarez, San Luis Potosí
Guillermo Lezama Balderas, Felipe Barragán Torres & Alfredo Ramírez-Hernández
División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A. C.
Maestría en Ciencias Ambientales
Resumen
Las mariposas son un grupo de importancia como visitantes florales y útil como modelo para evaluar la respuesta de la comunidad y dar seguimiento de programas de conservación. Medir la diversidad de mariposas y conocer la estructura de sus interacciones es indispensable para manejar apropiadamente los ecosistemas. Sin embargo, la diversidad de mariposas y sus interacciones han sido poco estudiadas incluso en áreas prioritarias para la conservación como en el Área de protección de Flora y Fauna Sierra de Álvarez (APFFSA) en San Luis Potosí. El objetivo de este estudio fue analizar cómo cambia la diversidad taxonómica de mariposas y cómo se estructura la red de interacciones entre estos insectos y las plantas con flor en una escala temporal y espacial en el APFFSA. Se seleccionaron tres sitios con diferentes condiciones de paisaje, A) una zona ubicada fuera del polígono ANP donde, B) zona en el límite del polígono del ANP, C) zona dentro del polígono del ANP. Se realizaron recolectas mediante redes entomológicas y el registro de interacciones en cada parcela de julio a diciembre de 2021. Se analizo la diversidad utilizando los números de Hill, se comparó la diversidad mediante curvas de rarefacción, se cuantificaron y sumaron los componentes de la diversidad beta (βT). Se determinó la estructura de la red y se realizó un análisis de núcleo vs periferia. Se registraron 94 especies de mariposas. Se encontró una mayor riqueza y diversidad en el sitio ubicado dentro del ANP y en temporada de lluvias. Se encontraron diferencias en la composición de especies entre condiciones de paisaje y temporadas. La disimilitud total entre paisajes está dada en su mayoría por el recambio. Las redes presentan una estructura anidada en las tres condiciones de paisaje y en las temporadas. Se encontró mayor anidamiento en el sitio C) y en temporada de lluvias. Nuestro estudio muestra una segregación temporal de la diversidad que fue superior durante las lluvias y el ANP. Sitios fuera del ANP mostraron estructuras de redes anidadas por lo que deben ser consideradas para establecer estrategias de manejo que garanticen la diversidad.
Estudio de la factibilidad de retención de nanoplásticos en sistemas de tratamiento de agua con carbones activados granulares provenientes de diferentes precursores
J. N. Heredia Guerrero, E.D. Isaacs Paez & J.R. Rangel Méndez
División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C.
Maestría en Ciencias Ambientales
La generación de plásticos ha aumentado exponencialmente en las últimas décadas, con una producción de 368 millones de toneladas en 2019, siendo el poliestireno uno de los más abundantes. Los plásticos se han encontrado en todos los medios ambientales y su degradación produce nanopartículas que provocan efectos adversos al medio ambiente y a la salud (nanoplásticos). Recientemente, se ha reportado la presencia de estos nanoplásticos en plantas de tratamiento de agua potable, lo cual es de gran preocupación. Por lo tanto, es necesario determinar si los procesos de adsorción con carbón activado granular (CAG), usados en el tratamiento de agua a nivel mundial, son capaces de retener estos nanoplásticos y en qué medida. En este sentido, el CAG es muy efectivo para remover contaminantes orgánicos, sin embargo, existe escasa investigación sobre su eficiencia para remover nanoplásticos del agua. Por lo anterior, se estudió y determinó la capacidad de tres carbones activados para retener nanoplásticos de poliestireno. Para esto, se desarrolló un método de análisis basado en turbidez y para determinar la concentración de nanoplásticos en agua. Los materiales estudiados fueron caracterizados mediante FTIR, fisisorción de N2, titulaciones potenciométricas, etc., y se usaron nanopartículas de poliestireno de 120 a 140 nm de diámetro. Los resultados preliminares muestran que el carbón de madera tiene mayor capacidad de adsorción (19.9 mg/g), seguido de los CAG de concha de coco y bituminoso, 16.4 y 16.3 mg/g, a un pH inicial de 6. Adicionalmente, se observó que, al aumentar el pH de 4 a 12, la capacidad de adsorción disminuye hasta un 68%. Estos resultados muestran un avance importante en la problemática de nanoplásticos en sistemas de tratamiento de agua potable.
Producción microbiológica de nanopartículas de paladio en consorcios microbianos para la reducción de 3,5,6-tricloro-2-piridinol, metabolito del insecticida clorpirifos
A. Figueroa-Careaga1, R. Rangel-Méndez1, F. Cervantes-Carrillo2, E. Razo-Flores1 & A. Ontiveros-Valencia1.
1División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C.
2Instituto de ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)
Maestría Ciencias Ambientales
Resumen
El 3,5,6-tricloro-2-piridinol (TCP) es el metabolito más tóxico del insecticida clorpirifos (CP), el cual causa una gran contaminación en suelos y ambientes acuáticos, por lo que ha atraído preocupaciones por su dispersión en el ambientes y necesidad de tratamiento. En el presente estudio se realizaron 3 distintas configuraciones de microcosmos para producir nanopartículas (NPs) de Paladio (Pd) y así promover la transformación reductora del TCP. El primero (DH) se componía del consorcio bacteriano, Pd(II) e hidrógeno (H2) como donador de electrones, el segundo (DG) tenía glucosa como donador y el tercero (CD) carecía de donador. Los resultados de la cinética de remoción del TCP mostraron que la serie CD presentó las concentraciones más altas de TCP, con un porcentaje de reducción de sólo 9.65 ±3.80% y una tasa de reducción de 0.04 mg TCP/L h. Esta elevada concentración del contaminante se debe a la carencia de donador. Por su parte, las configuraciones DH y DG lograron una reducción del 81.96 ± 1.37% y el 88.65 ± 2.15 con una tasa de reducción de 0.34 y 0.37 mg TCP/L h, respectivamente. La diferencia de concentraciones se debió al uso de H2 como donador de electrones inorgánico para convertir al Pd(II) disuelto en NPs de Pd de valencia cero mediante la reducción autocatalizada de Pd(II) y a la síntesis de NPs de Pd por el consorcio bacteriano utilizando al donador orgánico.
Estudios electroquímicos de puntos cuánticos de carbono y su posible aplicación en celdas solares
Torres-Colunga K.I.1, González-Vera A.S.1, Olmos-Moya P.M.1, Cházaro-Ruiz L.F.1, Rangel-Méndez J.R.1 & Galicia-García M.2
1 División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A.C.
2 Departamento de Ciencias Químico-Biológicas, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
Maestría Ciencias Ambientales
Resumen
Los puntos cuánticos de carbono (CQDs) son nanoestructuras de dimensión cero que fueron reportadas por primera vez en 2004 y desde entonces, han recibido un gran interés debido a los diversos atributos que poseen como son: confinamiento cuántico, capacidad de almacenamiento de electrones, afinidad al agua y disolventes orgánicos polares, alta conductividad eléctrica, absorción y emisión fluorescente ajustables. Recientemente, en nuestro grupo de investigación se sintetizaron CQDs a partir de un tratamiento hidrotermal, asistido por microondas, de cáscaras de naranja (residuo agroindustrial) empleadas como fuente de carbono. Entre las posibles aplicaciones de estos compuestos se encuentra su implementación en electrodos para celdas solares sensibilizadas que permitan el aprovechamiento de energías limpias como la solar. Pocos son los trabajos que han estudiado las propiedades conductoras de los puntos cuánticos de carbono cuando son reducidos electroquímicamente. En este trabajo se propone estudiar la influencia del grado de reducción electroquímica en la conductividad eléctrica del punto cuántico de carbono para la elaboración de electrodos para celda solar. Este trabajo reporta la síntesis y purificación de puntos cuánticos de carbono a partir de la cáscara de naranja mediante filtraciones con membranas de flujo tangencial de 30, 10, 05 y 03 kDa. Los CQDs preparados presentaron una fluorescencia verde-azul y poseen grupos hidroxilo, carboxilo, aminas y carbonilos. El fraccionamiento de las mezclas de la síntesis empleando membranas de flujo tangencial permitió el acotamiento de la población de nanopartículas, obteniéndose aquellas con un diámetro promedio de 15.19 nm, lo cual coincide con una característica importante de los CQDs. El análisis de espectroscopía Raman reveló un patrón de bandas D y G características de materiales carbonosos con dominios de átomos de carbono sp2 y sp3, en donde estos últimos están relacionadas con los grupos funcionales oxigenados presentes en los CQDs.
Efecto de la intensidad del estímulo eléctrico en el desarrollo de Arabidopsis thaliana en un sistema semi-hidropónico
Francisco Ivan Martínez Hernández1; Luis Felipe Chazaro Ruíz1; Joel David Flores Rivas1; Juan Francisco Jiménez Bremont2; Enrique González Pérez2
1División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica
2División de Biología Molecular, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica
Maestría Ciencias Ambientales
Resumen
El efecto de la electricidad sobre las plantas es un fenómeno que ha sido estudiado desde el siglo XVIII, a través de la técnica de electrocultivo la cual tiene como finalidad mejorar procesos relacionados a las plantas, tales como la germinación y el crecimiento debido a la aplicación de campos eléctricos en el suelo. Así mismo, las ventajas que ofrece radican en que se disminuye el uso de fertilizantes, es de bajo consumo energético y no genera daño a las células vegetales. Cabe destacar que esta técnica se ha aplicado principalmente a cultivos de interés agrícola como tomate, maíz, trigo y legumbres utilizando suelo como soporte; sin embargo, en condiciones de laboratorio también se han propuesto otros medios como cultivo in vitro e hidroponia. Es por ello que el presente proyecto propone un sistema semi-hidroponico compuesto de arena estéril y una solución hidropónica de sales de Hoagland (50%) para la evaluación del crecimiento de Arabidopsis thaliana, una planta de interés biológico que al tener un ciclo de vida corto permitirá observar cambios en su estructura por la influencia de estímulos eléctricos.
Recuperación de biocostra en diferentes condiciones de perturbación dentro de la Reserva de la Biosfera de Mapimí, Durango México
Arturo Rocha Hernández1, Elisabeth Huber-Sannwald1, Nguyen Esmeralda López-Lozano1, Matthew Bowker2; Natalia Martínez-Tagüeña1
1División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica
2Northern Arizona University’s School of Forestry
Maestría Ciencias Ambientales
Las costras biológicas del suelo o biocostras, son comunidades diversas de cianobacterias, líquenes, algas, hongos y briofitas que colonizan el suelo en ambientes extremos de las zonas áridas y semiáridas, desempeñando funciones ecológicas relacionadas al ciclo del agua, carbono y nitrógeno y la estabilidad del suelo. La actividad ganadera en estas zonas contribuye a la degradación continua del suelo y de no controlarse, los escenarios de la desertificación podrían presentarse. En los últimos 10 años, se ha empleado el uso de la biocostra en forma de inóculos, para la rehabilitación y restauración de ecosistemas degradados en las zonas áridas. El objetivo de este estudio es examinar el proceso de recuperación de biocostra, en núcleos de suelo provenientes de un sitio perturbado en la Reserva de la Biósfera de Mapimí (RBM). Examinamos el efecto de dos escenarios de riego y tres tipos de inóculos de biocostra provenientes de un sitio conservado (sin ganadería) y perturbado (con ganadería), con diferente composición taxonómica, la cual promoverá diferencialmente el desarrollo de la cobertura de biocostra, la estabilidad del suelo (cuantificación de exopolísacaridos, estabilidad de agregados), la rugosidad y biomasa fotosintética (contenido de clorofila a). El experimento contempla tres tiempos de análisis: antes de la inoculación, tres y seis meses posteriores a ella. Los resultados demuestran una disminución significativa del suelo desnudo, tres meses posteriores a la inoculación (ANOVA; interacción inóculo-riego, P<0.0001). El contenido de clorofila a ha aumentado significativamente durante los tres meses posterior a la inoculación en aquellos núcleos inoculados con biocostra del sitio conservado (ANOVA; interacción inóculo-riego, P<0.0001); mientras que, en aquellos inoculados con biocostra del sitio perturbado, ha aumentado con los pulsos grandes del riego, en comparación con los pulsos pequeños. La producción de exopolísacaridos de las cianobacterias, fue significativamente diferente tres meses posteriores a la inoculación (P>0.05); mientras que, en aquellos producidos por otros microorganismos, se obtuvo una baja producción tres meses posteriores a la inoculación. Esto sugiere que los inóculos de biocostra del sitio conservado, poseen una mayor capacidad en el uso eficiente del agua, lo que permite comprender mejor el funcionamiento de la biocostra.
Respuestas ecofisiológicas de Echinocactus platyacanthus en interacción con un consorcio microbiano ante estrés hídrico
Delia Paloma Martínez Bernal; Joel David Flores Rivas & Nguyen Esmeralda López Lozano
1División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica
Maestría en Ciencias Ambientales
Resumen
Echinocactus platyacanthus es un cactus endémico de México, esta especie tiene una baja tasa de reproducción y alta mortalidad en etapas tempranas de desarrollo. Además, la destrucción de su hábitat y sobreexplotación han puesto en peligro a sus poblaciones. No obstante, se debe considerar que las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR por sus siglas en inglés) son microorganismos benéficos que interactúan con las plantas (incluyendo E. platyacanthus) y presentan diversos mecanismos que promueven su crecimiento. Uno de ellos es la secreción exopolisacáridos (EPS), la cual proporciona protección ante la desecación al mejorar la retención de agua. Asimismo se ha demostrado que los géneros Bacillus, Achromobacter y Stenotrophomonas pueden promover el crecimiento de las plantas a través de la producción de fitohormonas, sideróforos y solubilización de fósforo, mitigando el estrés, considerándolas como PGPR. De modo que la inoculación con bacterias promotoras del crecimiento vegetal puede ser benéfica para la planta con la que interactúan al conferir tolerancia al estrés hídrico. Además se ha reportado el potencial para ser empleada en el área de la restauración ambiental, al inocular especies que se encuentren en alguna categoría de riesgo, como puede ser el caso de Echinocactus platyacanthus. Se demostró que las cepas del consorcio son capaces de producir EPS en condiciones de estrés hídrico. Resaltando que este rasgo promotor del crecimiento vegetal no había sido reportado para estás cepas. A pesar de que no se han concluidos los experimentos, se espera que la información obtenida en este estudio sea de utilidad para promover la reintroducción, recuperación, y conservación de esta especie, con perspectivas de continuar con la caracterización de estás cepas para conocer los mecanismos por los cuales pueden interactuar con la planta y beneficiar su desarrollo.
Sesión de consultas, avances de tesis de estudiantes del Doctorado en Ciencias Ambientales
Modalidad ponencia
Estudio de la captura de CO2 mediante fibras de bagazo de agave carbonizadas modificadas con nanotubos de carbono e impregnadas con líquido iónico
Luis Eduardo Rios Saldañaa, Cesar Nieto Delgadoa, Miguel Avalos Borjab, Karim Sapagc, José René Rangel-Méndez*
aDivisión de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A. C.
bDivisión de Materiales Avanzados, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A. C.
cLaboratorio de Sólidos Porosos, INFAP, CONICET Universidad Nacional de San Luis, San Luis, Argentina
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
Los problemas ambientales debido al aumento de gases de efecto invernadero en el ambiente, tales como el CO2, han provocado, entre otras estrategias, el desarrollo de nuevos materiales que puedan remover este gas del ambiente. Actualmente este tipo de materiales siguen en etapa de investigación, donde los líquidos iónicos, como el acetato de 1-butil-3-metilimidazol, tienen gran selectividad por el CO2 a condiciones ambientales. Sin embargo, la baja transferencia de masas del CO2 hacia el líquido iónico, debido a la alta viscosidad de este último, causa que la capacidad y velocidad de captura disminuya. Por lo que utilizar un material de soporte con buena área específica, donde se pueda dispersar el LI resulta una opción viable. Por lo tanto, en este proyecto de investigación se propone sintetizar nanotubos de carbono (CNT) en los macroporos de las fibras de bagazo carbonizadas (FBCL), para aumentar el área específica donde se impregnará el LI acetato de 1-butil-3-metilimidazol, y de este modo evaluar la capacidad y cinética de sorción-desorción de CO2. Para este simposio se presentan los resultados correspondientes al primer capitulo de la tesis donde se optimizo el crecimiento de CNT y se midió su capacidad de captura de CO2. Los materiales se caracterizaron mediante fisisorción de N2, digestiones ácidas y microscopia de barrido. La captura de CO2 se midió en modo dinámico a presión atmosférica mediante un analizador termogravimétrico, donde se monitoreó el cambio de masa al pasar una corriente de gas CO2. Lo que corresponde a los resultados, se logro crecer CNT homogéneamente en toda la superficie de FCBL. El área específica de las fibras carbonizadas aumento de 2 a 452 m2/g. Además, a través del crecimiento de CNT, la capacidad de CO2 aumentó en casi un 40 %, de 1.16 mmol/g de las FBCL a 1.61 mmol/g. Este aumento en la capacidad de captura de CO2 se logró durante los primeros 50 min con capacidades de regeneración de 95% durante los primeros 3 ciclos de sorción-desorción para las FBCL modificadas con CNT.
Respuesta hidrológica al cambio climático y cambio de uso de suelo en sitios de observatorios socioecológicos del norte árido de México
Observatorios socioecológicos del norte árido de México, una aproximación para la co-generación de conocimiento en zonas áridas.
Gerardo Esquivel Arriaga; Elisabeth Hubber-Sanwald1, Víctor Manuel Reyes Gómez2; Natalia Martínez Tágüeña1, Juan Alberto Velásquez Zapata3, Luis Carlos Bravo Peña4
1Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A. C.
2Instituto Nacional de Ecología
3Colegio de San Luis
4Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
En las últimas cinco décadas, el uso de los recursos y el crecimiento poblacional, han alterado considerablemente los ecosistemas más rápidamente que en cualquier período comparable de la historia humana. Hoy en día, la sociedad enfrenta el desafío de manejar su relación con el medio ambiente para sostener y mejorar los beneficios proporcionados por los ecosistemas para sustentar el bienestar humano, siendo una perspectiva analítica la de sistemas socioecológicos (SSE). Los SSE en zonas áridas son los más diversos y vulnerables del mundo, ya que están relacionados con la disponibilidad hídrica, agravados por el cambio climático. Una de las formas emergentes para hacer frente de manera transdiciplinaria a esta relación medio ambiente-sociedad en zonas áridas son los Observatorios Participativos Socio-Ecológicos (OPSE), entendidos como laboratorios en un territorio dado, con el fin de formar comunidades de aprendizaje e incentivar la co-generación de conocimiento entre los sectores involucrados en dicho territorio. Como primer capítulo de la investigación, se aborda una aproximación que parte de la relevancia de sitios significativos desde diferentes perspectivas, que permitan definir los limites espaciales del Observatorio, permitiendo a cada sector, ser partícipe en los procesos de formulación de líneas de acción y procesos de monitoreo a largo plazo, de sus actividades productivas, sociales y de conservación de sus recursos.
Síntesis verde de puntos cuánticos de carbono y su aplicación en electrodos para celdas solares de tercera generación
Andrea Susana González Vera1, Karla Ivonne Torres Colunga1, Luis Felipe, Cházaro Ruiz1, José Rene Rangel Méndez1
1División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A.C., Camino a la Presa de San José 2055, Lomas 4ta Sección, C.P. 78216 San Luis Potosí, S.L.P., México
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
En un mundo cambiante es crucial optar por alternativas que resulten más adecuadas a los nuevos contextos que como humanidad tenemos que afrontar. En un contexto de cambio climático, el desarrollo e incremento del uso de energías verdes es indispensable. Los puntos cuánticos de carbono (CQDs) son nanomateriales a base de carbono que poseen características ópticas y fisicoquímicas que los vuelven idóneos para su aplicación como materiales sensibilizadores de semiconductores en celdas solares de tercera generación. Los CQDs fueron sintetizados por primera vez en el año 2004 por Xu y colaboradores, y desde entonces se ha desarrollado una amplia gama de métodos de síntesis para generarlos, en este sentido, existen reportes del uso de plantas, frutas y residuos como precursores de carbono. En esta ponencia, se describe la metodología planteada para generar y purificar CQDs a partir de cáscara de naranja mediante una síntesis bottom up, los análisis de caracterización que se han llevado a cabo para corroborar la funcionalidad de las metodologías propuestas y las perspectivas de su uso como sensibilizadores de celdas solares.
Formación de biominerales arsenicales usando microorganismos arsénico-tolerantes y lactato o citrato como sustrato
Biominerales y microorganismos arsénico-tolerantes
Cristopeer Thomas Busania, Roberto Briones Gallardob, Reyes Sierra Alvarezc, José Rene Rangel Mendeza & Lourdes B. Celis Garciaa* celis@ipicyt.edu.mx
a División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica
b Facultad de Ingeniería, Instituto de Metalurgia, Universidad Autónoma de San Luis Potosí
c Department of Chemical and Environmental Engineering, The University of Arizona, USA.
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
El desarrollo de nuevas tecnologías para la remoción de arsénico del agua resulta altamente relevante, debido a la toxicidad de este metaloide. Los consorcios microbianos arsenato-sulfato reductores, los cuales tienen un papel primordial en los ciclos biogeoquímicos del arsénico y el azufre, representan una alternativa amigable con el medio ambiente para la remediación de sitios contaminados con arsénico. Dichos consorcios se pueden recuperar de ambientes ricos en arsénico (sedimentos o suelo) y están compuestos por bacterias anaerobias que reducen arsenato (As5+) a arsenito (As3+) y/o sulfato (SO42-) a sulfuro (S2-) al oxidar materia orgánica. Posteriormente, el arsenito y sulfuro precipitan formando sulfuros de arsénico, reduciendo la biodisponibilidad del arsénico. En este trabajo, se evaluó el impacto de dos donadores de electrones (lactato o citrato) en la remoción de arsénico de una corriente acuosa sintética. Los resultados mostraron que al suplementar un cultivo arsenato-sulfato reductor con lactato, la remoción de arsénico de la fase acuosa fue de 99.9%; mientras que al adicionar citrato, el consorcio removió sólo 47.8%. Los análisis de SEM-EDAX revelaron diferencias en la morfología de los precipitados al usar los distintos donadores de electrones, con una morfología granular al usar lactato, mientras que al usar citrato se observan cavidades y una red fibrosa dentro de éstas. Ambos biominerales están compuestos por C, O, As, y S. La mineralogía de los bioprecipitados está compuesta por una mezcla de sulfuros de arsénico como oropimente, dimorfita, alacranita, bonazita, claudetita y rejalgar, siendo este último el predominante. Los espectros de FTIR mostraron señales correspondientes a los enlaces S-O, As-S, S-S y C=O. Los resultados demuestran que el lactato es un mejor sustrato para el consorcio arsenato-sulfato reductor para llevar a cabo la biomineralización de sulfuros de arsénico.
Efecto del cambio climático en la distribución de especies vegetales con potencial para la restauración ecológica, una aproximación mediante el modelado con MaxEnt
Jesús Sandoval Martínez; Ernesto Ivan Badano1, Jorge Alberto Flores Cano2, Joel David Flores Rivas1, Felipe Barragán Torres1, Sandra Milena Gelviz Gelvez3
1IPICYT/División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica
2 Facultad de Agronomía y Veterinaria, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, México
3 Instituto de Investigación de Zonas Desérticas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
El cambio climático inducido por las actividades humanas está provocando variaciones globales en la temperatura y la precipitación que están alterando la distribución geográfica de las especies y pueden causar extinciones locales en el futuro próximo. Por lo tanto, analizar cómo cambiará la distribución geográfica de las especies permite estimar cuales de ellas pudieran lidiar con condiciones más cálidas y secas. Esto es importante para decidir qué especies vegetales pueden ser utilizadas en programas de restauración ecológica que sean viables en el futuro. Para esto, nos enfocamos en especies consideradas importantes para la restauración de ecosistemas en México por su valor social, económico y ecológico, para las cuales se calibraron modelos de distribución espacial (SDM) con MaxEnt 3.4.4 asociando datos de ocurrencia georreferenciados con los valores actuales de variables bioclimáticas. Estos modelos se proyectaron sobre los escenarios de cambio climático estimados por el modelo CanESM5 para tres periodos de tiempo (2041-2060, 2061-2080 y 2081-2100) considerando los niveles de forzamiento radiativo (diferencia entre la energía recibida y remitida por la tierra, en W/m2) asociados a cuatro vías de desarrollo socioeconómico (SSP-2.6 W/m2, SSP-4.5 W/m2, SSP-7.0 W/m2 y SSP-8.5 W/m2). Los resultados de los modelos son mapeados con Quantum GIS y comparados a través del tiempo y niveles de forzamiento radiativo. Estas aproximaciones generarán información útil para la toma de decisiones vinculadas a la conservación y la restauración forestal que estén alineadas con las condiciones climáticas que se esperan en el futuro.
Uso de solventes emergentes como vectores de transferencia de masa para optimizar la eliminación de contaminantes del aire
Experimentando con líquidos para absorber contaminantes del aire
Candia-Lomelí Mariana1 & Arriaga Sonia1
División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son importantes precursores de contaminantes secundarios, como el ozono y los aerosoles orgánicos, que pueden dar lugar a diversos riesgos medioambientales. El estireno es un importante COV utilizado para fabricar plásticos reforzados, cauchos sintéticos y resinas. Lo más importante es que ha sido catalogado como un agente cancerígeno potencial y puede provocar varios problemas de salud a corto y largo plazo. Las emisiones de estireno pueden tratarse por medios fisicoquímicos, biológicos o fisicoquímicos/biológicos. La principal limitación en el tratamiento biológico del estireno es su baja solubilidad. Una alternativa es el uso de una fase no acuosa hidrofóbica (NAP) que puede mejorar la transferencia de masa del estireno en un biorreactor de partición (TPPB). El estireno se absorbe en la NAP y se libera gradualmente al medio acuoso donde los microorganismos degradan el contaminante. Los líquidos iónicos (LI), los disolventes eutécticos profundos (DES) y los disolventes eutécticos profundos naturales (NADE) son candidatos potenciales para ser utilizados como NAP en los TPPB. En este proyecto se evaluó la biodegradación del estireno utilizando [C6mim][FAP] como NAP en un biorreactor de partición, así como el desempeño en continuo para la absorción de estireno en una columna empacada con perlita impregnada con el líquido iónico [C6mim][FAP] ó el DES formado por TBA-Br:Acido decanoico como material de soporte
Complementariedad de sistemas de conocimiento y su relevancia para abordar la degradación en un sistema socio-ecológico
Como piezas de un gran rompecabezas: Importancia de incorporar múltiples miradas para abordar la degradación en un sistema socio-ecológico
Sandra Daniela Hernández Valdez1, Ricardo Ismael Mata Páez1, Elisabeth Huber‐Sannwald1, Natalia Martínez Tagüeña1, José Alfredo Ramos Leal2, Matthew Boker3, Jordi Cortina-Segarra4
1División de Ciencias Ambientales; Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica.; 2División de Geociencias Aplicadas; Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica.; 3 School of Forestry; Northern Arizona University, USA; 4 Departament d'Ecologia/IMEM; Universidad de Alicante, España.
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
La degradación es uno de los problemas socio-ambientales de mayor relevancia actualmente, siendo un tema transversal en distintas disciplinas y para diversos tomadores de decisión. Esta complejidad demanda abordar la degradación desde un enfoque sistémico y por ende inter- y transdisciplinario, fundamental para dirigir estrategias efectivas de manejo y restauración dentro de los sistemas socio-ecológicos (SSE). Este estudio demuestra la necesidad de incluir distintos valores, reglas y sistemas de conocimiento para enriquecer la comprensión de las causas e implicaciones de la degradación dentro de un SSE. Para ello se aplicaron métodos participativos, como entrevistas semi-estructuradas, mapeos participativos y evaluaciones ecohidrológicas. Esto se realizó en la Reserva de la Biósfera de Mapimí, donde convergen distintos actores, que formaron parte de este estudio: organizaciones no-gubernamentales (ONGs), una institución gubernamental, instituciones de investigación y pobladores locales. Los resultados mostraron que los actores involucrados reconocieron indicadores de degradación complementarios a distintas escalas espaciales y temporales. Las ONGs y la institución gubernamental reconocieron indicadores asociados a biodiversidad y conservación, relacionados a políticas públicas a escalas superiores, con enfoques centrados en recursos disponibles dentro de programas gubernamentales. Los pobladores locales enfocaron el concepto de degradación en la perdida de servicios ecosistémicos relevantes para sus actividades económicas, como perdida de forraje y erosión del suelo. El conocimiento local demuestra un vínculo con el territorio y aporta al reconocimiento de flujos de agua dentro del paisaje, así como el historial de uso de la tierra de hasta 90 años atrás, mientras que la academia incorporó un enfoque basado en sistemas complejos y funcionalidad ecohidrológica, profundizando en el entendimiento de la heterogeneidad del paisaje y en los comportamientos de variables de suelo y vegetación clave que determinan la misma. Abordar la degradación desde una sola visión podría implicar desde errores metodológicos, hasta una interpretación errónea de las observaciones hechas en campo, reconociendo como degradados sitios que podrían ser solo distintos a causa de otros factores socio-ambientales. Incluir distintos sistemas de conocimiento, enriquece y mejora el entendimiento sobre la degradación, y, por consiguiente, se incrementa la capacidad de los tomadores de decisión de aplicar mejores estrategias de restauración y manejo.
Optimización y caracterización de membranas híbridas elaboradas por la técnica ECE para su uso en tratamiento de efluentes textiles
¿Y si el agua no fuese azul?
Dulce López-Vega1, Cesar Nieto-Delgado1, Fátima Pérez-Rodríguez2, Sonia Arriaga-García1, Guillermo Acosta-González2 & Concepción García- Castañeda3
1Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, valeria.lopez@ipicyt.edu.mx, cesar.nieto@ipicyt.edu.mx, sonia@ipicyt.edu.mx
2NANOQUEM S.A. de C.V., Nuevo León. México, fatima.perez@nanoqem.com, gacosta@nanomat.com.mx
3División de Ciencias e Ingenierías, Universidad de Guanajuato (UG), León, México, mcgarciaca@ugto.mx
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
En los últimos años, el interés del sector industrial y laboratorios nacionales por el desarrollo y estudio de nuevos materiales para la formación de nanocompuestos, específicamente para la formación de membranas, ha incrementado debido a las ventajas que ofrece en aplicaciones ambientales. Particularmente, en el tratamiento de agua contaminada con colorantes recalcitrantes, las membranas fotocatalíticas integran procesos de filtración y fotocatálisis, que en sinergia aumenta el desempeño del sistema de tratamiento. La eficiencia de un proceso de filtración por membranas fotocatalíticas se basa en formar películas poliméricas con fotocatalizadores (nanopartículas) que brinden propiedades de filtración adecuadas, para favorecer tanto la separación del colorante, como su degradación mediante reacciones fotocatalíticas. Dichas características dependen de la correcta integración del material, en donde influyen la naturaleza química del polímero, el proceso de formación de la porosidad en las membranas, y la distribución del fotocatalizador en la membrana. Dado lo anterior en el presente proyecto se desarrolló una nueva técnica de formación de membranas fotocatalíticas mediante una estrategia que hemos denominado de Evaporación-Condensación-Emulsión (ECE), la cual promueve la dispersión de fotocatalizadores funcionalizados en la membrana, mejorando su desempeño en la degradación de colorantes presentes en agua. A partir de lo anterior, se presentan resultados de la funcionalización de las nanopartículas (NPs) de dióxido de titanio (TiO2) y óxido de zinc (ZnO) que se incorporaron en las membranas. Además, de las condiciones óptimas en la síntesis de membranas por la técnica ECE y el mecanismo de formación y propiedades de las membranas con diferentes concentraciones de NPs funcionalizadas y sin funcionalizar. Dentro de los resultados obtenidos, se puede mencionar una funcionalización en las NPs entre 0.33-6.48% y una eficiencia en la decoloración del colorante modelo (azul de metileno) de 95.8%. Mientras que las membranas fotocatalíticas con NPs funcionalizadas mostraron una mejor actividad fotocatalítica respecto a las membranas con NPs sin funcionalizar, y un incremento de más del doble en sus propiedades mecánicas respecto a las membranas sin NPs.
Modelo de sistema socio-ecológico a partir de Mapas Cognitivos Difusos: El caso de la Reserva de la Biosfera de Mapimí.
Cada cabeza es un mundo…potencial de uso de “realidades” para representar y modelar un sistema socio-ecológico.
Ricardo Ismael Mata Páez, Elisabeth Huber-Sannwald, Natalia Martínez Tagüeña, Lucero Radonic, Sandra Daniela Hernández Valdez, José Tuxpan Vargas, Brandon Bestelmeyer
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
Tal como su nombre lo indica los sistemas socio-ecológicos representan complejos vínculos entre los subsistemas biofísico y socioeconómico-político. Esta complejidad inherente supone un reto para representar, analizar y modelar todos sus componentes estructurales y funcionales a la vez. Por lo que en este trabajo se propone la utilización de Mapas Cognitivos Difusos (MCD), para la co-construcción de un modelo del sistema socio-ecológico de la Reserva de la Biósfera de Mapimí (RBM). Se espera que la utilización de esta herramienta, a través de un enfoque participativo que pueda servir para la comprensión y toma de decisiones dentro de la RBM. Los MCD son la representación de razonamiento causal, es decir, de relaciones causa-efecto entre dos o más elementos (conceptos), permitiendo identificar y representar gráficamente diferentes narrativas o ‘realidades’. Por ello, en la última década se han utilizado cada vez más como una herramienta gráfica, semicuantitativa y participativa para la representación del conocimiento de individuos o grupos de personas para el entendimiento de procesos complejos en sistemas. En este estudio, se construyeron un total de 19 MCD individuales, los cuales provenían de actores pertenecientes a los sectores academia, pobladores locales y gobierno. Posteriormente, a través de la unión de los MCD individuales, se generaron MCD sectoriales, los cuales representan una imagen mas completa de la ‘realidad’ de cada sector. Los análisis de los MCD mostraron que los pobladores locales se centraron en aspectos relacionados a sus actividades productivas y a fenómenos naturales que repercuten directamente su bienestar, como la sequía. El gobierno se centró en procesos a escalas superiores que repercuten a la toma de decisiones dentro de la RBM, como las políticas del gobierno federal acerca de la conservación. Finalmente, la academia se centró en áreas de interés para la investigación dentro y fuera de la RBM. Todas estas visiones fueron complementarias y se utilizaron para la generación de un modelo general del SES de la RBM. Por lo que los MCD demostraron ser una herramienta poderosa para la representación y modelación de los SSES. Se espera que dicho modelo sea utilizado para el entendimiento de los procesos dentro del SES y para modelar propiedades emergentes como la resiliencia