RIIIT - BIOQUÍMICA (3)

Aprendizaje automático aplicado a la detección temprana de Diabetes mellitus tipo 2: Caso Saltillo, México De la Rosa-De León, H., Navarro-Acosta, J.A., García-Calvillo, I.D.*

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Abstract
A lo largo de las últimas décadas, los sistemas de salud en el mundo han registrado un importante crecimiento en el número de personas con diagnóstico de Diabetes Mellitus, el cual se puede describir como un padecimiento asociado a condiciones de vida poco saludables tales como la obesidad y/o sobrepeso, vida sedentaria y alimentación rica en azúcares y grasas, así como a la predisposición por factores genéticos. Ante la falta de estrategias de detección temprana, los afectados son diagnosticados una vez que han desarrollado la enfermedad y, por tanto, presentan síntomas evidentes. En este artículo se presentan los resultados de un estudio, donde se llevó a cabo el levantamiento de información clínica sobre personas mayores de 15 años con factores de riesgo a la Diabetes Mellitus Tipo 2, atendidos en el Instituto Mexicano del Seguro Social en la Ciudad de Saltillo, Coahuila, México. Dicha base de datos, de 1820 registros, permitió explorar diferentes herramientas de Machine Learning que permiten la detección temprana de enfermedades, tal es el caso de los modelos de Aprendizaje supervisado como Naive Bayes y Random Forest, los cuales, al ser entrenados alcanzaron más de 73% de sensibilidad en la predicción de esta enfermedad. Palabras clave: Diabetes mellitus tipo 2, Machine Learning, Modelos predictivos.

Over the last few decades, health systems around the world have registered a significant growth in the number of people diagnosed with Diabetes Mellitus, which can be described as a condition associated with unhealthy living conditions such as obesity and/or overweight, a sedentary life and a diet rich in sugars and fats, as well as a predisposition due to genetic factors. Given the lack of early detection strategies, those affected are diagnosed once they have developed the disease and, therefore, present obvious symptoms. This article presents the results of a study, where clinical information was collected on people over 15 years of age with risk factors for Type 2 Diabetes Mellitus, treated at the Mexican Institute of Social Security (IMSS), in the City of Saltillo, Coahuila, México. This database of 1820 records, made it possible to explore different Automated Learning tools that allow early detection of diseases, such as Supervised Learning models like Naive Bayes and Random Forest, which, when trained, achieved more than 73% sensitivity in the prediction of this disease. Keywords: Type 2 Diabetes Mellitus, Automated Learning, Predictive models.

Integración de un sistema de inferencia difusa para mejorar la usabilidad de un prototipo de monitoreo de calidad del agua en estanques piscícolas Mendoza-López, R., Verduzco-Ramírez, J.A.*, García-Díaz, N., Reyes-Mendoza, O.F., Bricio-Barrios, E.E.

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Abstract
Los sistemas de monitoreo de la calidad del agua en estanques de cultivos piscícolas se limitan a proporcionar valores de parámetros como información de salida, lo que dificulta la determinación de la calidad del agua efectuada por el usuario. Este trabajo aborda la mejora de la usabilidad de estos sistemas mediante la integración de un sistema de inferencia difusa (SID) y su representación en una interfaz de salida basada en los colores del semáforo. Las fases del desarrollo de este trabajo consistieron en, primer término, la migración del SID a la plataforma Arduino, seguida de la implementación del semáforo de calidad del agua al prototipo de monitoreo. Finalmente, la tercera fase consistió en evaluar la mejora de la usabilidad. Para esto, se seleccionó una muestra de 20 participantes involucrados en actividades de cultivos piscícolas. Se aplicaron dos pruebas: la primera enfocada en medir la rapidez de los participantes para determinar la calidad del agua, cronometrando el tiempo invertido en esa actividad; y la segunda, orientada a medir el nivel de satisfacción del participante en el uso del prototipo aplicando una encuesta basada en una escala Likert de cinco niveles. Los resultados muestran que la integración del SID en el prototipo de monitoreo de la calidad del agua tiene un impacto positivo en la usabilidad. Los usuarios reportaron una experiencia de uso significativamente mejorada y lograron determinar el estado de la calidad del agua tres veces más rápido en comparación con la información publicada en formato numérico. Este trabajo resalta la importancia de priorizar la usabilidad en la implementación de productos tecnológicos destinados al sector piscícola para facilitar su transferencia tecnológica. Palabras clave: Acuicultura, Sistemas de Monitoreo, Lógica Difusa, Usabilidad de Sistemas.

Water quality monitoring systems in aquaculture ponds are limited to providing parameter values as output information, which makes it difficult for the user to determine the water quality. This work addresses the improvement of the usability of these systems by integrating a fuzzy inference system and representing it in an-output interface based on traffic light colors. The development phases of this work consisted of, first, the migration of the FIS to the Arduino platform, followed by the implementation of the water quality traffic light on the monitoring prototype. Finally, the third phase consisted of evaluating the usability improvement. For this, a sample of 20 participants involved in aquaculture activities was selected. Two tests were applied: the first focused on measuring the speed of the participants to determine the water quality, timing the time spent in this activity; and the second aimed at measuring the participant's level of satisfaction in the use of the prototype by applying a survey based on a five-level Likert scale. The results show that the integration of the FIS into the water quality monitoring prototype has a positive impact on usability. Users reported a significantly improved user experience and were able to determine the water quality status three times faster compared to information provided in numerical format. This work highlights the importance of prioritizing usability in the implementation of technological products intended for the aquaculture sector to facilitate their technological transfer. Keywords: Aquaculture, Monitoring Systems, Fuzzy Logic, Systems Usability.

Aprovechamiento de subproductos de limón persa (Citrus latifolia Tanaka) para la elaboración de harina aplicando diferentes condiciones térmicas Alatriste-Pérez, I., Contreras-Oliva, A.*, Salinas-Ruiz, J., Herrera-Corredor, J.A., Hidalgo-Contreras, J.V., Rustrián-Portilla, E., Rodríguez-Alcalá, O.

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Abstract
Es importante revalorizar los subproductos de limón persa que se generan en la agroindustria debido a que no cumplen con los estándares de calidad visuales como tamaño, color o aspecto del fruto. El objetivo principal de este estudio fue evaluar la viabilidad del aprovechamiento de subproductos de limón persa (Citrus latifolia Tanaka) para la producción de harinas con aplicaciones potenciales en la industria alimentaria. Específicamente, se determinaron las condiciones óptimas de secado y tratamiento térmico para maximizar las propiedades fisicoquímicas y tecno-funcionales de las harinas obtenidas. Se aplicó un diseño completamente al azar con parcelas subdivididas con un arreglo factorial. Los factores fueron: tipo de residuo (bagazo y cáscara); tratamiento térmico (fresco y escaldado) y temperatura de secado (70, 80 y 90 °C). Se realizó la caracterización fisicoquímica y funcional de la harina. El escaldado redujo significativamente la acidez y aumentó el pH en las harinas de bagazo, aunque también disminuyó la capacidad de hinchamiento y provocó un oscurecimiento. Por otro lado, la harina de cáscara mostró una menor capacidad de retención de agua y capacidad de hinchamiento, pero una mayor luminosidad en comparación con las harinas de bagazo. La temperatura de secado también influyó significativamente en las propiedades de las harinas; temperaturas más bajas resultaron en harinas con mayor luminosidad y menor actividad de agua en comparación con temperaturas más altas. Considerando múltiples propiedades relevantes, los mejores tratamientos fueron CF80 (cáscara fresca y 80 °C) y BE70 (bagazo escaldado y 70 °C), ya que estas harinas presentaron no solo menor humedad y actividad de agua, sino también buenas propiedades fisicoquímicas y tecno-funcionales En general, las harinas obtenidas mostraron un buen potencial para su uso como sustitutos parciales de harinas de granos y cereales en diversas preparaciones. Palabras clave: Calidad de los alimentos, Codex Alimentarius, Desechos alimentarios, Tamaño de la fruta.

It's important to revalue the by-products of Persian lime generated in the agro-industry because they do not meet the visual quality standards such as size, color, or appearance of the fruit. The main objective of this study was to evaluate the feasibility of using Persian lime (Citrus latifolia Tanaka) by-products for the production of flours with potential applications in the food industry. Specifically, the optimal drying and thermal treatment conditions were determined to maximize the physicochemical and techno-functional properties of the obtained flours. A completely randomized design with sub-divided plots with a factorial arrangement was applied. The factors were: type of residue (bagasse and peel); thermal treatment (fresh and blanched); and drying temperature (70, 80, and 90 °C). The physicochemical and functional characterization of the flour was performed. Blanching significantly reduced acidity and increased pH in bagasse flours, although it also decreased swelling capacity and caused darkening. On the other hand, peel flour showed lower water retention capacity and swelling capacity but higher luminosity compared to bagasse flours. Drying temperature also significantly influenced the properties of the flours; lower temperatures resulted in flours with higher luminosity and lower water activity compared to higher temperatures. Considering multiple relevant properties, the best treatments were CF80 (fresh peel and 80 °C) and BE70 (blanched bagasse and 70 °C), as these flours not only showed lower moisture and water activity but also good physicochemical and techno-functional properties. In general, the flours obtained showed good potential for use as partial substitutes for grain and cereal flours in various preparations. Keywords: Codex Alimentarius, Food quality, Food wastes, Fruit size.

Extractos de semilla y cáscara de guanábana (Annona muricata L.): evaluación fitoquímica Hernández-Guerrero, S.E., López-Guzmán, G.G.*, Balois-Morales, R., De los Santos-Santos, M.A., Chavarin-Pérez, V., Magaña-Cervantes, M.G., Vázquez-Martínez, K.G.

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Abstract
Las plantas para su adaptación, dependiendo de las condiciones ambientales, han desarrollado mecanismos de defensa como son los metabolitos secundarios. Diversos estudios en extractos de guanábana han reportado propiedades antimicrobianas, antiprotozoarias, antiinflamatorias, antioxidantes, citotóxicas e insecticidas. Por ello, se propuso realizar una evaluación fitoquímica de extractos de cáscara y semilla de guanábana obtenidos con metanol al 100 y 80 %, y etanol al 96, 80 y 70 % para ser utilizados en métodos alternativos de control de enfermedades fúngicas en postcosecha, además de brindar una alternativa al uso de residuos derivados del fruto de guanábana. Se realizaron análisis cualitativos y cuantitativos de metabolitos secundarios, mediante colorimetría para fenoles y taninos, flavonoides, quininas, terpenoides, esteroides, saponinas y alcaloides y espectrofotometría para fenoles solubles totales, taninos, flavonoides, clorofilas y carotenoides totales. La siguiente nomenclatura se le asignó a cada uno de los extractos obtenidos: A los extractos de metanol al 100 y 80 % se les asignó MET 100 y MET 80, y a los extractos etanólicos al 96, 80 y 70 %, se les fue asignando ET 96, ET 80 y ET 70 como nomenclatura. Para la determinación de clorofila a, clorofila b y carotenoides totales se utilizaron los solventes metanol al 100 y 90 %, y etanol al 95 % asignando la nomenclatura MET 100, MET 90 y ET 95 respectivamente. Se obtuvo un tamizaje fitoquímico cualitativo positivo a fenoles, taninos, flavonoides, quininas, esteroides, saponinas y alcaloides en extractos de cáscara (MET 100 y 80, ET 96, 80 y 70) mientras que los extractos de semilla (MET 100 y 80, ET 96, 80 y 70) fueron positivos a flavonoides y alcaloides, no obstante, la determinación de quininas fue negativa en estos mismos extractos. ET 70 presentó alto contenido de fenoles (137.96 mg EAG g.p.s.-1) en el extracto de cáscara de guanábana y en la muestra de semilla, ET 80 obtuvo alto contenido de fenoles (36.45 mg EAG. g.p.s-1), con una P > 0.05. Por otro lado, ET 70 y ET 80 presentaron alto contenido de taninos (62.71 mg EAG.g.p.s.-1) en cáscara y 22.99 mg EAG.g.p.s.-1, en semilla de guanábana con una P > 0.05. El contenido de flavonoides en el extracto ET 70 fue de 92.69 mg ER g.p.s.-1 en cáscara y en semilla de guanábana, MET 80 obtuvo 20.85 mg ER.g.p.s.-1 con una P ≥ 0.05 entre los extractos evaluados. Respecto al contenido de clorofilas totales, se obtuvo un alto contenido en cáscara (23.79 μg. g-1) al ser comparado con el contenido de clorofilas totales en semilla de guanábana (2.46 μg. g-1) presentando una diferencia estadística (3.48; P ≥ 0.05). En cuanto al contenido de carotenoides presentes en la cáscara de guanábana, el valor fue de 4.67 μg. g-1 mientras que en semilla fue de 0.41 μg. g-1. En extractos de cáscara de guanábana (cualitativo) con solvente (metanol al 80 %) se detectó la presencia de fenoles, taninos, flavonoides, quininas, terpenoides, esteroides, saponinas y alcaloides. En extractos de semilla (cuantitativo) con etanol al 80 %, y cáscara con etanol al 70 % presentaron alto contenido de fenoles solubles totales, taninos y flavonoides. Los extractos con alto contenido de clorofila fueron cáscara con metanol al 100 % y semilla con metanol al 90 %; para carotenoides, semilla con etanol al 95 %. Palabras Clave: Annonaceae, Etanol, Metanol, Ultrasonido.

Depending on environmental conditions, plants have developed defense mechanisms such as secondary metabolites for in order to adapt to environmental conditions. Several studies on soursop extracts have reported antimicrobial, antiprotozoal, anti-inflammatory, antioxidant, cytotoxic and insecticidal properties. Therefore, a phytochemical evaluation of soursop peel and seed extracts obtained with methanol at 100 % and 80 %, and ethanol at 96 %, 80 % and 70 % was proposed to be used in alternative methods for the control of fungal diseases in post-harvest, in addition to providing an alternative to the use of soursop fruit residues. Qualitative and quantitative analyses of secondary metabolites were performed by colorimetry for phenols and tannins, flavonoids, quinones, terpenoids, steroids, saponins and alkaloids, and spectrophotometry for total soluble phenols, tannins, flavonoids, chlorophylls, and total carotenoids. The following nomenclature was assigned to each of the extracts obtained: The methanol extracts at 100 and 80 % were assigned MET 100 and MET 80, and the ethanolic extracts at 96, 80 and 70 % were assigned ET 96, ET 80, and ET 70 respectively. For the determination of chlorophyll a, chlorophyll b and total carotenoids, methanol at 100 and 90 % and ethanol at 95 % were used as solvents, assigning MET 100, MET 90 and ET 95 as nomenclature. A positive qualitative phytochemical screening for phenols, tannins, flavonoids, quinines, steroids, saponins and alkaloids was obtained in peel extracts (MET 100 and 80, ET 96, 80 and 70) while seed extracts (MET 100 and 80, ET 96, 80 and 70) were positive for flavonoids and alkaloids, however, the determination of quinines was negative in these same extracts. ET 70 presented high phenol content (137.96 mg EAG g.p.s.-1) in the soursop peel extract and in the seed sample, ET 80 obtained high phenol content (36.45 mg EAG. g.p.s-1), with a P > 0.05. On the other hand, ET 70 and ET 80 had a high tannin content (62.71 mg EAG.g.p.s.-1) in peel and 22.99 mg EAG.g.p.s.-1 in soursop seed with a P > 0.05. The flavonoid content in the ET 70 extract was 92.69 mg ER g.p.s.-1 in peel and in soursop seed, MET 80 extract, obtained 20.85 mg ER.g.p.s.-1 with a P ≥ 0.05 between the extracts evaluated. Regarding the total chlorophyll content, a high content was obtained in peel (23.79 μg. g-1) when compared to total chlorophyll content in soursop seed (2.46 μg. g-1) presenting a statistical difference (3.48; P ≥ 0.05). As for the content of carotenoids present in soursop peel, the value was 4.67 μg. g-1 while in seed it was 0.41 μg. g-1. In soursop peel extracts (qualitative) with solvent (80 % methanol) the presence of phenols, tannins, flavonoids, quinines, terpenoids, steroids, saponins and alkaloids was detected. Seed extracts (quantitative) with 80 % ethanol and peel with 70 % ethanol showed a high content of total soluble phenols, tannins, and flavonoids. Extracts with high chlorophyll content were shell with 100 % methanol and seed with 90 % methanol, for carotenoids, seed with 95 % ethanol. Key words: Annonaceae, Ethanol, Methanol, Ultrasound.

In vitro antifungal activity of Lippia graveolens and Viscum album ethanolic extracts against Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici Tucuch-Pérez, M.A., Hernández-Castillo, F.D., Arredondo-Valdes, R., Barrera-Martínez, C.L, Anguiano-Cabello, J.C., Laredo-Alcalá, E.I.*

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Abstract
Vascular wilt caused by Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici is a problem in tomato crops. Its management is commonly done with synthetic products. However, the excessive use of such products could induce resistance to the active ingredients and toxicological problems. Because of this, biorational alternatives such as plant extracts have been proposed for plant disease management. The objectives of this research were to obtain information on the phytochemical composition of plant extracts, as well as to determine the antifungal activity and the inhibitory concentration at 50 and 90 % (IC50 and IC90) of ethanolic plant extracts of Lippia graveolens and Viscum album using the microdilution plate method. A Probit analysis was performed to determine the IC50 and IC90 of each extract, and ANOVA by Tukey’s test (p<0.05) to determine statistical differences. Phytochemical compounds, such as hydroxycinnamic acids, stilbenes, flavonoids, catechins, polyphenols, and methoxycinnamic acids were identified in both extracts. Furthermore, both extracts showed antifungal activity higher than 80 % inhibition. However, the L. graveolens extract was statistically superior, with the lowest IC50 of 60.91 mg/L. In conclusion, both plant extracts contain phytochemical compounds of interest for the control of microorganism and represent a natural alternative for controlling F. oxysporum f. sp. lycopersici. Keywords: Botanical fungicides, Plant extracts, Phytochemical compounds, Biological control of diseases, Biofungicides.

La marchitez vascular causada por Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici es un problema en el cultivo de tomate. Su manejo comúnmente se hace con productos sintéticos. Sin embargo, el uso de este tipo de productos podría inducir resistencia hacia los ingredientes activos y problemas toxicológicos. Debido a esto, se han propuesto alternativas bioracionales como los extractos vegetales, para el manejo de enfermedades en las plantas. Los objetivos de esta investigación fueron obtener información de la composición fitoquímica de los extractos vegetales, así como determinar la actividad antifúngica y la concentración inhibitoria al 50 y 90 % (CI50 y CI90) de extractos vegetales etanólicos de Lippia graveolens y Viscum album mediante el método de microdilución en placa; se realizó un análisis Probit para determinar la CI50 y CI90 de cada extracto, y ANOVA por prueba de Tukey (p<0.05) para determinar diferencias estadísticas. En ambos extractos se identificaron compuestos fitoquímicos, como ácidos hidroxicinámicos, estilbenos, flavonoides, catequinas, polifenoles y ácidos metoxicinámicos. Además, ambos extractos presentaron actividad antifúngica mayor al 80 % de inhibición. Sin embargo, el extracto de L. graveolens fue estadísticamente mejor, con una CI50 más baja de 60.91 mg/L. En conclusión, ambos extractos vegetales contienen compuestos fitoquímicos de interés para el control de microorganismos y representan una alternativa natural para el control de F. oxysporum f. sp. lycopersici. Palabras clave: Fungicidas botánicos, Extractos de plantas, Compuestos fitoquímicos, Control biológico de enfermedades, Biofungicidas.

Evaluación financiera-ambiental de tecnologías de aprovechamiento energético de RSU en el estado de Oaxaca Escamilla-García, P.E.*, Morales-Castro, J.A., Pérez-Soto, F., Alvarado-Raya, H.E., Estrada-Chavira, M.E.

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Abstract
Esta investigación evalúa el uso del metano (CH4) generado por la fracción orgánica de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU) como combustible para la generación de energía. Se condujeron análisis para estimar las emisiones de biogás en un relleno sanitario del estado de Oaxaca con una tasa de recepción diaria de 1666.51 toneladas de RSU. Se empleó un modelo de decaimiento de primer orden resultado en una generación promedio de 2,932 pies3/min de CH4, con un flujo máximo 4,072 pies3/min. La generación de energía resultó en producción total de 554.85 GWh y un promedio anual de 36.99 GWh. En los indicadores ambientales se obtuvo un valor de 0.183 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono equivalente (MMTCO2E) evitadas a la atmósfera con una reducción de dióxido de Carbono (CO2) del 0.5% del total de MMTCO2E generado por residuos en México. Se demostró la rentabilidad financiera evaluando los flujos netos de efectivo a 15 años y una tasa de descuento del 15%, con lo que se obtuvo un Valor Presente Neto de $USD 11,098,242.79 una Tasa de Interna de Rendimiento de 24% y un periodo de recuperación de inversión de 9.4 años. Estos resultados aportan a las investigaciones sobre el aprovechamiento energético de los RSU en México, lo que permite la implementación de sistemas de gestión integral con enfoques de sustentabilidad y proyectos de energías limpias. Palabras clave: residuos, metano, relleno sanitario, biogás, GEI.

This research evaluates the use of methane (CH4) generated by the organic fraction of Municipal Solid Waste (MSW) as fuel for energy generation. Analysis were conducted to estimate biogas emissions at a landfill in the Mexican state of Oaxaca with a daily reception rate of 1666.51 tons of MSW. A first order decay model was used, resulting in an average generation of 2,932 ft3/min of CH4, with a maximum flow of 4,072 ft3/min. The energy generation resulted in a total production of 554.85 GWh and an annual average of 36.99 GWh. In the environmental indicators, a value of 0.183 million metric tons of carbon dioxide equivalents (MMTCO2E) avoided to the atmosphere with a reduction of carbon dioxide (CO2) of 0.5 % out of the total MMTCO2E generated by waste in Mexico was obtained. The financial profitability was demonstrated by evaluating the net cash flows over 15 years and a discount rate of 15 % resulting in a Net Present Value of $ USD 11,098,242.79, an Internal Rate of Return of 24% and an investment payback period of 9.4 years. These results contribute to research on the energy use of MSW in Mexico, which enables the implementation of comprehensive management systems with sustainability approaches and clean energy projects. Keywords: waste, methane, landfill, biogas, GHG.

Producción de biodiésel y análisis de costos usando aceite de cocina Riojas-González, H.H.*, Guerra-Bautista, R., Ruiz H.A., Rodríguez-Jasso, R.M.

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Abstract
Los biocombustibles están tomando protagonismo en el escenario energético debido a que son renovables, siendo uno de ellos el biodiésel, se puede obtener de varias formas, entre ellas está el proceso de transesterificación de ácidos grasos el cual es una técnica muy representativa debido a su facilidad y practicidad, el método empleado fue generado con una agitación constante en un tiempo determinado, lo cual resulta ser idóneo para la obtención del biodiésel a partir del aceite usado de cocina, los resultados en la obtención del biodiésel fueron aplicados en una lámpara de aceite, logrando un mayor punto de inflamación (148 °C) que el diésel (71 °C), mayor practicidad y menor concentración de hollín (216, 215 y 220 de RGB) comparándolo con el diésel convencional (65, 64, 59 de RGB), se realizó un análisis de costos y se llegó a la conclusión que se puede obtener un biocombustible de bajo costo debido a la reducción del gasto de la materia prima, siendo esta última el mayor obstáculo para la comercialización del biocombustible, por lo que se afirma que se puede generar un biocombustible limpio, simple en su elaboración y eficiente en diversas aplicaciones. Palabras clave: biocombustibles, aceite usado de cocina, transesterificación, hollín.

Biofuels are taking center stage in the energy scenario because they are renewable, being one of them biodiesel, can be obtained in several ways, among them is the process of transesterification of fatty acids which is a very representative technique due to its ease and practicality, the method used was generated with a constant agitation in a certain time, which turns out to be ideal for obtaining biodiesel from used cooking oil, the results in obtaining biodiesel were applied in an oil lamp, achieving a greater flash point (148 °C) than diesel (71 °C) greater practicality and lower soot concentration (216, 215 and 220 RGB), compared to conventional diesel (65, 64, 59 RGB), a cost analysis was carried out and it was concluded that a low-cost biofuel can be obtained due to the reduction of raw material costs, the latter being the greatest obstacle to the commercialization of biofuel, so it is claimed that a clean biofuel can be generated and that it is simple to produce and efficient in various applications. Keywords: biofuels, used cooking oil, transesterification, soot.

Cuantificación del biogás generado en tres sitios de disposición final del Estado de San Luis Potosí, México López-Díaz, N.L., Durán-García, H.M.*, Álvarez-Fuentes, G., Ávila-Galarza, A., Pulido-Delgado, J.L., Barajas-Beltrán, M. del S.

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Abstract
La disposición final es la última etapa en el manejo integral de los residuos sólidos urbanos, que por su carácter contaminante es necesario evaluar la liberación de gases para determinar los procesos de control adecuados, minimizando el impacto ambiental. El objetivo fue cuantificar la generación de biogás por la descomposición de los residuos sólidos urbanos en los sitios de disposición final de los municipios de San Luis Potosí, Matehuala y Tancanhuitz. La metodología consistió en recuperar y analizar los datos del sitio de disposición final y, utilizando el modelo mexicano de biogás se modeló el biogás generado en los rellenos sanitarios. Los resultados obtenidos indican que la generación máxima de biogás en el relleno sanitario de San Luis Potosí se presentará en el año 2042 y será de aproximadamente 38.27 Mm3/año; en el de Matehuala en el año 2029 y será de 2.1 Mm3/año y en el tiradero intermunicipal de Tancanhuitz de 3.6 Mm3/año en el año 2025. Palabras clave: biogás, relleno sanitario, residuos sólidos urbanos, sitios de disposición final, generación de biogás.

Final disposal is the last stage in the integrated management of urban solid waste, which, due to its polluting nature is necessary to evaluate the release of gases in order to determine the appropriate control processes, minimizing the environmental impact. The objective was to quantify the biogas generation by the decomposition of urban solid waste in the final disposal sites of the municipalities of San Luis Potosi, Mathehuala and Tancanhuitz. The methodology consisted of recovering and analyzing the data from the final disposal site and, using the Mexican Biogas Model, the biogas generated in the sanitary landfills was modeled. The results obtained indicated that the maximum generation of biogas in the San Luis Potosi landfill will be presented in the year 2042 and will be approximately 38.27 Mm3/year; at the Matehuala in 2029 and it will be 2.1 Mm3/year and at the Tancanhuitz inter-municipal dump of 3.6 Mm3/year in 2025. Keywords: biogas, sanitary landfill, urban solid wasted, final disposal sites, biogas generation.

Modelo matemático para estimar el coeficiente de dispersión asociado al tamaño de partícula para el diseño de sedimentadores primarios para el tratamiento de aguas residuales industriales Martínez-González, G.M.*, Ramos-Corral, J.M., Barrera-Calva, E., Jiménez-Islas, H., López-González, M.L.

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Abstract
Los sedimentadores de aguas residuales son muy utilizados en los tratamientos primarios y secundarios. En este trabajo se experimentó en un sedimentador para aguas residuales industriales preparadas con tierra con un tamaño de partícula de 0.1 mm y 0.05 mm, se determinaron los sólidos suspendidos totales (SST) con la Norma Mexicana NMX-AA-034-SCFI-2015, a varios tiempos y diferentes alturas de la columna de sedimentación. Se modeló usando la ley de Stokes para el cálculo de la velocidad de las partículas y la ley de Fick con las condiciones de frontera, resolviendo la ecuación con el método numérico de Runge-Kutta de cuarto orden y con estimación de parámetros por medio de mínimos cuadrados, para conocer el coeficiente de dispersión D_E, obteniéndose un coeficiente de dispersión de 0.00799998 m2/s para 0.1 mm y de 0.00150000 m2/s para 0.05 mm y con el coeficiente de dispersión se obtuvo el perfil de sedimentación de los SST. Posteriormente, se diseñó un sedimentador para aguas residuales industriales, con un caudal de 1235.865 m3/día y con una eficiencia de remoción de sólidos suspendidos totales hasta del 70%. Los parámetros que se analizaron para conocer el desempeño del sedimentador primario fueron: área, diámetro, volumen y profundidad efectiva del sedimentador primario. Se encontró que el coeficiente de dispersión se incrementa al aumentar el tamaño de partícula, disminuyendo las dimensiones del sedimentador. En el caso de un tamaño de partícula menor, el coeficiente de dispersión disminuye y las dimensiones del sedimentador primario aumentan. Se modelaron los datos de SST reportados en literatura de tratamiento de aguas residuales industriales, obteniendo el coeficiente de dispersión y se diseñaron los sedimentadores primarios, encontrando resultados muy similares de los parámetros de diseño obtenidos por los autores. Por lo tanto, se reporta el método de diseño de sedimentadores primarios basado en el modelo propuesto como una innovación tecnológica que puede aplicarse en las industrias para el tratamiento de sus aguas residuales industriales, eliminando posibles errores visuales del diseño tradicional. Palabras clave: Agua residual, diseño, modelamiento, sedimentador primario.

Wastewater settlers are widely used in primary and secondary treatments. This work experimented in a settler for industrial wastewater prepared with earth with a particle size of 0.1 mm and 0.05 mm, the total suspended solids (TSS) were determined with the Mexican Standard NMX-AA-034-SCFI-2015, at various times and different heights of the sedimentation column. It was modeled using Stokes' law for the calculation of particle velocity and Fick's law with boundary conditions, solving the equation via fourth-order Runge-Kutta numerical method together with estimation of parameters via least squares, to know the coefficient of dispersion D_E, obtaining a dispersion coefficient of 0.00799998 m2/s for 0.1 mm and 0.00150000 m2/s for 0.05 mm and with the dispersion coefficient the sedimentation profile of the TSS was obtained. Subsequently, a settler was designed for industrial wastewater, with a flow rate of 1235,865 m3/day and with a total suspended solids removal efficiency of up to 70%. The parameters that were analyzed to know the performance of the primary settler were: area, diameter, volume, and effective depth of the primary settler. We found that the coefficient of dispersion increases with increasing particle size, decreasing the dimensions of the settler. In the case of a smaller particle size, the dispersion coefficient decreases and the dimensions of the primary settler increase. The TSS data reported in industrial wastewater treatment literature were modeled, obtaining the dispersion coefficient and the primary settlers were designed, finding very similar results of the design parameters obtained by the authors. Therefore, the primary settler design method based on the proposed model is reported as a technological innovation that can be applied in industries for the treatment of their industrial wastewater, removing possible visual errors of the traditional design. Keywords: Design, modelling, primary settlers, wastewater.

Factibilidad de producir bioenergía a partir de nopal (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.) en el municipio de Rosales, Chihuahua, México López-Fuentes, K.P., Olivas-García, J.M.*, Guerrero-Morales, S., Hernández-Salas, J., Carrillo-Soltero, M.E., Luján-Álvarez, C.

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Abstract
El nopal (Opuntia spp.) es una planta que se utiliza en México desde antes de la llegada de los europeos a América. Actualmente forma parte de los cultivos que se utilizan para producir energía; sin embargo, no se cuenta con suficiente información para decidir si es posible producir biomasa y establecer una planta industrial para la producción de biocombustibles en el municipio de Rosales, Chihuahua. Los objetivos del presente estudio son: 1) analizar la factibilidad técnica y financiera de la plantación de nopal Opuntia ficus-indica (L.) Mill. en suelos marginales de media a baja calidad, con poca disponibilidad de agua, y, 2) evaluar, mediante un estudio de mercado, la aceptación de la bioenergía en el mercado local y el interés de posibles inversionistas, para determinar el tamaño óptimo de la industria y su factibilidad económica y financiera. Siguiendo la metodología para la evaluación de proyectos, se determinó que el nopal Opuntia ficus-indica (L.) Mill. es un cultivo viable en el municipio de Rosales, ya que las condiciones climatológicas y edafológicas del municipio coinciden con las necesidades del mismo. Asimismo, el análisis financiero arrojó valores positivos para la plantación de nopal en 15 ha y la instalación y operación de la industria productora de energía eléctrica a partir de la biomasa de nopal, con 3 biodigestores de 100 m3 cada uno. El estudio de mercado mostró que existe interés de los productores del municipio en invertir en el proyecto, e igualmente una buena aceptación de los comercios locales y establos lecheros para el consumo de la energía eléctrica que se genere. Se concluye que el proyecto es técnicamente y económicamente factible. Palabras clave: Energías limpias, producción de bioenergía, zonas semiáridas, factibilidad técnica y económica.

Nopal (Opuntia spp.) is a plant used in Mexico before the arrival of Europeans to America. It is currently part of the crops used to produce energy; however, there is not enough information to decide whether it is possible to produce biomass from it and establish an industrial plant for biofuel production in the municipality of Rosales, Chihuahua. The objectives of this study are: 1) to analyze the technical and financial feasibility of planting nopal Opuntia ficus-indica (L.) Mill. in marginal soils of medium to low quality, with little water availability, and, 2) to evaluate, through a market study, the acceptance of bioenergy in the local market, and to identify the interest of potential investors, to determine the optimal size of the industry and its economic and financial feasibility. Following the methodology for project evaluation, it was determined that the nopal Opuntia ficus-indica (L.) Mill. is a viable crop in the municipality of Rosales, since the climatic and soil conditions of the municipality coincide with the needs of nopal. In addition, the financial analysis yielded positive values for planting nopal in 15 ha, and the installation and operation of the electrical energy production industry from nopal biomass, with three biodigesters of 100 m3 each. The market study showed that there is an interest of the producers of the municipality in investing in this project, and a good acceptance of local shops and dairy producers for the consumption of electricity that will be generated. It was concluded that the project is technically and economically feasible. Keywords: Clean energies, bioenergy production, semi-arid areas, technical and economic feasibility.

Differential effect of osmopriming on three maize populations (Zea mays) Carcaño-Ramírez, E., Ramírez-Pimentel, J.G., Covarrubias-Prieto, J., Aguirre-Mancilla, C.L., Chablé Moreno, F., Raya-Pérez, J.C.

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Abstract
Abstract Mexico has a great diversity of maize populations (Zea mays), classified in more than 50 races. This diversity is essentially preserved in dryland cultivation areas where inputs are used moderately or not used. Populations characterization has included nutritional quality and tortilla. Seed osmopriming before planting consists of a water imbibition procese, saline solution or other compounds, such as polyethylene glycol (PEG). These treatments increase germination, vigor and seedling establishment in field. In this research, three maize populations response to osmopriming was evaluated. Tuxpeño population osmopriming showed a significant increase in germination, plumule and root length; Celaya population showed no statistical differences with control. PEG 6 h and 12 hr treatments increased Tuxpeño seedling fresh weight; KNO3-AG3 at 6 hr and 9 hr tratments increased Celaya seedling fresh weight; PEG 12 hr treatment increased Tuxpeño seedling dry weight; root dry weigth of Conico Norteño population was increased with KNO3-AG3 at 9 hr and 12 hr; fresh weigth of this organ was increased in Conical Norteño with PEG 9 hr and KNO3-AG3 at 9 hr and 12 hr; nitrate- had the same effect in Celaya at three incubation times (6, 9 and 12 hr). Celaya and Tuxpeño populations osmopriming could be recommended when seed could be subjected to stress such as hypoxia. Conico Norteño germination was not stimulated. There was an increase in plumule, primary and secondary root length for all three populations. Osmopriming is recommended for water stress or hypoxia during planting. Keywords: germination, gibberellins, imbibition, vigor.

México posee una gran diversidad de maíz (Zea mays), clasificados en más de 50 razas. Esta diversidad se preserva fundamentalmente en áreas de cultivo bajo régimen de lluvia donde los insumos se utilizan moderadamente o no se utilizan. La caracterización de estas poblaciones ha incluido a la calidad nutrimental y su efecto en la industria tortillera. El osmoacondicionamiento de la semilla antes de la siembra consiste en un proceso de imbibición en agua, solución salina u otros compuestos, como el polietilenglicol (PEG). Este tratamiento incrementa la germinación, el vigor y el establecimiento de la plántula en campo. En esta investigación se caracterizó la respuesta de tres poblaciones de maíz al osmoacondicionamiento. La población Tuxpeño osmoacondicionada mostró un incremento significativo en la germinación, en longitud de plúmula y raíz; en la población Celaya no se observaron diferencias estadísticas respecto al testigo. El PEG 6 y 12 hr incrementó el peso fresco de plántula de Tuxpeño y el KNO3-AG3 a 6 y 9 hr del Celaya; el PEG 12 hr incremento peso seco de plántula de Tuxpeño; la biomasa seca de raíz de la población Cónico Norteño, se incrementó con nitrato a 9 y 12 hr; la biomasa fresca de este órgano se incrementó en Cónico Norteño con PEG 9 hr y KNO3-AG3 a 9 y 12 hr; el KNO3-AG3 tuvo el mismo efecto en la poblacion Celaya a los tres tiempos de incubación (6, 9 y 12 hr). Para las poblaciones de Celaya y Tuxpeño se podría recomendar el osmoacondicionamiento cuando la semilla pudiera ser sometida a estrés como hipoxia. En el Cónico Norteño no se estimuló la germinación. En las tres poblaciones hubo un incremento en longitud de plúmula, raíz primaria y secundaria. El osmoacondicionamiento se recomienda para condiciones de escasez de agua o hipoxia durante la siembra. Palabras clave: germinación, giberelinas, imbibición, vigor.

In vitro and in silico evaluation of antioxidant capacity of protein hydrolysates from chia seed by-product from the oil industry San Pablo-Osorio, B., Urías-Silvas, J.E.

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Abstract
Agro-industrial waste from the oil industry derived from chia has high protein content and could be hydrolyzed to obtain bioactive peptides with antioxidant capacity. This study aimed to obtain protein hydrolysates from chia seed by-product and characterize their functionality in vitro and in silico. The antioxidant capacity of the chia protein hydrolysate (CPH) by donating hydrogen atoms and electrons was measured by DPPH and ABTS+ radical scavenging method. The ferric reducing antioxidant power was measured by FRAP. Finally, molecular docking of peptides derived from CPH was performed with a component of NADPH oxidase complex (producer of reactive oxygen species in the body). The antioxidant capacity of CPH (5 mg/mL) determined by DPPH radical scavenging was 35.60 ± 4.14% and by ABTS radical scavenging was 30.02 ± 2.17%. The reducing antioxidant power measured by FRAP was equivalent to 0.05 mM Trolox Equivalents/mg CPH. According to in silico analysis, the peptides present in the CPH interacted with amino acids of p47phox (protein of NADPH oxidase) with the lowest binding energy of -7.4 kcal/mol. The CPH showed antioxidant capacity as hydrogen and electrons donors. Furthermore, the peptides present in CPH exhibited the potential to inhibit NADPH oxidase complex activity by interacting with its p47phox component. In this way, CPH has the potential to protect against oxidative damage in macromolecules and accelerated cellular death. Keywords: Antioxidant capacity, chia by-product, hydrolysates, peptides.

El residuo agroindustrial proveniente de la industria del aceite de la semilla de chía tiene alto contenido proteico y podrían hidrolizarse para la obtención de péptidos con capacidad antioxidante. El objetivo del presente trabajo fue obtener un hidrolizado proteico a partir del residuo de la chía y caracterizar su biofuncionalidad in vitro e in silico. La capacidad antioxidante del hidrolizado de proteína de chía (HPC) por donación de átomos de hidrógeno y electrones se midió mediante el método de captación de radical DPPH y ABTS+. El poder antioxidante reductor férrico se midió mediante FRAP. Finalmente, se realizó el acoplamiento molecular de péptidos derivados de HPC con un componente del complejo NADPH oxidasa (productor de especies reactivas de oxígeno en el cuerpo). La capacidad antioxidante de HPC (5 mg/mL) determinada por captación del radical DPPH fue de 35.60 ±4.14% y por captación del radical ABTS+ fue de 30.02 ±2.17%. El poder antioxidante reductor medido por FRAP fue de 0.05mM Equivalentes de Trolox/mg de HPC. Según el análisis in silico, los péptidos presentes en el HPC interactuaron con los aminoácidos de p47phox (proteína de NADPH oxidasa) con la energía de unión más baja de -7.4 kcal/mol. El HPC mostró capacidad antioxidante como donante de átomos de hidrógeno y de electrones. Además, los péptidos presentes en HPC tuvieron potencial de inhibir la actividad de NADPH oxidasa al interactuar con su componente p47phox. De esta manera, los HPC mostraron potencial de proteger contra el daño oxidativo en macromoléculas y la muerte celular acelerada in silico. Palabras clave: Capacidad antioxidante, hidrolizados, péptidos, residuo de chía.

Evaluación de la contaminación por metales pesados en suelos de la Reserva Ecológica de Manglares Cayapas Mataje (REMACAM) – Ecuador Muyulema-Allaica, J.C., Canga-Castillo, S.M., Pucha-Medina P.M., Espinosa-Ruiz, C.G.

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Abstract
En la actualidad, los ecosistemas están expuestos a contaminantes metálicos provenientes de las actividades propias del desarrollo humano, cuyas zonas protegidas no se encuentran aisladas de dicha problemática. Los suelos pueden actuar como captadores y facilitar la liberación de metales hacia los organismos que tienen contacto sobre él, pudiendo generar problemas de biomagnificación sobre la cadena trófica. Ante esta situación, el presente estudio evalúa la contaminación por metales pesados en suelos de la Reserva Ecológica Manglares Cayapas Mataje (REMACAM) mediante la aplicación de índices de polución, basándose en concentraciones analizadas de suelo propias de la reserva y valores de concentraciones de fondo. Los índices aplicados fueron Igeo, EF y PLI. Se determinó que el elemento con mayores valores de contaminación es el Cadmio (Cd). El estudio concluye poniendo de manifiesto la necesidad de adoptar cambios sustanciales en los usos y prácticas agrícolas, y de reformar la normativa legal y los programas de manejo con el fin de suministrar de una manera integrada e integradora, los lineamientos básicos de acción para la conservación del patrimonio natural y cultural, la provisión de servicios ecosistémicos y culturales que contribuyen a la sostenibilidad del área, al buen vivir de sus poblaciones locales y a fortalecer la gestión del área protegida. Palabras clave: Suelo, Reserva Ecológica Manglares Cayapas Mataje, Igeo, EF, PLI.

Currently, ecosystems are exposed to metal pollutants from human development activities, whose protected areas are not isolated from this problem. The soils can act as collectors and facilitate the release of metals to organisms that have contact on it, and it can generate biomagnification problems on the trophic chain. Given this situation, the present study evaluates heavy metal contamination in soils of the Mangrove Cayapas Mataje Ecological Mangrove Reserve (REMACAM) through the application of pollution indices, based on analyzed soil concentrations of the reserve and background concentration values. The indices applied were: Igeo, EF and PLI. It was determined that the element with the highest contamination values is Cadmium (Cd). The study concludes by highlighting the need to adopt substantial changes in agricultural uses and practices, and to reform legal regulations and management programs in order to provide, in an integrated and inclusive manner, the basic guidelines for conservation action Natural and cultural heritage, the provision of ecosystem and cultural services that contribute to the sustainability of the area, the good living of its local populations and strengthen the management of the protected area. Keywords: Soil, Mangrove Cayapas Mataje Ecological Mangrove Reserve, Igeo, EF, PLI.

Biohydrogen production by microbial mixed culture fixed on opuntia imbricata native and modificated Cepeda-Rodríguez, Ya., Ríos-González, L.Ja., Martínez-Luévanos, Ab., Garza-García, Ya., Rodríguez de la Garza, J.Aa.a

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Abstract

Opuntia imbricata como soporte natural fue utilizado para inmovilizar un cultivo mixto microbiano para la producción de hidrógeno bajo condiciones anaerobias. Piezas secas de Opuntia imbricata fueron expuestas a diferentes tratamientos. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de diferentes tratamientos del soporte sobre el proceso de producción de H2, a través de las variables de respuesta: consumo de la demanda química de oxígeno (DQO) y producción de H2. Las piezas fueron expuestas a tratamientos con KIO3 y O3 de acuerdo a un diseño factorial 23 y posteriormente transferidas a reactores tipo batch. Los ensayos en batch fueron llevados a cabo a pH 5.5, 25 °C, 20 g de glucosa L-1 y una velocidad de agitación de 150 rpm. El análisis termogravimétrico y el análisis espectroscópico por transformadas de Fourier (FTIR) fueron usados para el estudio del efecto de los tratamientos sobre el soporte. Los reactores con las piezas tratadas alcanzaron una mayor producción de H2 que los reactores con piezas sin tratar, dando como resultado que el tratamiento soporte desempeña un papel crucial en la adhesión celular y la producción de H2.El aumento en los niveles de producción de H2 fue atribuido a la transformación de los grupos alcohólicos de la celulosa a aldehídos, los cuales están unidos a enlaces –CH=N producidos por microorganismos. Los soportes tratados con KIO3 (0.02M), a 90°C, así como pH 2 fue encontrado como el tratamiento más efectivo con una máxima producción de H2 de 13.42 mmol y 1.86 mmol H2 L-1 h-1.

A natural substratum (Opuntia imbricata) was used to immobilize a microbial mixed culture for H2 production under anaerobic conditions. Opuntia imbricata dried stems were subjected to different treatments. The objective of this work was to study the effect of the support treatments on H2 production process through the following response variables: soluble chemical oxygen demand (CODs) and H2 production. The steams were subject to treatments with KIO3 and O3 according to a 23 factorial design, afterward they were transferred to batch reactors. Batch tests were conducted at pH 5.5, 25°C, 20 g glucose L-1 and an agitation rate of 150 rpm. Thermogravimetric analysis and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were used to study the effect of the treatments on the support. Reactors with treated stems achieved a higher H2 production than reactors with non-pretreated stems, resulting that the substratum treatment plays a crucial role in cell adhesion and H2 production. The enhancement of the H2 production was attributed to the transformation of cellulose alcohol groups to aldehydes, which are bonded to links –CH=N produced by microorganisms. The 0.02M KIO3 treated support at 90°C and pH 2 was found to be the most effective treatment with a maximum H2 production of 13.42 mmol and 1.86 mmol H2 L-1 h-1.

The influence of experimental data quality on parametric identification accuracy sulfate reducing process V. Peña-Caballero, P. A. López-Pérez, M. I. Neria-González, O. Madrigal-Serrano, R. Aguilar-López

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Resumen Este documento se enfoca a la investigación del modelado de un proceso sulfato reductor utilizando a Desulfovibrio alaskensis 6SR la cual creció usando agua congénita y Postgate C como medio de cultivo; para los dos casos se implementaron modelos cinéticos no estructurados como el de Monod y Levenspiel para representar el crecimiento de D. alaskensis 6SR en sus respectivos medios. Se evaluó la influencia de la calidad de los datos experimentales sobre la exactitud de la identificación paramétrica del modelado. Después de la estimación de los parámetros, los intervalos de confianza se evaluaron a través de un método numérico basado en la matriz de información de Fisher (MIF). Con esta información de la MIF, se observó que la fiabilidad del valor de los parámetros estimados aumenta al disminuir el error de medición de los datos y al aumentar la frecuencia de muestreo, las ilustraciones numéricas consideradas en este trabajo permiten mostrar una mejora utilizando la MIF.

Abstract In this paper a modeling approach of the sulfate-reducing process with sulfate reducing bacteria Desulfovibrio alaskensis 6SR, using congenital water and medium Postgate C as culture media was investigated; for this purpose, a typical unstructured kinetic models Monod and Levenspiel were used to modeling the kinetics of D. alaskensis 6SR growth, respectively. The influence of experimental data quality on parametric identification accuracy was evaluated on modeling approach. After estimating the parameters, the confidence intervals were assessed through a numerical method based on the Fisher Information Matrix. With this information from the FIM, it was observed that reliability of value of estimated parameters decreases with increasing measurement error of the data. Numerical illustrations considered in this work show considerable improvement of the new FIM estimator. Keywords: sulfate-reducing process, modeling, D. alaskensis 6SR, Fisher Information Matrix

ISSN: 2007-9753 Latindex Folio: 23614

ISSN: 2007-9753
Latindex Folio: 23614