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Esta tesis doctoral tiene como objetivo principal contribuir al conocimiento teórico y observacional, de remanentes de supernova (RSNs) que evolucionan en medios altamente inhomogéneos. El trabajo de investigación se basa en el análisis de observaciones en diferentes longitudes de ondas de remanentes galácticos, con énfasis en el estudio de la emisión de rayos X originada en este tipo de fuentes. La explosión de una supernova es un fenómeno altamente energético que produce un profundo impacto en el medio interestelar (MIE), debido a la cantidad de energía mecánica entregada y a los elementos pesados producidos, los cuales enriquecen el medio circundante. La propagación del frente de choque (o shock) de RSNs que interactúa con el gas y polvo del medio circundante, comprime, calienta, ioniza y disocia el material atómico y molecular, y como resultado se ve afectada en cierta medida la estructura dinámica de la galaxia. Como consecuencia, se observa una amplia variedad de remanentes de supernova con diferentes morfologías a lo largo de todo le espectro electromagnético, en particular en las bandas de radio, infrarrojo (IR) y de rayos X. El estudio de la morfología de los RSNs en frecuencias de rayos X, nos permite obtener información vital de las propiedades físicas y químicas de los plasmas emisores de rayos X y de las diferentes condiciones del medio en el cual esta clase de objetos evolucionan. A través de un enfoque multi-longitud de ondas, es posible introducir diferentes escenarios que permiten caracterizar el medio circundante y como éste condiciona la evolución de los RSNs. Además, el estudio de estos objetos en las frecuencias de rayos X e infrarrojo, puede utilizarse como una herramienta de diagnóstico para discernir los tipos posibles de progenitores. Los objetos de estudio incluidos en esta tesis son los remanentes G332.5-5.6, G306.3-0.9, G309.2-0.6 y el fragmento G del RSN de Vela. Estos objetos se estudiaron a partir de observaciones disponibles en bases de datos públicas en longitudes de rayos X, radio e infrarrojo. En el rango de emisión de rayos X, se realizaron estudios morfológicos, construyendo imágenes en diferentes rangos de energía, mapas de energía media, y de ancho equivalente para ciertas líneas de emisión. Se hicieron estudios espectroscópicos con alta resolución espacial de la emisión de rayos X y se propusieron posibles progenitores a partir de las información de las abundancias de elementos pesados obtenidos de los ajustes espectrales y de métodos morfológicos.

El molibdeno es un elemento ampliamente utilizado en aplicaciones industriales especializadas. Constituye un elemento esencial en plantas y animales. Presenta un requerimiento diario estimado de 75 a 250 µg en adultos y forma parte de cofactores en las enzimas sulfito oxidasa, xantina oxidasa y aldehído oxidasa. Una elevada dosis de molibdeno puede sin embargo ser perjudicial para la salud, aunque la evidencia de los síntomas en humanos es limitada. En literatura existen varios trabajos que estudian el impacto en la salud de un exceso del elemento. La interacción de molibdeno con azufre en el rumen forma tiomolibdatos, especies que inhiben la absorción de cobre y la actividad de enzimas dependientes de cobre. Los síntomas de molibdenosis (también conocida como “teart”) son similares a los de la deficiencia de cobre e incluye anemia, anorexia, diarrea, anormalidades en articulaciones, osteoporosis y decoloración en el pelo de los animales. Varias industrias producen y descargan al ambiente desechos conteniendo distintos metales pesados, entre ellas la minería y la fundición, la industria de acabado de superficies, de producción de energía y combustibles, la industria de pesticidas y fertilizantes, la metalurgia, los procesos de electroplatinado, de electrólisis, de electro-ósmosis, las curtiembres, la industria fotográfica, la fabricación de electrodomésticos, la industria aeroespacial, etc. Por lo tanto, la demanda de metales como recursos es importante y trae aparejado además serios riesgos de contaminación ambiental, poniendo en peligro la salud humana y los ecosistemas. Las metodologías para remover iones metálicos de soluciones acuosas se basan principalmente en tecnologías físicas, químicas y biológicas. Entre los métodos convencionales propuestos se encuentran precipitación química, filtración, intercambio iónico, tratamiento electroquímico, tecnologías de membranas, sorción sobre carbón activado, evaporación, etc. La biosorción de metales pesados en soluciones acuosas es un proceso relativamente nuevo que se ha confirmado como un proceso prometedor en la remoción de metales pesados. Esta consiste en la captación pasiva de contaminantes por materia biológica muerta o inactivada o derivados de fuentes biológicas. En la literatura pueden encontrarse múltiples sorbentes, entre ellos pueden encontrarse desechos de la agricultura como restos de frutas y vegetales, cáscara de arroz, salvado de soja y trigo, residuos naturales como desechos de plantas, aserrín, corteza de árboles, malezas, etc. En este trabajo de tesis se propuso estudiar la remoción de molibdeno hexavalente en solución acuosa utilizando el alga verde Spongomorpha pacifica, el biopolímero quitosano y la cáscara de naranja como biosorbentes. Los estudios incluyeron experimentos cinéticos y termodinámicos en lote y estudios de remoción continua en columnas de lecho fijo. Se realizaron además caracterizaciones de los materiales a través distintas técnicas. El ajuste de los datos experimentales a distintos modelos teóricos, puede contribuir al entendimiento del proceso de sorción y aportar información útil para su escalado a dimensiones mayores. Los resultados de los estudios cinéticos y termodinámicos sobre S. pacifica sugirieron que el proceso de remoción responde al modelo cinético de pseudo-primer orden y al modelo de isoterma de Langmuir. El valor de qmax obtenido a 20°C en dicho ajuste fue de (1300 mg g-1 ). La presencia de iones fosfato produciría una disminución de este valor. Los valores obtenidos de energía de activación a partir de la ecuación de Arrhenius y energía libre a partir de la ecuación de Dubinin-Radushkevich confirmarían que el mecanismo del proceso de sorción es del tipo químico. Los parámetros termodinámicos del proceso permitieron caracterizar a la reacción como espontánea y endotérmica, conducida entrópicamente. El análisis EDS confirmó la presencia de Mo en la superficie de alga y el análisis por FTIR sugeriría que grupos oxidrilos y carboxilos están involucrados en el proceso de sorción. En los estudios de sorción continua los datos experimentales se ajustaron a los modelos de Thomas y Dosis-respuesta modificado. Este último fue el que describió de forma más adecuada el comportamiento observado. Los valores de qTh obtenidos resultaron comparables a los valores experimentales. Los tiempos de ruptura, saturación y la capacidad de remoción aumentaron al aumentar la altura de lecho. El ajuste satisfactorio al modelo de altura de lecho y tiempo de servicio (BDST) permitiría realizar un escalado del proceso a alturas mayores a escalas reducidas. Se calculó también la altura de lecho crítica, Z0, que resultó 1,7 cm, un valor más pequeño que las columnas ensayadas. El estudio de desorción con hidróxido de sodio resultó de baja eficiencia. Los resultados de los estudios cinéticos y termodinámicos sobre esferas de quitosano sugirieron que el proceso de remoción responde al modelo cinético de pseudo-segundo orden y al modelo de isoterma de Langmuir. El valor de qmax obtenido a 20°C en dicho ajuste fue de 260 mg g-1 . La presencia de iones fosfato, arseniato y selenito produciría una disminución de este valor. Los valores obtenidos de energía de activación a partir de la ecuación de Arrhenius y energía libre a partir de la ecuación de Dubinin-Radushkevich confirmarían que el mecanismo del proceso de sorción es del tipo químico. Los parámetros termodinámicos del proceso permitieron caracterizar a la reacción como un proceso espontáneo, exotérmico y con una disminución en el desorden. El análisis EDS confirmó la presencia de Mo en la superficie de las esferas y el análisis por FTIR sugeriría que grupos oxidrilos están involucrados en el proceso de sorción. Posiblemente los grupos amino cargados positivamente de los residuos desacetilados favorecerían la atracción de los iones de Mo(VI) cargados negativamente hacia su superficie. En los estudios de sorción continua realizados con el polímero, utilizado como un polvo fino, se ajustaron los datos experimentales a los modelos de Thomas y Dosis-respuesta modificado. Este último fue el que describió de forma más adecuada el comportamiento observado. Los valores de qTh obtenidos resultaron comparables a los valores experimentales. Los tiempos de ruptura, saturación y la capacidad de remoción aumentaron al aumentar la altura de lecho. El ajuste satisfactorio al modelo de altura de lecho y tiempo de servicio (BDST) permitiría realizar un escalado del proceso a alturas mayores a escalas reducidas. Se calculó también la altura de lecho crítica, Z0, que resultó 0,7 cm, un valor más pequeño que las columnas ensayadas. El estudio de desorción con hidróxido de sodio resultó eficiente y permitiría liberar los iones molibdato unidos al sorbente. Los resultados de los estudios cinéticos y termodinámicos sobre cáscara de naranja (Citrus sinensis) sugirieron que el proceso de remoción responde al modelo cinético de pseudosegundo orden y al modelo de isoterma de Langmuir. El valor de qmax obtenido a 20°C en dicho ajuste fue de 36 mg g-1 . La presencia de iones fosfato produciría una disminución de este valor. Los valores obtenidos de energía de activación a partir de la ecuación de Arrhenius y energía libre a partir de la ecuación de Dubinin-Radushkevich confirmaron que el mecanismo del proceso de sorción es del tipo químico. Los parámetros termodinámicos del proceso permitieron caracterizar al mismo como espontáneo, exotérmico y acompañado de un aumento en entropía. El análisis EDS confirmó la presencia de Mo en la superficie de alga y el análisis por FTIR sugeriría que grupos oxidrilos y carboxilos están involucrados en el proceso de sorción. En los estudios de sorción continua se ajustaron los datos experimentales a los modelos de Thomas y Dosis-respuesta modificado. Los valores de qTh obtenidos resultaron comparables a los valores experimentales. Los tiempos de ruptura, saturación y la capacidad de remoción aumentaron al aumentar la altura de lecho. En el estudio de desorción con hidróxido de sodio se observó la degradación del sorbente impidiendo el uso de esta solución como desorbente. Con los resultados obtenidos se propusieron mecanismos para describir el proceso de sorción del molibdato sobre la superficie de los sorbentes.

La mosca del Mediterráneo, Ceratitis capitata, es una plaga agrícola a nivel mundial, y sus poblaciones han sido ampliamente estudiadas desde un punto de vista demográfico. En nuestro laboratorio, C. capitata ha sido utilizada durante muchos años como modelo de estudio del desarrollo de insectos. Aprovechando estos antecedentes, decidimos utilizar a C. capitata como modelo de estudio de la senescencia funcional, ampliando la comprensión de procesos relacionados con el envejecimiento de los individuos, y de las poblaciones. El objetivo principal fue la búsqueda de marcadores que reflejaran el estado funcional de los individuos, independientemente de la edad cronológica. Se encontró que los patrones de lípidos de las moscas pueden ser utilizados para construir índices que sirven como indicadores del estado funcional de los individuos, pudiendo discriminar entre poblaciones mantenidas bajo diferentes condiciones ambientales. A su vez, se estudiaron subpoblaciones de moscas con diferentes niveles de respuesta a un estrés térmico por enfriamiento, con el objetivo de comprender las diferencias en el estado de senescencia funcional entre las mismas. Se pudo demostrar que subpoblaciones con diferentes parámetros de senescencia demográfica presentan diferencias claves en sus patrones de lípidos, en su comportamiento, y en la expresión de genes relacionados a respuesta a estrés.

Este trabajo consiste, fundamentalmente, en la adaptación de un modelo de circulación general (el LMDZ/CIMA versión CIMA), para el estudio de la climatología del Hemisferio Sur. A fin de optimizar los campos medios simulados por el modelo sobre el Hemisferio Sur, se integraron tres experimentos. La experiencia "suave" difiere del "control" en el valor impuesto sobre el coeficiente de intercambio turbulento (Cd); mientras que la experiencia "zoom" es una sensibilidad a la distribución de los puntos del reticulado en la dirección meridional. De hecho, la experiencia de control indicó que la simulación de los campos medios básicos del Hemisferio Sur con el modelo en su versión original, no es del todo apropiada. Sin embargo, el ajuste del coeficiente Cd efectuado en el experimento "suave" mejoró la representación de la vaguada circumpolar, incrementando significativamente la intensidad de los ciclones marinos de latitudes medias, aunque poco modificó la estructura del jet invernal. La definición de una malla con zoom meridional, mejoró significativamente la representación de la presión a nivel del mar y del jet austral, dada la particular sensibilidad de las variables dinámicas a la resolución horizontal. Sin embargo, las falencias en la representación de las variables físicas (como la precipitación) parecen más dependientes de las parametrizaciones físicas, que de la resolución en sí misma. En un posterior esfuerzo por profundizar la validación del modelo en su versión con zoom, se observó que la energía cinética total es subestimada, principalmente debido a la inadecuada representación las perturbaciones transientes. La baja resolución del modelo es un factor determinante para la simulación de este campo. No obstante, el modelo reprodujo aceptablemente el flujo medio zonal de calor y de cantidad de movimiento por las perturbaciones transientes. En líneas generales se observó que la simulación de la baroclinicidad del flujo medio aproxima adecuadamente a la baroclinicidad del campo observado. No obstante, la energía cinética de las perturbaciones transientes es pobre, debido a la inadecuada representación del término de conversión baroclínica. Sin embargo, el modelo es capaz de reproducir el efecto de las perturbaciones sobre el flujo medio: las perturbaciones tienden a acelerar al flujo medio zonal al sur de 30º S. Asimismo, se validó la representación de la componente asimétrica del flujo medio, la cual presenta la estructura fuertemente barotrópica de las ondas observadas, aunque falla en modelar la propagación vertical de las mismas, debido a la baja resolución vertical del modelo (solo posee dos niveles estratosféricos). Con el fin de estudiar el alcance de los resultados obtenidos a través de la técnica de la inclusión del zoom meridional, se realizaron una serie de experimentos de sensibilidad a la resolución horizontal (baja, media y alta resolución). Los mismos fueron llevados a cabo con el modelo en su versión con zoom y sin zoom. De esta intercomparación surgió que: i) la introducción de un zoom en la región de los máximos gradientes de circulación no genera perturbaciones numéricas espúreas, sino que ii) favorece la representación de los campos simulados a punto tal que, un experimento con zoom en una resolución horizontal dada, produce campos comparables a los provenientes de una experiencia con malla regular pero con una resolución horizontal 50% mayor (sin incrementar los costos computacionales del experimento). Posteriormente, con el objeto de profundizar la validación del MCG LMDZ/CIMA, en cuanto a la representación de posibles estados climáticos futuros, se trabajó en la intercomparación de sus campos, con algunos campos medios provenientes de la integración de otros modelos. Se concluyó que el modelo LMDZ/CIMA es capaz de simular los procesos de interacción relevantes al estudio del cambio climático. Finalmente, se diseñó un experimento de sensibilidad forzado por un gradiente meridional anómalo en las temperaturas de la superficie del mar extratropical. Se observó que la circulación atmosférica responde al forzante anómalo impuesto en latitudes extratropicales, con el desplazamiento del jet polar hacia el norte. Particularmente se advierte que, el debilitamiento del transporte de cantidad de movimiento en latitudes extratropicales, sería el responsable del debilitamiento de la rama subpolar del jet y del fortalecimiento la rama subtropical. Cabe señalar que los resultados de este experimento de sensibilidad climática son coincidentes con estudios previos de remoción del hielo marino en los alrededores del continente antártico; aunque distintos a los resultados de otros autores que realizaron experimentos de calentamiento global. Estos resultados indicarían que los efectos derivados del incremento del vapor de agua en la atmósfera y de la intensificación del gradiente meridional de temperatura en altura, podrían ser de mayor relevancia al cambio climático, que la modificación del gradiente meridional de temperatura de superficie.

La presente tesis se enmarca en el cambio de paradigma mundial hacía una movilidad sustentable, dentro de la misma se estudian la gestión de la energía en un vehículo híbrido, los caminos de la energía desde su producción hasta su uso en diversos vehículos y las baterías como componentes esenciales en el desarrollo de este nuevo paradigma. En primer lugar se desarrolló un modelo pseudo-bidimensional basado en la física para modelar una celda cilíndrica y luego el modelo fue escalado a un paquete de baterías. Se estudió la selección de los parámetros adecuados para el modelo y se llevó a cabo una optimización de parámetros para los cuales no se contaba con información. Se presentó la validación del modelo para la celda y el paquete de baterías y se estudiaron diferentes condiciones de refrigeración para el paquete de baterías. La ventaja del enfoque de modelado usado en esta tesis es que permite simulaciones para cualquier cambio de diseño en el modelo. Se pueden realizar cambios en cualquier nivel de modelado, ya sea química de la batería, al nivel de partícula, o espesor de cualquier capa de la batería (o cualquier otra dimensión), o la cantidad de baterías en un módulo, o el diseño del paquete, o el diseño del método de refrigeración. También se pueden simular diferentes condiciones ambientales u operativas para ver su efecto en el rendimiento del paquete completo.A continuación se presenta un novedoso método para comparar los rendimientos energéticos y ambientales de cuatro tipos de trenes de propulsión de autobuses de pasajeros urbanos utilizando un índice multifísico basado en un análisis del pozo a rueda. El paso del pozo al tanque se realizó para escenarios presentes y futuros (año 2030) utilizando diferentes supuestos para los próximos años y obteniendo diversos parámetros energéticos y ambientales. Además, el análisis del tanque a la rueda se realizó utilizando modelos dinámicos de vehículos, dos ciclos de conducción diferentes y cuatro rangos. Posteriormente, ambas etapas se integraron en una etapa de pozo a rueda donde se propusieron y discutieron índices relevantes. Con el fin de evaluar adecuadamente las diferentes hipótesis para sistemas, rango, ciclos y escenarios; se utilizó un indicador multifísico (Índice integrado), valorado entre cero y uno. Por último el estudio enmarcado en Argentina fue replicado para los países vecinos Brasil y Chile.Por último se propuso un Sistema de gestión de energía de aplicación en tiempo real para un vehículo híbrido de celda de combustible y baterías de ion litio, diseñado para funcionar en una amplia gama de tipos de estilo de conducción. El controlador fue diseñado utilizando redes neuronales, que fueron entrenadas con la distribución óptima del flujo de potencia entre un sistema de celda de combustible y un sistema de batería que minimiza el consumo de energía equivalente total. La solución óptima se obtuvo llevando a cabo un método de minimización basado en gradiente a lo largo de ocho ciclos de conducción diferentes y utilizando un modelo matemático de parámetros dinámicos concentrados de un vehículo híbrido, alimentado por hidrógeno, con celdas de combustible y baterías de ion litio. Se realizó un análisis cuantitativo y cualitativo que muestra los rendimientos de las neuronales en diferentes tipos de ciclos. A través de este análisis, se proporciona una clasificación adecuada en dos categorías de ciclo, que cubre la mayoría de los estilos de conducción posibles con dos de los controladores desarrollados.

Fil:Revuelto, Sara Concepción. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

La Terapia por Captura Neutrónica en Boro (BNCT) es una modalidad terapéutica binaria que involucra la acumulación selectiva de portadores de ¹°Ben el tumor y la subsiguiente irradiación con un haz de neutrones. Las particulas de alta transferencia lineal de energia que se producen durante la reacción de captura de un neutrón térmico por el núcleo de boro tienen un rango de aproximadamente 5-9 μm y una alta eficacia biológica relativa. Así, el BNCT dañaría selectivamente las células tumorales. Esta terapia se encuentra en etapa de ensayo clínico en el mundo para tumores de cerebro y melanoma. Dentro del marco de la búsqueda de nuevas aplicaciones para BNCT, el estudio de la biologia y radiobiología del BNCT, la búsqueda de nuevos compuestos borados y la evaluación de la respuesta del tejido tumoral, precanceroso y normal hemos propuesto el modelo de cáncer oral en la bolsa de la mejilla del hamster para estudios de BNCT. Los estudios de biodistribución y farmacocinética en este modelo de un compuesto borado tradicional y uno de última generación demostraron la incorporación selectiva de boro al tumor en cantidades potencialmente terapéuticas. Un estudio de BNCT in vivo demostró por primera vez el éxito de esta terapia en el tratamiento del cáncer oral sin daño al tejido normal.

En nuestro país, ciertos pesticidas, tales como el glifosato y el clorpirifós son de vital importancia durante el desarrollo del cultivo de soja y maíz. Estos compuestos se incorporan en el medio ambiente del suelo de manera contínua. Los microorganismos desempeñan una función de extrema importancia en los procesos biogeoquímicos del suelo, por lo tanto, la preservación de la integridad de la capacidad metabólica de la microbiota se considera un requerimiento fundamental para el mantenimiento de la calidad del suelo. La descomposición biológica generalmente se considera como el proceso más importante en la remoción del glifosato y el clorpirifós del suelo. Los hongos pueden utilizar estos compuestos como nutrientes y sustratos energéticos. Esta capacidad determina la importancia de los hongos en los procesos de biorremediación. En el presente trabajo de tesis se analizó la micobiota nativa de suelos agrícolas con y sin exposición prolongada a pesticidas, siendo las especies de Aspergillus de la sección Flavi una de las más frecuentes en suelos expuestos a pesticidas. Las cepas no toxicogénicas de A. sección Flavi son muy empleadas como agentes de control biológico y cada vez son más los estudios que reportan la capacidad de estas especies de degradar compuestos tóxicos. Cuatro cepas de A. sección Flavi no toxicogénicas fueron capaces de tolerar in vitro tanto concentraciones bajas como altas de glifosato y clorpirifós solos y en combinación. Particularmente, estas cepas mostraron una alta tolerancia a clorpirifós ya que no se logró reducir en un 50% el crecimiento de las mismas. Además, las cepas A. oryzae AM1 y AM2 lograron remover 75% de clorpirifos en un medio de cultivo sintético a 0,98 y 0,95 de aW. En cuanto a glifosato, estas cepas fueron capaces de remover el herbicida del medio de cultivo tanto cuando el mismo se encontraba como única fuente de fósforo o nitrógeno con porcentajes de remoción mayores al 50%. Durante el proceso de remoción de estos pesticidas por A. oryzae AM1 se generan residuos que resultaron tóxicos para las semillas bioindicadoras ensayadas, indicando que esta cepa puede iniciar el proceso de degradación pero probablemente en la naturaleza participe en cooperación con otros microorganismos para lograr la mineralización de estos compuestos. En este trabajo se demostró que las cepas de A. oryzae AM1 y AM2 son capaces de tolerar diferentes concentraciones de glifosato y clorpirifós en ensayos en microcosmos de suelo tanto a condiciones óptimas de humedad como a condiciones de estrés hídrico. Ambas cepas se mantuvieron viables a lo largo de todo el período de incubación en presencia de la micobiota nativa del suelo. Dado que estos pesticidas son de uso extendido en el medio ambiente agrícola de nuestra región para el control de plagas, y cada vez se conocen más efectos perjudiciales de los mismos, es fundamental establecer estrategias tendientes a su disminución en suelo. Los resultados del presente trabajo son promisorios e incentivan a continuar estudiando la capacidad de estas cepas de degradar glifosato y clorpirifós en suelo y su potencial aplicación como agentes de biorremediación.