Revista Universitas Scientarum

Artículos

Revista Universitas Scientarum

Universitas Scientiarum vol. 24 num. 1 lang. en

  • Thermo-kinetics of Forest Waste Using Model-Free Methods
    el día diciembre 6, 2021 a las 9:17 pm

    Abstract Thermal behaviour of pine needles (Pinus Roxburghii) is examined through a thermogravimetry technique. The dried samples of pine needles undergo the non-isothermal decomposition at temperature range of 308-1173 K. The heating rates used for experimental purposes are: 5 ◦ C min-1, 10 ◦ C min-1 and 15 ◦ C min-1. Kinetic parameters of thermal decomposition reactions of pine needles are obtained through the model-free schemes. The estimated values of activation energy and frequency factor derived from Kissinger method are 132.77 kJ mol-1 and 13.15 x 107 min-1, respectively. Furthermore, the averaged values of the same kinetics parameters retrieved from the isoconversional methods are 82.38 kJ mol-1 and 74.833 kJ mol-1, 25.42 x 1013 min-1 and 13.449 x 1010 min-1, respectively. Instead of the Flynn-Wall- Ozawa (FWO) and Kissinger- Akahira- Sunrose (KAS) schemes, the kinetic parameters derived from the Kissinger method are relatively promising for the thermal decomposition process, since the kinetic parameters are highly affected by intermediate stages and overlapping of the concurrent reaction occurred during pyrolysis.Resumen Se examina el comportamiento térmico de las agujas de pino (Pinus roxburghii) a través de la técnica de termogravimetría. Las muestras secas de las agujas de pino se someten a una descomposición no isotérmica en un rango de temperatura de 308-1173 K. Las tasas de calentamiento usadas para los propósitos experimentales son: 5 °C min-1, 10 °C min-1 y 15 °C min-1. Los parámetros cinéticos de las reacciones de descomposición térmica de las agujas de pino se obtuvieron a través de esquemas de modelo libre. Los valores estimados de la energía de activación y el factor de frecuencia derivado del método Kissinger son: 132.77 kJ mol-1 y 13.15 x 107 min-1, respectivamente. Por otra parte, los valores promediados de los mismos parámetros cinéticos recuperados por los métodos isoconversionales son 82.38 kJ mol-1 y 74.833 kJ mol-1, 25.42 x 1013 min-1 y 13.449 x 1010 min-1, respectivamente. A diferencia de los esquemas Flynn-Wall-Ozawa (FWO) y Kissinger-Akahira-Sunrose (KAS), los parámetros cinéticos derivados del método Kissinger son relativamente promisorios para los procesos de descomposición térmica, ya que estos parámetros se afectan grandemente por los estados intermedios y la superposición de la reacción concurrente que ocurre durante la pirólisis.Resumo O comportamento térmico de agulhas de pinheiro (Pinus roxburghii) foi examinado por meio da técnica de gravimetria. As amostras secas das agulhas de pinheiro se submeteram a uma decomposição não-isotérmica em uma faixa de temperatura de 308-1173 K. As taxas de aquecimento usadas para propósitos experimentais foram: 5 °C min-1, 10 °C min-1 e 15 °C min-1. Os parâmetros cinéticos das reações de decomposição térmica das agulhas de pinheiro se obtiveram por meio de esquemas de modelo livre. Os valores estimados da energia de ativação e o fator de frequência derivado do método Kissinger são: 132.77 kJ mol-1 e 13.15 x 107 min-1, respectivamente. Adicionalmente, os valores médios dos mesmos parâmetros cinéticos recuperados pelos métodos isoconversionais são 82.38 kJ mol-1 e 74.833 kJ mol-1, 25.42 x 1013 min-1 y 13.449 x 1010 min-1, respectivamente. Diferentemente dos esquemas Flynn-Wall-Ozawa (FWO) e Kissinger-Akahira-Sunrose (KAS), os parâmetros cine'ticos derivados do método Kissinger são relativamente promissórios para os processos de decomposição térmica, já que estes parâmetros são altamente afetados pelos estados intermediários e sobreposição da reação concorrente que ocorre durante a pirólise.

  • Nutrient absorption in Tithonia Diversifolia
    el día diciembre 6, 2021 a las 9:17 pm

    Abstract Tithonia diversifolia is a robust shrub that has high ecological plasticity and adaptability, high capacity of nutrient absorption and high nutrient contents. These characteristics make Tithonia diversifolia be considered as a multi-purpose plant, such as for animal feed, soil decontamination and soil restorer. Likewise, it is a plant with high ecological plasticity and adaptability. The study of the nutrient absorption and the fertilization represent an important advance in the development of productive systems focused on maximizing forage productivity, which guarantees the soil sustainability. Based on this, a split plot design was conducted to study the effects of different levels of fertilization. The results showed an impact of the elements and levels of fertilization on the nutrient absorption capacity, finding that the elements that were incorporated in the fertilization increase the foliar contents and the nutrient absorption in the plant.Resumen Tithonia diversifolia es un arbusto robusto que tiene alta plasticidad ecológica y adaptabilidad, alta capacidad de absorción de nutrientes y alto contenido de nutrientes. Estas características hacen que Tithonia diversifolia sea considerada una planta multipropósito, tanto para alimento animal como para descontaminación y restauración del suelo. El estudio de la absorción de nutrientes y la fertilización representa un avance importante en el desarrollo de sistemas productivos enfocados en la maximización de la productividad de forraje, lo cual garantiza la sostenibilidad del suelo. Con base en esto, se llevó a cabo un diseño experimental de parcelas divididas con el fin de estudiar los efectos de diferentes niveles de fertilización. Los resultados mostraron un impacto de los elementos y los niveles de fertilización en la capacidad de absorción de nutrientes; se encontró que los elementos que fueron incorporados en la fertilización incrementan los contenidos foliares y la absorción de nutrientes en la planta.Resumo Tithonia diversifolia é um arbusto robusto que tem alta plasticidade ecológica e adaptabilidade, alta capacidade de absorção de nutrientes e alto conteúdo de nutrientes. Estas características fazem com que Tithonia diversifolia seja considerada uma planta multipropósito, tanto para alimento animal como para descontaminação e restauração do solo. O estudo da absorção de nutrientes e da fertilização representa um avance importante no desenvolvimento de sistemas produtivos enfocados na otimizacao da produtividade de forragem, o que garante a sustentabilidade do solo. Baseado em esto, se realizou um desenho experimental de parcelas divididas com a finalidade de estudar os efeitos de diferentes níveis de fertilização. Os resultados mostraram um impacto dos elementos e dos níveis de fertilização na capacidade de absorção de nutrientes. Se encontrou que os elementos que foram incorporados na fertilização incrementam os conteúdos foliares e a absorção de nutrientes na planta.

  • Influence of indentation test factors on the mechanical response of the skin
    el día diciembre 6, 2021 a las 9:17 pm

    Abstract This study proposes in vivo tests and design of experiments to determine the influence of experimental factors on the mechanical response of the soft tissue. The experimental factors considered are: room temperature (A), indentation velocity (B), indenter temperature (C), pump pressure (D) and muscle activation (E). An inverse method was developed to obtain the constants for constitutive equations of a multilayer biological model (skin, hypodermis, and muscle) through the use of indentation tests in combination with a finite element method. For each combination of the experimental factors, two groups of constants were established from the inverse method. Sixteen combinations of experimental conditions and their corresponding constants for the Mooney-Rivlin constitutive equations were obtained to be used in further numerical models. The factor D and factor interactions ADE, CDE, and ACDE were statistically significant with respect to skin mechanical response. Therefore, it can be concluded that there is not a current equation able to represent the mechanical properties of the skin under all the experimental conditions considered in this studyResumen Este estudio propone pruebas in vivo y diseño de experimentos para determinar la influencia de los factores experimentales en la respuesta mecánica de tejidos blandos. Los factores experimentales considerados son: temperatura ambiente (A) velocidad de indentación (B), temperatura del indentador (C), presión de bombeo (D) y activación muscular (E). Se desarrolló un método inverso con el fin de obtener las constantes para las ecuaciones constitutivas de un modelo biológico de multicapa (piel, hipodermis y músculo) a través del uso de pruebas de indentación en combinación con el método del elemento finito. Para cada combinación de los factores experimentales, se establecieron dos grupos de constantes del método inverso. Se obtuvieron dieciséis combinaciones de condiciones experimentales y sus correspondientes constantes para las ecuaciones constitutivas de Moorney-Rivlin, que se pueden usar en futuros modelos numéricos. El factor D y las interacciones de los factores ADE, CDE y ACDE fueron estadísticamente significativas con respecto a la respuesta mecánica de la piel. En consecuencia, se puede concluir que no hay actualmente una ecuación capaz de representar las propiedades mecánicas de la piel bajo las condiciones experimentales consideradas en este estudio.Resumo Este estudo propõe ensaios in vivo e desenho de experimentos para determinar a influência dos fatores experimentais na resposta mecânica de tecidos moles. Os fatores experimentais considerados são: temperatura ambiente (A), velocidade de indentação (B), temperatura de indentação (C), pressão de bomba (D) e ativação muscular (E). Desenvolveu-se um método invertido com o fim de obter as constantes para a equação constitutivas de um modelo biológico de multicapa (pele, hipoderme e músculo) por meio do uso de ensaios de indentacao em combinação com o método do elemento finito. Para cada combinação dos fatores experimentais, se estabeleceram dois grupos de constantes do método inverso. Obtiveram-se dezesseis combinações de condições experimentais e suas constantes correspondentes para as equações constitutivas de Mooney- Rivlin, que podem ser usadas em futuros modelos numéricos. O fator D e as interações dos fatores ADE, CDE e ACDE foram estatisticamente significativas com respeito a resposta mecânica da pele. Assim sendo, se pode concluir que não há atualmente uma equação capaz de representar as propriedades mecânicas da pele baixo as condições experimentais consideradas neste estudo.

  • Reducing Cr6+ in electroplating wastewater with Bacillus cereus strain B1
    el día diciembre 6, 2021 a las 9:17 pm

    Abstract In this study Bacillus cereus was used to evaluate the Cr6+ reducing capacity in electroplating effluents. The Cr6+ bioreduction assays were carried out using real wastewater (RWW) from an electroplating plant and artificial wastewater (AWW), with and without added glucose. The AWW was prepared using Ni, Zn, Cu, Pb, and Cr salts, simulating RWW concentrations. The Cr6+ concentration and bacterial growth were monitored three times a day for the duration of five days. Also, were evaluated the effects of wastewater on B. cereus B1 morphology using scanning electron microscopy. Cr6+ reduction percentage of 100 % was reached for AWW containing glucose, of 71 % for AWW without glucose, of 75.6 % for RWW with glucose, and of 31.7 % for RWW without glucose. Despite the low reduction percentage obtained for RWW without glucose, concentrations of ± 0.14 mg/L of Cr6+ were reached, which were within allowed limits (0.5 mg/L of Cr6+ ). Electron Microscopy showed alterations in the bacterial cell wall and a decrease in size, mainly in the bacteria exposed to RWW. The results allow us to propose B. cereus B1 as a promising microorganism for use in the bioremediation of effluents containing Cr6+.Resumen En este estudio se utilizó Bacillus cereus para evaluar la capacidad de reducción de Cr6+ en efluentes de galvanoplastia. Los ensayos de biorreducción de Cr6+ se llevaron a cabo usando agua residual real (RWW) proveniente de una planta de galvanoplastia, y agua residual artificial (AWW), con y sin adición de glucosa. El AWW se preparó usando sales de Ni, Zn, Cu, Pb y Cr, simulando concentraciones de RWW. La concentración de Cr6+ y el crecimiento bacteriano se monitorearon 3 veces al día durante 5 días. También se evaluaron los efectos del agua residual en la morfología de B. cereus B1, usando microscopía electrónica de barrido. Se alcanzó una reducción del 100 % en AWW con glucosa, de 71 % en AWW sin glucosa, de 75.6 % en RWW con glucosa y de 31.7 % en RWW sin glucosa. A pesar del bajo porcentaje de reducción obtenido en RWW con glucosa, se alcanzaron concentraciones de ± 0.14 mg/L of Cr6+, que están dentro de los límites permitidos (0.5 mg/L de Cr6+). La microscopía electrónica mostró alteraciones en la pared de la célula bacteriana y una disminución en tamaño, principalmente en las bacterias expuestas a RWW. Los resultados nos permiten proponer a B. cereus B1 como un microorganismo promisorio para uso en biorremediación de efluentes que contengan Cr6+.Resumo Neste estudo se utilizou Bacillus cereus para avaliar a capacidade de redução do Cr6+ em efluentes de galvanoplastia. Os ensaios de biorredução de Cr6+ se realizaram usando água residual real (RWW) proveniente de uma planta de galvanoplastia, e água residual artificial (AWW), com e sem adição de glicose. A AWW se preparou usando sais de Ni, Zn, Cu, Pb y Cr, simulando concentrações de RWW. As concentrações de Cr6+ e o crescimento bacteriano se monitoram 3 vezes ao dia durante 5 dias. Também se avaliaram os efeitos da água residual na morfologia de B. cereus B1, usando microscopia eletrônica de varredura. Obteve- se uma redução de 100 % em AWW com glicose, de 71 % em AWW sem glicose, de 75.6 % em RWW com glicose e de 31.7 % em RWW sem glicose. A pesar do baixo percentual de redução obtido em RWW sem glicose, alcançaram-se concentrações de ± 0.14 mg/L de Cr6+, que estão dentro dos limites permitidos (0.5 mg/L de Cr6+). A microscopia eletrônica de varredura mostrou alterações na parede da célula bacteriana e uma diminuição no tamanho, principalmente nas bactérias expostas a RWW. Os resultados nos permitiram propor a B. cereus B1 como um microrganismo promissório para o uso em biorremediação de efluentes que contenham Cr6+.

  • Assessing salt-stress tolerance in barley
    el día diciembre 6, 2021 a las 9:17 pm

    Abstract Identifying naturally existing abiotic-stress tolerant accessions in cereal crops is central to understanding plant responses towards stress. Salinity is an abiotic stressor that limits crop yields. Salt stress triggers major physiological changes in plants, but individual plants may perform differently under salt stress. In the present study, 112 barley accessions were grown under controlled salt stress conditions (1 Sm-1 salinity) until harvest. The accessions were then analyzed for set of agronomic and physiological traits. Under salt stress, less than 5 % of the assessed accessions (CIHO6969, PI63926, PI295960, and PI531867) displayed early flowering. Only two (< 2 %) of the accessions (PI327671 and PI383011) attained higher fresh and dry weight, and a better yield under salt stress. Higher K+ /Na+ ratios were maintained by four accessions PI531999, PI356780, PI452343, and PI532041. These top-performing accessions constitute naturally existing variants within barley's gene pool that will be instrumental to deepen our understanding of abiotic-stress tolerance in crops.Resumen La identificación de accesiones existentes en condiciones naturales que sean tolerantes al estrés abiótico en cultivos de cereales es fundamental para entender las respuestas al estrés. La salinidad es un factor de estrés abiótico que limita el rendimiento de los cultivos. El estrés por salinidad desencadena importantes cambios fisiológicos en las plantas, pero plantas individuales pueden comportarse diferencialmente bajo este tipo de estrés. En el presente estudio se hicieron crecer 112 accesiones de cebada bajo condiciones controladas de estrés por salinidad (1 Sm-1 salinidad) hasta la cosecha. Posteriormente las accesiones se analizaron para determinar sus caracteres agronómicos y fisiológicos. Bajo condiciones de estrés por salinidad, menos del 5 % de las accesiones estudiadas (CIHO6969, PI63926, PI295960 y PI531867) mostraron floración temprana. Solamente dos (< 2 %) de las accesiones (PI327671 y PI383011) alcanzaron mayores pesos fresco y seco y un mayor rendimiento bajo estrés por salinidad. Se mantuvieron mayores proporciones K+/Na+ en cuatro accesiones PI531999, PI356780, PI452343 y PI532041. Estas accesiones que tuvieron el mejor rendimiento constituyen las variantes existentes en condiciones naturales dentro del acervo genético de la cebada, que pueden ser instrumentos para profundizar en nuestro entendimiento de la tolerancia de los cultivos al estrés abiótico.Resumo A identificação de acessões existentes em condições naturais que sejam tolerantes ao estresse abiótico em culturas de cereais é fundamental para entender a resposta ao estresse. A salinidade é um fator de estresse abiótico que limita o rendimento das culturas. O estresse por salinidade desencadeia importantes mudanças fisiológicas nas plantas, no entanto, plantas individuais podem se comportar diferentemente sob este tipo de estresse. No presente estudo 112 acessões de cevada foram cultivadas sob condições controladas de estresse por salinidade (1 Sm-1 salinidade) até a colheita. Porteriormente, as acessões foram analizadas para determinar suas características agronômicas e fisiológicas. Sob condições de estresse por salinidade, menos de 5 % das acessões estudadas (CIHO6969, PI63926, PI295960 e PI531867) mostraram floração prematura. Somente duas (< 2 %) acessões (PI327671 e PI383011) atingiram maiores pesos frescos e secos e um maior redimento sob estresse por salinidade. As maiores proporções K+/Na+ foram mantidas em quatro acessões PI531999, PI356780, PI452343 e PI532041. As acessões com maior rendimento constituem as variantes existentes em condições naturais dentro do fundo genético da cevada, que podem ser instrumentos para aprofundar no nosso entendimento da tolerância dos cultivos ao estresse biológico.

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