Respirometro Para Medida de Co2

DISEÑO Y VALIDACIÓN DE UN PROTOTIPO DE RESPIROMETRO PARA MEDIDA DE CO2

EN SUELOS CONTAMINADOS

DESIGN AND VALIDATION OF A PROTOTYPE RESPIROMETER

Oscar Darío Guarín Villamizar1

Claudia Viviana Navas2

Jorge Andrés Ardila Jaime3

1Químico, Magister en Consultoría y Gestión Medioambiental, Investigador de los grupos: ciencias químicas y

tecnologías sostenibles- QUIMISOST y grupo ambiental de investigación aplicada – GAIA. Universidad de Santander- UDES- , Bucaramanga, Colombia.

2Estudiante Ingeniería Ambiental. Joven Investigadora Grupo Ambiental de Investigación Aplicada – GAIA. Universidad

de Santander- UDES- , Bucaramanga, Colombia.

3 Ingeniero Químico, Universidad Industrial De Santander

RESUMEN

Esta investigación está enmarcada como la primer etapa de un proyecto aprobado y en curso de la facultad de

ciencias exactas físicas y naturales en la Universidad de Santander (UDES) llamado “Diseño y construcción

de un prototipo de respirometro multiparametrico sistematizado” la cual pretende ser una herramienta pionera

en la universidad para afianzar conocimientos teóricos y prácticos en cuanto a la respirometria, llevarlos a la

práctica y mostrar su aplicabilidad mediante modelos experimentales que permitan observar la eficiencia y

proximidad en la medición de sus parámetros. Se desarrolló, valoró y optimizó un prototipo en vidrio único en

la UDES basado en cinco respirometros modificados de Bartha y cinco de Warburg [8]. Se realizaron

ensayos usando 100 gramos de suelo contaminado con gasolina corriente y se validaron usando muestras

ambientales de suelos contaminados con pesticidas, para este estudio, el diseño experimental se apoya en el

programa Stat Graphics Centurion versión XVI.I este modelo de prototipo basa su confiabilidad en la

reproducibilidad de los datos obtenidos.

Palabras clave: respirometro, prototipo, Warburg, Bartha.

ABSTRACT

This research is framed as the first stage of a project approved and in progress of the faculty of natural and

physical sciences at the University of Santander (UDES) called "Design and construction of a prototype

multiparameter respirometer systematic" which purports to be a pioneering tool in college to consolidate

knowledge and skills regarding the respirometry, put them into practice and show its applicability using

experimental models that allow us to observe the efficiency and proximity to the measurement of its

parameters. Developed, evaluated and optimized a single glass prototype based on the five respirometers

UDES of Bartha and five Warburg (bibliograf.) tests were using 100 grams of soil contaminated with fuel

flow and validated using environmental samples from contaminated soils pesticides, to study the experimental

design is based on the Centurion program Stat Graphics version XVI.I this prototype model reliability based

on the reproducibility of the data.

Words key: respirometric, prototype, Warburg, Bartha.

1. INTRODUCCION

La Respirometría es una técnica basada en la medición del consumo de oxígeno por parte de microorganismos

que trabajan sobre un sustrato orgánico, el cual es degradado y oxidado a CO2. Este método mide el consumo

de oxígeno más o menos continuamente en el tiempo y es útil para: evaluar biodegradación de sustancias

químicas específicas; tratabilidad de residuos orgánicos industriales; el efecto de cantidades conocidas de

compuestos tóxicos en la reacción de consumo de oxígeno en una muestra de agua residual o de sustancias

químicas orgánicas; la concentración medible a la cual un contaminante o un agua residual inhibe la

degradación biológica; el efecto en las ratas de oxidación de varios tratamientos tales como desinfección,

adición de nutrientes, y ajuste de pH; los requerimientos de oxígeno para completar la oxidación de materia

oxidable biológicamente; la necesidad de usar cepas adaptadas en otras mediciones bioquímicas de consumo

de oxígeno, tales como la prueba de dilución de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO); y la estabilidad de

los lodos [14].

Los datos respirométricos se usan como comparación directa entre el consumo de oxígeno de dos muestras de

ensayo o entre una muestra y un control. Debido a las diferencias entre los usos, cultivos de cepas,

aplicaciones de resultados y entre instrumentos, no se puede definir un procedimiento sencillo para pruebas

respirométricas que aplique para todos los casos.

La diversidad de métodos existente, sumada a las diferentes formas de expresar los resultados obtenidos y a

las diferentes interpretaciones de lo que es biológicamente estable se genera confusión en su uso. Partiendo de

esta base, el objetivo de este trabajo es hacer un prototipo y discusión de las diferentes técnicas que han sido

propuestas por diferentes autores basados en los índices respirométricos.

A nivel regional existe interés por parte del sector industrial en incorporar prácticas que estén de acuerdo con

las políticas Nacionales y mundiales en cuanto a la mejora del medio ambiente, específicamente el interés

radica en el tratamiento de residuos sólidos que dejan estas grandes industrias. Un posible candidato que

cumple con estas condiciones es el compostaje, el cual hace posible la revalorización de estos desechos

haciéndoles reutilizables no sólo por la industria que los genera sino también pueden ser útiles a nivel

agricola.

Para llegar a un nivel en que se pueda garantizar el éxito de este tipo de procedimientos, es necesario hacer

una cuantificación de los parámetros que intervienen en el proceso de compostaje y no solamente es suficiente

la cuantificación, es necesario ir más allá. En el proceso de compostaje intervienen varios parámetros físicos,

químicos y biológicos, que constantemente se deben evaluar para hacer una toma de decisiones apropiada,

entonces es indispensable contar con dispositivos que se puedan direccionar a través de un PC, para así poder

monitorear estos parámetros y así hacer eficiente el proceso.

Por tal razón en esta investigación en la culminación de todas sus etapas se propone contruir un prototipo de

respirometro multiparámetrico sistematizado, que permita medir simultánemaente índices respirometricos

tales como oxígeno consumido, dióxido de carbono emitido, pH, temperatura y humedad en un compostaje de

prueba.

1.1 Orígenes de la respirometria

Desde principios de los años de 1900s se han utilizado varios métodos para determinar el índice de

respiración de bacterias para evaluar la capacidad de una población bacteriana de remover sustancias de las

aguas residuales (tratabilidad, o biodegradabilidad) y para determinar el efecto de las sustancias en las

bacterias (inhibición o toxicidad). La tentativa más antigua que utiliza la absorción directa para medir la

demanda del oxígeno de las aguas residuales fue hecha por Adney en 1890 [18].

Adney y Sierp desarrollaron un tipo de aparato manométrico en el cual se determinaba el índice de la

absorción del oxígeno en agua contaminada. A una presión constante, la disminución del volumen, debido a la

absorción del oxígeno fue determinada por la distancia que una columna de agua sube por un tubo vertical

graduado, en forma de "u" que conectaba dos recipientes, uno llenado parcialmente de la muestra, y el otro

que contenía un volumen igual de agua. El aparato entero fue colocado a una temperatura constante en un

baño de agua, y agitado periódicamente para mantener un exceso del oxígeno disuelto en la muestra. Aunque

Adney encontró que este método era exacto, concluyó que no era conveniente para el trabajo rutinario. En un

principio la aplicación de la respirometría se centró totalmente en la determinación de la demanda bioquímica

de oxígeno del agua residual. A partir de mediados de los años ochenta, el uso de respirometrías se ha

incrementado en la determinación de las características biocinéticas de los procesos biológicos, de forma que

actualmente se considera como la fuente de información más importante en los procesos de depuración de

fangos activados [14].

1.2 Qué es un Respirómetro?

Un respirómetro es un instrumento que consiste en un pequeño reactor biológico que sirve para medir

velocidades de respiración aerobia de una población microbiana en unas determinadas condiciones. El

respirómetro determina la cantidad de oxígeno consumida por unidad de tiempo y de volumen. Algunos

autores consideran al respirómetro como un sensor, ya que consiste en una unidad física con una entrada de

muestra externa y una salida de resultados (OUR u otros parámetros) obtenida después de un procedimiento

interno [17]. Por otra parte, y debido a su condición de reactor biológico, los resultados son extremadamente

dependientes de las condiciones de trabajo, por tanto, puede existir una variabilidad en la salida. Esta

variabilidad cuestiona el hecho de que se considere al respirómetro un reactor y obliga a que los resultados de

las respirometrías se acompañen de las condiciones de operación tales como:

Estado de la biomasa (concentración, pH, T, DQO, Edad, etc)

Tipo de sustrato utilizado.

Temporalidad de la medida de oxígeno (puntual, continua).

La IWA (International Water Association) propuso una clasificación de los respirómetros en función de tres

parámetros básicos designados por las siguientes letras:

La primera letra indica dónde se realiza la medida de oxígeno: G, si es en la fase gas; L, si es en la

fase líquida.

La segunda letra indica de qué forma entra el gas en el respirómetro: F, si es continuo (Flowing); S

si permanece estático (Static) G / LF / F /

La tercera letra indica la manera que tiene la fase líquida de entrar al respirómetro:F, si es continuo

(Flowing); S si permanece estático (Static)

1.3 Tipos de respirometros

1.3.1 Respirómetro continuo: continuo o discontinuo hace alusión al modo de aporte del gas. Es un

respirómetro continuo, cómo el que se muestra en la figura 1, el aire circula de manera continua en el

recipiente donde se lleva a cabo la determinación. Se mide caudal y concentración de oxígeno en el aire a la

entrada y a la salida de forma permanente, para así poder determinar por diferencia el consumo instantáneo de

oxígeno. A partir de la curva de consumos instantáneos de oxígeno frente a tiempo se podrán obtener por

derivación las velocidades instantáneas de consumo de oxígeno. Se trata claramente de un respirómetro GFS,

donde la medida se realiza en fase gas, existe un flujo continuo de gas y el medio líquido permanece estático

en el interior del reactor biológico donde se lleva a cabo la determinación respirométrica. [6]

Existe una variante de este respirómetro en el que la muestra a analizar se encuentra en fase sólida. Se utiliza

habitualmente para determinar la estabilidad del compost. Aunque se siga tratando de un respirómetro GHS,

ahora la fase líquida no aparece como tal para la determinación del balance de oxígeno. La ecuación de

balance de oxígeno se simplifica bastante y sólo se ha de tener en cuenta la ecuación del balance de oxígeno

para la fase de gas.

Figura 1. Esquema de un respirómetro con aporte continúo de aire. Fuente [6].

1.3.2 Respirómetro discontinuo (Batch): El aporte de oxígeno depende de dos valores de consigna, un

máximo y un mínimo de concentración de oxígeno dentro del recipiente donde se lleva a cabo la

respirometría. Se inyecta aire hasta alcanzar el valor máximo de concentración de oxígeno establecido. Una

vez alcanzado se deja inyectar oxígeno y se espera a que los microorganismos lo consuman, hasta llegar, esta

vez a la consigna mínima y se volverá a airear. Se mide el tiempo que emplean los microorganismos en

consumir el oxígeno, con lo que se obtiene la velocidad instantánea de consumo de oxígeno. Este proceso se

repite cíclicamente. En cada ciclo este respirómetro funciona como un GSS, si la medida de la concentración

de oxígeno se hace en el gas, o un LSS, si la concentración de oxigeno se realiza en el medio líquido.

1.3.3 Respirómetro manométrico o de Warburg: El oxígeno utilizado se mide con respecto al tiempo

anotando la disminución de presión en el recipiente donde se está realizando la respirometría, que tiene

volumen constante, es hermético y se ha de mantener a una temperatura constante. En el recipiente se

introduce la muestra a analizar dejando una cámara de aire y además, se ha de colocar un vaso con una

solución de hidróxido potásico (o sódico) para que absorba el anhídrido carbónico producido (Figura 2) de tal

forma que la disminución de la presión sea una medida del oxígeno consumido. Este es otro ejemplo de

respirómetro GSS, en el que la medida de la concentración de oxígeno se realiza de manera indirecta y tanto

la muestra líquida como el gas permanecen de manera estática en el interior del recipiente, sin que exista

renovación alguna de ambos durante la determinación respirométricas.

Figura 2. Esquema de un respirómetro Warburg. Fuente [14].

1.3.4 Respirómetro volumétrico: De forma análoga al respirómetro de Wargurg, el oxígeno consumido se

mide en función de la disminución de volumen que se produzca en el recipiente adecuado que mantenga la

presión y la temperatura constantes. También se trata, al igual que el de Warburg, de un respirómetro GSS

en que sólo cambia la tecnología empleada para medir la concentración de oxígeno.

1.3.5 Respirómetro electrolítico: Está formado por el recipiente donde se lleva a cabo la respiración dotado

en su interior de un “absorbedor de CO2” (recipiente con sosa), una célula electrolítica y un manómetro, todos

interconectados (Figura 3). A medida que los microorganismos consumen el oxígeno para la oxidación de la

materia orgánica, se produce una disminución de presión en el sistema, que es registrada por el manómetro.

Éste, a su vez, a través de un sistema de control, activará la célula electrolítica en función de dicha

disminución de presión, tratando así de mantener la presión constante. La cantidad de oxígeno liberado en la

electrólisis es proporcional a la cantidad de energía eléctrica que ha sido necesaria suministrar. Registrando

esta energía se puede inferir directamente el consumo de oxígeno. Este sistema nos proporciona un registro y

ajuste automático y semicontinuo de los cambios de presión que ocurren dentro del vaso de reacción a causa

del consumo de oxígeno por los microorganismos.

Figura 3. Esquema de un respirómetro Electrolítico. Fuente: [15].

El respirómetro electrolítico proporciona una medida directa y continua del consumo de oxígeno en muestras

de efluentes hídricos, aguas residuales, suelos contaminados, disoluciones de compuestos químicos, etc.

1.3.6 Respirómetro de Bartha: La evolución de CO2 es usada como un indicador de la actividad microbiana

y descomposición relativa del contaminante. A tal fin se utilizan equipos según lo descripto por Pramer y

Bartha (1965) [20].

Estos equipos están constituidos por un Erlenmeyer, el cual tiene adosado un tubo lateral. El erlenmeyer

contiene el suelo que esta siendo evaluado, y el tubo lateral NaOH 0,097 N donde es retenido el CO2 liberado

por el metabolismo de los microorganismos presentes. Ambos recipientes deben permanecer cerrados

mediante tapones de goma. El tapón correspondiente al Erlenmeyer, esta atravesado con una jeringa para

inyección de agua , y un filtro de aire que permite el libre intercambio gaseoso reteniendo el CO2 del aire que

ingresa en el sistema (ver figura 4). El tapón el tubo lateral, está atravesado también, por una jeringa para

inyección de NaOH.

Figura 4. Respirometro tipo Bartha. Fuente: autores.

2. METODOLOGIA

2.1 DISEÑO DEL PROTOTIPO

El prototipo que existe en la universidad se ha construido en vidrio resistente al calor y consta de un

erlenmeyer de 13,5 cm de alto por 8cm de ancho adosado a una probeta de 22,2 cm de alto por 2,7cm de

ancho por medio de un tubo circular de diámetro 1,5cm y de largo 5cm, los corchos de trabajo son siliconados

se usan dos uno que va con el erlenmeyer cuyas medidas son 2,3 cm de alto, diámetro externo y diámetro

interno 2,3cm para la probeta un corcho cuyas medidas son 2,3 cm de diámetro interno; 2,3 cm de alto y 3,2

cm de diámetro externo, el corcho para el erlenmeyer tiene un orificio de 1cm en el cual va un filtro de aire

estilo pipeta de 20cm de largo con diámetro interno de 5mm y externo de 9mm. El prototipo posee capacidad

para trabajar con muestras solidas de 100gramos y líquidas hasta de 150mL. Los prototipos construidos se

muestran a continuación:

Figura 5. Diseños respirometro de Warburg modificado. Fuente: autores.

Figura 6. Diseños respirometro de Bartha modificado. Fuente: autores.

Fueron realizados 10 respirometros: 5 de Bartha y 5 Warburg modificados usando el mismo principio de la

técnica de cada autor con diferentes diseños para escoger los mejores de cada tipo y luego validarlos mediante

muestras aplicadas al área de ambiental, como se muestra continuación es de aclarar que el análisis inicial se

da por comparación y reproducibilidad.

3. PARTE EXPERIMENTAL

Para la escoger el mejor respirometro modificado de Warburg y Bartha las muestras fueron trabajadas por

triplicado así:

T = 25 C

MUESTRA 1 100g de suelo + 5g de glucosa+1000ppm gasolina corriente





En todos los experimentos se usaron 100 gramos de suelo y se determinó el CO2 para todos los

respirometros; los resultados que se muestran en este articulo son un promedio de los análisis realizados; para

el filtro de aire presente en algunos modelos se usaron dos perlas de soda caustica (NaOH) y algodón en los

extremos.

El análisis de las muestras se hizo cada 18 horas, y en algunos prototipos se usó el azul de metileno para

registrar el desplazamiento del mismo con el tiempo. Se usaron siempre 30mL de hodroxido de sodio (NaOH

Como agente secuestrante) para luego transferirlo a un beaker de 250mL y complementar con la adición de

30mL de cloruro de Bario al 1% para posteriormente aforar a 100mL. La titulación se hizo con ácido

clorhidrico (HCl), en el cálculo de dióxido de carbono se uso la siguiente fórmula:

mg de CO2 producido= ((mililitro de hidroxido x Normalidad del hidroxido) - (mililitro de ácido x

normalidad del ácido)) x 22. (Ecuación 1) Fuente: [11].

3.1 Análisis estadístico de los Respirometros

3.1.1 Warburg

3.1.1.1 Hipótesis:

La concentración del contaminante no representa una variación significativa en la Producción de CO2,

medida de la actividad microbiana.

No hay diferencia significativa en las medidas que Proporciona cada uno de los respirometros.

Tabla 1. Diseño estadístico respirometro de warburg

Conc.

Contaminante

[ppm]

mg CO2

Respirometro 1

mg CO2

Respirometro 2

mg CO2

Respirometro 3

mg CO2

Respirometro 4

mg CO2

Respirometro 5

1000 15,66 15,85 18,4 19,72 24,43

1000 14,76 15,53 12,11 13,63 12,03

1000 14,74 18,64 11,9 11,86 11,63

2000 12,67 17,62 11,9 11,75 12,59

2000 3,78 4,51 3,86 3,09 4,23

2000 3,01 3,87 3,75 2,98 5,85

3000 3,11 3,96 3,68 2,15 3,78

3000 3,78 3,56 2,4 2,77 3,56

3000 2,90 2,41 2,11 1,65 3,98

4000 3,36 2,99 2,46 2,17 4,15

4000 3,16 2,92 1,56 1,24 3,12

4000 2,58 1,54 1,36 0,79 2,52

5000 2,98 1,44 1,67 0,11 2,95

Tabla 2. Resultados p-value para el respirómetro de warburg

Respirometro de

Warburg

Respirometro F-Ratio P-Value

1 457.699 0,9989

2 212,21 0,7853

3 7961,28 0,969666

4 36,91 0,243112

5 457,70 0,9989

3.1.2 RESPIROMETRO DE BARTHA. ANALISIS ESTADISTICO.

Comprobamos la repetividad de los IR para una misma muestra cada 18 horas. T = 25 C

Cada se analizó muestra por triplicado. Acá se muestra un promedio de las mediciones.






3.1.2.1 Hipótesis:

La concentración del contaminante no representa una variación significativa en la Producción de CO2, medida

de la actividad microbiana.

No hay diferencia significativa en las medidas que Proporciona cada uno de los respirometros.

Tabla 3 Diseño estadístico respirometro de Bartha

Con.

Contaminante

ppm

mg CO2

Respirometro

1

mg CO2

Respirometro

2

mg CO2

Respirometro

3

mg CO2

Respirometro

4

mg CO2

Respirometro

5

10000 37,86 36,73 36,82 38,88 41,64

10000 38,01 35,63 36.025 37,99 39,91

10000 37,01 35,57 35,88 38,67 39,62

20000 28,65 25,43 26,95 29,11 30,87

20000 24,83 23,76 25,93 29,17 30,87

20000 25,64 24,01 24,83 28,73 31,73

30000 24,83 24,72 26,95 27,62 27,01

30000 28,65 25,84 24,87 27,67 27,73

30000 27,37 26,23 21,76 27,62 27,21

40000 24,92 25,43 21,76 25,91 26,89

40000 24,83 26,79 25,83 25,63 25,63

40000 22,83 21,55 22,55 25,73 26,42

50000 22,74 20,54 22,76 22,04 23,99

50000 12,82 26,23 19,03 22,96 23,01

50000 22,74 18,93 18,67 12,87 24,45

Fuente: Autores.

Tabla 4 Resultados p-value para el respirómetro de Bartha

Respirometro de

Bartha

Respirometro F-Ratio P-Value

1 19,59 0,522338

2 162,43 0,662929

3 58,31 0,869941

4 23,09 0,354382

5 245,73 0,893081

Fuente: Autores.

3.2 Validación de los Respirometros

Los respirómetros se validaron con pruebas ambientales de suelos contaminados usando el herbicida round

up, de igual manera se hicieron diseños estadísticos para los 10 prototipos realizados.

Tabla 5 Obtención de CO2 en muestras de suelo con el cambio de Herbicida, pH y sacarosa para el mejor respirometro

de Warburg

HERBICIDA SACAROSA CO2 pH

mL gr mg/kg ADIMENSIONAL

0,01 8 245,0 5,6

0,06 8 253,8 5,8

0,06 6 253,3 5,7

0,06 4 251,9 5,8

0,01 4 244,2 5,5

0,01 6 244,7 5,6

0,10 6 219,3 5,1

0,10 4 222,9 5,0

0,10 8 219,9 5,1

0,06 8 253,8 5,8

0,06 6 253,3 5,7

0,10 6 219,3 5,1

0,01 8 245,0 5,6

0,06 4 251,9 5,8

0,01 4 244,2 5,5

0,10 4 222,9 5

0,10 8 219,9 5,1

0,01 6 244,7 5,6

0,06 8 253,8 5,8

0,01 8 245,0 5,6

0,06 6 253,3 5,7

0,01 6 244,7 5,6

0,06 4 251,9 5,8

0,1 8 219,9 5,1

0,1 4 222,9 5,0

0,01 4 244,2 5,5

0,10 6 219,3 5,1

Tabla 6 Obtención de CO2 en muestras de suelo con el cambio de Herbicida, pH y sacarosa para el mejor respirometro

de Bartha

HERBICIDA SACAROSA CO2 pH

mL gr mg/kg ADIMENSIONAL

0,01 8 251,1 5,6

0,055 8 248,5 5,8

0,055 6 247,3 5,7

0,055 4 246,9 5,8

0,01 4 250,8 5,5

0,01 6 251,0 5,6

0,10 6 242,7 5,1

0,10 4 242,8 5,0

0,10 8 243,1 5,1

0,055 8 248,5 5,8

0,055 6 247,3 5,7

0,10 6 242,7 5,1

0,01 8 251,1 5,6

0,055 4 246,9 5,8

0,01 4 250,8 5,5

0,10 4 242,8 5,0

0,10 8 243,1 5,1

0,01 6 251,0 5,6

0,055 8 248,5 5,8

0,01 8 251,1 5,6

0,055 6 247,3 5,7

0,01 6 251,0 5,6

0,055 4 246,9 5,8

0,10 8 243,1 5,1

0,10 4 242,8 5,0

0,01 4 250,8 5,5

0,10 6 242,7 5,1

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1 Análisis para validación de los prototipos

Para los datos registrados en el laboratorio se utilizó un paquete estadístico para así realizar una aproximación

del modelo matemático más adecuado para obtener la función que represente la dependencia de producción de

CO2 con la concentración del contaminante (gasolina o round up) con su respectivo error respecto a los límites

superiores e inferiores de la función.

Se realizaron comparaciones para la varianza de los datos obtenidos en la producción de mg de CO2 en cada

uno de los respirometros 1,2,3,4,5, tanto para el respirómetro Bartha como el Warburg el análisis de la

varianza en todas las mediciones de un respirómetro con respecto al otro reportó un P-value mucho mayor a

0,05 demostrando que el tipo de respirómetro ya sea 1,2,3,4,5 no marcan una diferencia el uno respecto del

otro en las mediciones de CO2. Con respecto a la concentración del contaminante en ambos casos se encontró

un valor del P value menor a 0,05 Considerando que tomamos el 5% de error como porcentaje atribuido al

azar, esto demuestra una relación estadísticamente significativa entre la concentración del contaminante y la

producción de CO2. Se encontró un polinomio de grado 2 con un Porcentaje de exactitud del 98,6 %para el

respirometro Warburg.

Polinomio: mg CO2 Respirometro 5 = 13,1607-0,0105928*Conc Contaminante + 0,00000255857*Conc

Contaminante^2 (Ecuación 2)

Figura 7 – Modelo Aproximado de la Función de la Actividad microbiana con Respecto a la Concentración del

contaminante para el respirómetro Warburg. Nota: La línea azul representa la función que describe al Polinomio.

Plot of Fitted Model

0 1 2 3 4 5(X 1000,0)

Conc Contaminante

0

5

10

15

20

25

mg C

O2 R

espir

om

etr

o 5

Tabla 7. Error de los datos registrados por el polinomio warburg

Nota: 95,0% de confianza en los intervalos. Fuente: Autores.

Y se obtuvo un polinomio de grado 2 para el de Bartha con un Porcentaje de exactitud de 96%:

mg CO2 Respirometro 5 = 26,42-0,00304462*Conc Contaminante + 0,00000114071*Conc Contaminante^2 (Ecuación 3)

Figura 8 – Modelo Aproximado de la Función de la Actividad microbiana con Respecto a la Concentración del

contaminante. Fuente: Autores.

Tabla 8. Error de los datos registrados por el polinomio Bartha

Standard

Parametro Estimado Error Límite Inferior Limite Superior

CONSTANTE 26,42 1,57332 22,992 29,848

Conc Contaminante -0,00304462 0,00119897 -0,00565696 -0,000432276

Conc Contaminante^2 0,00000114071 1,96053E-7 7,13551E-7 0,00000156788

Nota: La línea azul representa la función que describe al Polinomio. 95,0% de confianza en los intervalos. Fuente:

Autores.

Standard

Parametro Estimado Error Límite Inferior Limite Superior

CONSTANTE 13,1607 1,27718 10,3779 15,9434

Conc Contaminante -0,0105928 0,000973295 -0,0127134 -0,00847213

Conc Contaminante^2 0,00000255857 1,59151E-7 0,00000221181 0,00000290533

Plot of Fitted Model

0 1 2 3 4 5(X 1000,0)

Conc Contaminante

0

4

8

12

16

mg C

O2 R

espir

om

etr

o 1

4.2 Análisis para validación de los mejores prototipos con muestras Ambientales

Para el análisis se usaron muestras de suelo contaminadas con round up, se utilizó como nutriente

sacarosa y variación del pH para determinar su influencia de cada uno respecto a la producción de

CO2, es de anotar que como son más de dos variables no fue posible su análisis con el paquete

estadístico usado anteriormente, se hizo necesario la relación matemática de cada variable a través

de derivadas parciales e integración múltiple, para lograr este objetivo se utilizó programación en el

mático Mat Lab. Todos los análisis matemáticos se corroboran realizando la gráfica del valor

observado versus valor predicho en el modelo con resultados confiables para aceptación d elos

modelos mostrados a continuación.

4.1.1 Análisis respirometro de Bartha 1

Se obtuvo la siguiente función:

f(x,y) = p00 + p10*x + p01*y + p20*x^2 + p11*x*y + p02*y^2 (Ecuación 4)

R-cuadrado: 0.9865 R-cuadrado-Ajustado: 0.9832

Figura 9 – Modelo Aproximado de la Función de la medida de CO2 respecto al cambio de Herbicida y pH. Donde X=

HERBICIDA Y=PH.

4.1.2 Análisis respirómetro de Bartha 2


R-cuadrado: 0.9841 R-cuadrado Ajustado: 0.9803

Figura 10 – Modelo Aproximado de la Función de la medida de CO2 respecto al cambio de Sacarosa y pH. Donde

X=pH Y=sacarosa

4.1.3 Análisis respirómetro de Warburg 1


R-cuadrado: 0.9988 R-cuadrado- Ajustado: 0.9985

Figura 11 – Modelo Aproximado de la Función de la medida de CO2 respecto al cambio de Herbicida y pH del

respirómetro de Warburg. Donde X= HERBICIDA Y=pH

4.1.4 Análisis Respirometro de Warburg 2


R-Cuadrado: 0.9836 Ajuste de Rcuadrado: 0.9797

Figura 12 – Modelo Aproximado de la Función de la medida de CO2 respecto al cambio de sacarosa y pH del respirómetro de Warburg. Donde X=PH Y= SACAROSA

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Para todos los respirometros Warburg del 1 al 5, el P-Value es menor que 0,05 demostrando que si influye

notablemente la concentración del contaminante en la producción de CO2, luego, rechazamos nuestra

hipótesis inicial. - La concentración del contaminante si representa una variación significativa en la

Producción de CO2, medida de la actividad microbiana.

Ningún Respirometro muestra desviaciones estándar significativas en las mediciones de los diferentes niveles

de Contaminante para todos el P-Value es mayor de 0,05. Luego, Aprobamos nuestra Hipótesis inicial. - No

hay diferencia significativa en las medidas que Proporciona cada uno de los respirometros.

Nota: Aunque escogería el respirometro 5 o 1 cualquiera de los dos como el mejor respirometro warburg, los

cambios en precisión no serán realmente significativos con respecto a los Otros repirometros 2,3,4.

Para todos los respirometros Bartha del 1 al 5, el P-Value es menor que 0,05 demostrando que si influye

notablemente la concentración del contaminante en la producción de CO2, luego, rechazamos nuestra

hipótesis inicial. La concentración del contaminante si representa una variación significativa en la Producción

de CO2, medida de la actividad microbiana.

Ningún Respirometro muestra desviaciones estándar significativas en las mediciones de los diferentes niveles

de Contaminante para todos el P-Value es mayor de 0,05. Luego, Aprobamos nuestra Hipótesis inicial. No

hay diferencia significativa en las medidas que Proporciona cada uno de los respirometros.

Nota: Aunque escogería el respirometro 5, como el mejor respirometro Bartha, los cambios en precisión no

serán realmente significativos con respecto a los Otros respirometros 1,2,3,4.

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Respirometro Para Medida de Co2

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