Escuela de Química

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Misión Contribuir con el desarrollo integral de la sociedad costarricense en un marco de solidaridad y armonía con la naturaleza, por medio de su quehacer en investigación, extensión, docencia y producción, lo que permite la generación de conocimiento, la vinculación externa y la formación y actualización de profesionales en Enseñanza de la Química, Química y sus aplicaciones. Visión Es la Escuela de Química con liderazgo por su excelencia académica, innovación, y vocación de servicio en las áreas de Enseñanza de la Química, Química y sus aplicaciones. Goza de prestigio, a partir de una oferta académica (investigación, docencia, extensión y producción) actualizada, flexible y que responde a las necesidades emergentes del desarrollo nacional e internacional.

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A methane sink in the Central American high elevation páramo: Topographic, soil moisture and vegetation effects
(Elsevier B.V., 2020-03-15) Chai, Leanne L.; Hernández Ramirez, Guillermo; Hik, David S; Barrio, Isabel C.; Frost, Carol M.; Chinchilla Soto, Isabel Cristina; Esquivel-Hernández, Germain
Methane (CH4) is a strong greenhouse gas with a global warming potential 23 times larger than that of carbon dioxide. Characterizing ecosystems as either sources or sinks for methane and their magnitudes informs on biosphere contributions to the global CH4 budget and to warming of the atmosphere. We quantified methane fluxes for the first time in a neotropical alpine páramo (Valle de Los Conejos, Chirripó Massif, Costa Rica) and examined the relationships of these fluxes with topography, soil moisture and vegetation, during the transition from dry to rainy season. Using closed chambers and laser spectroscopy, we measured soil CH4 and CO2 fluxes across a field site encompassing: a grassy plain as well as a plain, a gentle slope and a plateau dominated by a dwarf bamboo (Chusquea subtessellata Hitchcock). We found that the páramo landscape acts as a sink for CH4 [−53.1 ± 29.6 (mean ± SE) µg C m−2 hr−1]. Of the four field areas, the grassy plain was on average the strongest CH4 sink, likely because this soil profile had no drainage restrictions and was well aerated. By contrast, in the slope and plateau, a heavily-consolidated subsurface layer was shown to perch water, increasing surface soil moisture and limiting CH4 uptake. Conversely, in certain parts of the plain, where Chusquea grew vigorously in discrete, tall patches, we found intense CH4 uptake beneath these patches. Within the Chusquea plain, these hot spots of CH4 uptake localized under the tall Chusquea had double the uptake rates than outside these patches, with even greater uptake than the average in the grassy plain. Our results show that CH4 uptake in the páramo is driven by moisture interacting with impeding soil layers, vegetation and topography.
A preliminary isotope-based evapotranspiration partitioningapproach for tropical Costa Rica
(John Wiley and Sons Ltd, 2021-07) Iraheta, Alberto; Birkel, Christian; Benegas, Laura; Ríos, Ney; Sánchez-Murillo, Ricardo; Beyer, Matthias
Spatially and seasonally distributed information on transpiration (T) fluxes is limited in the tropics. Here, we applied a coupled isotope mass balance model to separate water fluxes of T and evapotranspiration (ET) from precipitation (P). The mean annual T was estimated at a resolution of 100 m for Costa Rica (51,100 km2) and a partitioning of monthly T and evaporation (E) for the 2370-km2 San Carlos catchment. The dominant flux in the forest ecosystems was T with a mean annual T of 1086 mm that ranged from 700 mm in Tropical Montane Very Humid Forest to 1400 mm in Subtropical and Tropical Low Montane Rainforests. We estimated an average 85% of ET was T, which is concurrent with expectations for forested tropical regions, but varied according to model parameterization and data sources. A model comparison exercise showed a range of mean annual T estimates from 988 to 1465 mm and a range of T/P from 0.35 to 0.5 with temperature and relative humidity exhibiting the highest impact on the model results. Across Costa Rica, we estimated an average loss of precipitation by T of 38% (1085 mm), whereas interception (I) constitutes 10% (230 mm) and direct evaporation (E) only 7% (192 mm). Similarly, the results at the catchment scale indicated that monthly T contributes 76% (85-mm monthly average) to total ET and E corresponds to 24% (24-mm monthly average). The T rates exhibited an opposite seasonality to rainfall with highest T over the drier months from December to April with a peak in March (101–144 mm) and the minimum T in September (53–71 mm). Around 17% (79–130 mm) of precipitation over the catchment area is lost to T, both E (10–35 mm) and I (15–38 mm) correspond to 5%. Despite the inherent uncertainties of the data assumptions and simplifications, including data interpolation errors, the coupled isotope mass balance model showed in comparison to other global products reasonable water partitioning for different ecosystems in Costa Rica and the San Carlos catchment area. These results can help to evaluate the impact of land cover conversion on the hydrological cycle in Costa Rica, and the simple isotope-based model could be transferred to different biomes of the tropics.
A Selective Ion HPLC-APCI-MS Method for the Quantification of Pentacyclic Triterpenes in an Anxiolytic Botanical Dietary Supplement for the Animal Health Market
(Natural Product Incorporation, 2019) Liu, Rui; Carballo Arce, Ana Francis; Singh, Ranpreet; Saleem, Ammar ; Rocha, Marco; Mullally, Martha; Otarola-Rojas, Marco; Poveda Alvarrez, Luis; Sanchez-Vindas, Pablo; Garcia, Mario; Baker, John; Merali, Zul; Guerrero-Analco, José A.; Durst, Tony; Harris, Cory; Arnason, John
A new anti-anxiety dietary supplement was developed for the animal health market, by combining 2 triterpene containing botanicals, Souroubea sympetala (Marcgraviaceae) with Platanus occidentalis (Platanaceae) A validated method for a quality control of the botanical blend was achieved using HPLC-APCIMS. The method resulted in the detection and quantitative determination of betulinic acid (1), and ursolic acid (2) in P. occidentalis and 1, 2, lupeol (3), β-amyrin (4) and α-amyrin (5) in S. sympetala and the finished product ZentrolTM. Detections were at low ng on column for 1 and 2 and in low µg range for 3, 4 and 5 using calibration curves within 10-100 ng (R2 > 0.993). Recovery of spiked samples for all the recoveries observed were > 94%. Inter-day and intraday variations were 0.8-3.5% and 5-10.4%, respectively. These results indicate the suitability of the developed analytical method to detect and quantify triterpenes of raw materials used in the manufacture of natural health products
Absorción de nutrientes a través de la hoja
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2013) Murillo Castillo, Ritma Giordana; Piedra-Marin, Gilberto; León, Ramón G.
La fertilización foliar es una práctica efectiva para la corrección de deficiencias nutricionales en plantas que se encuentran bajo condiciones de estrés o en suelos con baja disponibilidad de nutrientes. Consiste en aplicar disoluciones de nutrientes directamente sobre las hojas. Esta absorción en la hoja se desarrolla mayoritariamente a través de la epidermis, por difusión, debido al gradiente de concentración del nutriente que se establece entre la superficie de la hoja y en el interior de la epidermis.Una vez que el nutriente ha ingresado al citoplasma de las células epidermales, la movilización de este ocurre en forma relativamente expedita. La principal barrera que el nutriente debe atravesar es la cutícula, la cual está compuesta de ceras. Las características físico-químicas delnutriente, tales como tamaño y polaridad controlan la tasa de absorción. El presente artículo provee una descripción detallada del proceso de absorción foliar de nutrientes y su influencia en el desarrollo y uso de fertilizantes foliares.
Acercamiento a los procesos de modelación de la calidad del agua en una subcuenca. Caso del río Virilla, Costa Rica
(Universidad Nacional, Costa Rica, 2021-01-31) Sánchez-Gutiérrez, Rolando; Gomez Castro, Cinthya
Se realizó la implementación de un modelo de calidad del agua superficial, a través del cual se procuraba hacer un primer acercamiento a los procesos de modelado matemático como insumo para la gestión integrada de la cuenca media del río Virilla. El estudio se desarrolló específicamente en un tramo de 20 km que inicia en San Miguel de Santo Domingo y finaliza en San Antonio de Belén, se tiene como principal afluente el río Tibás y la inclusión de algunas descargas de aguas residuales provenientes de diversas actividades productivas. El enfoque que se utilizó fue cuantitativo, mediante el modelo MOHID Land con la aplicación de datos experimentales e históricos de las variables necesarias para el modelado. El modelo implementado es un programa numérico capaz de simular la dinámica existente entre agua-suelo y los procesos de transporte de solutos; en este caso, se eligió modelar la concentración de dos indicadores de calidad: el oxígeno disuelto y la demanda bioquímica de oxígeno. Los resultados obtenidos en la modelación presentaron un buen ajuste en contraste con los datos utilizados para la validación del modelo, los porcentajes de error obtenidos son calificados como muy buenos, buenos y satisfactorios, lo que en general se puede describir como un modelo aplicable. A pesar de esto, es necesario el desarrollo de una calibración más robusta que a su vez se acompañe de un análisis de sensibilidad. Es importante que en el nivel país exista una mayor diseminación del uso de esta herramienta para la gestión integrada del recurso hídrico, este estudio sirve como base para la futura modelación de otros parámetros fisicoquímicos del cuerpo de agua, así como la aplicación del mismo en otros ríos similares.
Ácido l-poliláctico (Pla) y nanotubos de carbono de pared múltiple (ntcpm) con potenciales aplicaciones industriales
(Universidad Nacional de Colombia, 2021) Murillo Vargas, Fabián; Jiménez Villalta, Guillermo; ESQUIVEL ALFARO, MARIANELLY; Jose-Roberto, Vega-Baudrit; Jiménez Villalta, Guillermo
En términos generales, es bien conocida la cualidad que poseen algunos polímeros de cambiar sus propiedades físicas y químicas finales mediante la adición de nanopartículas a la matriz polimérica para producir un material compuesto (MC). Esta investigación está basada en la obtención de un MC a partir de ácido poliláctico (PLA) y nanotubos de carbono de pared múltiple (NTCPM), muy empleado en la industria del envasado y dispositivos biomédicos, con el fin de ampliar su perfil industrial. Se desarrollaron cuatro mezclas de PLA y NTCPM, y se empleó polietilenglicol (PEG) como plastificante. Se evaluaron sus propiedades morfológicas, térmicas, mecánicas, termomecánicas, espectroscópicas, ángulo de contacto y cristalográficas. Se observó que los MCs presentaron degradación térmica a temperaturas inferiores a la matriz sin NTCPM, así como un aumento en el módulo de flexión y tensión en algunas de las muestras. Así mismo, se observó que los NTCPM pueden aumentar la cristalinidad del material y que, en algunos casos, se incrementa su rigidez, actuando como un aditivo útil para aplicaciones de mayor esfuerzo mecánico que la matriz. Del efecto de agregar PEG en los MC, se determinó que los NTCPM no restringen la movilidad de las cadenas poliméricas y se da un efecto plastificante, lo que permite mayor movilidad de la zona amorfa de las cadenas de polímero, como indica la literatura consultada. Finalmente, se concluyó que a mayores contenidos de NTCPM, se generan mejores valores en el módulo de flexión, esfuerzo máximo de flexión, módulo de elongación, esfuerzo de carga máxima y esfuerzo de ruptura, entre otras propiedades evaluadas.
Ácido L-poliláctico (PLA) y nanotubos de carbono de pared múltiple (NTCPM) con potenciales aplicaciones industriales
(Universidad Nacional (Colombia), 2021) Murillo-Vargas, Fabián; Jiménez-Villalta, Guillermo; ESQUIVEL, MARIANELLY; Vega-Baudrit, José Roberto
En términos generales, es bien conocida la cualidad que poseen algunos polímeros de cambiar sus propiedades físicas y químicas finales mediante la adición de nanopartículas a la matriz polimérica para producir un material compuesto (MC). Esta investigación está basada en la obtención de un MC a partir de ácido poliláctico (PLA) y nanotubos de carbono de pared múltiple (NTCPM), muy empleado en la industria del envasado y dispositivos biomédicos, con el fin de ampliar su perfil industrial. Se desarrollaron cuatro mezclas de PLA y NTCPM, y se empleó polietilenglicol (PEG) como plastificante. Se evaluaron sus propiedades morfológicas, térmicas, mecánicas, termomecánicas, espectroscópicas, ángulo de contacto y cristalográficas. Se observó que los MCs presentaron degradación térmica a temperaturas inferiores a la matriz sin NTCPM, así como un aumento en el módulo de flexión y tensión en algunas de las muestras. Así mismo, se observó que los NTCPM pueden aumentar la cristalinidad del material y que, en algunos casos, se incrementa su rigidez, actuando como un aditivo útil para aplicaciones de mayor esfuerzo mecánico que la matriz. Del efecto de agregar PEG en los MC, se determinó que los NTCPM no restringen la movilidad de las cadenas poliméricas y se da un efecto plastificante, lo que permite mayor movilidad de la zona amorfa de las cadenas de polímero, como indica la literatura consultada. Finalmente, se concluyó que a mayores contenidos de NTCPM, se generan mejores valores en el módulo de flexión, esfuerzo máximo de flexión, módulo de elongación, esfuerzo de carga máxima y esfuerzo de ruptura, entre otras propiedades evaluadas.
Actitud hacia la Ciencia y la Enseñanza de la Ciencia en maestros de Segundo Ciclo: Región Norte
(Universidad Nacional (Costa Rica), 1998) Navarro Cordero, Norma; Alfaro Varela, Gilberto
El problema de la enseñanza de ciencias ha sido preocupación en diferentes niveles del sistema educativo y en diferentes instituciones relacionadas con este. Estudios realizados a nivel universitario demuestran bajos rendimientos de estudiantes en los cursos básicos de ciencias (Ruíz, Sánchez, Esquivel, Quesada) se refiere que hay bajo rendimiento en los cursos de ciencias a nivel de la enseñanza primaria y secundaria. La problemática de la enseñanza de la ciencia ha sido abordada tratando de entender factores tales como: características socioeconómicas de los estudiantes, características socioeconómicas y académicas de los docentes, programas de estudio principalmente a nivel de enseñanza media (Espinosa, Ruíz, 1980; Sibaja, 1983)
Actividad antibiótica y antifúngica de los extratos orgánicos y de fracciones cromatográficas presentes en el Liquen Lobariella Pallida
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2008-08) Delgado Delgado, Ilse; Rodríguez Rodríguez, Gerardo
Los líquenes se encuentran desde los círculos polares hasta las áreas desérticas y desde las costas marinas hasta las selvas y los bosques húmedos. En Costa Rica se distribuyen en todo el país, por lo que pueden sobrevivir en lugares ubicados desde el nivel del mar hasta los 3 820 m.s.n.m. Se colectó el liquen Lobariella pallida en el Parque Nacional Volcán Irazú en mayo de 2004, Se efectuaron extracciones exhaustivas con disolventes como: hexano, acetato de etilo, acetona, metanol y agua; a los extractos crudos se les determinó la cantidad de sólidos totales presentes, en los 100 PL aplicados en el disco de papel filtro, utilizando el método de disco difusión para medir la actividad contra los hongos Fusarium oxysporum y Botrytis sp y contra las bacterias Ralstonia solanacearum, Erwinia chrysanthemi y Xanthomonas sp. Los extractos de hexano, acetato de etilo, acetona, metanol y agua mostraron respectivamente las siguientes cantidades de sólidos totales en los 100 PL aplicados de 0,66; 0,53; 3,08; 2,56 y 1,06 mg. Los extractos de acetona y metanol dieron resultados positivos contra la bacteria R. solanacearum en la escala de Mc Farland's 5 y 7 equivalentes a 1,50 x 109 UFC / ml, y 2,10 x 109 UFC / mL, respectivamente. Los halos de inhibición promedio obtenidos fueron de 12,2 y 9,0 ± 0,2 mm para el extracto de acetona y 10,2 y 9,0 ± 0,2 mm para el extracto de metanol en la escala de Mc Farland's 5 y 7 respectivamente. Después de realizar análisis por cromatografia de capa fina y cromatografia de columna, a los extractos de acetona y de metanol, se obtuvieron diferentes fracciones, las cuales presentaron actividad contra la bacteria R. solanacearum. En el extracto de acetona las fracciones unidas por su similitud, de la 25 a la 31 presentaron un halo de inhibición promedio de 8,4 ± 0,2 mm para la escala de Mc Farland's 5 equivalente a 1,50 x 109 UFC / ml, y para el extracto de metanol el extracto denominado C, correspondiente a las últimas fracciones de la columna (91-96), fue el que presentó mayor actividad, su halo de inhibición promedio para la escala de Mc Farland's 5 fue de 13,0 ± 0,2 mm y para el patrón 7 dio un valor de 10,5 ± 0,2 mm, es importante notar que estos fueron los mejores halos presentados en la investigación. Al liquen Lobariella pallida después de realizarle un tamizaje químico indicó la presencia de posibles sustancias como: carotenoides, cumarinas, triterpenos y/o esteroles, emodinas y taninos.
Adaptación de un método analítico para el análisis de hidrocarburos antropogénicos y biogénicos en sedimentos, Estero de Puntarenas, Costa Rica
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2008) Saravia Arguedas, Ana Yury; León Coto, Sandra
Los océanos están siendo afectados por los contaminantes químicos de origen antropogénico, pues el destino final de la mayoría de los desechos producidos por la actividad humana son los océanos. Los hidrocarburos derivados del petróleo son contaminantes con gran potencial tóxico, capaces de producir daños irreparables sobre los ecosistemas marinos. La presencia de estos compuestos no es por sí sola un indicador de contaminación, porque pueden tener origen biogénico o antropogénico, por lo que se adaptó un método analítico, para fraccionar, separar, identificar y cuantificar los hidrocarburos alifáticos y aromáticos. Empleando éste método, se determinaron los niveles de hidrocarburos en sedimentos y se evaluó su origen antropogénico y/o biogénico. En el Estero de Puntarenas se colectaron 10 muestras en 5 estaciones de muestreo, para evaluar la contaminación por hidrocarburos de origen antropogénico. La determinación cuantitativa de los hidrocarburos alifáticos se realizó por medio de cromatografía de gases, utilizando un detector de ionización de llama (FID) y la cuantificación de los compuestos aromáticos, expresados como equivalentes de criseno, por fluorometría. Las concentraciones de los hidrocarburos alifáticos totales en sedimentos oscilaron entre 4,8 +0,1 hg/g y 3053 +239 ug/g. La mayor concentración de hidrocarburos se encontró en la estación de muestreo al frente de la entrada al mercado, lo cual puede asociarse con la presencia de material fino, un alto porcentaje de materia orgánica, así como a las actividades comerciales que se desarrollan en la zona. Por otra parte, las estaciones de muestreo que presentaron menores concentraciones fueron las estaciones ubicadas frente a Porto Velo y frente a Talmana de 4,8 +0,1 g/g y 23,3 +0,3 ng/g, probablemente debido a su ubicación dentro del manglar, donde se lleva a cabo una continua auto depuración, contribuyendo así a la disminución de la contaminación.
Adaptación del método de descarga de arco voltaico para la síntesis de nanotubos de carbono de pared simple
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2009-11) Ramírez Amador, Sergio Alberto; Vega Baudrit, José
Los nanotubos de carbono fueron descubiertos por el físico japonés Sumio lijima en 1991. Sus propiedades físicas y químicas catalogadas como extraordinarias, siguen demostrando gran potencial en multitud de campos. Los nanotubos de carbono son tubos diminutos, basados únicamente en átomos de carbono. Poseen un diámetro de apenas unos pocos nanómetros, sin embargo, su longitud puede ser de hasta un milímetro, (dispone de una relación longitud: diámetro hasta ahora sin precedentes). Están formados a partir de una o varias láminas de grafeno enrolladas sobre sí mismas en forma cilíndrica. Algunos nanotubos están cerrados por media esfera de fulereno y no están cerrados. Existen nanotubos monocapa (NTCPS, un sólo tubo) y multicapa (varios tubos concéntricos). Los nanotubos de una sola capa se llaman nanotubos de carbono de pared simple (Single-Wall Nanotube, SWNT, inglés) y los de varias capas, nanotubos de carbono de multipared, NTCPM, (Multi-Walled Nanotubes, MWNT, en inglés). Debido a la forma en que los átomos de carbono se enlazan en las estructuras de los nanotubos, éstos son muy fuertes. Incluso más fuertes que los diamantes, que poseen también una estructura tridimensional basada principalmente de átomos de carbono. Estos nanotubos son las fibras más fuertes conocidas, un sólo nanotubo perfecto es cerca de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por unidad de peso. La investigación sobre nanotubos de carbono es interesante por sus múltiples aplicaciones y posibilidades, pero a la vez compleja por la variedad de sus propiedades electrónicas, térmicas y estructurales que cambian según el diámetro, la longitud, la forma de enrollar y otros. Los nanotubos de carbono, además de ser muy resistentes, poseen propiedades eléctricas interesantes, pues pueden comportarse como conductores o semiconductores de electricidad según el acomodamiento de sus átomos. En el presente proyecto, se buscó la optimización de la metodología encontrada en la literatura para la síntesis de nanotubos de carbono de pared simple por descarga de arco voltaico. Para alcanzar esta optimización, se sintetizaron distintas muestras de NTCPS bajo la modificación de las variables del proceso. Las variables estudiadas fueron la corriente eléctrica de la fuente de poder, presión y tipo de gas. Las sintetizadas fueron caracterizadas por análisis termogravimétrico (TGA), microscopia de fuerza atómica (AFM), microscopia de transmisión electrónica (TEM), microscopia de barrido electrónico (SEM) y por análisis de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR). El fin fue el de corroborar la existencia de NTCPS y su grado de pureza.
Addition of nanosilicas with different silanol content to thermoplastic polyurethane adhesives
(Elsevier, 2005-08-15) Jose-Roberto, Vega-Baudrit; Navarro Bañón, Virtudes; Vásquez, Patricia; Martín Martínez, José Miguel
Three nanosilicas with different silanol contents were prepared by treatment of hydrophilic fumed silica with dimethyldichlorosilane. This treatment reduced the silanol content and produced the particle agglomeration of the nanosilicas. Thermoplastic polyurethane (TPU) adhesives containing nanosilicas were prepared and characterized by FTIR spectroscopy, differential scanning calorimetry (DSC), plate-plate rheology, dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), transmission electron microscopy (TEM) and stress-strain testing. Adhesive strength was obtained from T-peel tests of PVC/polyurethane adhesive joints. The addition of hydrophilic nanosilicas favoured the degree of phase separation between the hard (i.e. isocyanate+chain extender) and soft (i.e. polyol) segments in the TPUs; the higher the silanol content on the surface of silica, the higher the degree of phase separation, and the crystallinity of the polyurethane (due to the soft segments) was also increased. Hydrogen bonds between the ester carbonyl groups in the TPU and the silanol groups on the silica surface were created and more favoured by increasing the silanol content. The tensile strength increased and the elongation at break of the polyurethane decreased by increasing the silanol content of the nanosilica. Addition of nanosilica increased the immediate adhesion of the polyurethane adhesives to PVC, irrespective of the silanol content on the nanosilica. The higher the mechanical and the rheological properties of the polyurethanes containing nanosilicas with different silanol content, the higher the final adhesive strength. © 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Adhesion of Thermoplastic Polymers: Influence of Nanoparticles
(Sociedad Mexicana de Ciencia y Tecnología de Superficies y Materiales (SMCTSM) (México), 2010) Jose-Roberto, Vega-Baudrit; Sibaja Ballestero, María; Martín Martínez, José Miguel
Thermoplastic polyurethanes (TPUs) are multi-phase segmented polymers that exhibit a two-phase microstructure (phase separation), which arises from the incompatibility between the soft and the hard segments. The hard rigid segment segregates into a glassy or semicrystalline domain, and the polyol soft segments form amorphous or rubbery matrices in which the hard segments are dispersed [1]. Fumed silicas (nanosilicas) are fillers commonly added to improve the thermal, rheological and mechanical properties of TPU´s [2–7]. This improvement in properties has been previously ascribed to the creation of hydrogen bonds between the hydroxyl groups on the nanosilica surface and the soft segments of the polyurethane, favoring the degree of phase separation [8–11]. Previous experimental evidence [12, 16-20] has corroborated the formation of hydrogen bonds between the nanosilica and the polyurethane.
Agua, naturaleza y seguridad hídrica
(Universidad Nacional, Costa Rica, 2022) Suárez Serrano, Andrea; Alfaro-Chinchilla, Carolina; Bautista-Solís, Pável
Boletín técnico sobre Soluciones Basadas en la Naturaleza (SbN). Los ecosistemas naturales generan importantes servicios ecosistémicos que son utilizados por los ecosistemas naturales y la sociedad. El agua es un recurso estratégico y vital para la vida. En esta obra se revisa el concepto y algunos ejemplos de Soluciones Basadas en la Naturaleza que son importantes para fortalecer la seguridad hídrica de Costa Rica.
Aguas residuales generadas en el cantón San Pablo durante el periodo 2014-2018 en plantas de tratamiento de aguas residuales
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2021-06-21) Sánchez-Gutiérrez, Rolando; Pérez-Salazar, Roy; Alfaro-Chinchilla, Carolina
Con este informe se pretende generar un insumo más que contribuya al diagnóstico socioambiental y que permita conocer el estado de generación de aguas residuales en el cantón San Pablo. El análisis del estado actual de las aguas residuales generadas por diversas actividades productivas se elaboró con base a la información de los vertidos provenientes de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) registrados ante el área rectora de salud durante el período comprendido entre los primeros trimestres del 2014 y del 2018. Para lo anterior se realizó un análisis descriptivo de la cantidad de reportes presentados de acuerdo con el tipo de vertido y tipo de ente generador. Además, se calcularon los parámetros estadísticos que describen los 9 parámetros de control obligatorio en cada reporte, así como la correspondiente estadística inferencial en relación con el tipo de vertido realizado. Como indicador de contaminación vertida se utilizó la carga orgánica total (expresada en kg DQO/d), la cual se define como la cantidad de materia orgánica vertida en el efluente que ejerce un efecto negativo sobre el cuerpo receptor. El análisis de los datos obtenidos evidencia que en términos generales hay un alto cumplimiento en los reportes operaciones para los parámetros de control, no obstante con el indicador calculado se evidencia que la cantidad neta vertida puede ser significativa comparada con los caudales actuales de estos ecosistemas receptores, además se evidencia cuáles son las actividades productivas que mayor carga contaminante vierten y cuál es su destino, identificando los sitios donde existe mayor presión ambiental a causa de los vertidos.
Aislamiento de bacterias resistentes al plomo a partir de suelos contaminados con este metal
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2014-11) Herrera Vargas, Juan Pablo; Mau Incháustegui, Silvia
Se identificaron cepas bacterianas aisladas de un suelo de las instalaciones de la antigua Recuperadora Nacional de Plomo S.A, ubicada en la provincia de San José, distrito de San Francisco de Dos Ríos, y se estudió el potencial de biorremediación de dichas cepas. Se recolectaron muestras de suelo en tres zonas destinadas al almacenaje de baterías de autos, materias primas y secado de escorias procedentes de los procesos de purificación del metal. En las muestras de suelo se realizó la caracterización química, física y se aislaron y purificaron las cepas bacterianas presentes. Se aplicaron pruebas de identificación bacteriana mediante los sistemas BIOLOG y Vitek 2 Compact, posteriormente se realizaron bioensayos para determinar la tolerancia de las cepas identificadas ante la presencia de plomo. Se designaron tres sitios de muestreo con base en diferencias en la coloración y presencia de insumos y residuos propios de la actividad industrial realizada en el lugar. En cada zona se recolectaron de 6 a 8 submuestras entre 0 y 20 cm de profundidad, se mezclaron y se realizó un cuarteo para disminuir el tamaño de la muestra, la cual posteriormente se empleó para los análisis respectivos. Los resultados de los análisis químicos se interpretaron según la tabla propuesta por Molina y Meléndez, 2002, siendo esta una referencia en el país para evaluar la calidad productiva de los suelos. Las tres zonas reportaron valores de pH ligeramente ácidos (5,58±0,01, 5,22±0,01 y 6,05±0,01 respectivamente); los valores de acidez intercambiable fueron de 0,700±0,006, 0,100±0,001 y 0,150±0,001 cmol/L, los cuales se ubicaron en un ámbito bajo para las zonas 2 y 3 (menores a 0,3 cmol/L) y en nivel óptimo (mayor a 0,30 cmol/L) en la zona 1. Con respecto a las bases del suelo (Ca, Mg y K), el Ca en la zona 1 presentó 22,57±0,09cmol/L, siendo este un valor establecido como alto (mayor a 15 cmol/L), mientras que las otras dos zonas mostraron valores de 10,24±0,15 y 14,13±0,20 cmol /L, considerándose éstos como valores ubicados en un ámbito óptimo (6-15 cmol/L). El Mg presentó valores de 2,20±0,05, 3,10±0,01 y 1,80±0,01 cmol/L respectivamente, los cuales se clasifican como valores medios (3-6 cmol/L). Por su parte, el K se cuantificó en concentraciones de 1,34±0,02, 1,24±0,02 y 1,92±0,02cmol/L, valores catalogados como altos (mayores a 0,8 cmol/L). El P, en las zonas 1 y 2, mostró valores de 20,90±0,13 y 31,00±0,39 50 (ámbito óptimo20-50 mg/L), y en la zona 3 la concentración obtenida fue de 60,50±0,74 mg/L, ubicándose dentro del ámbito alto (valores superiores a 50 mg/L). Con respecto a los microelementos, el Cu presentó valores de 9,80±0,12, 14,00±0,29 y 16,00±0,32 mg/L respectivamente, ubicándose los tres valores en el ámbito de óptimos (1-20 mg/L); mientras que el Zn en la zona 1 reportó 10,10±0,13 mg/L y 8,80±0,11 mg/L en la zona 2, ambos valores catalogados como óptimos (3-10 mg/L), y en la zona 3 el valor fue de 14,40±0,18 mg/L, valor definido como alto (mayor a 10 mg/L). El Mn en la zona 1 y 2 se cuantificó en 33.20±0,23 y 20,60±0,21 mg/L, ambos valores óptimos (10-50 mg/L), y en la zona 3 el valor fue de 4,80±0,19 mg/L, siendo este un valor interpretado como bajo (menor a 5 mg/L). Por último, el Fe se estableció como un elemento presente en concentraciones elevadas con valores de 80,00±0,75 en zona 1, 190,0±1,6 en zona 2, y 71,0±0,75 mg/L en zona 3, siendo el ámbito óptimo de 10 a 50 mg/L. Para la materia orgánica se obtuvieron valores de 8,400±0,009 % en zona 2 y 6,450±0,009% en zona 3, por su parte la zona 1 mostró valores bajos de 3,000±0,009%, siendo los valores óptimos propuestos por Molina y Meléndez de 5-10%. La textura mostró que los suelos son francos pese a que se encontraron diferencias en los porcentajes de las partículas, para las zonas 2 y 3, el tipo de suelo es franco arcillo arenoso, mientras que la zona 1 muestra suelo tipo franco arenoso. Con respecto a la concentración total del plomo, la zona1 reportó 54700 mg/kg, siendo este un valor elevado en comparación con otros datos reportados por la literatura, las zonas 2 y 3 mostraron valores de 5048 mg/kg y 23572 mg/kg respectivamente. Para un suelo sin contaminar se reportan valores del metal de15 mg/kg, mientras que la legislación nacional establece 900 mg/kg, como concentración máxima en suelos industriales, lo que permite considerar que se obtuvieron valores elevados de plomo en todos los suelos estudiados. En lo referente al aislamiento e identificación de bacterias, se aislaron 8 cepas con diversidad de morfologías, donde dominaron las colonias de formas circulares e irregulares; en general, todas las cepas mostraron crecimiento lento en el medio extracto de suelo utilizado. Se analizó la capacidad metabólica hacia diferentes fuentes de carbono, obteniéndose la identificación más probable de 6 de las 8 cepas mediante el uso de los sistemas BIOLOG Inc. y Vitek Compact. En la zona 1 se identificaron las cepas Bacillus lentus, Sphingomonas paucimobilis y Bacillus cereus, las tres mediante el sistema Vitek Compact, y en la zona 2, se identificaron las cepas Burkholderia cepacia y Actinomyces con el sistema BIOLOG Inc. y Bacillus sphaericus con el sistema el sistema Vitek Compact. Se determinó la tolerancia al plomo de las bacterias aisladas de la zona 1 (la de mayor concentración de plomo), se utilizó medio mínimo (líquido y en placas) enriquecido con el metal en concentraciones de 250, 500, 750 y 1000 μg Pb/mL. La cepa Bacillus lentus mostró tolerancia a las 4 concentraciones ensayadas, mientras que la cepa Sphingomonas paucimobilis y Bacillus cereus no mostraron crecimiento, por lo que con estas dos cepas se estableció otra prueba de tolerancia con medio enriquecidos con concentraciones menores a 250 μg Pb/mL. Para el caso de S. paucimobilis se obtuvo crecimiento de la bacteria hasta una concentración de 50 μg/mL de Pb, mientras que B. cereus no mostró crecimiento en las placas enriquecidas con Pb, lo que demostró que B. cereus no toleró la presencia del metal. Se investigó la capacidad de tolerancia de B. lentus en medio líquido, enriquecido con 250 μg Pb/mL, en el cual a lo largo de 5 días se obtuvo una tendencia hacia la disminución del Pb soluble. En promedio la reducción de la concentración de Pb soluble de un 27%, con respecto al valor inicial y los controles negativos.
Aislamiento y caracterización del colorante del fruto del güiscoyol (Bactris guineensis), como alternativa en la tinción de productos de interés industrial
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2003) Bagnarello Madrigal, Vanessa
A nivel mundial, el consumo de colorantes aumenta paulatinamente en productos alimenticios y cosmetológicos. Actualmente; debido a la preocupación de los consumidores por los diferentes estudios toxicológicos, al confirmar daños en los seres humanos, por el uso de ciertos colorantes artificiales; se ha intensificado el empleo de colorantes naturales para el beneficio de la salud. Tomando en cuenta el aspecto anterior, se desarrolló esta investigación con el propósito de evaluar el poder de tinción del pigmento obtenido del fruto del güicoyol (Bactris guiineensis) al emplearlo en 5 productos de interés industrial como los que se encuentran en el mercado cosmetológico y alimenticio: champú, gel, crema, yogur y merengue; con el objetivo de ofrecer la posibilidad de sustitución de un colorante artificial por uno natural Para lograr lo planteado, se extrajo el pigmento de la cáscara del fruto Bactris guiineensis, en medio acuoso y alcohólico para determinar la concentración del pigmento en cada extracción.
Almacenamiento y manipulación de sustancias químicas peligrosas : indicadores de amenaza y vulnerabilidad : un análisis en las industrias del cantón de Belén, provincia de Heredia
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2005) Alfaro Hernández, Silvia Elena; León Coto, Sandra
El incremento del uso de productos químicos en la industria, su almacenamiento y manipulación en forma no adecuada y muchas veces, el desconocimiento de la peligrosidad de las sustancias con las que se trabaja, generan condiciones de riesgo para la salud de las personas, la infraestructura de las industrias y para el ambiente en general. Por ello, este trabajo se propone conocer los principales conceptos asociados al riesgo, para establecer indicadores de amenaza y vulnerabilidad por almacenamiento y manipulación de productos químicos peligrosos que pueden provocar accidentes tecnológicos y así proporcionar una guía preventiva para minimizar los efectos. Este trabajo se desarrolló en el cantón de Belén, Heredia, durante el período comprendido entre los años 2001 al 2003, mediante la evaluación de riesgo en 32 actividades industriales. Después de una evaluación preliminar, se aplicó una Guía de Evaluación Industrial y/o Comercial, con el fin de recopilar información sobre los riesgos asociados al almacenamiento de productos químicos peligrosos. Se encuentra que, de acuerdo con el Plan Regulador del cantón de Belén, el 72% de las industrias se ubican en zona industrial, aproximadamente el 20% en zonas residenciales de mediana y baja densidad y solo un 6.2 % se ubican en zonas de alta densidad, El 64% de las industrias deben efectuar mejoras en los tanques de almacenamiento de líquidos inflamables, combustibles y/o corrosivos no inflamables. Para el almacenamiento de gases, el 80% de las industrias presentan condiciones que necesitan mejorar y un 20%, son inaceptables El 67% de las industrias deben mejorar el área de almacenamiento de productos químicos peligrosos. El 40% de las industrias se consideran como industrias que presentan una inaceptable protección contra incendios. El 28% de las industrias necesitan mejoras, ya que a pesar de que cuentan con sistemas de alarma y seguridad óptimos, fallan al no tenerlos en funcionamiento y bajo control. El 56% de las industrias presentan deficientes sistemas en la organización y capacitación para la atención de emergencias. Los trabajadores carecen de la capacitación mínima requerida y por tanto, no están en condiciones de enfrentar un accidente tecnológico La insuficiente información sobre las características físicas y químicas de los productos químicos peligrosos que utilizan las industrias, aumentan su vulnerabilidad ante cualquier amenaza; por lo que es importante que los empresarios consideren las medidas de seguridad necesarias para evitar que ocurran accidentes; asimismo, que se organicen y capaciten a sus colaboradores para que éstos no sólo conozcan el nivel de riesgo que presentan los productos químicos peligrosos, sino que también puedan afrontar una emergencia tecnológica en caso de que ocurra.
Alternativas de reciclaje para plásticos post consumo provenientes de un relleno sanitario como una opción ambiental para la reducción de los residuos plásticos
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2014-10) Alfaro Avendaño, Rocío; Vega Baudrit, José
Este trabajo se desarrolló en el Relleno Regional Mecanizado Los Mangos, localizado en el distrito Barrio San José, provincia de Alajuela. Se determinaron las cantidades y los tipos de residuos plásticos domiciliarios que llegan a este relleno. El muestreo de los residuos residenciales se realizó durante dos semanas, uno en la época seca y otro en la época lluviosa. Se tomaron muestras de los residuos depositados directamente por los camiones recolectores de cada municipio. En total se muestrearon 26 camiones, de los cuales 8 (30,77 0/0) procedían de Heredia Centro, 5 (19,23 0/0) de Santa Bárbara, 3 (11,54 0/0) de Belén, 2 (7,69 0/0) de cada municipalidad de los cantones de Poás, Orotina y Grecia, y 1 (3,85 0/0), de cada una de las municipalidades de Carrillo, Ciudad Colón, San Pablo y San Rafael. Se recolectaron 1685,9 kg de residuos, de los cuales 342,4 kg (20,4 0/0) corresponden a plásticos. Se observa además que el PE está en mayor cantidad, seguido por el PET, el PP y otros tipos de plásticos. Se realizaron estudios de degradabilidad térmica de cada tipo de plástico muestreado y se compararon los resultados con los de las resinas vírgenes, lo que permitió determinar la composición de los materiales y predecir su estabilidad a temperaturas de hasta 1000 0C. Entre las alternativas de reuso se recomiendan la fabricación de nuevas botellas PET y de fibras textiles o emplearse en la fabricación de fibras, láminas y piezas inyectadas, para el sector eléctrico y automotriz 0 despolimerizar el PET reciclado en sus dos componentes, y después repolimerizarlo, como resina virgen para la producción de embalajes de alimento, de muy buena calidad. La mezcla de polietileno y polietilentereftalato, al igual que el polipropileno reciclado puede ser utilizada en la fabricación de madera plástica y tejas respectivamente.
Amenazas químico-tecnológicas en la Gran Área Metropolitana de Costa Rica
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2013) Sánchez-Murillo, Ricardo; Piedra-Marin, Gilberto; León-Coto, Sandra; Solís-Delgado, Alexander
Los accidentes químico-tecnológicos son eventos inesperados que con llevan la liberación no controlada de una o más sustancias químicas con graves repercusiones en la salud humana y, en ocasiones, impactos irreversibles en el ambiente. El presente estudio consistió en la elaboración del primer Atlas de Amenazas Químico-Tecnológicas para las principales industrias de la Gran Área Metropolitana de Costa Rica(GAM). La amenaza sobre los asentamientos humanos, en las provincias de Alajuela y Heredia, se concentró en las industrias que manipulan gas cloro, ácido nítrico y clorhídrico. En Cartago, la principal amenaza se centralizó en las empresas que utilizan gas cloro. El cantón central de San José presentó la mayor amenaza respecto a centros de atención médica, debido a la conjugación de dos factores: alta concentración de industrias y la presencia de los centros hospitalarios de mayor importancia en el país. El análisis espacial reveló queun87 % de las industrias en San José se encuentran sobre aguas subterráneas:33 % en Alajuela, 83 % en Heredia y 88 % en Cartago. Los principales cuerpos de agua que pueden ser afectados ante eventuales incidentes en el área de estudio son los ríos: Ciruelas, Virilla, Turales, Bermúdez, Torres, Tíribí, Chiquito y Taras.

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