Revista ION

Manufacture of 3D printing filaments with commercial and recycled polylactic acid filled with coffee waste

Resumen En el presente trabajo se realizó un diseño experimental 22 para evaluar el efecto en las propiedades mecánicas del uso de Residuos de Café (RC) procesados para la industria cosmética como relleno en filamentos de Ácido Poliláctico (PLA) comercial y reciclado. Los factores seleccionados para el estudio en cuestión fueron el tipo de PLA utilizado y el contenido de residuos de café usado como relleno. La significancia estadística de los factores fue estudiada mediante análisis de varianza (ANOVA). Según los resultados obtenidos, el módulo elástico de las muestras fabricadas depende del tipo de PLA utilizado (p=0,0025), al igual que la elongación en la ruptura (p=0,0035); sin embargo, dichas variaciones no son significativamente altas. Se observa una distribución de partículas homogénea y el análisis infrarrojo por transformada de Fourier muestra que la incorporación de los RC fue exitosa.

Abstract In the present work, an experimental design 22 was carried out to evaluate the effect on the mechanical properties of the use of Coffee Waste (RC) processed for the cosmetic industry as Aller in commercial and recycled Polylactic Acid (PLA) filaments. The factors selected for the study were the type of PLA used and the content of coffee waste used as Aller. The statistical significance of the factors was studied by analysis of variance (ANOVA). According to the results obtained, the elastic modulus of the manufactured samples depends on the type of PLA used (p=0.0025), as does the elongation at break (p=0.0035); however, these variations are not significantly high. Homogeneous particle distribution was observed, and the Fourier transform infrared analysis shows that the incorporation of the RCs was successful.

Resumo No presente trabalho foi feito um desenho experimental 22 com o propósito de avaliar o efeito dos Resíduos de Café (RC) da indústria cosmética nas propriedades mecânicas de filamentos de Ácido Polilático (PLA) comercial e reciclado. Os fatores selecionados no estudo foram o tipo de PLA e o conteúdo de resíduos de café que foi usado como recheio. A significância estatística dos fatores foi calculada fazendo uma análise de variância (ANOVA). De acordo com os resultados obtidos, o módulo de elasticidade das amostras preparadas depende do tipo de PLA usado (p=0,0025) assim como a elongação de rutura (p=0,0035); não entanto, essas variações não são significativas. Observa-se uma distribuição homogênea das partículas e a análise no infravermelho por transformada de Fourier permitiu determinar que a incorporação dos RC foi exitosa.

Adsorption of heavy metals in non-domestic wastewater using banana agro-industrial waste

Resumen Se estudió la remoción de metales pesados (Zn, Ni, Fe, Cu y Cr) en aguas residuales no domésticas (ARnD) reales de la industria de galvanoplastia (Medellín, Colombia) en un sistema discontinuo usando biomasa de cáscara (BCB) y pseudotallo de banano (BPT) obtenidos mediante procesos físicos simples. Los resultados fueron comparados con un carbón activado comercial (CAC). Los adsorbentes fueron caracterizados a través de FTIR, BET, Punto isoeléctrico, Boehm y DRX, mostrando poca variación hacia los materiales BCB y BPT en términos de composición química, morfología y estructura. También se determinaron las propiedades fisicoquímicas del ARnD previamente al tratamiento de adsorción encontrando una concentración inicial de 18,73 mg/L, 10,1 mg/L, 11,2 mg/L, 36,7 mg/L y 0,44 mg/L por espectrofotometría de absorción atómica para el Zn, Ni, Fe, Cu y Cr, respectivamente. Estos valores se compararon con la normatividad Colombiana la Resolución 0631 de 2015, donde se evidenció que sobrepasan los límites máximos permisibles establecidos. Las pruebas de adsorción se llevaron a cabo a temperatura ambiente, pH de 3,65 y 200 rpm variando la cantidad de adsorbente (1 - 5 mg) para un tiempo de 2 h. Los porcentajes máximos de remoción fueron de 42,69 %, 83,10 %, 95,17 %, 81,90 % y 99,82 % para Fe, Ni, Fe, Cu, Zn y Cr, respectivamente. Se observa que los valores alcanzados con los bioadsorbentes son similares al carbón comercial, lo que sugiere que los residuos de banano podrían ser una alternativa de bajo costo para el tratamiento de este tipo de efluentes.

Abstract The removal of heavy metals (Zn, Ni, Fe, Cu and Cr) in real non-domestic wastewater (NDWW) from the electroplating industry (Medellín, Colombia) was studied in a batch system using peel biomass (BCB) and banana pseudostem (BPT) obtained by simple physical processes. The results were compared with a commercial activated carbon (CAC). The adsorbents were characterized through FTIR, BET, Isoelectric point, Boehm and XRD, showing little variation towards BCB and BPT materials in terms of chemical composition, morphology and structure. The physicochemical properties of ARnD were also determined prior to adsorption treatment, finding an initial concentration of 18.73 mg/L, 10.1 mg/L, 11.2 mg/L, 36.7 mg/L and 0.44 mg/L by atomic absorption spectrophotometry for Zn, Ni, Fe, Cu and Cr, respectively. These values were compared with the Colombian regulations Resolution 0631 of 2015, where it was evidenced that they exceed the maximum permissible limits established. Adsorption tests were carried out at room temperature, pH of 3.65 and 200 rpm varying the amount of adsorbent (1 - 5 mg) for a time of 2 h. The maximum removal percentages were 42.69 %, 83.10 %, 95.17 %, 81.90 % and 99.82 % for Fe, Ni, Fe, Cu, Zn and Cr, respectively. It is observed that the values achieved with the bioadsorbents are similar to commercial charcoal, suggesting that banana residues could be a low-cost alternative for the treatment of this type of effluent.

Resumo A remoção de metais pesados (Zn, Ni, Fe, Cu e Cr) em águas residuais não domésticas reais (NDWW) da indústria de electrodeposição (Medellín, Colômbia) foi estudada num sistema descontínuo utilizando biomassa de casca (BCB) e pseudostem de banana (BPT) obtidos por processos físicos simples. Os resultados foram comparados com um carvão activado comercial (CAC). Os adsorventes foram caracterizados através de FTIR, BET, Isoelectric point, Boehm e XRD, mostrando pouca variação em relação aos materiais BCB e BPT em termos de composição química, morfologia e estrutura. As propriedades físico-químicas da ARnD antes do tratamento de adsorção foram também determinadas, encontrando-se uma concentração inicial de 18,73 mg/L, 10,1 mg/L, 11,2 mg/L, 36,7 mg/L e 0,44 mg/L por espectrofotometria de absorção atómica para Zn, Ni, Fe, Cu e Cr, respectivamente. Estes valores foram comparados com a Resolução 0631 de 2015 dos regulamentos colombianos, onde era evidente que excediam os limites máximos admissíveis estabelecidos. Foram efectuados testes de adsorção à temperatura ambiente, pH de 3,65 e 200 rpm variando a quantidade de adsorvente (1 - 5 mg) durante um tempo de 2 horas. As percentagens máximas de remoção foram de 42,69 %, 83,10 %, 95,17 %, 81,90 % e 99,82 % para Fe, Ni, Fe, Cu, Zn e Cr, respectivamente. Observa-se que os valores obtidos com os bioadsorventes são semelhantes aos do carvão vegetal comercial, sugerindo que os resíduos de banana poderiam ser uma alternativa de baixo custo para o tratamento deste tipo de efluente.

Manufacturing of building block with industrial waste from oaxacan mezcal in México

Resumen La industria de la construcción es la tercera fuente de contaminación mundial que produce un alto impacto ambiental desde la fabricación hasta la disposición final de residuos. Paralelamente, el acceso a la vivienda es un problema demandante para familias de bajos recursos que viven en condiciones vulnerables. Aunado a ello, la industria del mezcal oaxaqueño produce residuos contaminantes, tan solo en el 2020 generó 110 000 m3 de vinazas y 41 000 ton de bagazo, desechos que al ser mezclados con tierra arcillosa, lodo de papel, mucílago de nopal, cemento y/o cal, formaron bloques huecos y sólidos con moldeado mecánico. Los resultados de resistencia a la compresión para bloques huecos fueron de 40,15 kg/cm2 y 67,11 kg/cm2 para bloques sólidos, siendo factible su uso en muros divisorios en apego a la NOM-441-ONNCCE. Se efectuaron pruebas térmica y caracterizaciones termofísicas en la plataforma Ener Habitat, el bloque sólido obtuvo el mejor resultado del factor de decremento energético anual con respecto al adobe, bloque de concreto ligero y ladrillo rojo recocido. Lo anterior hace posible proponer el bloque como sistema constructivo aplicable a viviendas económicas térmica, energética y ambientalmente, sin necesidad de recurrir a mano de obra especializada para su construcción.

Abstract The construction industry is the third source of global pollution that produces a high environmental impact from manufacturing to the final disposal of waste. At the same time, access to housing is a demanding problem for low-income families living in vulnerable conditions. In addition, the Oaxacan mezcal industry discards pollutant residues, only in 2020, it generated 110,000 m3 of vinasse and 41,000 tons of bagasse, waste that, when mixed with clayey soil, paper sludge, nopal mucilage, cement, and lime, formed solid and hollow blocks with mechanical molding. The results of resistance to compression of the hollow blocks were 40.15 kg/cm2 and 67.11 kg/cm2 for the solid blocks, being feasible for their use in dividing walls by the NOM-441- ONNCCE. Furthermore, the platform Ener Habitat helped us to test the thermal capacity based on thermal tests and thermophysical characterizations. The solid block obtained the best result in the annual energy reduction factor concerning adobe, light concrete block, and annealed red brick. It is possible to consider the block as a construction system applicable to thermal, energetic, and environmentally economic housing units without having specialized labor for construction.

Resumo A indústria da construção é a terceira fonte de poluição global que produz um alto impacto ambiental desde a fabricação até a disposição final dos resíduos. Ao mesmo tempo, o acesso à moradia é um problema exigente para as famílias de baixa renda que vivem em condições de vulnerabilidade. Além disso, a indústria de mezcal de Oaxaca produz resíduos poluentes, só em 2020 gerou 110 000 m3 de vinhaça e 41 000 toneladas de bagaço, resíduos que misturados com solo argiloso, borra de papel, mucilagem de nopal, cimento e/ou cal, formaram blocos vazados e maciços com moldagem mecânica. Os resultados de resistência à compressão para blocos vazados foram de 40,15 kg/cm2 e 67,11 kg/cm2 para blocos maciços, tornando viável sua utilização em paredes divisórias conforme NOM-441-ONNCCE. Foram realizados ensaios térmicos e caracterizações termofísicas na plataforma Ener Habitat, o bloco maciço obteve o melhor resultado do fator de diminuição anual de energia relativamente ao adobe, bloco de betão leve e tijolo vermelho recozido. Isto permite propor o bloco como sistema construtivo aplicável a habitações térmicas, energéticas e ambientalmente económicas, sem necessidade de recorrer a mão-de-obra especializada para a sua construção.

CoMo sulfide catalysts supported on calcined (MeFeAl) tertiary hydrotalcites (Me²⁺: Co²⁺, Ni²⁺, Mg²⁺ and Zn²⁺) for being used in the dibenzothiophene hydrodesulfurization reaction

Resumen Se sintetizaron cinco hidrotalcitas terciarias conteniendo dos cationes trivalentes: Fe3+ y Al3+, y un catión divalente Mg2+, Co2+, Ni2+ o Zn2+. Se mantuvo una proporción molar [M+3/(M3++M2+)] de 0,22 y una proporción molar de [Fe3+/Al3+] de 0,66; con la excepción de la hidrotalcita MgFeAl cuya proporción fue duplicada a 1,32. Los óxidos de estas hidrotalcitas fueron usados como soportes de la fase activa (Mo) promovida con Co. Hidrotalcitas, óxidos mixtos y sus precursores catalíticos fueron caracterizados por las técnicas de: análisis químico por fluorescencia de rayos X, medidas de superficie, difracción de rayos (DRX), desorción a temperatura programada (TPD-CO2), análisis elemental (C y S) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución. Todos los precursores catalíticos fueron probados en la reacción de hidrodesulfuración de dibenzotiofeno mostrando el siguiente orden de actividad: CoMo/γ-Al2O3 > CoMo/MgFeAl(0,66)> CoMo/MgFeAl(1,32)> CoMo/CoFeAl> CoMo/NiFeAl> CoMo/ZnFeAl. La actividad catalítica y la selectividad hacia la formación de productos de hidrogenación con respecto a la desulfuración directa (HID/DSD) se incrementó a medida que se incrementó la basicidad del catalizador. Estos resultados fueron asociados con la fracción de Mo (f Mo ) y la naturaleza del soporte. Es importante mencionar que los catalizadores: CoMo/MgFeAl(0,66) y CoMo/MgFeAl(1,32) mostraron la más alta selectividad hacia la ruta de hidrogenación comparado con el catalizador de referencia (CoMo/y-Al2O3). Adicionalmente, la actividad del catalizador CoMo/MgFeAL(0,66) hacia la ruta de HID fue la más alta, inclusive superando la actividad del CoMo/y-Al2O3.

Abstract Five tertiary hydrotalcites containing Fe3+ and Al3+ (M3+) as trivalent cations, and Mg2+, Co2+, Ni2+ or Zn2+ (M2+) as divalent cations were synthesized. A [M+3/(M3++M2+)] ratio of 0.22 and a [Fe3+/Al3+] ratio of 0.66 were kept for all synthesis with exception of a MgFeAl hydrotalcite whose [Fe3+/Al3+] ratio was duplicated to 1.32. The mixed oxides from these hydrotalcytes were used as supports of the active phase (Mo) promoting with Co. As-synthesized hydrotalcites, supports and their catalytic precursors were characterized by techniques such as chemical analysis by X-ray fluorescence, surface measurements, X-ray diffraction (XRD), CO2 temperature programmed desorption (CO2-TPD), elemental analysis (S and C) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). All catalytic precursors were tested in the reactions of dibenzothiophene hydrodesulfurization, showing the following order of activity: CoMo/ γ -Al2O3 > CoMo/MgFeAl(0.66)> CoMo/MgFeAl(1.32)> CoMo/CoFeAl> CoMo/NiFeAl> CoMo/ZnFeAl, The catalytic activity and selectivity towards the formation of hydrogenation products over direct desulfurization (HID/DSD) increased as the basicity of the catalyst increased. These results were associated to (f M ) Mo fraction and the nature of supports. It is important to mention that the catalysts: CoMo/MgFeAl(0.66) and CoMo/MgFeAl(1.32) showed the highest selectivity towards the hydrogenation route compared to the reference catalyst (CoMo/y-Al2O3). Additionally, the activity of the CoMo/MgFeAL(0.66) catalyst towards the HID pathway was the highest, even exceeding the activity of CoMo/y-Al2O3.

Resumo Cinco hidrotalcitas terciárias contendo Fe3+ e Al3+ e Mg2+, Co2+, Ni2+ ou Zn2+ como cátions divalentes foram sintetizadas. Uma razão molar [M+3/(M3++M2+)] de 0,22 e uma razão molar de [Fe3+/Al3+] de 0,66 foram mantidas; com exceção da hidrotalcita MgFeAl cuja razão molar foi dobrada. Os óxidos dessas hidrotalcitas foram utilizados como suportes da fase ativa (Mo) promovida com Co. Hidrotalcitas, óxidos mistos e seus precursores catalíticos foram caracterizados pelas técnicas de análise química por fluorescência de raios X, medições de superfície, difração de raios X (DRX), dessorção de temperatura programada (TPD-CO2), análise elementar (C e S) e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução. Todos os precursores catalíticos foram testados na reação de hidrodessulfuração do dibenzotiofeno apresentando a seguinte ordem de atividade: CoMo/γ-Al2O3 > CoMo/MgFeAl(0,66)> CoMo/MgFeAl(1,32)> CoMo/CoFeAl> CoMo/NiFeAl> Como/ZnFeAl. A atividade catalítica e a seletividade para a formação de produtos de hidrogenação com relação à dessulfuração direta (HID/DSD) aumentaram com o aumento da basicidade do catalisador. Esses resultados foram associados à fração de Mo (fMo) e à natureza do suporte. É importante mencionar que os catalisadores: CoMo/MgFeAl(0,66) e CoMo/MgFeAl(1,32) apresentaram a maior seletividade para a rota de hidrogenação em relação ao catalisador de referência. Adicionalmente, a atividade do catalisador CoMo/MgFeAL(0,66) em direção à via HID foi a mais alta, excedendo inclusive a atividade de CoMo/y-Al2O3.

Design of a sieve tray tower for ammonia absorption

Resumen Las columnas de bandejas son esencialmente cilindros verticales en los cuales el líquido y el gas son puestos en contacto en operación por etapas en platos, y son útiles para procesos de absorción y destilación. En el presente artículo se llevó a cabo el diseño de una columna de bandejas perforadas para la absorción física de amoníaco usando agua como solvente. Los valores calculados del diámetro de la columna, caída de presión del gas por bandeja, caudal másico de arrastre y la eficiencia de la bandeja de Murphree corregida para arrastre fueron de 0,962 m; 0,683 kPa/bandeja; 0,102 kg/s y 0,796 respectivamente. Los valores calculados de tanto la caída de presión del gas por bandeja y el caudal másico de arrastre son menores que los límites establecidos por el proceso; por tanto, la columna de bandejas perforadas diseñada puede ser empleada satisfactoriamente para el servicio de transferencia de masa requerido.

Abstract Tray towers are essentially vertical cylinders in which the liquid and gas are contacted in staged operation on plates, and are useful for distillation and absorption processes. In the present paper the design of a sieve tray tower was carried out for the physical absorption of ammonia using water as the solvent. The calculated values for the tower diameter, gas-pressure drop per tray, entrainment mass flowrate and entrainment-corrected Murphree tray efficiency were 0.962 m; 0.683 kPa/tray; 0.102 kg/s and 0.796 respectively. The calculated values for both the gas-pressure drop per tray and the entrainment mass flowrate are lower than the limits established by the process; therefore, the designed sieve tray tower can be successfully employed for the required mass transfer service.

Resumo Colunas de bandejas são essencialmente cilindros verticais nos quais o líquido e o gás são colocados em contato em operação em estágios em bandejas e sem ferramentas para processos de absorção e destilação. No presente artigo foi realizado o dimensionamento de uma coluna de pratos perfurados para absorção física de amônia utilizando água como solvente. Os valores calculados para diâmetro da coluna, queda de pressão do gás por bandeja, taxa de fluxo de massa de arrastamento e eficiência da bandeja de Murphree corrigida por arrastamento foram 0,962 m; 0,683 kPa/bandeja; 0,102 kg/s e 0,796 respectivamente. Os valores calculados tanto da queda de pressão do gás por bandeja quanto da vazão mássica de arrastamento são menores que os limites estabelecidos pelo processo; portanto, a coluna de pratos perfurados projetada pode ser utilizada satisfatoriamente para o serviço de transferência de massa necessário.

Trends in converging technologies in industry 4.0: a literature review

Resumen De cara a los desafíos que ha traído consigo la industria 4.0 para las organizaciones, las tecnologías convergentes han cobrado gran importancia para responder a algunas de las necesidades de la actualidad. Por tanto, este estudio se propone como objetivo central identificar las tendencias temáticas en estudios de tecnologías convergentes en la Industria 4.0. Con base en esto se incluyen cuatro preguntas de investigación. Se realiza un análisis bibliométrico a partir de la declaración PRISMA. Se seleccionan las bases de datos Scopus y Web of Sciences y Analmente, se seleccionan 137 documentos para realizar el análisis. Los resultados permiten identificar los principales actores investigativos, es decir, los principales referentes en términos de autores, revistas y países que generan mayor impacto en el tema. También se analiza el comportamiento evolutivo de las temáticas de investigación en función de las palabras claves más recurrentes por año. Se identifican clústeres temáticos y los temas más frecuentes y vigentes en la literatura a partir del software VOSviewer. De esta manera, se propone una agenda investigativa en la que se marcan las futuras líneas de investigación y las preguntas que se deben responder con base en los vacíos académicos identificados. Los hallazgos permiten identificar un mayor interés por los temas relacionados con la inteligencia artificial, el cuidado de la salud y las farmacéuticas y la automatización en las ciencias de la salud.

Abstract Facing the challenges that Industry 4.0 has brought to organizations, convergent technologies have gained great importance to respond to some of today's needs. Therefore, this study proposes as a central objective to identify the thematic trends in studies of converging technologies in Industry 4.0. Based on this, four research questions are included. A bibliometric analysis is carried out from the PRISMA statement. The Scopus and Web of Sciences databases are selected and Anally, 137 documents are selected to carry out the analysis. The results make it possible to identify the main research actors, that is, the main references in terms of authors, journals and countries that generate the greatest impact on the subject. The evolutionary behavior of the research topics is also analyzed based on the most recurring keywords per year. Thematic clusters and the most frequent and current themes in the literature are identified using the VOSviewer software. In this way, a research agenda is proposed in which future lines of research are marked and the questions that must be answered based on the identified academic gaps. The findings allow us to identify a greater interest in topics related to artificial intelligence, health care and pharmaceuticals and automation in health sciences.

Resumo Face aos desafios que a Indústria 4.0 trouxe às organizações, as tecnologias convergentes ganharam grande importância para responder a algumas das necessidades atuais. Apesar dos benefícios que as tecnologias convergentes proporcionam na indústria no contexto da digitalização, poucos estudos realizaram uma revisão teórica da relação entre ambas. Portanto, este estudo propõe como objetivo central identificar as tendências temáticas nos estudos de tecnologias convergentes na Indústria 4.0. Com base nisso, quatro perguntas de pesquisa são incluídas. Uma análise bibliométrica é realizada a partir da declaração PRISMA. As bases de dados Scopus e Web of Sciences são selecionadas e, finalmente, 137 documentos são selecionados para realizar a análise. Os resultados permitem identificar os principais atores da pesquisa, ou seja, as principais referências em termos de autores, periódicos e países que geram maior impacto sobre o tema. O comportamento evolutivo dos temas de pesquisa também é analisado com base nas palavras-chave mais recorrentes por ano. Os agrupamentos temáticos e os temas mais frequentes e atuais na literatura são identificados por meio do software VOSviewer. Dessa forma, propõe-se uma agenda de pesquisa na qual são marcadas as futuras linhas de pesquisa e as questões que devem ser respondidas com base nas lacunas acadêmicas identificadas. Os achados permitem identificar um maior interesse por temas relacionados à inteligência artificial, saúde e farmacêutica e automação nas ciências da saúde.

Technological innovation horizons in the food industry: synthetic data and quantum computing for the near and long-term future

Resumen El artículo describe a modo de opinión la transformación tecnológica en la industria alimentaria, destacando la influencia positiva de la inteligencia artificial y la generación de datos sintéticos para mejorar la calidad de los productos y optimizar procesos. Se abordan los desafíos de la implementación de la IA, junto con la prometedora aplicación de la computación cuántica en la resolución de problemas complejos. Se presentan ejemplos concretos de la generación de datos sintéticos en la detección de enfermedades en plantas y la predicción de temperatura en la cadena de frío. Se subraya la importancia de estas tecnologías para respaldar la toma de decisiones, mejorar la seguridad y calidad de los alimentos, y se reconoce que la computación cuántica, a pesar de sus desafíos actuales, promete ser una herramienta revolucionaria en la industria alimentaria.

Abstract The article provides an opinion-based overview of the technological transformation in the food industry, highlighting the positive influence of artificial intelligence and synthetic data generation in enhancing product quality and process optimization. It addresses the challenges of implementing AI, alongside the promising application of quantum computing in tackling complex problems. Concrete examples of synthetic data generation in disease detection in plants and real-time temperature prediction in the cold chain are presented. The importance of these technologies in supporting decision-making, improving food safety and quality is underscored, with recognition that despite current challenges, quantum computing holds the potential to be a revolutionary tool in the food industry.

Resumo O artigo fornece uma visão baseada na opinião da transformação tecnológica na indústria de alimentos, destacando a influência positiva da inteligência artificial e da geração de dados sintéticos na melhoria da qualidade dos produtos e na otimização dos processos. Aborda os desafios da implementação da IA, juntamente com a promissora aplicação da computação quântica na abordagem de problemas complexos. São apresentados exemplos concretos de geração de dados sintéticos na detecção de doenças em plantas e na previsão em tempo real da temperatura na cadeia de frio. É enfatizada a importância dessas tecnologias no apoio à tomada de decisões, na melhoria da segurança e na qualidade dos alimentos, com o reconhecimento de que, apesar dos desafios atuais, a computação quântica tem o potencial de ser uma ferramenta revolucionária na indústria alimenticía.