u346273

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IQ-2009-I-1 
IQ-2009-I-41 
Tratamiento de aguas residuales con tinte Azul Directo 71, mediante un 
proceso fotocatalítico con TiO2 acoplado a un proceso biológico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Yamile Acosta Montaña 
Dora Peña Alfonso 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA 
BOGOTÁ D.C. 
ENERO DE 2009 
IQ-2009-I-1 
IQ-2009-I-41 
 
 
 
2 
Tratamiento de aguas residuales con tinte Azul Directo 71, mediante un 
proceso fotocatalítico con TiO2 acoplado a un proceso biológico. 
 
 
 
 
Yamile Acosta Montaña 
Dora Peña Alfonso 
 
Proyecto de grado presentado a la Universidad de los Andes como 
requisito para obtener el título en Ingeniería Química 
 
 
Asesor: 
Víctor Manuel Sarria Muñoz PhD. 
 
Co-asesor 
Andrés Fernando González Barrios M.Sc. PhD. 
 
 
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA 
BOGOTÁ D.C. 
ENERO DE 2009 
IQ-2009-I-1 
IQ-2009-I-41 
 
 
 
3 
 
NOTA DE ACEPTACIÓN 
 
 
_____________________________________ 
_____________________________________ 
_____________________________________ 
_____________________________________ 
_____________________________________ 
 
 
 
___________________________________ 
Asesor: Víctor Manuel Sarria Muñoz PhD. 
 
 
___________________________________ 
Coasesor: Andrés González Barrios M.Sc. PhD. 
 
 
___________________________________ 
Jurado: Ing. Joaquín Tirano 
IQ-2009-I-1 
IQ-2009-I-41 
 
 
 
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AGRADECIMIENTOS 
 
En primera instancia agradezco a mis padres y hermanos, porque sin 
su apoyo y motivación continua esto no hubiera sido posible. Mi 
ejemplo a seguir.. mi papá, gracias por creer en mí y estar siempre ahí. 
Mi mamá y hermanos, siempre v ieron cuán difícil fueron algunos 
momentos y cuán impotente me sentí en otros, gracias por sus concejos 
y por hacerme sentir siempre que lo podía lograr. 
 
A mi compañera de tesis, Dora, gracias por tu colaboración y 
constancia, en ti encontré una amiga. 
 
A Víctor Sarria, porque sin ti este proyecto no se hubiera realizado; 
fuiste más que un asesor siempre nos motivaste para seguir adelante, 
muchas gracias, aparte de ser un excelente docente eres una gran 
persona. 
 
A Andrés González, gracias por tu orientación y apoyo. 
 
A las personas del laboratorio, John, Santiago, Eder, Jaime, José 
María, Jossue, Luz Dary y Sonia; gracias por su colaboración. 
 
A mis amigos, gracias por su paciencia, apoyo, comprensión, gracias 
por subirme el ánimo cuando más lo necesitaba, los adoro. 
 
YAMILE ACOSTA 
 
 
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AGRADECIMIENTOS 
 
Agradezco en general a todas las personas que me apoyaron 
durante esta etapa de mi vida; en especial a mis padres y hermanos, 
porque durante todo este tiempo y el tiempo de mi carrera, me dieron 
apoyo moral para seguir adelante. 
 
También agradezco a mi compañera del proyecto, Yamile, porque 
juntas logramos sacar este trabajo, y gracias a la labor grupal que 
desempeñamos, nos pudimos apoyar mutuamente, y sobre todo por 
haberme tenido paciencia. A mi asesor Víctor Sarria y mi coasesor 
Andrés González, porque sin ellos esto no hubiera sido posible; por 
habermen brindado la asesoría y orientación durante todo este lapso 
de tiempo. A Joaquín Tirano mi jurado, por haber dado sus 
recomendaciones y críticas constructivas, durante el desarrollo de este 
proyecto de grado. 
 
A las personas que me colaboraron en el laboratorio de química, 
John, Santiago, Eder, Jaime y José. Además a los del laboratorio de 
ingeniería química, José María, Jossue, Luz Dary y Sonia. 
 
Quiero agradecerle también, a las secretarias del departamento de 
Ingeniería Química y de Química, Marta, Cristina y Andrea, y Gloria, 
respectivamente. 
 
 
DORA PEÑA 
 
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IQ-2009-I-41 
 
 
 
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CONTENIDO 
 
ÍNDICE DE TABLAS .....................................................................................................8 
ÍNDICE DE FIGURAS....................................................................................................9 
ÍNDICE DE GRÁFICAS...............................................................................................10 
ÍNDICE DE ANEXOS...................................................................................................11 
RESUMEN .......................................................................................................................11 
INTRODUCCIÓN...........................................................................................................11 
1. OBJETIVOS .............................................................................................................11 
1.1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................................11 
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................................11 
2. ESTADO DEL ARTE……………………………………………………………18 
2.1. PROCESO QUÍMICO ........................................................................................18 
2.1.1. Calidad del agua ....................................................................................18 
2.1.2. Azul Directo 71 en Colombia ...............................................................11 
2.1.3. Fotocatálisis sobre TiO2 ...........................................................................20 
2.1.4. Fijación del TiO2/UV v isible ....................................................................23 
2.1.5. Reactor Fotoquímico..............................................................................23 
2.2. PROCESO BIOLÓGICO ...................................................................................24 
2.2.1. Pseudom ona putida ...............................................................................25 
2.2.2. Lodos Activados.......................................................................................26 
2.2.2.1. Proceso de Lodo Activado con mezcla completa ......................27 
2.2.2.1.1.Balance de masa de microorganismos con recirculación ......28 
2.2.2.1.2.Balance de masa del sustrato con recirculación........................30 
2.2.4. Biorreactor .................................................................................................30 
2.3. ACOPLE DEL PROCESO QUÍMICO CON EL PROCESO BIOLÓGICO.....31 
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3. METODOLOGÍA.................................................................................................32 
3.1. REACTIVOS…………………………………………………………………...32 
3.2. REACTOR ............................................................................................................32 
3.2.1. Reactor Fotoquímico..............................................................................32 
3.2.2. Reactor de Lodos Activados................................................................33 
3.3. Pseudomona putida .......................................................................................34 
 
4. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ........................................................35 
4.1. DISEÑO EXPERIMENTAL ...................................................................................35 
4.1.1. Proceso Químico......................................................................................35 
4.1.2. Lodos Activados.......................................................................................36 
4.2. PROCESO QUÍMICO: FOTOCATÁLISIS.........................................................37 
4.3. PROCESO BIOLÓGICO ...................................................................................40 
4.3.1. Pseudom ona putida ...............................................................................40 
4.3.2. Lodos Activados.......................................................................................425. CONCLUSIONES ...................................................................................................45 
6. RECOMENDACIONES..........................................................................................46 
REFERENCIAS ................................................................................................................47 
ANEXOS .........................................................................................................................51 
 
 
 
 
 
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ÍNDICE DE TABLAS 
 
Tabla 1. Criterios de calidad del agua.........................................................18 
Tabla 2. Límites establecidos en la resolución 1074....................................20 
Tabla 3. Resultados ANAVO obtenidos desde Minitab15...........................35 
Tabla 4. Convenciones prueba de sólidos totales………………………….57  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ÍNDICE DE FIGURAS 
 
Figura 1. Estructura molecular del tinte Azul Directo 71 .................................19 
Figura 2. Reacciones del proceso fotocatalítico .............................................21 
Figura 3. Esquema del proceso foto catalít ico sobre una partícula 
semiconductora de TiO2 .........................................................................................22 
Figura 4. Esquema del reactor fotoquímico del Depto. de Química de la 
Universidad de los Andes ........................................................................................24 
Figura 5. Fotografía del reactor fotoquímico del Depto. de Química de la 
Universidad de los Andes.........................................................................................24 
Figura 6. Metabolismo y transporte en Pseudom ona Putida........................26 
Figura 7. Diagrama de definición para un reactor de mezcla completa 
con recirculación: (a) con purga desde la línea de recirculación y (b) 
con purga desde el reactor…………………………………………………….27 
Figura 8. Reactiv os empleados para el cultivo de Pseudomona putida. ..........51 
Figura 9. Soluciones preparadas ...............................................................................52 
Figura 10. Autoclav aje de las soluciones.................................................................52 
Figura 11. Asa de siembra ..........................................................................................54 
Figura 12. Extracción del inóculo de la caja de petri .....................................54 
Figura 13. Transferencia del inóculo .........................................................................55 
Figura 14. Shaiker empleado .....................................................................................56 
 
 
 
 
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10 
ÍNDICE DE GRÁFICAS 
 
Gráfica 1. Valores indiv iduales de % Degradación vs. Temperatura obtenida 
con Minitab15................................................................................................................35 
Gráfica 2. Normal de los efectos obtenida con Minitab15 ..................................37 
Gráfica 3. Pareto de los efectos obtenida con Minitab15 ...................................37 
Gráfica 4. Comportamiento de la degradación de tinte Azul directo 71 (50 
mg/L), TiO2 (40 mg/L) a temperatura ambiente (Replica 3) ..................................38 
Gráfica 5. Degradación de tinte Azul directo 71 a trav és del tiempo, para las 3 
replicas realizadas a temperatura ambiente...........................................................39 
Gráfica 6. Degradación de tinte Azul directo 71 a trav és del tiempo, para las 3 
replicas realizadas a 30⁰C ...........................................................................................39 
Gráfica 7. Degradación de tinte Azul directo 71 a trav és del tiempo, para las 3 
replicas realizadas a una temperatura entre 43 y 53⁰C .........................................39 
Gráfica 8. Degradación de tinte prov eniente de la fotocatálisis a través del 
tiempo, para el tratamiento con Pseudomona putida (Replica 1)  .....................41 
Gráfica 9. Degradación de tinte a trav és del tiempo, para el tratamiento con 
Pseudomona putida (Replica 2). ...............................................................................41 
Gráfica 10. Degradación de tinte Azul directo 71 a través del tiempo, para el 
tratamiento con lodos aclimatados con tinte sin tratar .........................................42 
Gráfica 11. Degradación de tinte Azul directo 71 a trav és del tiempo, para el 
tratamiento con lodos aclimatados con tinte tratado (prov eniente de la 
fotocatálisis)...................................................................................................................43 
 
 
 
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11 
ÍNDICE DE ANEXOS 
 
Anexo 1: Medios de cultivo con Pseudom ona p ……………………….…57 
Anexo 2: Prueba de Sólidos Suspendidos Totales (SST) y Sólidos 
Suspendidos Volátiles (SSV).....................................................................................56 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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12 
RESUMEN 
 
El agua es un elemento de v ital importancia para la supervivencia del 
ser humano y de cualquier organismo en el planeta tierra, de aquí su 
gran valor como sustancia muy preciada sobre cualquier otra. En la 
superficie terrestre el 80% es agua, pero tan solo una pequeña parte de 
esta es apta para el consumo humano, es decir, agua potable; de este 
80%, el 90% está presente en los océanos (agua salada), otro 2% en 
glaciares (polos) y el porcentaje restante es el único que queda para el 
consumo humano. A partir de estas cifras, se hace importante la 
potabilización de las aguas residuales, permitiendo de esta manera 
tener una fuente adicional de este líquido y no solamente el 
provenientes de riachuelos, lagos, embalses, quebradas u otros [1]. 
 
El tratamiento de aguas residuales es un tema hoy en día muy 
estudiado. Este tema hace parte del conjunto de problemas que está 
afectando actualmente nuestro planeta (calentamiento global, efecto 
invernadero, etc.) y que como es evidentemente ya están dejando 
serias secuelas en muchas partes del mundo. Debido a esto, en los 
últimos años se ha venido incrementando una conciencia ambientalista 
de reutilizar las aguas residuales y no simplemente de desecharlas [1]. 
 
El reutilizamiento de las aguas residuales después de un previo 
tratamiento con medios químicos, biológicos o los dos, hace de esto, un 
proceso prometedor para el futuro en términos del agua disponible 
para el consumo humano. En algunos países del mundo estos 
tratamientos ya han sido implementados y están siendo utilizados; la 
búsqueda de innovación, mejoramiento y reducción de costos para 
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13 
estos tratamientos se vuelve un campo de estudio claramente muy 
atractivo e importante [1]. 
 
Como se menciono anteriormente, la industria es uno de los sectores 
que aporta mayores cantidades de aguas residuales; dentro de ellas la 
industria textil juega un papel importante, ya que emplea sustancias 
químicas como tintes y colorantes para sus productos, los cuales 
posteriormente son desechados en forma de disolución en el agua 
empleada para el proceso. Estos tintes son en su mayoría moléculas 
aromáticas con una estructura muy compleja, que para ser 
degradadas necesitan ser tratadas con un potente tratamiento químico 
o con un acople de un proceso químico a uno biológico; pues si se 
emplea solo el proceso biológico, no es suficiente para obtener agua 
reutilizable [27]. 
 
Específicamente hablando, el Tinte Azul Directo 71 se encuentra 
presente en la industria textil, ya que este color es muy común. Este tinte 
posee una estructura molecular bastante compleja, pues están 
presentes6 anillos bencénicos unidos algunos entre sí y otros unidos por 
enlaces entre Nitrógeno, lo que evidentemente lo hace difícilmente 
degradable. Este compuesto al estar disuelto en las aguas desechadas 
por las tintorerías hace que estas se vuelvan toxicas y por consiguiente 
no reutilizables. La idea principal consiste en degradar este tinte en 
compuestos menos complejos, que luego puedan ser terminados de 
degradar por medio de un proceso biológico, y que hagan de esta 
agua, agua reutilizable en la misma industria textil que la desecho. Para 
tal procedimiento se empleara un pH fijo en todos los casos, dos 
condiciones de Temperatura (ambiente y 70°C), dos concentraciones 
de tinte diferentes, dos irradiaciones de UV distintas y un tiempo de 
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14 
exposición de 120 minutos; se hará una combinación de diferentes 
condiciones de los ítems previamente mencionados, con el fin de 
encontrar las mejores condiciones de desempeño de los dos procesos 
acoplados entre sí [27]. 
 
El tratamiento de este tipo de aguas residuales, al ser parte 
importante de la industria y además de representar un problema grave 
para la sociedad, hace v iable, atractivo y meritorio su estudio [27]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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15 
INTRODUCCIÓN 
 
En la actualidad se presentan numerosos problemas ambientales, en 
su mayor parte generados por los residuos de diferentes industrias. Uno 
de estos involucra las aguas residuales depuradas, que constituyen un 
recurso importante no sólo en términos ambientales sino también 
económicos. Las fuentes habituales de estas aguas contienen trazas de 
diferentes contaminantes, entre los cuales se encuentran los colorantes 
generados por la industria textil [6]. 
 
Durante el proceso de teñido se pierde entre el 1 y el 20% de la 
producción total de colorantes (a nivel mundial), lo que significa un 
incremento constante de efluentes tóxicos, en su mayoría no 
biodegradables. Incluso, la presencia de pequeñas cantidades (1 - 
<1mg/L) es claramente v isible e influye considerablemente en la calidad 
del agua [6]. Por esta razón existen normas que regulan los 
vertimientos de las industrias, estableciendo límites críticos para cada 
sector en particular. 
 
Esto ha generado a su vez a que ciertas instituciones, en especial las 
relativas a la industria textil, contribuyan en la búsqueda de métodos 
económicos y eficientes que permitan tratar el agua antes de 
desecharla y así mismo cumplir con la normatividad. 
 
Es por esto, que surge la necesidad de buscar nuevas y mejores 
alternativas que permitan el tratamiento de las aguas residuales; es así 
como los Procesos de Oxidación Avanzada (POAs) son propuestos, ya 
que con ellos se obtienen altos rendimientos de oxidación de diferentes 
tipos de compuestos orgánicos en sustancias inofensivas como H2O y 
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16 
CO2, al igual que la eliminación de bacterias nocivas para el consumo 
humano. Todo esto, bajo condiciones moderadas que no acarrean 
efectos contaminantes secundarios [6]. 
 
En el presente trabajo se estudia la influencia de diferentes 
parámetros sobre la degradación del tinte Azul Directo 71 disuelto, 
haciendo uso de fotocatálisis heterogénea en presencia de partículas 
de TiO2, fijas e irradiadas por luz UV, que luego son nuevamente tratadas 
por con un cultivo de Pseudomonas putida y con un sistema de lodos 
activados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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17 
1. Objetivos 
 
 
1.1. Objetivo General 
 
Desarrollar el desempeño de un sistema de Oxidación Avanzada 
acoplado a un proceso biológico para el tratamiento de aguas 
residuales con tinte Azul Directo 71. 
 
 
1.2. Objetivos Específicos 
 
Establecer los efectos de la temperatura y tiempo de exposición, 
en el proceso de Oxidación Avanzada para la etapa inicial del 
tratamiento del tinte Azul Directo 71, determinando los 
porcentajes de degradación del mismo. 
 
Comparar la eficiencia entre el proceso con Pseudomonas y con 
lodos activados para la degradación de remanentes del proceso 
químico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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18 
2. ESTADO DEL ARTE 
 
2.1 . Proceso químico 
 
2.1.1. Calidad del agua 
 
Conocer las pautas o especificaciones que se requieren para medir o 
cuantificar la calidad del agua, se vuelve un punto importante a tratar, 
pues para cada sector la calidad de agua requerida es diferente; a 
continuación se presenta un cuadro con los sectores existentes y los 
criterios de calidad empleados en cada caso. 
 
CLASE USO CRITERIOS DE CALIDAD 
 
A 
Suministro de 
agua potable. 
Contenido 
microbiológico, color, 
turbiedad, pH, oxígeno 
disuelto, materiales tóxicos, 
sabor, olor, temperatura. 
B Baño, 
recreación de 
contacto 
primario, pesca. 
Los mismos que en A 
pero niv eles menos 
estrictos. 
 
C 
Industrial, 
agricultura, 
pesca, 
navegación. 
Oxígeno disuelto, pH, 
sólidos suspendidos, 
temperatura. 
 
D 
Refrigeración, 
navegación. 
Material flotante, pH, 
sólidos suspendidos. 
 
Tabla 1. Criterios de calidad del agua. 
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19 
2.1.2. Azul Directo 71 en Colombia 
 
El tinte azul directo 71 es un compuesto aromático empleado 
ampliamente en la industria textilera y papelera [6]; su peso molecular 
es de 965.94, su forma molecular es C40H28N7NaO13S4 y su número de 
CAS es 4399-557-7 [15]. Su estructura molecular aromática lo convierte 
en un compuesto orgánico complejo, difícil de degradar; su presencia 
en aguas residuales hace que estas sean tóxicas [6]. 
 
 
Figura 1. Estructura molecular del tinte Azul Directo 71 [6]. 
 
Actualmente en Bogotá se lleva a cabo un convenio entre el 
Producción Más Limpia del Sector Textil (tintorerías) y la Secretaria de 
Ambiente – SDA, iniciada con 50 empresas que aceptaron la 
implementación de la normatividad por una producción más limpia 
[11]. 
 
Mediante este proyecto se busca contribuir a la productividad, 
desempeño medioambiental y competitividad del sector textil, así 
mismo, reducir la relación de baño de 1kg de prenda/10 L de agua a 
1kg de prenda/5 L de agua [11]. A pesar de estos esfuerzos por parte 
de las entidades gubernamentales por disminuir cada vez más la 
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20 
contaminación de aguas desechadas específicamente por tintorerías, 
estás aún siguen siendo eliminadas con concentraciones de tintes, en 
este caso, Azul Directo 71, lo que las hacen nocivas y perjudiciales [11]. 
 
Según lo anterior, es evidente la necesidad de un tratamiento para 
estas aguas residuales que permita disminuir la presencia de este tinte al 
100% o a un valor cercano, y de este modo, permitir la reutilización de 
las mismas. 
 
Algunas de las normatividades impuestas actualmente por el 
gobierno en la resolución 1074 de 1997 (DAMA, 2004) se muestran a 
continuación: 
 
Parámetro Unidades Norma 
Fenol mg/L 0.2 
DBO mg/L 1.0 
DQO mg/L 2.0 
Ph Unidades 5 a 9 
Sólidos Suspendidos 
Totales 
mg/L 800 
Temperatura ºC < 300 
 
Tabla 2. Límites establecidos en la resolución 1074 de 1997 (DAMA, 
2004). 
2.1.3. Fotocatálisis sobre TiO2 
 
Un catalizador es una sustancia que facilita una reacción química 
reduciendo su energía de activación. Al iniciar la reacción en un 
proceso catalítico, el agente activo se descompone, posteriormente se 
restablece y regresa a su estructura original. 
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21 
La fotocatálisis es uno de los POAs más estudiados y utilizados hoy en 
día. Esta tecnología emplea un material semiconductor como 
catalizador, el cual se activa bajo irradiación, produciendo así radicales 
altamente oxidantes capaces de modificar químicamente 
contaminantes orgánicos en soluciones acuosaso gaseosas, 
transformándolos en sustancias más biodegradables, o incluso, logrando 
la mineralización total de los mismos [5]. 
 
La forma cristalina anatasa del dióxido de titanio (TiO2), es el 
semiconductor más adecuado, ya que por una parte es el más activo 
para la fotocatálisis y además es económico, inerte, resistente a la 
fotocorrosión y la oxidación de sustratos a CO2 es completa [5,6]. 
 
El proceso foto catalítico con TiO2 es de catálisis heterogénea, lo que 
significa que el proceso ocurre cuando los reactivos y el catalizador 
están presentes en más de una fase. En la mayoría de los casos la fase 
líquida o gaseosa corresponde a los reactantes, mientras que la sólida al 
TiO2 [9]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. Reacciones del proceso fotocatalítico [6]. 
TiO2 +hυ (EG ≥ 3.2 eV) → TiO2 (eCB− +hVB+) 
hVB+ +eCB−→ calor (recombinación) 
O2(ads) +eCB−→ O2•− 
(H2O H+ +OH−)ads +hVB+→ H+ +OH• 
O2•− +H+→ HO2• 
2HO2• → H2O2 +O2 
H2O2 +eCB−→ OH• + OH− 
Tinte + OH• → degradación del tinte 
hVB+ + Tinte → oxidación del tinte 
eCB− + Tinte → reducción del tinte 
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22 
Al iluminar el TiO2 con luz UV, un electrón de la banda de valencia 
(BV) es excitado y por ende promovido hacia la banda de conducción 
(BC), de esta manera en la primera banda queda un espacio positivo 
que al reaccionar con agua o iones hidróxido genera el radical OH. 
Algo similar ocurre para la segunda banda; el electrón al reaccionar 
con peróxido de hidrógeno produce también radicales OH y al 
reaccionar con oxígeno molecular produce el radical superóxido (O2-), 
que contribuye de igual forma en la oxidación de la materia orgánica 
(R). Por otra parte, si los sustratos orgánicos se adsorben fácilmente 
sobre el TiO2, ocurre una reacción directa entre el espacio de la primera 
banda con la materia orgánica [4,8]. 
 
 
Figura 3. Esquema del proceso foto catalít ico sobre una partícula 
semiconductora de TiO2 [5]. 
 
 
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23 
2.1.4. Fijación del TiO2/ UV Visible 
 
La fotocatálisis presenta dos limitaciones importantes para su 
aplicación en la remediación ambiental. La primera, es que el TiO2 
usualmente
 
es utilizado en suspensión, debido a que comercialmente se 
encuentra en polvo con un tamaño de partícula de alrededor de 20 a 
30nm [9], por lo que es necesario llevar a cabo un proceso de 
separación posterior a la fotorreacción, que es complicado y costoso. 
La segunda, es que la fuente de luz que usualmente se emplea para 
esta clase de procesos es luz UV. 
 
Por esta razón, para evitar el inconveniente que se presenta con el 
TiO2, se ha planteado soportarlo o inmovilizarlo sobre un material, esto le 
provee al TiO2 o a cualquier otro catalizador, estabilidad térmica y una 
mejor exposición del agente activo. 
 
Entre las alternativas más novedosas, viables y que han mostrado 
resultados satisfactorios se encuentran, los polímeros conductores, el 
vidrio, la piedra pómez e incluso hasta las fibras de algodón [9]. 
 
2.1.5. Reactor Fotoquímico 
 
El reactor fotoquímico empleado consiste básicamente de un tubo 
rodeado por una lámpara de rayos ultrav ioleta, a través del cual pasan 
las muestras de aguas residuales y que durante su trayectoria se da la 
reacción fotoquímica que produce la degradación de los compuestos. 
En la figura 4, se presenta un esquema del reactor fotoquímico del 
Departamento de Química de la Universidad de los Andes y en la figura 
5 una foto del mismo. 
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24 
 
Figura 4. Esquema del reactor fotoquímico del Depto. de Química de 
la Universidad de los Andes [5]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5. Fotografía del reactor fotoquímico del Depto. de Química 
de la Universidad de los Andes [5]. 
 
2.2. Proceso biológico 
 
La biorremediación es altamente empleada en la industria para 
degradar compuestos aromáticos y sus derivados. En especial si se 
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25 
centra el estudio en los hidrocarburos aromáticos polinucleares, el 
problema se vuelve más prioritario, pues este tipo de compuestos tienen 
propiedades mutagénicas, toxicas y cancerígenas. Su resistividad a la 
actividad enzimática depende de la cantidad de anillos aromáticos 
que posean, puesto que entre más tenga anillos más difíciles de 
degradar serán. El tratamiento en aguas con este tipo de procesos se 
realiza comúnmente con microorganismos como: Pseudomonas, 
Achromobacter, Arthrobacter, Micrococcus, Nocardia, Vibrio, 
Acinetobacter, Brevibacterium, Corynebacterium, Flabobacterium, 
Candida, Rhodotorula y Sporobolomyces [12]. 
 
El proceso se realiza en un biorreactor en donde se inoculan los 
microorganismos y se les suministran nutrientes a los mismos; además en 
este se puede controlar la temperatura y el pH, y se mantiene una 
constante aireación. Para medir la acción degradadora de los 
microorganismos se suele utilizar la DBO, sobre la cual se puede ver una 
degradación sustancial después de un tratamiento de biorremediación. 
 
2.2.1. Pseudomona Putida 
 
Bacteria Gram Negativa, perteneciente al género Pseudom ona y la 
especie Putida, es metabólicamente versátil saprofita; es una cepa 
(KT2440) importante industrialmente por su alta capacidad de degradar 
compuestos aromáticos y xenobióticos, promete gran potencial en 
aplicaciones biotecnológicas, principalmente en la biorremediación. Es 
portadora del Plásmido TOL pWW0 que posee en su código genético un 
ruta de degradación de tolueno y xilenos. Su naturaleza es no 
patogénica [13]. 
 
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26 
Las condiciones aproximadas para el funcionamiento de estas es a 
un rango de pH entre 6.8 y 7.2 controlado con buffer [16], un rango de 
temperatura de 26 a 32ºC y diferentes concentraciones de oxigeno 
disuelto[14]. El medio de crecimiento para las Pseudom onas debe 
contener un Medio Mínimo (MM) con las siguientes sustancias medidas 
en gramos por litros: K2HPO4 4.8, KH2PO4 1.2, NH4NO3 1.0, MgSO4 . 7H2O 
0.2, Ca(NO3)2 . 4 H2O 0.4, y Fe(SO4)3 0.001. 
 
Figura 6. Metabolismo y transporte en Pseudom ona Putida [16]. 
 
2.2.2. Lodos Activados 
 
El proceso de crecimiento en suspensión con lodos es comúnmente 
empleado para el tratamiento biológico de las aguas residuales. Este 
proceso involucra la producción de una masa activa de 
microorganismos capaces de estabilizar de manera aerobia un 
desecho [10]. 
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27 
2.2.2.1. Proceso de lodo activado con mezcla completa 
 
Para los sistemas de lodos activados mostrados en la Figura 7, los 
contenidos del reactor se mezclan completamente, y se supone que no 
hay microorganismos en el agua residual entrante [10]. 
 
Figura 7. Diagrama de definición para un reactor de mezcla 
completa con recirculación: (a) con purga desde la línea de 
recirculación y 
 (b) con purga desde el reactor [10]. 
 
La unidad de separación de sólidos (tanque de sedimentación), es 
una parte fundamental del proceso. Aquí las células del reactor son 
separadas (sedimentadas) y luego retornadas al reactor para mantener 
un nivel dado de sólidos en el tanque de aireación. Es preciso hacer 
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28 
dos suposiciones adicionales para el desarrollo cinético de este sistema, 
debido a la presencia del tanque de sedimentación [10]: 
 
 La estabilización por microorganismos ocurre solamente en 
el reactor (modelo conservador; en algunos sistemas una 
cantidad limitada de estabilización de desechos ocurre en la 
unidad de sedimentación) [10]. 
 El volumen empleado para calcular el periodo de retención 
celular para el sistema, incluye sólo el volumen de la unidad del 
reactor [10]. 
 
2.2.2.1.1. Balance de masa de microorganismos con recirculación 
 
Para la Figura 7 a. (con purga desde la línea de recirculación), el 
balance de masa delos microorganismos para todo el sistema se 
escribe como [10]: 
 
 Acumulación = Entrada - Salida + Crecimiento Neto 
 (1) 
 
donde: 
dX/dt= tasa de cambio de la concentración de microorganismos en 
el reactor, medida en términos de la masa (sólidos suspendidos 
volátiles), [masa SSV/unidad de volumen*tiempo]. 
Vr= volumen del reactor 
Q= caudal, [volumen/tiempo]. 
Xo= concentración de microorganismos en el flujo de entrada, [masa 
SSV/unidad de volumen]. 
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29 
Qw= caudal de desechos, [volumen/tiempo]. 
Xr= concentración de microorganismos en la línea de retorno del 
tanque de sedimentación, [masa SSV/unidad de volumen]. 
Qe= caudal del efluente, [volumen/tiempo]. 
Xe= concentración de microorganismos en el efluente, [masa 
SSV/unidad de volumen]. 
r’g= tasa neta de crecimiento de microorganismos, [masa SSV/unidad 
de volumen*tiempo]. 
 
Al sustituir r’g en la ecuación (1) y suponer que la concentración 
celular en el fluente es cero y que prevalecen las condiciones 
estacionarias (dX/dt=0), se obtiene [10]: 
 
 (2) 
 
La inversa del promedio del tiempo de retención celular está 
representada por la parte izquierda de la ecuación (2). Esta variable se 
definió previamente como [10]: 
 
 (3) 
 
Para la Figura 7 b. (con purga desde el reactor) y el balance de 
sólidos en el efluente es ignorada, entonces θc se puede definir como 
[10]: 
 
 (4) 
 
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30 
La masa de microorganismos en el reactor X, es definida como [10]: 
 (5) 
 
El término θc/θ, explica el hecho de que la masa de microorganismos 
en el reactor es independiente del tiempo de retención hidráulica [10]. 
 
La eficiencia del proceso E, es definida como [10]: 
 
 (6) 
 
donde: 
E= eficiencia del proceso, [porcentaje]. 
So= concentración del sustrato en el afluente. 
S= concentración del sustrato en el efluente. 
 
2.2.2.1.2. Balance de masa del sustrato con recirculación 
 
Al llevar a cabo un balance de masa del sustrato, la concentración 
de este en el efluente es [10]: 
 
 (7) 
 
2.2.4. Biorreactor 
 
El proceso biológico se lleva a cabo en un biorreactor con un medio 
anaeróbico, es decir en presencia de oxigeno. El reactor es 
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31 
básicamente de tipo Batch, pues se requieren de ciertos tiempos de 
residencia de este para la degradación de las sustancias. Este requiere 
de un lugar por donde se pueda realizar la aireación de los 
microorganismos. 
 
2.3. Acople del proceso químico con el proceso biológico 
 
Los procesos de oxidación avanzados (POA) representan una 
alternativa buena para el tratamiento de aguas residuales con 
hidrocarburos aromáticos disueltos, que normalmente con procesos 
biológicos son difíciles de degradar [10]. Aunque los POAs son un 
proceso eficiente, también tienen una desventaja y es que sus costos 
son altos. Aún así, el acople de estos dos, proceso químico y biológico, 
es decir, el planteamiento de un POA como pretratamiento a un 
proceso biológico si tiene un futuro prometedor desde la parte 
económica, ya que el funcionamiento de los dos procesos en uno solo 
daría mejores resultados y a menores costos. Teniendo en cuenta esto, 
se puede hablar de la degradación de aromáticos y otros compuestos 
orgánicos complejos con mejor eficiencia, además de obtener una 
desinfección microorgánica de las aguas [4]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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32 
3. METODOLOGÍA 
 
3.1. Reactivos 
 
Todos los reactivos se utilizaron tal como fueron recibidos, no se 
llevaron a cabo subsecuentes purificaciones. 
 
El t inte a ser removido es el Azul Directo 71; suministrado por 
ColorQuímica S.A. La concentración inicial empleada en cada prueba 
en todos los casos fue de 50 mg/L. 
 
La forma cristalina anatasa del dióxido de titanio (TiO2) Degussa P25, 
fue el catalizador empleado, con una cantidad fija de 40 mg/L. 
 
Para el medio de crecimiento de pseudom ona putida se empleo 
triptona, extracto de levadura, NaCl y agar LB. Este microorganismo fue 
suministrado por Andrés González, profesor de la Universidad de los 
Andes. 
 
Agua destilada fue utilizada para preparar las soluciones. 
 
3.2 Reactor 
 
3.2.1 Reactor Fotoquímico 
 
Se uso un reactor tubular de 1.1m de largo con un volumen útil entre 
800 y 900 mL en Pirex®. Este se encuentra acoplado a dos bocas rosca 
en la entrada y salida con empaques aislantes que por una parte ev itan 
la fuga de la solución a tratar y al mismo tiempo permiten el contacto 
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33 
directo entre la solución y la lámpara. El reactor es sostenido por los 
cabezales de una lámpara UV (Lexmana-Alemania, radiación en el 
ultrav ioleta A, emisión entre los 300-369 nm y una potencia lumínica de 
40W) y está conectado a un recipiente de suministro-reciclo con la 
solución de tinte a tratar. El montaje también incluye dos conexiones 
que permiten un flujo cerrado impulsado por una bomba peristáltica 
(MANOSTAT Simon 72-310-000) y una plancha de calentamiento 
opcional que es requerida cuando es necesario mantener una 
temperatura de 70°C. 
 
3.2.2 Reactor de Lodos activados 
 
El reactor fue sembrado con lodos activados provenientes de la 
planta de tratamiento de aguas residuales municipal PTAR, en 
Nemocón (Cundinamarca – Colombia). Y fueron empleados en 
experimentaciones previas. 
 
Se realizaron dos montajes debido a que se trabajaron muestras de 
tinte provenientes de la fotocatálisis y muestras sin pasar por esta. 
 
Cada reactor conto con 1L de lodos activados, con una bomba de 
aire que permitía la oxigenación de estos y un sistema de agitación 
para la incorporación total de la suspensión biológica con su sustrato. 
 
La temperatura se mantuvo bajo las condiciones ambientales del 
laboratorio, de 16 a 18 ºC. 
 
La biomasa suspendida, representada como Sólidos Suspendidos 
Volátiles (SSV, g/L) fluctuó entre 5.2 y 7.2 g/L, para el reactor tratado con 
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34 
muestras de tinte provenientes de la fotocatálisis y entre 4.8 y 5.8 g/L, 
para el reactor tratado con muestras de tinte sin pasar por esta. El 
residuo no filtrable o Sólidos Suspendido Totales (SST, g/L) fluctuó entre 
6.3 y 8.6 g/L para el primer reactor y entre 5.8 y 7.5 g/L para el segundo, 
respectivamente. 
 
3.3 Pseudomona putida 
 
El cultivo de este microorganismo requirió de un medio líquido como 
de uno sólido, por lo cual se preparan dos soluciones. La primera de 
estas para el medio líquido con 10g/L de triptona, 5g/L de extracto de 
levadura y 5g/L de NaCl. La segunda para el medio sólido, con las 
mismas cantidades de reactivos que la anterior más 15g/L de agar LB. 
 
Posteriormente se llevó a cabo la inoculación y siembra de 
Pseudom ona en erlenmeyers, con las respectivas precauciones para 
ev itar la contaminación del medio. 
 
Una vez terminado el procedimiento anterior, los erlenmeyers fueron 
incubados en un shaiker a 30°C (temperatura adecuada para el 
crecimiento) y a 200 revoluciones, durante 24 horas. 
 
El pH óptimo para el crecimiento de Pseudomona putida debe ser 
neutro, alrededor de 7. El pH trabajado se encontraba entre 5.2 y 5.6. 
 
 
 
 
 
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35 
4. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 
 
4.1. Diseño Experimental 
 
4.1.1. Proceso químico 
 
Para el caso del proceso químico se decidió realizar un análisis de 
varianza, ya que solo se contaba con un factor, la temperatura y esta a 
su vez tenía 3 niveles, ambiente, 30⁰C y entre 43 – 53 ⁰C, y se quería 
analizar el efecto de este sobre el rendimiento del proceso, es decir el 
porcentaje de degradación. 
 
FuenteGL SC MC F P 
Temperatura 2 454 227 2.12 0.201 
Error 6 641 107 
Total 8 1095 
 
S = 10.33 R-cuad. = 41.46% R-cuad.(ajustado) = 21.95% 
 
 
 
T3T2T1
60
55
50
45
40
35
30
25
Temperatura
%
 D
eg
ra
da
ci
o
n
Gráfica de valores individuales de % Degradacion vs. Temperatura
 
 
Tabla 3. Resultados ANAVO obtenidos desde Minitab15. 
Gráfica 1. Valores indiv iduales de % Degradación v s. Temperatura obtenida 
con Minitab15. 
IQ-2009-I-1 
IQ-2009-I-41 
 
 
 
36 
En la tabla 1 se observan los resultados arrojados por Minitab 15, para 
la prueba ANAVO del proceso químico (primera etapa del tratamiento). 
Aquí se observa que el P de la temperatura es mayor a 0.05, que es el 
alfa predeterminado con el cual se compara, indicando de esta forma 
que la temperatura no tiene una influencia significativa sobre dicho 
proceso. Sumado a esto, la gráfica 1 corrobora los resultados, 
ev idenciando que aunque cada nivel de la temperatura varía un poco, 
aumentando desde T1 a T3, su diferencia no es muy significativa, 
además de que los puntos no están tan dispersos del promedio. Estos 
resultados hacen concluyente la respuesta de que la temperatura no es 
un factor importante sobre el proceso químico, indicando así que no es 
importante integrarla al tratamiento del tinte. 
 
4.1.2. Lodos Activados 
 
Para el proceso con Lodos se decidió realizar un diseño experimental 
factorial 22, debido a que se quería conocer la influencia del tipo de 
bioreactor utilizado (uno aclimatado con tinte tratado, es decir tinte 
proveniente de la fotocatálisis (Tinte 1) y tinte sin tratar (Tinte 2)), y la 
concentración del tinte degradado en este proceso. Un tinte sin 
tratamiento químico y otro con tratamiento químico a T = 30⁰C, es decir 
que el diseño tiene 2 factores con dos niveles cada uno. 
 
En la gráfica 2 de la normal se observa que ningún punto se desvía de 
la tendencia lineal, lo que significa que ningún termino es significativo 
sobre los resultados, ósea que el tipo de reactor, la concentración ni la 
interacción entre estos dos factores afecta el resultado del experimento, 
es decir que el porcentaje de degradación en esta etapa del proceso 
no se ve afectada por ningún factor. Además la gráfica 3 ratifica este 
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IQ-2009-I-41 
 
 
 
37 
resultado, mostrando que ninguno de los factores, ni combinación de 
los mismos es importante en el proceso, puesto que ninguno se acerca 
al límite, línea roja. 
 
50250-25-50
99
95
90
80
70
60
50
40
30
20
10
5
1
Efecto
P
o
rc
en
ta
je
A Aclimatacion
B Concentracion
F actor Nomb re
No sig n ificativ o
S ig n if icativ o
T ip o d e ef ecto
Gráfica normal de los efectos
(la respuesta es % Degradacion, Al fa = 0.05)
PSE de Lenth = 23.0925 
 
 
 
AB
B
A
300250200150100500
Té
rm
in
o
Efecto
293.4
A Aclimat acio n
B Concen tracion
Fact or Nombre
Gráfica de Pareto de los efectos
( la respuesta es % Degradacion, Alfa = 0.05)
PSE de Lenth = 23.0925 
 
 
 
4.2. Proceso Químico: Fotocatálisis 
 
En la primera etapa del tratamiento del tinte Azul directo 71, es decir 
en la fotocatálisis, se emplearon 3 temperaturas; ambiente, 30⁰C y por 
último una entre 43 y 53⁰C. Se describe un rango, debido a que 
Gráfica 2. Normal de los efectos obtenida con Minitab15. 
Gráfica 3. Pareto de los efectos obtenida con Minitab15. 
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IQ-2009-I-41 
 
 
 
38 
estabilizar la temperatura en este caso fue difícil y por consiguiente esta 
oscilo entre estos valores. 
 
Todos los experimentos se llevaron a cabo con una concentración de 
50 mg/L de tinte y 40 mg/L de TiO2. Durante cada experimento el 
tiempo de exposición a los rayos UV fue de 2 horas y se tomaron 
muestras cada treinta minutos. Por otra parte se tomo una muestra 
antes de haber sido agregado el catalizador, de esta manera es posible 
conocer la composición de la muestra sin ningún proceso de 
degradación, y se tomo otra muestra antes de iniciar la exposición a los 
rayos UV, lo que permite a su vez conocer la influencia del catalizador 
sobre la muestra sin estar expuesto a los rayos UV. 
 
Se realizaron 3 replicas para cada temperatura, con el fin de reducir 
el margen de error y obtener resultados más precisos. 
 
 
 
 
 
Gráfica 4. Comportamiento de la degradación de tinte Azul directo 71 (50 
mg/L), TiO2 (40 mg/L) a temperatura ambiente (Replica 3). 
 
IQ-2009-I-1 
IQ-2009-I-41 
 
 
 
39 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
1,05
1,1
‐60 ‐30 0 30 60 90 120
A
B
SO
R
B
A
N
CI
A
TIEMPO (min)
REPLICA 1
REPLICA 2
REPLICA 3
50mg/L Tinte
40mg/L TiO2
T. Ambiente
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
1,05
1,1
1,15
‐60 ‐30 0 30 60 90 120
A
B
SO
R
B
A
N
CI
A
TIEMPO (minutos)
REPLICA 1
REPLICA 2
REPLICA 3
50mg/L Tinte
40mg/L TiO2
T. 30°C
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
‐60 ‐30 0 30 60 90 120
A
B
SO
R
B
A
N
CI
A
TIEMPO (minutos)
REPLICA 1
REPLICA 2
REPLICA 3
50mg/L Tinte
40mg/L TiO2
T. 43‐53°C
Gráfica 5. Degradación de tinte Azul directo 71 a trav és del tiempo, para las 3 
replicas realizadas a temperatura ambiente. 
Gráfica 6. Degradación de tinte Azul directo 71 a trav és del tiempo, para las 3 
replicas realizadas a 30⁰C. 
 
Gráfica 7. Degradación de tinte Azul directo 71 a trav és del tiempo, para 
las 3 replicas realizadas a una temperatura entre 43 y 53⁰C. 
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40 
En la gráfica 4 se observa la degradación del tinte para temperatura 
ambiente. En cada caso se observa la reducción de la banda de 
absorbancia del Azul Directo a medida que transcurre el tiempo. Esta 
reducción se da entre 583 y 587nm, indicando de esta manera la 
degradación del tinte. 
 
En las gráficas 5, 6 y 7, en las cuales se muestran las replicas de la 
degradación del tinte a través del tiempo para cada temperatura, se 
puede observar que por lo general el pico de -60 minutos (antes de 
adicionar el catalizador), se encuentra por debajo del de 0 minutos 
(una vez adicionado el catalizador); esto se pudo deber a 
interferencias del TiO2 en la lectura del espectrofotómetro. 
 
El promedio del porcentaje de degradación para temperatura 
ambiente fue de 32.81%, a 30⁰C de 47.02% y para el rango de 43 a 53⁰C 
fue de 48.60%. Estos resultados indican que aunque la temperatura 
hace que la degradación mejore, los resultados obtenidos no justifican 
que se deba implementar el uso de esta, ya que un proceso con 
incrementos en temperatura representa mayores gastos para el 
montaje del proceso como tal, además de costos más elevados en 
consumo de energía. 
 
4.3. Proceso Biológico: 
 
4.3.1. Pseudomona putida 
 
Seguido del proceso químico fotocatalít ico, se procedió a realizar la 
parte biológica del tratamiento del tinte. El primer experimento consistió 
en las pruebas con Pseudom ona putida, para el cual se realizaron dos 
replicas, tomando muestras en la primera réplica cada 24 horas y en la 
IQ-2009-I-1 
IQ-2009-I-41 
 
 
 
41 
segunda replica cada 42 horas; estos resultados se muestran en las 
gráficas 8 y 9. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La degradación promedio obtenida para el proceso con 
Pseudom onas fue de 21.62% en la primera réplica y 15.78% en la 
segunda. Esto indica que aunque la degradación no fue alta, estos 
microorganismos son capaces de degradar el tinte; pero es evidente 
que lo harían mejor trabajando en un ambiente más propicio para su 
crecimiento y desarrollo, aspecto que no se tuvo en cuenta en este 
trabajo, al no haber regulado el pH. 
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0 24 48 72 96
A
B
SO
R
B
A
N
CI
A
TIEMPO (hr)
T AMB ‐ 30.42%
T=30⁰C ‐ 10.88%
T=43‐53⁰C ‐ 23.55%
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
0 24 48 72 96 120 144 168
A
B
SO
R
B
A
N
CI
A
TIEMPO (hr)
SIN T ‐ 22.01%
T AMB ‐ 10.08%
T=30⁰C ‐ 19.85%
T=43‐53⁰C‐ 11.21%
Gráfica 8. Degradación de tinte prov eniente de la fotocatálisis a trav és del 
tiempo, para el tratamiento con Pseudomona putida (Replica 1). 
Gráfica 9. Degradación de tinte a través del tiempo, para el tratamiento 
con Pseudomona putida (Replica 2). 
IQ-2009-I-1 
IQ-2009-I-41 
 
 
 
42 
4.3.2. Lodos Activados 
 
Para el tratamiento con Lodos activado, en primera instancia se 
empezó con la aclimatación de los mismos por un tiempo de 
aproximadamente 20 días. Posterior a esto, se realizaron las pruebas 
paralelamente para los dos reactores aclimatados, con tinte 
proveniente del proceso químico y con tinte sin pasar por este. Se 
mezclaron muestras de todos los tintes provenientes de cada 
temperatura y también uno sin tratar con los Lodos, y estos fueron 
filtrados antes de ser pasados por el espectrofotómetro, para evitar 
interferencias. La toma de muestras se realizó cada hora, por un tiempo 
de 4 horas. Los resultados de este experimento se muestran en las 
gráficas 10 y 11. 
 
 
 
 
 
 
 
 
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 1 2 3 4
A
B
SO
R
B
A
N
CI
A
TIEMPO (hr)
SIN T ‐ 65.34%
T AMB ‐ 72.97%
T=30⁰C ‐ 78.65%
T=43‐53⁰C ‐ 45.31%
Gráfica 10. Degradación de tinte Azul directo 71 a través del tiempo, para 
el tratamiento con lodos aclimatados con tinte sin tratar. 
IQ-2009-I-1 
IQ-2009-I-41 
 
 
 
43 
 
 
 
 
 
 
 
Las gráficas anteriores exhiben algunas fluctuaciones sobre la 
tendencia del proceso; pero si se observa el punto inicial con el final, se 
ev idencia que hubo degradación del tinte. Aunque las muestras 
empleadas en cada caso, contenían una concentración diferente de 
tinte se puede ver el porcentaje de degradación promedio como un 
índice general de degradación; así que para el reactor aclimatado con 
tinte sin tratar fue 65.56% y para el otro reactor fue de 45.69%. Lo que 
indica claramente, que hubo una degradación del tinte en esta etapa. 
La diferencia de degradación entre un reactor y el otro, se pudo deber 
a que uno de los reactores se encontraba en mejor estado físico relativo 
a su cantidad, consistencia, color y olor de biomasa, en el momento en 
que se realizaron las pruebas, o quizás a que la aclimatación 
empleando tintes con diferentes concentraciones, hizo efecto sobre los 
mismos. 
 
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 1 2 3 4
A
B
SO
R
B
A
N
CI
A
TIEMPO (hr)
SIN T ‐ 34.07%
T AMB ‐ 38.82%
T=30⁰C ‐ 51.55%
T=43‐53⁰C ‐ 58.32%
Gráfica 11. Degradación de tinte Azul directo 71 a través del tiempo, 
para el tratamiento con lodos aclimatados con tinte tratado 
(prov eniente de la fotocatálisis). 
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En cuanto a el tratamiento con Pseudomona putida se encontró que 
hubo degradación, pero esta fue mucho menor que la de los Lodos. 
Uno de los factores que afecto este hecho, fue el no haber neutralizado 
el pH, ya que el pH trabajo en las pruebas estuvo en un rango 
aproximadamente de 5.2 a 5.6, que es un pH bastante ácido. Este error 
impidió la óptima degradación del tinte por parte del microorganismo, 
que crece mejor a pH neutro. 
 
Se observa que el acople del proceso químico al proceso biológico 
para el caso de los Lodos y de la Pseudomona putida, funcionó de 
manera eficiente, aunque el porcentaje de degradación no fue del 
100% si fue alto, entre 80 y 70% para Lodos y entre 60-50% para 
Pseudom onas; lo que indica que este acople evidencia una buena 
alternativa. Pero es importante tener en cuenta si los costos compensan 
los resultados obtenidos al final del tratamiento y además se deben 
evaluar las facilidades del mismo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. CONCLUSIONES 
 
Se evidenció que en la fotocatálisis, la absorbancia máxima del tinte 
Azul directo 71 se da a una longitud de onda de 586nm. 
 
El proceso fotocatalít ico con TiO2 puede ser usado como pre-
tratamiento para adecuar el tinte Azul Directo 71 a un proceso 
biológico. Con una oxidación parcial bajo condiciones controladas, la 
solución se decolora y se vuelve más biodegradable. 
 
El porcentaje de degradación del tinte aumenta a medida que se 
incrementa la temperatura. 
 
El porcentaje de degradación del remanente de la fotocatálisis fue 
menor para el proceso con Pseudom onas que con el de Lodos 
activados. 
 
Comparando los valores obtenidos en las pruebas de SSV y SST antes 
y después de la aclimatación de los lodos activados, se encontró que 
estas cantidades aumentaron, lo que garantiza que los microorganismos 
no sufrieron mayor alteración ante la presencia del tinte y lograron 
adaptarse a este. 
 
 
 
 
 
 
 
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6. RECOMENDACIONES 
 
Basado en los resultados obtenidos con lodos activados, se encontró 
que aunque el trabajo con estos, es bastante tedioso, para obtener 
mejores resultados, se debe tener sumo cuidado con la alimentación, 
aireación e inspección de los mismos, para garantizar de esta forma el 
crecimiento optimo de los mismos. 
 
La Pseudomona putida representa una buena alternativa en cuanto 
a la degradación de sustancias orgánicas complejas, pero es importante 
cuidar de que estas se encuentren en un medio propicio para su crecimiento, 
pH, temperatura y sobre brindar el mejor medio de cultiv o, ya que de esto 
dependen mucho los resultados que se obtengan. 
 
El catalizador TiO2, aparentemente no absorbe a longitudes de ondas 
diferentes a las del UV, pero con los resultados obtenidos se demuestra que 
esto no es cierto del todo, para lo que se recomienda filtrar todas las muestras 
antes de ser pasadas por espectrofotometría, tanto procedentes de procesos 
químicos como de procesos biológicos, además de realizar una prueba 
negativa. 
 
El acoplamiento de un proceso biológico a uno químico, o v icev ersa, 
representa una buena alternativa de tratamiento de residuos, para lo que se 
podrían desarrollar nuev os acoples con lodos, Pseudomona putida y 
fotocatálisis. 
 
 
 
 
 
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ANEXOS 
 
 
Anexo 1: Medios de cultivo con Pseudomona putida 
 
Los microorganismos son seres ubicuos que han colonizado todos los 
tipos de ecosistemas: el agua, el suelo, el aire, el resto de organismos. 
Por ello todas las manipulaciones para conseguir cultivos puros se deben 
realizar en un ambiente estéril que impida el acceso al medio de otros 
microorganismos diferentes a los que se desea aislar. Es por esto que se 
deben crecer dentro de recipientes y medios de cultivo previamente 
esterilizados, además de tener otras precauciones [29]. 
 
Preparación de los medios de cultivo 
 
Para la realización de esta prueba se necesita tanto de un medio 
líquido como de uno sólido, por lo cual se preparan dos soluciones. La 
primera de estas para el medio líquido con 10g/L de triptona, 5g/L de 
extracto de levadura y 5g/L de NaCl. La segunda para el medio sólido 
tiene las mismas cantidades de reactivos que la anterior más 15g/L de 
agar LB. 
 
 
Figura 8. Reactiv os empleados para el cultivo de Pseudomona 
putida. 
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Una vez preparada cada solución, es divida en 2 erlenmeyers cada 
uno con un volumen de 50mL. Estos erlenmeyers son autoclavados 
para garantizar la esterilización de los mismos y proceder a la 
inoculación del microorganismo. Es preciso que antes de su 
esterilización, los medios líquidos en caldo se distribuyan en los 
recipientes adecuados, es decir, recipientes que garanticen que el 
volumen del líquido en el recipiente no exceda un tercio del volumen 
total del mismo. 
 
 
 
 Figura 10. Autoclavaje de las soluciones.  
Figura 9. Soluciones preparadas. 
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Finalizada la esterilización en el autoclave: 
1.-Los erlenmeyers del medio líquido se dejan enfriar a temperatura 
ambiente. 
2.-Los erlenmeyers del medio sólido son vertidos en cajas de petri a la 
mitad y se dejan solidificar a temperatura ambiente. Este 
procedimiento es llevado a cabo en una cabina de flujo laminar que es 
limpiada 15 minutos antes, obteniendo con esta limpieza un ambiente 
aséptico. 
3.-Caldos y medios sólidos pueden conservarse una vez esterilizados, 
a temperatura ambiente. Sin embargo, para reducir su deshidratación y 
el consiguiente cambio de las concentraciones de los componentes es 
preferible conservarlos a 4°C [29]. 
 
Inóculo y Siembra 
 
Se conoce como inóculo la masa microbiana que se utiliza para 
sembrar el medio de cultivo. Para evitar contaminaciones en el 
momento de inocular el medio de cultivo, habitualmente se trabaja al 
lado de la llama del mechero Bunsen. 
Para la toma del inóculo a partir de una muestra a examinar o a partir 
de un medio sólido o de un tubo con líquido, se recomiendan las 
siguientes acciones: 
1.-Una vez solidificado el medio sólido en las cajas de petri 
(procedimiento anterior), se prepara de nuevo la cabina de flujo 
laminar y se coloca frente al mechero la muestra a analizar y el resto del 
material necesario (erlenmeyers, cajas...) de manera que sea fácilmente 
accesible. 
2.-Tomar el asa de siembra o la pipeta. La pipeta debe estar 
prev iamente esterilizada. Se debe flamear el asa de siembra hasta que 
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el filamento alcance un rojo incandescente y después enfriar en la 
proximidad de la llama (unos 10 segundos). 
 
 
3.-Tomar con la otra mano el recipiente (erlenmeyer, caja...) que 
contiene la muestra a analizar: 
a. Si la muestra está en un erlenmeyer, quitar el tapón con la mano izquierda 
(sin pasar la mano por encima del erlenmeyer) y flamear la boca de este. 
b. Si la muestra está en una caja de Petri, colocar la caja invertida sobrela 
mesa y lev antar la parte de la placa que contiene el crecimiento bacteriano. 
Situar en la proximidad de la llama del mechero. 
 
 
Figura 11. Asa de siembra. 
Figura 12. Extracción del inóculo de la caja de petri. 
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4.-Trabajando en todo momento en la proximidad de la llama, tomar la 
alícuota o inóculo: 
a. Si el medio es líquido agitar ligeramente el erlenmeyer e introducir la pipeta 
o el asa de siembra en la cual quedará adherida una gota por tensión 
superficial. 
b. Si el medio es sólido, rozar con el asa de siembra una pequeña porción de la 
colonia. 
c. Si la muestra se encuentra en la profundidad del agar, hundir el fi lamento 
dentro del medio hasta tomar una pequeña porción. 
 
 
 
Figura 13. Transferencia del inóculo.  
Figura 14. Shaiker empleado. 
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5.-Transferir el inóculo a otro medio de cultivo estéril, en este caso los dos 
erlenmeyers de medio líquido que se prepararon en la primera parte. 
Tomando las mismas precauciones en su manejo (flameando la boca 
del erlenmeyer, trabajando en la proximidad de la llama...). Dado que 
la transferencia va a ser a un caldo líquido, se descarga el inóculo 
mediante agitación del asa de siembra en aquél o la expulsión del 
volumen pipeteado. 
6.-Una vez realizada la transferencia: 
En el caso de los erlenmeyer, flamear la boca antes de colocar el 
tapón. Identificar los tubos e incubar a temperatura adecuada durante 
el tiempo necesario para que crezcan los microorganismos. Para esto 
se empleo el shaiker a 30°C y a 200 revoluciones. 
 
 
 
ANEXO 2: Prueba de Sólidos Suspendidos Totales (SST) y Sólidos Suspendidos 
Volátiles (SSV) 
 
En la actualidad se presentan numerosos problemas ambientales, en 
su mayor parte generados por los residuos de diferentes industrias. Por 
esta razón es importante conocer la carga de sólidos que contiene el 
agua, que es en su totalidad por sólidos, y no por gases disueltos. La 
definición global de sólidos, está referida a toda aquella materia solida 
que permanece como residuo, después de un secado y una 
evaporación a una temperatura entre 103 a 105⁰C. Estas pruebas son 
netamente empíricas y además son fáciles de realizar, tienen como 
finalidad adquirir información acerca de los sólidos que se encuentran 
presentes. 
 
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a) Sólidos Totales (ST): es la materia que queda como residuo después 
de una evaporación entre 103 a 105⁰C. Para la determinación de 
estos, se recomienda una pre-evaporación, con el fin de reducir el 
tiempo de la prueba. Procedimiento: 
- Poner la capsula de porcelana a peso constante. 
- Colocar 50 ml de el agua residual en la capsula mencionada en el 
paso anterior. 
- Calentar sin hervir la muestra, hasta obtener un volumen mínimo. 
- La muestra una vez pre evaporada se traslada a la estufa, 
llevándose a sequedad hasta alcanzarse peso constante. 
- Sacar la capsula, colocarla en el desecador y dejar enfriar, 
posteriormente volver a pesar. 
- Ecuación utilizada: 
1
100 
ABREVIATURA SIGNIF ICADO 
ST Sólidos totales en mg/l 
G Masa de la capsula vacía 
G1 Masa de la capsula con residuo 
V Volumen de muestra 
Tabla 4. Convenciones prueba de sólidos totales. 
 
b) Sólidos volátiles (SV): son los remates de la prueba de sólidos totales, 
sometidos a una combustión a 600⁰C, durante 20 minutos; 
transformándose de esta manera la materia orgánica a CO2 y H2O. 
c) Sólidos suspendidos (SS): se denominan como aquella materia que 
queda retenida después de haber filtrado un volumen de muestra 
(50 ml) por medio de crisoles “GOOCH” o filtro de fibra de vidrio [30]. 
Nota: para obtener información más detallada sobre las pruebas de 
sólidos, consultar referencia 30. 
 
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