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La investigación llevada a cabo, parte de conceptos generales vinculados con la señalética y sus aplicaciones en diferentes entornos, hasta un estudio minucioso de todos sus elementos y su mejora en proyectos de diseño. Su indagación nos lleva a enfocar la atención en aspectos relacionados con la ergonomía, la antropología o la responsabilidad social que tiene el diseñador con el entorno y los usuarios. Para alcanzar los objetivos marcados en dicha tesis doctoral, ha sido fundamental marcar una metodología de trabajo basada, especialmente, en el trabajo de campo y recopilación de proyectos ya realizados, así como la selección de documentos y bibliografía que apoyen la investigación y refuercen su planteamiento. Actualmente, cabe destacar la proliferación de sistemas de señalización que ayudan a orientarnos en los numerosos recorridos que han surgido en los últimos años, tanto en espacios naturales como en ciudades, además de aquellos que se desarrollan en espacios originados dentro de edificios. También hay que resaltar, la consideración del diseño sostenible, el ecodiseño y la importancia de conseguir un equilibrio con el medioambiente, así como lograr la creación de señales para todo tipo de usuarios, en lo que se refiere a su accesibilidad, igualdad e integración. Ingeniería, Industria y Construcción

El impacto de la actividad humana en el medio ambiente ha llevado al planeta a una situación de emergencia climática. La concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera junto con la contaminación de ambientes naturales tiene enormes consecuencias como las intensas sequías, escasez de agua, incendios, incremento del nivel del mar, tormentas catastróficas y reducción de la biodiversidad. Esta situación requiere un cambio drástico en el modelo de consumo y producción. El sector alimentario es responsable de aproximadamente un 25% de las emisiones de gases de efecto invernadero. Los hábitos de consumo están cambiando, según Boston Consulting Group (BCG), los modelos de predicción señalan que las fuentes alternativas de proteínas representarán entre el 11% y el 22% del consumo de éstas en 2035. Por lo tanto, la búsqueda de nuevas fuentes de proteína es crucial. Las bacterias fotótrofas rojas, los microorganismos más versátiles de la tierra, se han propuesto como posible fuente alternativa de proteína. Su principal limitación en el mercado es el precio de los compuestos químicos como sustratos utilizados para su cultivo, que representan un alto porcentaje del precio de venta del producto. Por lo tanto, el uso de sustratos alternativos permitiría su implantación en el mercado. En esta tesis se han explorado dos sustratos alternativos en los que los electrodos son protagonistas: la corriente eléctrica y el agua residual. En el uso de corriente eléctrica como sustrato investigamos como un electrodo actúa como donador de electrones para el cultivo de un consorcio bacteriano dominado por bacterias fotótrofas rojas (Capítulo 2). El uso del segundo sustrato, agua residual de la industria cervecera, se hará en combinación con electrodos como herramienta de control metabólico de las bacterias fotótrofas rojas (Capítulo 3 y 4). La memoria de esta tesis se organiza en cinco capítulos. En el Capítulo 1 se resume el estado del arte de la electromicrobiolgía, con especial atención a la biología de las bacterias fotótrofas rojas y su interacción con electrodos. Los capítulos del 2 al 4 recogen los resultados de investigación. Finalmente, en el capítulo 5 se discuten los resultados y se comparan con los estudios previos. Estos microorganismos pueden utilizar electrodos como donador de electrones de la misma forma que utilizan minerales insolubles como el hierro (Capítulo 2). La fijación de carbono asociada a los electrones procedentes un electrodo permite utilizar la electricidad y el dióxido de carbono como sustrato para cultivar bacterias fotótrofas rojas. El electrodo, actuando como cátodo (-0.6 V vs. Ag/AgCl) sirve para cultivar un consorcio bacteriano dominado por estos microorganismos. Los análisis electroquímicos y el estudio de la comunidad microbiana apuntan a que el género Rhodopseudomonas, una bacteria fotótrofa roja, es el actor principal en la interacción con el electrodo, mediando entre éste y el resto de la comunidad de microorganismos. Utilizar el agua residual como sustrato es más un servicio que un gasto, ya que muchas industrias necesitan tratar sus efluentes para ajustarse a la legislación. Además, utilizar un residuo como son las aguas contaminadas por la industria para generar un producto tiene un impacto ambiental muy positivo. Aunque el agua residual se ha utilizado como sustrato para cultivar bacterias fotótrofas rojas, la composición del agua determina el comportamiento metabólico de los microorganismos. El electrodo, tanto actuando como donador como aceptor de electrones, puede ayudar a controlar el metabolismo bacteriano, “domesticando” las bacterias fotótrofas rojas. Las bacterias fotótrofas rojas cultivadas con polarización anódica duplican la eficacia del tratamiento de agua residual de la industria cervecera con respecto al tratamiento sin polarización. Además, la producción de biomasa se triplica con respecto al tratamiento con microorganismos no fotosintéticos (Capítulo 3). El electrodo minimiza o elimina completamente la producción de metano en el reactor. En cuanto a la ecología microbiana, los géneros de bacterias fotótrofas rojas electroactivas Rhodopseudomonas y Rhodobacter predominan cuando se utiliza de forma simultanea polarización e iluminación. El electrodo actuando como cátodo, sirve como fuente adicional de electrones en el cultivo de bacterias fotótrofas rojas (Capítulo 4), lo cuál activa las rutas “sumideros de electrones”, en concreto la fijación de carbono y, en consecuencia, se maximiza la producción de biomasa. De hecho el rendimiento celular de las PPB se vio incrementado entre tres y siete veces durante el tratamiento de agua residual de la industria cervecera en presencia de polarización catódica. Finalmente, el Capítulo 5 recoge la discusión de los resultados experimentales de esta tesis, poniendo sus implicaciones en contexto. Además, se presentan algunas ideas para acercar la tecnología al mercado.

La Osmosis Inversa (OI) es la tecnología más extendida para la desalinización. OI es una tecnología de membrana. No obstante, esta tecnología tiene algunos problemas ambientales, como el uso de energía, la eliminación de salmuera y la generación de módulos de membrana de ósmosis inversa al final de su vida útil. Por ello, se ha investigado en el desarrollo de soluciones técnicas. Entre otros, cabe destacar los esfuerzos en la transición hacia la circularidad de esta tecnología a través de la innovación en alternativas de reciclaje. Las novedades de estos últimos años provienen de novedosos resultados a escala piloto de reciclado en nanofiltración (NF) y ultrafiltración (UF), y la segunda generación de reciclado indirecto que incluye el reciclado en osmosis directa (OD), que ha sido probado a escala de laboratorio. No obstante, existe una brecha de conocimiento sobre las implicaciones ambientales y económicas de estas tecnologías. La presente tesis tiene como objetivo actualizar y completar la comprensión del reciclaje directo en NF, UF y OD. Para garantizar la protección del medio ambiente y prevenir el impacto de la transición a la Economía Circular y alineada con la Directiva Marco de Residuos (2008/98/CE), se ha señalado como herramienta más adecuada la aplicación del Análisis de Ciclo de Vida (ACV). Por lo tanto, la presente tesis aplica el ACV y otras evaluaciones económicas a diferentes avances en la investigación del reciclaje OI al final de la vida útil. Eso es, la selección de pilotos de reciclaje, la integración de la variabilidad de los residuos, la definición y análisis de la cadena de suministro y una evaluación holística con una perspectiva de ciclo de vida del reciclaje en NF y OD. Además, se realizó una primera evaluación del reciclaje emergente en OD. En cuanto a las novedades metodológicas, cabe destacar el desarrollo de indicadores basados en resultados de ACV para salvar los vacios de datos y la incertidumbre de las tecnologías con bajos niveles de madureza tecnológica. Los resultados muestran que las tres tecnologías de reciclaje, reciclaje directo en NF y UF; y el reciclaje indirecto en OD tienen un impacto potencial bajo en el medio ambiente. Además, en la mayoría de los casos, se ha identificado que tienen un impacto menor que sus homologos comerciales. No obstante, los puntos críticos y otras barreras tecnológicas podrían complicar los ahorros ambientales potenciales del reciclaje. Es por ello que se han identificado los puntos donde aún se necesita algo de investigación o definición del proceso como en el caso de la caracterización de los módulos de OI desechados. Finalmente, la presente tesis define los criterios, indicadores y metodologías para continuar la investigación y el desarrollo mejorando la protección ambiental y la viabilidad económica de las tecnologías aquí estudiadas.

Como resultado de la explotación indiscriminada de los recursos fósiles, el nivel de gases antropogénicos – en particular, el CO2 – ha aumentado drásticamente en los últimos años. Este incremento causaría problemas ambientales como el efecto invernadero y la acidificación de los océanos. En este contexto, diversos esfuerzos se están llevando a cabo para reducir estas emisiones. Por ejemplo, la Unión Europea, a través del Pacto Verde Europeo firmado en 2019, fijó el objetivo de alcanzar la descarbonización completa mediante la promoción y difusión de tecnologías de emisión negativa (NETs). Entre todas las alternativas NETs, la producción de biochar representa una de las estrategias más prometedoras gracias a, entre otros, las características versátiles del material y su relativo bajo coste de producción. Por ello, el interés de la comunidad científica hacia el biochar ha aumentado exponencialmente en los últimos años y, en este sentido, se ha prestado un particular interés a la producción de biochares activados y el uso de materiales derivados de biochar en aplicaciones catalíticas. Esta tesis doctoral se enmarca dentro del European Training Network: The GreenCarbon project (Marie Skłodowska-Curie grant agreement No 721991), cuyo propósito principal fue desarrollar carbonos procedentes de biomasa avanzados para nuevas tecnologías de reciclaje de biomasa/desechos. En este contexto, el objetivo principal de esta tesis doctoral fue estudiar la activación y funcionalización de carbonos producidos por pirolisis de biomasa para producir catalizadores novedosos soportados en biochar como alternativa sostenible a otros más comunes. La primera parte de la investigación se enfocó en la evaluación de la idoneidad del uso de biochars como catalizadores renovables y de bajo coste para la mejora de vapores de pirólisis. A continuación, el trabajo se centró en la identificación de las condiciones más apropiadas de activación del biochar. La última parte de la investigación se dedicó a testar el uso del biochar activado derivado como soporte para la producción de varios catalizadores. Estos catalizadores fueron testados en dos procesos diferentes: el reformado húmedo de los aceites de pirólisis y la metanación del CO2. Los logros más notables obtenidos en esta tesis doctoral son: (i) la determinación del rol que tiene la presión de activación sobre las propiedades del biochar activado resultante y (ii) la producción de un catalizador basado en biochar activado relativamente estable para la mejora de los vapores de pirólisis. El presente documento se divide conceptualmente en cinco bloques principales: I. El primer bloque presenta la introducción y un capítulo relativo al estado del arte sobre los procesos estudiados. II. El segundo bloque presenta una breve descripción del proyecto GreenCarbon y los principales objetivos del proyecto de tesis doctoral. III. El tercer bloque detalla los materiales y métodos empleados en los experimentos realizados. IV. El cuarto bloque presenta los resultados obtenidos. V. El quinto bloque presenta las conclusiones de esta tesis doctoral y los pasos a seguir en el futuro. As result of the indiscriminate exploitation of fossil fuels, the level of anthropogenic gases, in particular CO2, has drastically increased causing several environmental issues such as the greenhouse effect and the oceans acidification. In this context, several efforts are being made to reduce these emissions. The European Union, for example, through the European Green Deal (2019), set the objective to reach complete decarbonization through the promotion and diffusion of negative emission technologies (NETs). Among all the NETs alternatives, biochar production represents one of the most promising strategies due to the versatile features of the material, and its relatively low production cost. Because of this, the interest of the scientific community for biochar has grown exponentially in the last years, and, in this sense, a particular interest has been paid to the production of activated biochars and to the employment of biochar-derived materials in catalytic applications. The present work was conducted within the framework of a European Training Network: The GreenCarbon project (Marie Skłodowska-Curie grant agreement No 721991), which main purpose was to develop advanced biomass-derived carbons to drive new technologies for biomass/biowaste upcycling. In this context, the main objective of this PhD Thesis was to study the activation and functionalization of pyrolysis chars to produce innovative biochar-supported catalysts to be employed as a more sustainable alternative to the commonly used ones. The first part of the research dealt with the assessment of the suitability of biochars to be used as renewable and low-cost catalyst/support for pyrolysis vapors upgrading. After that the research was shifted to the identification of the most appropriate biochar activating conditions. Finally, the resulting activated biochar, produced through an optimized activating procedure, was used as support for the production of several catalysts which were then tested for two different processes: the pyrolysis oil steam reforming and the CO2 methanation. The most remarkable achievements obtained in this PhD project are: (i) the determination of the role that the activating pressure has on the textural properties of the resulting activated biochar and (ii) the production of a relatively stable activated biochar-based catalyst for the upgrading of pyrolysis vapors. This document is conceptually divided in five main blocks: I. The first block is composed of an introductory section and a chapter concerning the state of the art of the studied processes. II. In the second block, a brief overview of the GreenCarbon project and the main objective of the PhD Thesis are reported. III. The third block details the materials and methods employed in this work. IV. The results of this work are resumed in the fourth block. V. Finally, in the last section are drawn the overall conclusions reached in this work accompanied by the indications about the work which needs to be done in the future.

El principal objetivo de esta Tesis Doctoral ha sido la investigación de las condiciones de pirólisis más apropiadas para optimizar las propiedades del biochar producido, con la vista puesta en su posterior utilización en procesos de secuestro de carbono. Además, se han explorado usos adicionales para los biochars producidos: como enmienda de suelos agrícolas y como adsorbentes en procesos de purificación en fase gas.La presente Tesis Doctoral proporciona evidencias científicas sobre los efectos que la presión, temperatura máxima y tiempo de residencia de la fase gas ejercen sobre las principales propiedades fisicoquímicas del biochar, que en el presente trabajo, se ha obtenido a partir de dos tipos de biomasas (pellets de paja de trigo y residuos de madera) y bajo dos atmósferas distintas (N2 y CO2).

La vía pulmonar ha demostrado ser una vía de administración muy prometedora para la administración directa y localizada de fármacos en los pulmones. El sistema respiratorio posee un epitelio alveolar con gran superficie, alta permeabilidad, actividad enzimática baja y ausencia de efecto de primer paso hepático. Todo ello permite un aumento de la biodisponibilidad del fármaco en los pulmones, con la consiguiente reducción de la dosis total empleada en comparación con otras vías de administración (oral o intravenosa) y, por tanto, una disminución de los efectos adversos derivados de la medicación. Sin embargo, el problema principal que presenta esta vía de administración es que, para lograr una concentración adecuada de fármaco en los pulmones se requiere una formulación que pueda ser aerosolizada de forma eficiente. Al mismo tiempo que un sistema de inhalación que produzca un aerosol útil del fármaco con un tamaño de partícula adecuado a la región del sistema respiratorio que se quiera alcanzar. Todo esto, sigue representando un desafío considerable, hasta el punto de que hoy en día no está resuelto el diseño de formulaciones biocompatibles, ni de dispositivos de inhalación para la administración eficaz de fármacos en fase aerosol.Recientemente, nuestro grupo ha patentado una novedosa tecnología que permite el suministro de aerosoles de partículas biocompatibles y biodegradables a partir de material en polvo seco susceptibles de ser empelados como vectores para la administración de fármacos y biomoléculas por vía pulmonar. Desarrollar formulaciones y procedimientos que permitan hacer realidad ese escenario es el objetivo central de esta tesis. En esta Tesis Doctoral se han desarrollado micropartículas basadas en polímeros naturales biodegradables para la liberación localizada y directa de antibióticos en el sistema pulmonar. Las micropartículas desarrolladas se han obtenido en forma de polvo seco con un tamaño ≤ 5 µm, que se considera adecuado para administración por vía inhalatoria. Su potencial para la aplicación como terapia inhalatoria se ha evaluado mediante la realización de experimentos de generación de aerosoles particulados.

[ES] A través de la evolución y el desarrollo de la humanidad, la historia del individuo, de su comunidad y de la cultura, ha estado marcada por muchos esfuerzos focalizados en la creación de buenas prácticas, herramientas y tecnologías dirigidas hacia la reducción de la vulnerabilidad ante distintos tipos de riesgos. En el ámbito de la calidad, la seguridad alimentaria, la seguridad y la salud ocupacional, la gestión ambiental y la eficiencia energética, estos esfuerzos se han consolidado e integrado en instrumentos para el aseguramiento, la mejora en el desempeño y la garantía en términos de certificación de Sistemas de Gestión, conocidos internacionalmente como Normas ISO, que en la actualidad tienen un amplio abanico de posibilidades y modelos, donde los de mayor utilización corresponden al acrónimo en inglés QHSE3+: ISO 9001:2015 "Quality management systems Requirements", para la Q de calidad; ISO 45001:2018 ISO 45001, "Occupational health and safety management systems - Requirements", para la HS de seguridad y salud en el trabajo; ISO 14001:2015 Environmental management systems Requirements with guidance for use, para la E de medio ambiente; ISO 50001:2018. Energy Management Systems - Requirements with guidance for use, para la E2 de eficiencia energética. El acrónimo considera al final el signo (+), que corresponde a cualquier otro referencial que pueda ser exigido a la organización en función de la naturaleza de sus operaciones y del mercado, o que tenga relevancia en función de la naturaleza de los riesgos de la organización, como, por ejemplo, las normas ISO 21500:2012. Guidance on Project management, ISO 22000:2018. International Organization for Standardization. Food safety management systems - Requirements for any organization in the food chain, e ISO 27001:2013 Information technology - Security techniques -Information security management systems - Requirements. La presente Investigación Doctoral, desarrolla un Modelo Conceptual para los Sistemas de Gestión que cubren los referenciales "QHSE3+", bajo un enfoque integral de riesgos que incluye la perspectiva energética y otras componentes que se puedan requerir, en función de la naturaleza y particularidades del negocio. El enfoque propuesto se basa en el Diseño Sistémico, y en el desarrollo y la aplicación de herramientas dirigidas a facilitar su aplicación e implementación en las diferentes empresas, bajo aplicaciones sencillas en Excel. La estructura de la presente Tesis Doctoral se resume en seis capítulos: El capítulo 1 contiene la introducción y la presentación de los principios y elementos de la gestión integral, la administración de riesgos y el enfoque asociado al acrónimo "QHSE3+", considerando la gestión integral de riesgos y los planteamientos de ISO 31000:2018. En el capítulo 2 se describe la metodología general empleada para el desarrollo de la investigación, el estudio del estado del arte, los principios y las fuentes que enmarcan la investigación, el modelo conceptual, los requisitos, el diagnóstico, y la metodología para la planificación y el desarrollo del proyecto. El capítulo 3, los resultados del diseño del Modelo Conceptual. En el capítulo 4, la presentación de la secuencia de aplicación del modelo. El capítulo 5 contiene el Balance de Resultados cuali-cuantitativos de la aplicación preliminar del modelo. Finalmente, el capítulo 6 resume las conclusiones obtenidas en cada uno de los anteriores capítulos y presenta las posibles líneas futuras de investigación. En los Anexos, se ha incluido la referencia a las ilustraciones utilizadas en el Informe de Tesis, la referencia a los archivos de soporte, Herramientas y Plantillas Generadas, los Ejemplos de Aplicación, las Guías, y finalmente, la referencia al archivo "Una voz desde el TC 176. Entrevista a Leopoldo Colombo"., [CA] A través de tota l'evolució i el desenrotllament de la humanitat, la història de l'individu, de la seua comunitat i de la cultura ha estat marcada per molts esforços focalitzats en la creació de bones pràctiques, ferramentes i tecnologies dirigides cap a la reducció de la vulnerabilitat davant de distints tipus de riscos. En l'àmbit de la qualitat, la seguretat alimentària, la seguretat i la salut ocupacional, la gestió ambiental i l'eficiència energètica, estos esforços s'han consolidat i integrat en instruments per a l'assegurament, la millora en l'exercici i la garantia en termes de certificació de Sistemes de Gestió, coneguts internacionalment com a Normes ISO, que en l'actualitat tenen un ampli palmito de possibilitats i models, on els de major utilització corresponen a l'acrònim en anglés QHSE3+: ISO 9001:2015 "Quality management systems ¿ Requirements", per a la Q de Qualitat. ISO 45001:2018 ISO 45001, "Occupational health and safety management systems - Requirements", per a la HS de seguretat i salut en el treball. ISO 14001:2015 Environmental management systems ¿ Requirements with guidance for use, per a la E de medi ambient. ISO 50001:2018. Energy Management Systems - Requirements with guidance for use, per a la E2 de eficiència energètica. L'acrònim considera al final el signe (+), que correspon a qualsevol altre referent que pot ser exigit a l'organització en funció de la naturalesa de les seues operacions i del mercat, o la importància que té en la funció de la naturalesa dels riscos de l'Organització, com per exemple, la norma ISO 21500: 2012. Orientació sobre gestió de projectes, la norma ISO 22000: 2018. Sistemes de gestió de la innocuïtat dels aliments: requisits per a qualsevol organització de la cadena alimentària i ISO 27001: 2013 Tecnologia de la informació - Tècniques de seguretat - Sistemes de gestió de la seguretat de la informació - Requisits. La present Investigació Doctoral, desenvolupa un Model Conceptual per als Sistemes de Gestió que cobreixen els referencials "QHSE3+", sota un enfocament integral de riscos que inclou la perspectiva energètica i altres components que es puguen requerir, en funció de la naturalesa i particularitats del negoci. L'enfocament proposat es basa en el Disseny Sistèmic, i en el desenvolupament i l'aplicació d'eines dirigides a facilitar la seua aplicació i implementació en les diferents empreses, sota aplicacions senzilles en Excel. L'estructura de la present Tesi Doctoral es resumeix en sis capítols: El capítol 1 conté la introducció i la presentació dels principis i elements de la gestió integral, l'administració de riscos i l'enfocament associat a l'acrònim "QHSE3+", considerant la gestió integral de riscos i els plantejaments d'ISO 31000:2018. En el capítol 2 es descriu la metodologia general empleada per al desenvolupament de la investigació, l'estudi de l'estat de l'art, els principis i les fonts que emmarquen la investigació, el model conceptual, els requisits, el diagnòstic, i la metodologia per a la planificació i el desenvolupament del projecte. El capítol 3, els resultats del disseny del Model Conceptual. En el capítol 4, la presentació de la seqüència d'aplicació del model. El capítol 5 conté el Balanç de Resultats cuali-quantitatius de l'aplicació preliminar del model. Finalment, el capítol 6 resumeix les conclusions obtingudes en cadascun dels anteriors capítols i presenta les possibles línies futures d'investigació. En els Annexos, s'ha inclòs la referència a les il·lustracions utilitzades en l'Informe de Tesi, la referència als arxius de suport, Eines i Plantilles Generades, els Exemples d'Aplicació, les Guies, i finalment, la referència a l'arxiu "Una veu des del TC 176. Entrevista a Leopoldo Colombo"., [EN] Throughout the evolution and development of humanity, the history of the individual, their community and their culture has been characterized by many efforts focused on the creation of good practices, tools and technologies aimed at reducing vulnerability related to different types of risks. In the field of quality, food safety, occupational safety and health, environmental management and energy efficiency, these efforts have been consolidated and integrated into instruments for insurance, improvement in performance, and guarantee in terms of requirements for the certification of Management Systems. These instruments are known internationally as ISO Standards, and currently have a wide range of possibilities and models, where the most commonly used correspond to the acronym in English QHSE3+: ISO 9001:2015 "Quality management systems ¿ Requirements", for the Q of Quality. ISO 45001:2018 ISO 45001, "Occupational health and safety management systems - Requirements", for the HS of the Health and Safety. ISO 14001:2015 Environmental management systems ¿ Requirements with guidance for use, for the E of Environment. ISO 50001:2018. Energy Management Systems - Requirements with guidance for use, for the E2 of Energy Efficiency. The acronym considers at the end the sign (+), which corresponds to any other referential that may be required from the organization depending on the nature of its operations and the market, or that has relevance according to the nature of the risks of the organization, such as the ISO 21500: 2012 Standards. Guidance on project management, ISO 22000: 2018. International Organization for Standardization. Food safety management systems - Requirements for any organization in the food chain, and ISO 27001: 2013 Information technology - Security techniques - Information security management systems - Requirements. This Doctoral Research develops a Conceptual Model for Management Systems that cover the references "QHSE3+", under a comprehensive risk approach that includes the energy perspective and other components that may be required, depending on the nature and particularities of the business. The proposed approach is based on the Systemic Design, and the development and application of tools aimed at facilitating its application and implementation in different companies, under simple applications in Excel. The structure of this Doctoral Thesis is summarized in six chapters, configured as described below: Chapter 1 contains the introduction and presentation of the principles and elements of comprehensive management, risk management and the approach associated with the acronym "QHSE3 +", considering comprehensive risk management and the approaches of ISO 31000: 2018. Chapter 2 describes the general methodology used for the development of the research, the study of the state of the art, the principles and sources that frame the research, the conceptual model, the requirements, the diagnosis, and the methodology for planning. and the development of the project. Chapter 3, the results of the Conceptual Model design. In Chapter 4, the presentation of the model application sequence. Chapter 5 contains the Qualitative and Quantitative Results Balance of the preliminary application of the model. Finally, Chapter 6 summarizes the conclusions obtained in each of the previous chapters and presents the possible future lines of research. In the Annexes, the reference to the illustrations used in the Thesis Report, the reference to the support files, Generated Tools and Templates, the Application Examples, the Guides, and finally, the reference to the file "A voice from TC 176. Interview with Leopoldo Colombo ".

El sector residencial, responsable del 27% del consumo energético mundial y 17% de emisiones de gases de efecto invernadero aproximadamente, desempeña un papel clave para combatir el cambio climático. Por esto, el uso de sistemas de poligeneración resulta una alternativa apropiada para cubrir las demandas energéticas de los edificios, ya que permiten un uso eficiente de los recursos naturales con un bajo impacto ambiental. En este sentido, esta tesis ha desarrollado un modelo de programación lineal entera mixta (MILP) para investigar estos sistemas de forma sistemática, integrando tecnologías renovables, como la solar y eólica, con almacenamiento de energía térmica y eléctrica, considerando equipos comerciales, teniendo en cuenta aspectos económicos y ambientales en el diseño. La investigación comienza por la forma de abordar el proceso de optimización, partiendo por la elección del método para seleccionar días representativos. Comparando diferentes métodos, se demuestra que su idoneidad depende en gran medida de la variabilidad de las series temporales involucradas en el sistema analizado. Además, se ha desarrollado un nuevo método que mejora los resultados del proceso de optimización. Por otro lado, se ha estudiado la viabilidad del uso de edificios residenciales como microrred. El estudio muestra que resultan rentables con respecto a los sistemas energéticos convencionales actuales, pero es necesario la aplicación de incentivos o permitir la venta de electricidad a un precio razonable para que sean competitivos. Adicionalmente, se han estudiado e identificado sinergias entre los componentes del sistema energético gracias al desarrollo de un modelo termoeconómico, que muestran la importancia de abordar el diseño de los sistemas energéticos considerando conjuntamente tecnologías térmicas y eléctricas, destacando la bomba de calor y los acumuladores de energía como tecnologías claves para lograr soluciones más económicas y sostenibles. Finalmente, se han aplicado las últimas regulaciones españolas de autoconsumo para evaluar su impacto económico y ambiental en el diseño de sistemas energéticos. Además, a través de la aplicación de la optimización multiobjetivo, se analizó si la reciente regulación de autoconsumo se ajusta a las metas europeas e internacionales para combatir el cambio climático. Asimismo, se estudia cómo podría abordarse la regulación para promover el desarrollo de sistemas energéticos sostenibles para el sector residencial. Los resultados sugieren actuar sobre la regulación de autoconsumo para reducir el impacto ambiental de forma efectiva. En general, esta tesis proporciona metodologías e ideas útiles para el diseño de sistemas energéticos sostenibles capaces de cubrir las demandas de energía de los edificios residenciales. The residential sector, responsible of about 27% of the global energy consumption and 17% of the greenhouse gas emissions, plays a key role in the action to combat climate change. In this sense, polygeneration systems could be considered a suitable alternative to attend the energy demands of residential buildings since they enable an efficient use of natural resources with a low environmental impact. This thesis developed a Mixed Integer Linear Programming (MILP) model to research these kind of systems in a systematic way to integrate renewable energy such as solar and wind energy with thermal and electric energy storage, considering commercial equipment for small-medium scale residential buildings, taking into account both economic and environmental aspects for the optimal design of such systems. The research starts from the suitable way to address the optimization process focused on the selection of the method to select representative days. Through the comparison of different methods, it was demonstrated that its right selection strongly depends on the variability of the time series involved in the analysed system. Besides, a new method was developed in order to improve the results of the optimization process. The developed MILP model was applied to study the feasibility of residential buildings as a microgrid. This innovative approach was found profitable with respect to the current conventional energy systems but it is necessary the application of feed-in tariff schemes or allowing the sale of electricity at reasonable price in order to make them competitive. Further, a thermoeconomic analysis was carried out to evaluate synergies between the components of the energy system. It was shown the importance of considering both thermal and electrical parts in the design of energy systems, highlighting the role of heat pumps and energy storage as key technologies, to achieve more cost-effective and sustainable solutions. Finally, the recent Spanish self-consumption regulations were applied to evaluate its impact on the design of energy systems. Moreover, through the application of multiobjective optimization and the analysis of different trade-off solutions was evaluated if this regulation aligned with European and international goals to combat climate change, and how it could be addressed in order to promote the design of affordable sustainable energy supply systems for the residential buildings. The obtained results suggest to act on the self-consumption regulation in order to achieve more significant reduction of greenhouse gas emissions. Overall, this thesis provided methodologies and useful insights for the design of sustainable energy systems for residential buildings.

El trabajo desarrollado en esta Tesis Doctoral se centra en la obtención de productos líquidos valiosos a partir de glicerina empleando un proceso acuoso a presión, como es el proceso de hidrogenólisis. El proceso de hidrogenólisis de glicerina para obtener productos líquidos ha sido ampliamente estudiado por la variedad de productos líquidos valiosos que permite obtener. La hidrogenólisis es un tipo de reacción de reducción que consiste en disociación del enlace químico en un sustrato orgánico por adición de hidrógeno, involucrando generalmente enlaces C-O.Este proceso es catalizado generalmente por un catalizador heterogéneo y suele llevarse a cabo empleando un aporte externo de hidrógeno a elevadas presiones, sin embargo también existen trabajos que emplean el propio hidrógeno producido in-situ, proceso producido en la reacción de reformado acuoso de glicerina, que ocurre simultáneamente para hidrogenar los compuestos que intervienen en el mecanismo de reacción. La elección del sistema catalítico es clave para conseguir una elevada conversión de glicerina y modificar la selectividad a los productos líquidos de interés. Para ello, es importante elegir un catalizador que presente tanto función ácida como función metálica. Dependiendo del catalizador elegido, se pueden obtener una amplia gama de productos químicos líquidos, como 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, etilenglicol, acetol, acroleína, etanol, propanal, acetona o ácido propanoico, entre otros, corroborando la versatilidad de este sustrato para la obtención de productos líquidos valiosos.En la presente Tesis Doctoral se han estudiado diferentes sistemas catalíticos heterogéneos, preparados mediante diferentes metodologías, que han permitido obtener diversos productos líquidos. En concreto, se han investigado catalizadores de níquel y catalizadores de platino soportados en diferentes materiales, que han sido probados en el proceso de hidrogenólisis de glicerina sin y con aporte externo de hidrógeno. Para poder comprender mejor los mecanismos de reacción que tienen lugar, se ha realizado además un profundo estudio de las propiedades físico-químicas de los catalizadores y su influencia en la actividad catalítica. Además del catalizador, las variables operacionales también son determinantes para maximizar la producción de líquidos, por ello parte del trabajo desarrollado se ha centrado en el estudio de su influencia.

La propuesta de esta tesis titulada “Metodologías para la evaluación híbrida e integrada deestrategias de sostenibilidad en ciclo de vida del transporte de mercancías por carretera” hasido motivada por la creciente necesidad de desarrollar estrategias para reducir ladependencia del petróleo y los impactos medioambientales en el sector del transporte, siendoel transporte de mercancías por carretera el que plantea mayores retos a corto y medio plazo.A estas consideraciones iniciales, se añade el hecho de que muchas de estas estrategias, comola introducción de combustibles alternativos, no han alcanzado los objetivos propuestos por elescaso énfasis prestado a aspectos sociales y socioeconómicos del ciclo de vida de loscomponentes del sistema del transporte en los análisis de viabilidad de estas estrategias. Enrazón de lo expuesto, en esta tesis se propone una metodología para evaluar la sostenibilidadde los servicios de transporte de mercancías de manera integral. Es decir, en la metodología seconsidera el análisis medioambiental, social y económico del ciclo de vida de los componentesclaves del sistema del transporte: combustibles, vehículos e infraestructura.Para alcanzar este objetivo, en el primer capítulo de esta tesis se identifican los principalesproblemas asociados al transporte de mercancías por carretera y las diversas medidas que hansido implementadas para la reducción del consumo energético y emisiones contaminantes deeste subsector.En el segundo capítulo, se presenta el estado del arte de las iniciativas creadas para el análisisde la sostenibilidad del transporte por carretera, tanto en el ámbito normativo como en el deherramientas o metodologías para el cálculo de los impactos medioambientales de laoperación del sector. Se presentan ejemplos de la aplicación de las metodologías del análisisde ciclo de vida medioambiental (ACV), social y socioeconómico (ASCV) y de costes (ACCV)para la evaluación del transporte por carretera y sus componentes clave, así como los estudiosde aplicación de metodologías de ciclo de vida en análisis híbridos e integrados.En el tercer capítulo se proponen las metodologías de ACV y de ASCV para la evaluaciónintegral del servicio de transporte de mercancías por carretera. Se diseña el enfoquemetodológico estableciendo cómo abordar la definición y alcance del estudio, se estipulan losniveles de análisis de inventario y las respectivas fuentes de información y los métodos deevaluación de impactos. Para la metodología propuesta de ASCV, se diseña un método deevaluación definido como método de escalas de valoración multinivel, a partir del cual,considerando también las percepciones de los grupos de interés involucrados (stakeholders),se obtiene un índice de desempeño social del sistema.Con el fin de testear la utilidad de las metodologías de ACV y ASCV propuestas, en el cuartocapítulo son seleccionados tres sistemas de transporte diferentes desde el punto de vistageográfico, socioeconómico y cultural, localizados en Colombia, Malasia y España. De la aplicación de la metodología de ACV, se observan diferencias en la contribución de cadacomponente del sistema del transporte en el impacto global del mismo, influenciadas por latecnología de control de emisiones y la vida útil promedio de los vehículos y la cantidad dekilómetros y toneladas de mercancías movilizadas por los diferentes tipos de carreteras encada país. También, los resultados del ACV varían dependiendo del punto de vista, método deevaluación y el tipo de perspectiva seleccionada. A partir de la aplicación de la metodología deASCV propuesta, se obtienen diversas conclusiones que representan la particularidad de cadacaso. De manera general, los resultados permiten identificar los puntos críticos y de mayorinterés para los stakeholders. Los resultados de las entrevistas a los stakeholders en los trespaíses coinciden en que para mejorar el desempeño social de las empresas se debe dar mayoratención a los derechos de los trabajadores, mientras que los temas relacionados con laprotección del patrimonio cultural y de las comunidades son los de menor importancia.Además de lo anterior, en los ACV y ASCV se identifican categorías y subcategorías de impactoque pueden ser irrelevantes dependiendo del contexto en donde se desarrollan las actividadesevaluadas. Asimismo, se identifican otras variables relacionadas con el mercado, tales comocuestiones legislativas y la disponibilidad de infraestructura y del combustible, las cuales sehan considerado como los principales desafíos para la adopción de combustibles alternativos.Por lo anterior, en el quinto capítulo se propone la metodología híbrida simplificada para laevaluación integrada de alternativas para la sostenibilidad del transporte, con la cual,mediante cinco pasos, se obtiene un índice de sostenibilidad para cada alternativa. Estametodología se aplica a un caso a estudio en España, con el objetivo de seleccionar el mejorcombustible entre tres alternativas, obteniéndose la implementación del gas natural licuado(GNL) como la mejor opción. Asimismo, del análisis de sensibilidad se concluye que omitiraspectos del mercado y de ciclo de vida, generaría resultados mucho más optimistas para laalternativa de GNL. Se encuentra también que algunos subcriterios son susceptibles a cambiospor decisiones políticas o en las percepciones de la sociedad, por lo que se efectúan análisis desensibilidad adicionales.En definitiva, a través de la aplicación de la metodología híbrida e integrada ha podidodemostrarse la consistencia de los resultados obtenidos en esta tesis, poniendo de relieve larelevante participación de los stakeholders, permitiendo identificar las variables críticas y quepodrían afectar en el futuro el desempeño de estrategias de sostenibilidad para el transportede mercancías por carretera, lo que podría garantizar su éxito en un entorno dinámico a largoplazo en este sector.

El consumo de plástico a nivel mundial ha sufrido un aumento continuo desde la invención del mismo. Laflexibilidad que ofrece en cuanto a propiedades físicas, métodos de fabricación o coste lo convierten enuno de los materiales más útiles y flexibles a la hora de diseñar productos. Sin embargo, en las últimasdécadas el uso excesivo y el inadecuado tratamiento tras su fase de uso nos ha hecho enfrentarnos alproblema de la gestión de estos residuos.A la vez que el volumen de plástico acumulado en el mundo aumentaba, también lo ha hecho la concienciamedioambiental de la sociedad. Se ha promovido un cambio en el modelo económico y social que obligaa las empresas a hacer frente al reto de generar menos residuos y gestionar de la manera más eficienteposible los generados.El aspecto medioambiental llegó al diseño de producto con una metodología que buscaba disminuir elimpacto ambiental de los productos desde la misma fase de concepción de los mismos. El conocido como“Ecodiseño” propone adicionalmente, mediante diferentes enfoques, la valoración del impacto ambientalcomo un factor más sobre el que se puede influir en la fase de diseño. Algunos de estos enfoques pasanpor seleccionar materiales y procesos de fabricación con cargas ambientales menores a otras alternativasy seleccionar métodos de unión entre componentes que permitan una rápida y fácil separación yreciclabilidad.Esta tesis se centra en la evaluación ambiental del plástico reciclado y en el análisis de viabilidad de su usopara procesos industriales. El impacto ambiental se ha analizado de forma comparativa para una mismaunidad funcional que puede ser fabricada en distintos materiales de origen virgen y un material reciclado,de forma más concreta, buena parte de la tesis doctoral se ha centrado en el estudio de una pieza deplástico utilizada en encimeras de inducción cuyo principal objeto es el alojamiento de placas electrónicasy la gestión del cableado interno del aparato. El resultado, publicado en el artículo “Life Cycle Assessmentof a Plastic Part Injected with Recycled Polypropylene. A Comparison with Alternative Virgin Materials”,muestra la reducción del impacto desglosada en las diferentes etapas del ciclo de vida del producto. Elanálisis parte de la descomposición del proceso completo en fases y el estudio de todos los procesosllevados a cabo para recuperar desechos post-industriales de plástico. Este proceso se realiza hasta laobtención de material reciclado, cuyas características físicas son equiparables, según los resultados de lainvestigación, a las de materiales vírgenes.Esta reducción supone el 30% del impacto, según la metodología ReCiPe, para el caso de la sustitucióndirecta de un material virgen por otro reciclado. Se debe principalmente al descenso de los impactosasociados a la fabricación de la materia prima. Se puede afirmar, por tanto, que en un escenario en el quetécnicamente sea viable el uso de materiales reciclados, se obtendrá un mayor ahorro medioambiental alsustituir dichos materiales vírgenes por su correspondiente alternativa de fuentes recicladas.El análisis de las propiedades mecánicas del material reciclado comienza con la realización de unasimulación del proceso de inyección comparativa entre ambas fuentes de material para una pieza deplástico utilizado como soporte de electrónica y gestión de cableado en encimeras de inducción del grupoBSH. Para la caracterización de las propiedades mecánicas del material se requerían muestras inyectadascon dicho material en un molde ya existente. Para asegurar la factibilidad, se realizó una caracterizaciónreológica y posteriormente una simulación del proceso de inyección. El análisis de la granza demuestrauna mayor viscosidad en el material reciclado que, sin embargo, no afecta de forma considerable alproceso de moldeo por inyección. Los resultados fueron presentados en el 30º Congreso Europeo deModelado y Simulación (EMSS) de 2018 en Budapest, con el artículo titulado: “PROCESSABILITY ANALYSISOF AN INJECTED PART IN VIRGIN OR RECYCLED POLYPROPYLENE”Debido al origen post-industrial de los desechos y al proceso de reciclaje mecánico sufrido para llegar asu nuevo estado, el material reciclado sufre una serie de daños en su estructura interna, como elacortamiento de sus cadenas poliméricas, que pueden alterar, entre otros aspectos, su comportamientodimensional en piezas inyectadas o bien generar alabeos o deformaciones debido a las tensiones internas.En el artículo “Dimensional Stability and Process Capability of an Industrial Component Injected withRecycled Polypropylene” se analizan las variaciones dimensionales sufridas por un componente inyectadoen material reciclado sometido a diferentes ensayos térmicos y comparados con el material original. Secomprueba el efecto del aumento de viscosidad observado en el material reciclado, generando mayorcantidad de tensiones internas en la pieza analizada. Estas tensiones, liberadas ante la aportación deenergía en el calentamiento a diferentes temperaturas, provocan alteraciones dimensionales distintas enpiezas de diferentes materias primas. Esto se ve agravado por la geometría de la pieza por la que seobserva el efecto de la menor rigidez del material reciclado. La mayor contracción se obtiene en lasdimensiones afectadas por geometrías menos rígidas. Sin embargo, la variación dimensional, si bientiende a ser mayor en material reciclado, no es significativa a efectos prácticos, por lo que se hadeterminado viable la utilización de estos materiales para la pieza estudiada.También se realiza un estudio de la estabilidad del proceso de inyección para ambos materiales. Elresultado arroja la viabilidad de utilizar materiales reciclados, obteniendo parámetros aceptables de losvalores de Cp y Cpk en todos los casos. Sin embargo, sí se muestra una mayor variabilidad en las medidasobtenidas en materiales reciclados, estando los resultados de las muestras analizadas en material virgen,comprendidos en un rango de medidas menor.Por último, se analizan las propiedades mecánicas en base a muestras obtenidas a partir de piezasinyectadas en ambos materiales. De nuevo se analizan las propiedades consideradas de mayor interés(tensión de fluencia y módulo elástico) a tres diferentes temperaturas: temperatura ambiente, 50ºC y80ºC Estas temperaturas de análisis se han seleccionado por considerarse situaciones reales durante suetapa de almacenamiento previo a su ensamblaje, y en su etapa de uso.El resultado de éste análisis muestra una pérdida de propiedades del 22% del módulo elástico en elmaterial reciclado con respecto al material virgen y de ambos con respecto a sus fichas técnicas. Estadisminución, sin embargo, tiende a igualarse cuando el material se encuentra a temperaturas mayores,siendo el límite elástico in 13% mayor para el material virgen a 50º y de nuevo un 11% menor con respectoal material virgen a 80ºC.Por tanto, con que esta tesis doctoral se ha logrado evaluar la viabilidad técnica y ambiental del uso dematerial reciclado. Los resultados obtenidos han servido para introducir un PP reciclado en la producciónde encimeras de inducción.

[SPA] Conocer la evolución de la carga contaminante de la red de saneamiento es clave para un control más fehaciente de la misma, especialmente durante episodios de lluvia intensa debido al riesgo de desbordamiento de la red, lo que puede implicar el vertido de una alta concentración de contaminantes al medio receptor.Tradicionalmente, el estudio de la evolución de la carga contaminante es llevado a cabo mediante la toma de muestras puntuales que son analizadas en laboratorio, lo que imposibilita llevar a cabo una monitorización en tiempo real. No obstante, en las últimas décadas se han llevado a cabo diversos estudios que ponen de manifiesto la capacidad de caracterizar ciertos parámetros contaminantes a partir de mediciones indirectas, basadas en la espectroscopia de absorción molecular, como es el caso de un espectrofotómetro para un rango amplio de longitudes de onda o de un medidor de turbidez para una única longitud de onda. Actualmente ya se están comercializando equipos que por medio de un análisis espectrofotométrico basado en lámparas de xenón, estiman ciertos parámetros de contaminación como la DQO o la concentración de nutrientes sin necesidad de reactivos o pretratamientos.A pesar del avance que este tipo de sistemas representan, el uso de lámparas halógenas o de xénon para la generación del espectro de trabajo puede representar también una limitación a la hora de desarrollar equipos de bajo coste, dimensiones y consumo que puedan operar de forma autónoma en la red.La presente tesis doctoral, realizada en colaboración con la empresa HIDROGEA gracias a una beca para la Formación del Personal Investigador (FPI) de la Fundación Séneca, se centra en el diseño e implementación de una nueva generación de equipos inteligentes basados en espectrofotometría LED, para el análisis en tiempo real de una amplia variedad de parámetros contaminantes presentes en las aguas residuales que recorren las redes de saneamiento, mediante diversos modelos de estimación.Esto se ha concretado en el desarrollo de dos equipos de bajo coste, unopara su uso en laboratorio, el cual se ha denominado Espectrofotómetro Desktop, y otro para su uso en la red de saneamiento, como un equipo autónomo capaz de llevar a cabo la adquisición, caracterización, almacenamiento y envío de la información de las muestras de agua en un corto periodo de tiempo a la nube. Además, se han calculado diversos modelos matemáticos para la estimación de la DQO, DBO5, SST, P, NT, NO3−N a partir de la respuesta espectral de las muestras, con una alta precisión y sin necesidad de químicos o pretratamientos.Se trata de una tesis con un enfoque multidisciplinar, desarrollada bajo la supervisión de dos grupos de investigación de la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT). Por una parte, la División de Innovación en Sistemas Telemáticos y Tecnología Electrónica (DINTEL) y por otra, el grupo de investigación en Ingeniería Hidráulica Marítima y Medio Ambiental (Hidr@m) de la UPCT, que desarrolla su trabajo en la investigación aplicada en sistemas de abastecimiento y saneamiento y,en especial, en el estudio del transporte de contaminantes así como la monitorización y el estudio de las medidas de remediación en redes de saneamiento. [ENG] Conocer la evolución de la carga contaminante de la red de saneamiento es clave para un control más fehaciente de la misma, especialmente durante episodios de lluvia intensa debido al riesgo de desbordamiento de la red, lo que puede implicar el vertido de una alta concentración de contaminantes al medio receptor.Tradicionalmente, el estudio de la evolución de la carga contaminante es llevado a cabo mediante la toma de muestras puntuales que son analizadas en laboratorio, lo que imposibilita llevar a cabo una monitorización en tiempo real. No obstante, en las últimas décadas se han llevado a cabo diversos estudios que ponen de manifiesto la capacidad de caracterizar ciertos parámetros contaminantes a partir de mediciones indirectas, basadas en la espectroscopia de absorción molecular, como es el caso de un espectrofotómetro para un rango amplio de longitudes de onda o de un medidor de turbidez para una única longitud de onda. Actualmente ya se están comercializando equipos que por medio de un análisis espectrofotométrico basado en lámparas de xenón, estiman ciertos parámetros de contaminación como la DQO o la concentración de nutrientes sin necesidad de reactivos o pretratamientos.A pesar del avance que este tipo de sistemas representan, el uso de lámparas halógenas o de xénon para la generación del espectro de trabajo puede representar también una limitación a la hora de desarrollar equipos de bajo coste, dimensiones y consumo que puedan operar de forma autónoma en la red.La presente tesis doctoral, realizada en colaboración con la empresa HIDROGEA gracias a una beca para la Formación del Personal Investigador (FPI) de la Fundación Séneca, se centra en el diseño e implementación de una nueva generación de equipos inteligentes basados en espectrofotometría LED, para el análisis en tiempo real de una amplia variedad de parámetros contaminantes presentes en las aguas residuales que recorren las redes de saneamiento, mediante diversos modelos de estimación.Esto se ha concretado en el desarrollo de dos equipos de bajo coste, unopara su uso en laboratorio, el cual se ha denominado Espectrofotómetro Desktop, y otro para su uso en la red de saneamiento, como un equipo autónomo capaz de llevar a cabo la adquisición, caracterización, almacenamiento y envío de la información de las muestras de agua en un corto periodo de tiempo a la nube. Además, se han calculado diversos modelos matemáticos para la estimación de la DQO, DBO5, SST, P, NT, NO3−N a partir de la respuesta espectral de las muestras, con una alta precisión y sin necesidad de químicos o pretratamientos.Se trata de una tesis con un enfoque multidisciplinar, desarrollada bajo la supervisión de dos grupos de investigación de la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT). Por una parte, la División de Innovación en Sistemas Telemáticos y Tecnología Electrónica (DINTEL) y por otra, el grupo de investigación en Ingeniería Hidráulica Marítima y Medio Ambiental (Hidr@m) de la UPCT, que desarrolla su trabajo en la investigación aplicada en sistemas de abastecimiento y saneamiento y,en especial, en el estudio del transporte de contaminantes así como la monitorización y el estudio de las medidas de remediación en redes de saneamiento. Knowing the evolution of the pollutant load of the sewer network is key for a more reliable control, especially during episodes of heavy rainfall due to the risk of overflowing, which could involve the discharge of a high concentration of pollutants into the receiving water bodies. Traditionally, this study is carried out by taking point samples that are analysed in the laboratory, which makes it impossible to carry out real-time monitoring. However, in recent decades, studies have begun to emerge that show that it is possible to measure certain pollutant parameters using indirect measurements based on molecular absorption spectroscopy, such as a spectrophotometer for a wide range of wavelengths or a turbidity meter for a single wavelength. Currently, equipment is already on the market that, by means of a spectrophotometric analysis based on xenon lamps, estimate certain parameters such as COD or nutrient concentration without the need for reagents or pre-treatment. Despite the progress that this type of system represents, the use of halogen or xenón lamps for the generation of the working spectrum represents a limitation when it comes to developing low-cost, low-dimension and low-consumption equipment that can opérate autonomously in the network. This doctoral thesis, carried out in collaboration with the company HIDROGEA thanks to a grant for the Training of Research Personnel (FPI) from the Seneca Foundation, focuses on the design and implementation of a new generation of intelligent equipment based on LED spectrophotometry, for the real-time analysis of a wide variety of pollutant parameters present in the wastewater along the sewer networks, by means of various estimation models. This has resulted in the development of two low-cost devices, one for laboratory use, called Desktop Spectrophotometer, and the other for use in the sewerage network, as a standalone device capable of acquiring, characterising, storing and sending the information from the water samples in a short period of time to the cloud. In addition, several mathematical models have been calculated for the estimation of COD, BOD5, TSS, P, NT, NO3 −N from the spectral response of the samples, with high accuracy and without the need for chemicals or pre-treatment. This is a thesis with a multidisciplinary approach, developed under the supervision of two research groups of the Polytechnic University of Cartagena (UPCT). On the one hand, the Division of Innovation in Telematic Systems and Electronic Technology (DINTEL) and on the other hand, the research group in Hydraulic, Maritime and Environmental Engineering (Hidr@m) of the UPCT, which develops its work in applied research in supply and sanitation systems and, in particular, in the study of the transport of pollutants as well as the monitoring and study of remediation measures in sanitation networks. Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena Universidad Politécnica de Cartagena Programa de Doctorado en Tecnologías Industriales

0000-0001-9752-6022 The pollution of the air constitutes an environmental risk to health, crops, animals, forests and water. There are several policies for reducing air pollution regarding industry, energy, transportation, and agriculture. Unfortunately, there is limited monitoring of the air quality in cities and rural areas for supervising the accomplishment of these policies. Reliable monitoring of air pollutants is, typically, based on expensive fixed stations, which constitutes a barrier to tackle. This thesis work presents the design, implementation and evaluation of a small, low-cost, station for monitoring atmospheric pollution. The prototype registers ozone (O3) and carbon monoxide (CO) using inexpensive sensors. To assure high reliability of the measurements obtained by the sensors installed in this station, it is proposed a calibration procedure based on the selection of the best performance analysis of the following machine learning techniques: multiple linear regression, artificial neural networks, and random forest. Furthermore, a decision rule is implemented to select an optimal combination of sensors for the estimation models, while a novel approach that considers the conditional distribution of pollutant concentrations is used as a heuristic at the input of the system, assuming similarities in the daily environmental dynamics. Additionally, filtering layers are implemented and successfully applied to reduce the strong signal drift of some sensors. In order to test the station in a realistic scenario, the calibration and evaluation sets were taken in two different time frames of one and two months, respectively. The overall process was implemented with reference data coming from a certified air quality fixed station in the city of Cuenca - Ecuador. Experimental results showed that the real-time reports of ozone and carbon monoxide provided by the prototype are quite similar to the fixed station during the evaluation period. Maestro en Ciencias de la Ingeniería

La tesis afronta el tema de la vida útil en el Análisis de Ciclo de Vida (ACV) de edificios, que es una metodología para evaluar los impactos ambientales asociados a productos o procesos que considera energía, materiales y emisiones durante toda la vida útil. En el ACV de edificios, y especialmente en ACVs comparativos, la vida útil del edificio (o del grupo de edificios que se comparan) es un factor fundamental pues los impactos ambientales normalmente se anualizan para poder compararlos. Sin embargo, todavía no existe una metodología para estimar este parámetro. La comunidad científica ha llegado al consenso de que la vida útil de un edificio completo puede asemejarse a la de su estructura, pues es un elemento no separable del mismo y de complicada intervención. Por esto, esta tesis comprende tres contenidos fundamentales. En primer lugar, desarrolla una metodología para estimar vida útil de edificios aplicable al campo del ACV, basado en la vida útil de su estructura. Este modelo se elabora a partir de modelos físico-químicos de degradación de estructuras de hormigón armado y modelos de cálculo estructural. En segundo lugar, aplica la metodología desarrollada al campo del ACV a través de estudios de caso a nivel elemento estructural y edificio completo. Por último, evalúa a través de ACV distintas formas de refuerzo estructural que permitan extender la vida útil.Las principal conclusión es que estimar este parámetro es fundamental en el ACV de edificios, especialmente comparativos, pues se obtienen resultados diferentes a los obtenidos hasta la fecha, cuando no existía esta metodología. Además, queda demostrado cuantitativamente que prolongar la vida útil de edificios es una buena estrategia de sostenibilidad y el no poseer metodologías para estimarla en el ACV penaliza enormemente los resultados de materiales durables como el hormigón armado.

El objetivo principal de la tesis es impulsar el uso de green chemistry como herramienta para la mejora de la sostenibilidad ambiental. Para ello se ha analizado la relación de green chemistry con otras herramientas o sistemas para la sostenibilidad ambiental. A continuación se establecieron pautas de implementación conjunta de la green chemistry con otros sistemas que ayuden a mejorar la sostenibilidad ambiental. Se desarrollaron actividades de difusión de la green chemistry fuera de su ámbito y analizar los resultados. Por último, se proponen estrategias para impulsar la green chemistry. Las principales conclusiones de esta tesis doctoral son: 1. Tras analizar la relación de green chemistry con otras herramientas para la sostenibilidad se observa que la investigación sobre green chemistry se realiza habitualmente desconectada de otras estrategias para la sostenibilidad ambiental. No obstante, se han encontrado puntos comunes entre green chemistry y otras herramientas de mejora de la sostenibilidad ambiental tales como ecología industrial, economía circular y los sistemas de gestión ambiental. 2. La implementación conjunta de green chemistry con ecología industrial se materializa en experiencias específicas de tecnologías sostenibles basadas en green chemistry que pueden estimular la ecología industrial, como productos o métodos de base biológica y procesos de reutilización y reciclaje. Las estrategias comunes observadas en ambas disciplinas son el diseño y el análisis de ciclo vida. Las dificultades detectadas para la vinculación entre green chemistry y ecología industrial son la falta de métricas conjuntas y el desconocimiento sobre green chemistry que se observa en determinados perfiles profesionales. 3. Los aspectos que estimulan la aplicación de green chemistry en el marco de referencia de la economía circular son: diseño, materias primas, análisis de ciclo de vida, procesos, regulación, negocios y colaboración. La utilización de green chemistry con economía circular se observa en experiencias específicas de catálisis, tecnología de base biológica y procesos de reutilización y reciclaje. Las dificultades identificadas para vincular green chemistry con economía circular son la falta de métricas comunes, falta de investigación interdisciplinar, desconocimiento de la green chemistry en el ámbito de la economía circular y la competitividad. 4. El proceso de mejora continua está presente en la filosofía de green chemistry y en los sistemas de gestión ambiental, lo que facilita su conexión. La mejora de la sostenibilidad de las organizaciones que disponen de sistemas de gestión ambiental se puede incrementar con la integración de prácticas de green chemistry en sus procesos y/o productos. Por otro lado, los sistemas de gestión ambiental favorecen la sistematización y documentación de los procesos, así como la determinación de roles y la evaluación de la mejora, lo cual puede ser de utilidad cuando se implementan procesos de green chemistry. 5. Los principios de la green chemistry se pueden aplicar de forma integrada con el sistema de gestión ambiental de una universidad. En las áreas de gestión de compras y gestión de laboratorios de las universidades es factible introducir aspectos de green chemistry que favorezcan la reducción del impacto ambiental. La capacitación en materia de green chemistry del personal implicado en estos procesos y la colaboración entre técnicos de gestión y expertos en green chemistry es fundamental para alcanzar estas mejoras. 6. Resulta oportuno aumentar el esfuerzo para difundir el conocimiento sobre green chemistry fuera del ámbito académico, químico e industrial. Es importante mejorar su interconexión con otras áreas del conocimiento ambiental, lo que impulsará el avance de la sostenibilidad. Para este propósito, se pueden utilizar nuevas estrategias, como la que se muestra en esta tesis a través de MOOC, que ofrecen conocimientos específicos a grandes audiencias. 7. Los resultados de las encuestas realizadas a los estudiantes del MOOC “Sostenibilidad ambiental de las organizaciones en la economía circular” indican que la green chemistry es poco conocida fuera del ámbito de la química, pero después de recibir formación sobre este aspecto, los estudiantes la valoran positivamente y la consideran útil para el desarrollo de su trabajo. 8. Se han identificado diferentes estrategias que permiten impulsar el uso de la green chemistry como herramienta para la mejora de la sostenibilidad ambiental entre las que destacan la formación en entornos no químicos, la creación de sinergias con la economía circular y los sistemas de gestión ambiental y la aprobación de regulación normativa.

El aumento de la demanda energética y las emisiones de CO2 hace necesaria la búsqueda de nuevas fuentes de energía de origen renovable y su utilización de manera eficiente. Una vía para solucionar ambos problemas es la valorización del CO2 para la producción de combustibles, ya que, por ejemplo, de esta manera se puede almacenar en forma química el hidrógeno producido en la electrólisis del agua y utilizar estos combustibles cuando la demanda de los mismos lo requiera. En esta línea, la hidrogenación de CO2 para la producción de metano presenta algunas ventajas. Es una reacción termodinámicamente favorecida a bajas temperaturas y por ello se puede llevar a cabo en condiciones suaves de operación. Por otra parte, la utilización de biomasa lignocelulósica como materia prima de carácter renovable está tomando un gran impulso en el desarrollo del concepto de Biorefinería. Por tanto, además de utilizar la biomasa para obtener energía en forma de combustibles líquidos y/o gaseosos, su aplicación para la síntesis de compuestos químicos está tomando un gran impulso en los últimos años. Uno de los procesos de trasformación a los que se puede someter la biomasa es la mineralización biomórfica (descomposición térmica en atmósfera reductora o inerte), cuyo producto es un sólido denominado carbón biomórfico. Este material presenta unas excelentes propiedades texturales y químicas para su aplicación como soporte en catalizadores. En esta Tesis Doctoral, mediante esta técnica se han desarrollado catalizadores de Ni modificados con Mg y/o Ce, soportados sobre carbón biomórfico, para obtener CH4 mediante la reacción de hidrogenación de CO2. En este contexto, mediante mineralización biomórfica, en este trabajo se han preparado distintos materiales carbonosos a partir de distintas materias prima de partida (celulosa, quitosano y lignina), los cuales sirven de soporte catalítico. En la preparación de estos materiales se ha estudiado el efecto de las variables de operación. Para seleccionar la materia prima y las condiciones de síntesis adecuadas para su aplicación como soporte, se realizó una caracterización físico-química de los materiales obtenidos: i) Termogravimetría en atmósfera oxidante (TGAAire), ii) Isoterma de adsorción de N2, iii) Isoterma de adsorción de CO2, iv) Difracción de rayos X (XRD), v) Espectroscopía Raman, vi) Espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), vii) Microscopía electrónica de barrido (SEM-EDX) y viii) Microscopía de transmisión de electrones (TEM). Tras la elección de celulosa como material de partida más conveniente, la etapa de descomposición térmica se ha llevado a cabo en un sistema termogravimétrico. Esto ha permitido el seguimiento del peso de la muestra, y por tanto de la velocidad de descomposición, en tiempo real. Se han obtenido resultados variando la atmósfera de síntesis (relación H2/N2) y la velocidad de calentamiento. Para el análisis de los resultados obtenidos, se han desarrollado distintos modelos cinéticos considerando que la descomposición de la celulosa ocurre a través de una serie de reacciones en serie o en paralelo. El ajuste de los modelos cinéticos a los datos de pesotemperatura-tiempo se ha realizado mediante regresión no lineal multivariable, utilizando como función objetivo a maximizar el parámetro estadístico CSM (Criterio de Selección de Modelos). En cuanto al estudio y desarrollo de los catalizadores, éstos se han preparado mediante impregnación de celulosa con los precursores metálicos (Ni, Mg, Ce) y su posterior mineralización biomórfica. De esta manera, se han obtenido catalizadores de Ni soportados sobre carbón derivado de celulosa (CDC). Tomando como referencia y base de partida el catalizador de Ni/CDC, se ha estudiado la influencia de la adición de metales promotores como Mg o Ce. También, se ha estudiado la influencia de las variables de síntesis en el catalizador NiMg/CDC, variando la carga metálica, la temperatura de síntesis y la adición de urea. Por último, con el catalizador NiMgCe/CDC, se ha estudiado la influencia de la temperatura de síntesis (500 ºC, 600 ºC y 700 ºC) y se ha realizado un estudio y modelado cinético completo. Previo al estudio cinético y catalítico, se ha realizado el análisis del equilibrio termodinámico hasta temperaturas de 500 ºC. En este estudio se han considerado las reacciones de metanación de CO y CO2 y la reacción de “Reverse Water Gas Shift (RWGS)”. Los resultados obtenidos de este apartado han permitido seleccionar las condiciones de operación más favorables para discriminar la actividad y selectividad de los distintos catalizadores preparados. Los ensayos de metanación de CO2 se han llevado a cabo en un reactor de lecho fijo operando a presión atmosférica y elevada velocidad espacial (ca. 74.000 h-1), con objeto de obtener datos de la actividad y selectividad intrínsecas de cada catalizador estudiado, evitando el posible efecto de “exceso de lecho catalítico”. Para todos los catalizadores sintetizados se ha estudiado la influencia de la temperatura de reacción manteniendo una relación estequiométrica de H2/CO2=4/1 en la alimentación. En todos los casos, los catalizadores han sido caracterizados para tratar de establecer la relación entre la actividad y las propiedades texturales y superficiales. Dado que el catalizador NiMgCe/CDC ha resultado ser el más activo, selectivo y estable, se ha elegido para realizar un estudio y modelado cinético de la reacción. A partir los resultados experimentales obtenidos a distintas temperaturas de reacción y con diferentes composiciones de la alimentación, se han desarrollado distintos modelos cinéticos de tipo Langmuir-HinshelwoodHougen-Watson (LHHW) considerando la presencia de uno o varios tipos de centros activos de distinta naturaleza (metálica y básicos/reducibles). La selección y discriminación de modelos se ha realizado también mediante regresión no-lineal multivariable.

Las erupciones volcánicas normalmente están precedidas por señales anómalas, precursores indicadores de un cambio de actividad en el sistema volcánico. La monitorización de estas señales geofísicas y geoquímicas puede ayudar a identificar cualquier desviación de la actividad base de un volcán, pudiéndose emplear estos datos en conjunción con el conocimiento de la actividad pasada para predecir la evolución y el comportamiento futuro del sistema (aunque con incertidumbres implícitas). Queda patente, por tanto, la importancia del uso de métodos de vigilancia volcánica apropiados para anticipar mejor las erupciones, minimizando así el riesgo para la población. Siendo las manifestaciones de la actividad volcánica tan diversas, la vigilancia adecuada de un volcán combina tres técnicas: sismología, geodesia y geoquímica. Entre ellas la geoquímica se presenta como el campo que ofrece mayor posibilidad de desarrollo tecnológico, en lo que a instrumentación de campo se refiere, debido a la escasez existente para la vigilancia de determinados parámetros y los inconvenientes que ésta presenta. El presente trabajo de investigación aborda el estudio y desarrollo de dos sistemas diferentes de medida automatizada y en continuo para la monitorización de dos de los parámetros geoquímicos elementales en la vigilancia volcanológica: la temperatura y la concentración en suelo de CO2: Por un lado, respecto a la medida de la temperatura, se presenta una red inalámbrica de bajo consumo y bajo costo basada en LoRa para monitorear la temperatura del suelo a una determinada profundidad en zonas de anomalías térmicas. Por otro lado, respecto a la medida de concentración de CO2 en suelo, se presenta un sistema un sistema de bajo costo y bajo consumo de energía para medir la concentración de CO2 en el suelo a una determinada profundidad basado en Arduino. Las aportaciones realizadas suponen un avance significativo respecto a los dispositivos existentes, tanto por la reducción de costes que implican, como por la autonomía que se consigue, lo cual permite un despliegue rápido sin necesidad de realizar una gran inversión económica. Presentan una gran versatilidad, gracias al uso de las últimas tecnologías tanto en hardware como en software, permitiendo configurar y visualizar los datos que se están registrando en tiempo real realizando un seguimiento de la actividad en cualquier parte e instante. Constituyen por lo tanto soluciones y/o alternativas competitivas tanto en costo y características como a nivel de resultados respecto a aquella instrumentación existente distribuida comercialmente, de la calidad necesaria para efectuar una adecuada vigilancia volcanológica.

El trabajo de investigación tiene como objetivo contribuir al desarrollo de métodos de evaluación y mejora de la sostenibilidad de Sistemas Producto-Servicio (PSS). Estudios previos consideran los PSS como potenciales soluciones al desafío de la sostenibilidad, pero no proporcionan criterios, métodos o modelos que permitan comprobar esta hipótesis. En primer lugar, se revisa el concepto de sostenibilidad, los métodos y herramientas utilizados para evaluar la sostenibilidad de productos y servicios, los estudios ya realizados en este tipo de sistemas y los dedicados a la definición y análisis de PSS. A continuación, se desarrolla un esquema metodológico para realizar la evaluación y mejora de la sostenibilidad en PSS basado en un enfoque de flujos entre sistemas. Se identifican los sistemas que forman un PSS y las relaciones que se establecen entre ellos a lo largo de las etapas que forman parte de su ciclo de vida. Se utiliza la metodología LCSA para obtener simultáneamente impactos ambientales, económicos y sociales, a la que se añaden aspectos específicos relacionados con la combinación de varios sistemas. Y se aplican métodos de diseño sostenible que tienen en cuenta especificaciones iniciales y factores de impacto, para lograr una mejora de la sostenibilidad. Esta metodología se pone en práctica en dos casos de estudio muy diferentes. En el primer caso, se estudia la producción de leche en una granja de ganado vacuno. En el segundo caso, se estudia un PSS centrado en la comercialización de prendas de vestir. En ambos casos se identifican los sistemas que forman parte del PSS, se analiza su incidencia en la sostenibilidad y se identifican los factores con mayor impacto. Además, se pretende mejorar la sostenibilidad de cada PSS planteando una serie de estrategias. Se evalúan los sistemas proyectados teniendo en cuenta estas estrategias y se comparan con el sistema inicial. Finalmente, se determina si se ha logrado una mejora global en la sostenibilidad del PSS aplicando diferentes ponderaciones a los indicadores de cada dimensión.

Máster en Ingeniería ambiental

Fil: Ayala, Mahia Mariel. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Doctorado en Ciencias Aplicadas; Argentina. La familia Ceratopogonidae comprende un grupo muy diverso de dípteros nematóceros de pequeño tamaño y de distribución cosmopolita. El género Culicoides Latreille es particularmente importante desde el punto de vista sanitario, y es el numéricamente mejor representado. Las especies hematófagas son eficientes vectores de enfermedades, como ser el Virus de la Lengua Azul (VLA) que ataca principalmente al ganado ovino y rumiantes silvestres y de cría causando pérdidas económicas importantes y serios daños en el animal, incluso la muerte. La identificación morfológica de los Culicoides suele resultar muy tediosa además de consumir mucho tiempo debido al pequeño tamaño que presentan los ejemplares adultos, que oscilan entre 1,5 a 3 mm. Los avances moleculares aplicados a la taxonomía proveen rapidez y exactitud en la identificación de especies vectoras; el desarrollo de un método basado en la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) utilizando cebadores específicos para este género ofrece una posibilidad de simplificar el proceso de identificación de los Culicoides. El objetivo principal de este trabajo fue contribuir al conocimiento del género Culicoides en la provincia de Misiones a través del empleo de herramientas moleculares y bioinformáticas. Se desarrolló un cebador sentido para la identificación de Culicoides insignis Lutz, considerado el principal vector del VLA en la región Neotropical, lo que permite una detección rápida y precisa de esta especie. Se aborda por primera vez en la zona el estudio de la dinámica poblacional y fluctuación estacional de C. insignis, estableciendo la relación entre la abundancia de dicha especie y las variables ambientales registradas en la ciudad de Posadas. Asimismo, se identificaron los sitios de cría de C. insignis y otras especies de Culicoides que revisten importancia sanitaria. Por último, se actualiza el estado de conocimiento de especies de Culicoides en Misiones, se agregan 3 nuevas citas formales para la provincia de Misiones y una nueva cita para la Argentina. Ceratopogonidae biting midges are a small and highly diverse worldwide family. The genus Culicoides Latreille (Diptera: Ceratopogonidae) have public health importance and is numerically the best represented. Bloodsucking midges are also efficient vectors of diseases as Bluetongue Virus (BTV) in wild and domestic ruminants causing economic losses and serious damage to the animal, even the death. Morphological identification of biting midges can be tedious and time-consuming because of their size ranging from 1.5 to 3 mm. The progress in molecular biology applied at taxonomy offer a rapid and reliable assay to identify species; so that a method based on the polymerase chain reaction (PCR) using genus-specific primers offers the opportunity of simplifying the identification process of Culicoides midges. The aim of this work was contribute at knowledge of Culicoides genus into the province of Misiones through the use of molecular and bioinformatics tools, we developed a primer for the rapid and reliably detection of Culicoides insignis Lutz, the main vector of BTV in Neotropical region. The study of the population dynamics and seasonal fluctuation of C. insignis was carried out, establishing the relationship between the abundance of the specimens in relation to environmental variables in Posadas city. Also, the breeding sites of C. insignis and other Culicoides species of sanitary importance were identified. Finally, the state of knowledge of Culicoides species in Misiones is updated: three new species of Culicoides are recorded for the first time from Misiones province, and one new from Argentina.

Fil: Díaz, Gabriela V. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Doctorado en Ciencias Aplicadas; Argentina. Las industrias agroforestales en el mundo generan residuos lignocelulósicos que pueden ocasionar grandes problemas de polución. Estos residuos pueden aprovecharse como bajo el concepto de biorrefinería empleándose como materia prima de biocombustibles de segunda generación y como fuentes de carbono para el crecimiento de microorganismos y producción de cócteles enzimáticos. En esta tesis doctoral, se utilizaron residuos lignocelulósicos provenientes de las industrias agro-forestales locales de la provincia de Misiones (Argentina) para producir enzimas xilanasas a partir de hongos del género Aspergillus y también para llevar a cabo ensayos de hidrólisis enzimática para futura producción de bioetanol de segunda generación. En primera instancia, se aislaron hongos del género Aspergillus de Misiones y se evaluaron en función de su capacidad xilanolítica y proteolítica encontrándose dos aislamientos promisorios con actividad xilanasa alta y actividad proteasa baja, LBM 055 y LBM 134. Posteriormente, se evaluó el efecto del bagazo de caña de azúcar, bagazo de mandioca, aserrín de pino y aserrín de eucaliptus sobre la actividad endoxilanasa de ambos aislamientos seleccionados, eligiéndose el aislamiento LBM 134 por presentar mayores niveles de endoxilanasas cuando el hongo creció con bagazos. Este aislamiento se identificó de manera contundente como Aspergillus niger mediante un enfoque polifásico. A. niger LBM 134 alcanzó niveles de endoxilanasas máximos de 110 UmL-1 y 160 UmL-1 cuando creció en medio con bagazo de caña de azúcar y mandioca, respectivamente, luego de optimizar las fuentes de nitrógeno en ambos medios de cultivo y las variables físicas de inoculación e incubación. Asimismo, la producción de endoxilanasas en estos medios resultó ser 20 veces más económica que producir la misma utilizando medio de cultivo con xilano comercial. Los cócteles enzimáticos optimizados de A. niger LBM 134 se caracterizaron mediante análisis secretómico y se confirmó la capacidad de bioconversión del hongo ya que ambos secretomas presentaron una expresión diferencial de las enzimas encargadas de degradar los componentes carbonados de la pared celular vegetal. El secretoma del hongo crecido en medio optimizado con bagazo de caña de azúcar mostró un incremento de la cantidad de xilanasas mientras que, en el secretoma del hongo crecido en bagazo de mandioca se observó celulasas, amilasas y pectinasas en mayor cantidad. Por otra parte, los cócteles enzimáticos optimizados de A. niger LBM 134 se aplicaron en la hidrólisis de bagazo de caña de azúcar y de mandioca, obteniéndose niveles de azúcares fermentable superiores a los obtenidos con enzimas comerciales. Esto concluye que los niveles de actividad xilanasa y celulasa fueron suficientes para hidrolizar enzimáticamente los bagazos de caña de azúcar y de mandioca. Agroforestry industries in the world generate lignocellulosic residues that can cause huge pollution problems. These residues can be exploited under the biorefinery concept as raw material for second generation biofuels and as carbon sources for microorganism’s growth and enzyme production. In this PhD thesis, lignocellulosic residues from local agroforestry industries from Misiones (Argentina) were used to produce xylanase enzymes from Aspergillus fungi to carry out the enzymatic hydrolysis for future production of second-generation bioethanol. Firstly, Aspergillus fungi were isolated from Misiones and were evaluated based on their xylanolytic and proteolytic capacity, being LBM 055 and LBM 134 the most promising isolates with high xylanase activity and low protease activity. Then, the effect of sugarcane bagasse, cassava bagasse, pine sawdust and eucalyptus sawdust on endoxylanase activity of both chosen isolates was evaluated. The isolate LBM 134 was selected due to the higher levels of endoxylanases when it grew with the bagasses and was identified as Aspergillus niger through a polyphasic approach. After the optimization of nitrogen sources and physical variables, A. niger LBM 134 reached the highest levels of endoxylanases, 110 UmL-1 and 160 UmL-1, when it grew in media with sugarcane and cassava bagasse, respectively. These endoxylanase levels were 20 times cheaper than reaching the same enzyme levels with culture medium using commercial xylan. Optimized enzyme cocktails from A. niger LBM 134 were characterized by a secretomic analysis and the bioconversion capacity of the fungus was confirmed since both secretomes showed a differential expression of enzymes involved in the degradation of carboned components of vegetal cell walls. The secretome of the fungus grown on sugarcane bagasse showed an enhancement of xylanase enzymes while, in the secretome of the fungus grown on cassava bagasse, higher levels of cellulases, amylases and pectinases were observed. On the other hand, the optimized enzyme cocktails from A. niger LBM 134 were applied on the hydrolysis of sugarcane and cassava bagasses obtaining higher levels of fermentable sugars than the obtained with commercial enzymes. These results conclude that xylanase and cellulase activities were good enough to enzymatically hydrolyze the sugarcane and cassava bagasses.

La presente Tesis Doctoral “Metodología para el diseño considerando la composición de materiales, relación con materiales críticos y diseño ecológico”, es el resultado del trabajo realizado durante 5 años en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad de Zaragoza en colaboración con BSH Electrodomésticos España.S.A. en Montañana. La realización de la misma ha sido dirigida conjuntamente por el Dr. Carlos Javierre Lardiés y el Dr. Daniel Elduque Viñuales.En esta tesis doctoral se desarrolla una novedosa metodología con la que evaluar el impacto ambiental considerando la composición de los materiales, y prestando especial atención a la presencia de materiales críticos. El principal objetivo es desarrollar una metodología de cálculo de impacto ambiental en función de la composición, mejorando el cálculo del impacto ambiental de componentes y proporcionando resultados de mayor exactitud gracias al empleo de la composición real. Además de evaluar la influencia de la composición real en el impacto ambiental, se evaluará también la influencia de los materiales considerados críticos por la Comisión Europea.El término crítico en materiales fue utilizado por primera vez en el año 1939. Hoy en día un material es considerado crítico cuando existe riesgo de suministro, su importancia económica es considerada mayor en comparación con la de otras materias primas y además existen consideraciones o implicaciones ambientales a tener en cuenta. Tras el último informe publicado por la Comisión Europea en 2017, 43 materiales son identificados como materiales críticos (23 materiales y 3 grupos) de los 78 analizados. Es por ello que esta tesis doctoral se centra en los materiales críticos, siendo el principal objetivo de la misma analizar la presencia de estos materiales críticos en una cocina de inducción y la relación o influencia de estos en el impacto ambiental, analizando la variación del impacto ambiental causada por la composición de sus materiales.El trabajo de investigación de la presente tesis doctoral consta de cuatro fases. En la primera, se ha realizado un exhaustivo trabajo de investigación del estado del arte para acotar los materiales que pueden ser considerados como críticos o candidatos a serlo. Se han analizando en profundidad los parámetros por los cuales un material es calificado como crítico, y se han estudiado dichos materiales desde la perspectiva de impacto ambiental.En segundo lugar se plantea una metodología de trabajo para considerar el uso de los materiales críticos en el diseño, a partir de la cual es posible calcular el impacto ambiental teniendo en cuenta la composición exacta durante el desarrollo de un nuevo producto. Permitiendo conocer la influencia de cada material o cantidad de material sobre el impacto ambiental total del producto o componente desarrollado.La principal novedad de esta metodología consiste en considerar un inventario personalizado de los componentes a evaluar durante la realización del Análisis del Ciclo de Vida, considerando la presencia de materiales críticos y estratégicos en la composición; generando una base de datos personalizada en lugar de utilizar bases de datos genéricas. Para ello se debe considerar la composición exacta de los materiales, estos datos se obtendrán a partir de información de proveedores o análisis específicos.En la tercera fase se ha desarrollado un software informático mediante el cual aplicar la metodología con la que considerar los factores de impacto ambiental y la presencia de materiales críticos en el diseño de componentes. El software “Sustainable Electronics” permite al usuario comparar entre varios diseños considerando la composición exacta de los mismos, analizando no solo el impacto ambiental que producen sino el consumo de materiales críticos y candidatos a serlo según el último informe presentado por la Comisión Europea.Por último, en la cuarta fase, se aplicará la metodología planteada a componentes eléctricos, electrónicos y mecánicos presentes en las cocinas de inducción desarrolladas por BSH Electrodomésticos. Entre los que se encuentran: transistores SMD, diodos, piezas de aluminio, vidrio cerámico o materiales ferríticos.Todos los resultados de esta tesis doctoral han sido difundidos a través de seis artículos científicos y tres congresos internacionales. Cuatro de los seis artículos científicos se encuentran publicados, tres de ellos en revistas JCR; otro ya ha sido aceptado para ser publicado y el último se encuentran en fase de revisión.

Se estudió una serie de factores morfológicos y anatómicos que regulan el intercambio de gases en especies mediterráneas del género Quercus. Para lo que se realizó un estudio comparado de los parámetros anatómicos, morfológicos y fotosintéticos en 7 especies perennifolias mediterráneas de Quercus de Europa (Q. coccifera, Q. ilex subp. rotundifolia, Q. ilex subsp. ilex y Q. suber) y Norteamérica (Q. agrifolia, Q. chrysolepis y Q. wislizeni) y en 2 especies caducifolias de Quercus de Europa (Q. robur y Q. faginea) para determinar la existencia de mecanismos compensatorios anatómicos y/o bioquímicos en las especies perennifolias. Se realizó un estudio comparado de los parámetros anatómicos, morfológicos y fotosintéticos en 4 procedencias de Q. ilex subsp. ilex (Gerona, Veneto, Lazio y Sardinia) y 3 de Q. ilex subsp. rotundifolia (Cazorla, Extremadura y Soria) para determinar el grado de variabilidad intra-específica de estos parámetros. Por último, se hizo un estudio comparado de los parámetros anatómicos, morfológicos y fotosintéticos en Q. coccifera creciendo bajo condiciones mediterráneas (Zaragoza) y oceánicas (Gipuzkoa) para determinar el grado de plasticidad fenotípica de estos parámetros en una especie mediterránea perennifolia de Quercus. La metodología más destacada fué medidas simultáneas de intercambio de gases y fluorescencia de clorofila y se calculó la conductancia del mesófilo (gm) a partir de estas medidas. Se realizó la modelización de la conductancia del mesófilo (gm) con base en parámetros anatómicos medidos. De este estudio se concluyó que a pesar de las similitudes morfológicas existentes entre las diversas especies de robles mediterráneos perennifolios objeto de estudio, se observan diferencias importantes y significativas en el comportamiento funcional de cada una de ellas individualmente. Entre todos los parámetros analizados es la conductancia del mesófilo (gm) el factor más determinante para explicar las diferencias encontradas en los valores de asimilación neta de CO2 (AN). Las diferencias encontradas en gm no vienen determinadas por la pared celular sino por otros componentes anatómicos que también ejercen un control sobre gm. Así, las especies con mayor AN mostraron mayores valores de superficie de cloroplastos expuesta a espacios aéreos intercelulares (Sc/S), lo que implica un aumento de los valores de gm sin cambios significativos en la conductancia estomática y, por tanto, en las pérdidas de agua. Otro aspecto a destacar es que esta adaptación anatómica a nivel celular permite a robles de hoja perenne alcanzar valores de AN comparables a los obtenidos en robles de hoja caduca del mismo género a pesar de presentar unos valores más altos de índice de esclerofilia (LMA). La reducción del área transpirante de Q. faginea, característica que se considera clave para la adaptación de esta especie a climas mediterráneos, se ve parcialmente compensada en términos de ganancia de carbono por un incremento de AN a expensas de un gran incremento en los valores máximos de gs. Por otro lado, los valores gs extremadamente altos de Q. faginea contrarrestan la posible reducción en gs impuesta por la sensibilidad estomática al VPD, lo que permite a esta especie mantener valores altos de AN bajo condiciones cambiantes a lo largo del período vegetativo en su hábitat natural. Este hecho hace que esta especie sea clasificada como una “consumidora de agua” (Mediavilla y Escudero 2004), lo que podría explicar que no compita bien con Q. ilex en zonas con suelos degradados con menores reservas de agua. Así mismo, este comportamiento pone a Q. faginea en una posición de vulnerabilidad en un hipotético escenario de incremento en la aridez asociada con un cambio climático global (Sánchez de dios et al. 2009).El factor más limitante para la asimilación de carbono es gm para todas las procedencias de Q. ilex estudiadas. A pesar de esta característica común, se ha observado una gran variación ecotípica en la actividad fotosintética entre las diferentes procedencias estudiadas de esta especie. La explicación a este fenómeno reside en el hecho de que las procedencias con valores más altos de AN (Extremadura y Soria) poseen rasgos anatómicos (grosor de la pared celular, grosor del cloroplasto y superficie de cloroplastos expuesta a espacios aéreos intercelulares) y bioquímicos (concentración de nitrógeno por área foliar) que mejoran notablemente y de manera coordinada gm y la velocidad de carboxilación de la Rubisco (Vc,max), respectivamente. También se evidencia una fuerte correlación entre Vc,max y la tasa de transporte electrónico máximo (Jmax), lo que indica una coordinación entre la actividad carboxilativa y el funcionamiento de la cadena de transporte electrónico. La existencia de estas adaptaciones a nivel subcelular y celular explica los aumentos en la asimilación de CO2 por unidad de área foliar dentro de la especie. Por último, la inversión en nitrógeno y materia seca por área foliar que realiza Q. coccifera bajo condiciones poco estresantes (clima templado) es menor que cuando vive en un clima mediterráneo con aridez estival, lo que puede constituir una ventaja en términos de coste de construcción de la hoja. Sin embargo, a pesar de que los valores de conductancia estomática son mucho mayores bajo clima templado, este hecho no redunda en unas mayores tasas de fotosíntesis, ya que la conductancia del mesófilo es la misma en ambos lugares. Por lo tanto, la eficiencia en el uso del nitrógeno (AN/N) es mayor en el clima templado, mientras que la eficiencia en el uso del agua (AN/gs) es mayor en el clima mediterráneo. Es decir, esta especie no siempre utiliza los principales recursos (agua y nutrientes) a nivel de la hoja tan eficientemente como podría. En general, los diferentes patrones de uso de recursos (en particular N) junto con su plasticidad funcional no pueden superar las restricciones morfo-funcionales que limitan posibles incrementos de la conductancia del mesófilo, lo que limita la actividad fotosintética incluso bajo condiciones potencialmente favorables.

En este documento se investiga la utilización de fotocatalizadores basados en óxido de titanio (TiO2) y en titanato de estroncio (SrTiO3) para la eliminación de compuestos orgánicos volátiles (COVs) en corrientes de aire mediante un proceso de oxidación fotocatalítica (PCO).Una de las limitaciones de los semiconductores más utilizados en fotocatálisis es la necesidad de utilizar luz UV, que es una fracción muy limitada de la luz solar (un 5%), por lo que habitualmente se recurre a fuentes de luz artificiales. La utilización de una mayor fracción de la luz solar supondría un mejor aprovechamiento de esta fuente “gratuita” de energía y la posibilidad de reducir costes energéticos al no depender de fuentes artificiales. Por ello, gran parte del contenido de este documento se dedica a la mejora de las propiedades fotocatalíticas del TiO2 y el SrTiO3 buscando, principalmente, la extensión al rango visible de su absorción lumínica. Con este fin se utilizan diversas estrategias de síntesis o modificación de los catalizadores, como el dopaje con metales y con no-metales, la modificación superficial con óxidos metálicos, y la combinación de varias de estas estrategias buscando un efecto sinérgico.

La investigación sobre la reducción de consumos energéticos, emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y la huella del carbono en los edificios turísticos de alojamiento, se puede considerar que se ha hecho casi imprescindible, debido a las normativas de sostenibilidad energética, medioambientales y a los requisitos de los diferentes turoperadores. En la actualidad, con un promedio de 15.000 hoteles operativos en España, los edificios en los que se ubican estos establecimientos se han de encaminarse hacia su reestructuración a corto o medio plazo, para conseguir la meta de crear hoteles y edificios de energía cero (ZEB) o casi cero (nZEB), y poder seguir con su actividad productiva de forma sostenible, cumpliendo con los requerimientos actuales y futuros impuestos por las diferentes organizaciones e instituciones. La realización de este estudio de investigación se ha considerado necesario, para conseguir que los edificios hoteleros actuales tengan una referencia sobre las técnicas más apropiadas para obtener pronósticos para poder reducir sus consumos energéticos y de emisiones actuales y futuras. Esta investigación se ha centrado en los establecimientos turísticos de las islas Canarias, un destino cuyo equilibrio entre sostenibilidad y turismo se hace imprescindible para poder seguir manteniendo el alto valor ecológico y medioambiental de este destino. Inicialmente se ha buscado definir un modelo de pronóstico matemático para el cálculo de los consumos de los diferentes suministros de los hoteles, que sea aplicable a cualquier establecimiento que se quiera investigar, y cuyas predicciones obtenidas sean válidas para los estudios de reducción de consumos o emisiones que se quieran adoptar. Se comienza por la investigación de los consumos de agua en hoteles de categoría 4 y 5 estrellas, comprobando que dichos consumos se corresponden con una función de regresión potencial, en la mayor parte de los casos, respecto de la variable de ocupación diaria de clientes. Para confirmar este método de cálculo para los pronósticos de consumos, se prueba también sobre todos los suministros de un grupo de hoteles de 4 estrellas, para la energía total, la electricidad y el agua, comprobando nuevamente que, mediante un modelo de regresión potencial, se consiguen unos coeficientes de correlación muy altos respecto de la variable estudiada de la ocupación diaria. Con estos resultados se puede afirmar, que los modelos regresivos son de gran utilidad para comprobar y pronosticar los consumos de los suministros de un hotel o grupo de hoteles con características similares. El siguiente paso fue comprobar las emisiones producidas por la energía y el agua, de un grupo de hoteles de categorías 3, 4 y 5 estrellas, que son los que reciben cerca del 95% de las estancias turísticas hoteleras de las islas Canarias, por lo cual, sobre estos establecimientos son los que hay que centrar las acciones a desarrollar e implantar de eficiencia energética. Con los diferentes factores de emisión de los suministros energéticos, se comprobó la huella del carbono de alcance 1 y 2 de la energía utilizada, observando la importancia de la electricidad en las emisiones totales de los complejos, que representan el 83% del total, pero corresponden sólo al 58% de la energía consumida, siendo este tipo de energía la principal a considerar su reducción para disminuir las emisiones de los edificios actuales. Estas emisiones se comprueban que son casi tres veces superiores que las producidas en hoteles de España peninsular, a igualdad de consumos. Sobre estos mismos edificios también se estudió la huella del carbono de la producción de agua industrial para sus consumos propios, mediante desaladoras locales situadas en los establecimientos, o por suministros externos con desaladoras centralizadas, comparando los resultados obtenidos con las emisiones que se generarían para el mismo consumo en hoteles de la península. Se evidencia como las desaladoras locales generan una menor huella del carbono que las producidas por los sistemas centralizados. También se observa que nuevamente las emisiones del suministro de agua son mucho menores en la península, siendo un 88,7% inferiores en la península que, en las islas orientales de Canarias, para el modelo de suministro externo centralizado. En este estudio, también se demuestra que la categoría de los hoteles influye de forma importante en los consumos y las emisiones finales, siendo éstas, cerca del doble en los hoteles de 5 estrellas que de los de 3 estrellas. El destino de Canarias muestra una importante cantidad de piscinas en los establecimientos hoteleros, por lo cual, se estudian las necesidades de agua para el mantenimiento de las mismas, realizando los cálculos de pronóstico de consumos de agua y de huella del carbono debidos a la generación de ésta. Basándose en los datos de consumos obtenidos de 42 piscinas de 14 establecimientos turísticos, se ha realizado un cálculo para el conjunto de todas las piscinas turísticas de Canarias, para obtener una estimación de las necesidades hídricas para mantener todas las piscinas del archipiélago. Se demuestra que la variable del volumen de las piscinas es el principal factor para el cálculo del consumo totales de agua en las piscinas. También se analizan las diferencias de consumos energéticos y huellas de carbono debida a la generación de agua en las diferentes islas del archipiélago, para los modelos de suministro local y centralizado por distribución mediante las redes de suministro actuales, demostrando que los modelos de producción locales son un 28% más eficientes que los centralizados, debido principalmente a las perdidas en las redes de suministro. Debido a la importancia de los consumos y gastos de los sistemas de calentamiento para el agua caliente sanitaria (ACS), se comprueba la viabilidad de utilizar equipos basados en bombas de calor de alta temperatura con disipación mediante aerotérmia, para reducir estos consumos y gastos económicos respecto de los sistemas basados en energías fósiles. Se realiza el estudio y seguimiento de dos instalaciones basadas en esta tecnología, donde se han conseguido un ahorro energético de más del 60% y un ahorro económico, en el gasto de energía del ACS, superior al 70% , comprobando también la rápida amortización de estos equipos. Una vez comprobada la importancia de la electricidad en los hoteles, así como la huella del carbono que este tipo de suministro genera en los mismos, se observa la necesidad de buscar modelos de generación eléctrica alternativa que estén basadas en energías renovables (EERR) para poder reducir la dependencia externa y la huella del carbono total del suministro eléctrico. El modelo de generación que se ha investigado es el basado en los sistemas de generación fotovoltaicos, desarrollando un modelo de cálculo de la generación y de la irradiación para zonas geográficas con escasez de datos. Demostrando la viabilidad de utilizar modelos matemáticos no lineales como el Box-Jenkins, más conocido como ARIMA, y el de las transformadas de Fourier, mediante los cálculos de pronósticos de producción de plantas solares fotovoltaicas. Finalmente como anexo a la investigación, se comparan las principales bases de datos de irradiación actuales respecto de los valores de generación obtenido de instalaciones en uso, generando un algoritmo de cálculo de irradiación para la zona geográfica de estudio y demostrando como los datos de la norma UNE 94003:2007 son con los que se obtienen unos pronósticos más acertados, respecto de la producción real de las plantas revisadas. Los resultados obtenidos en esta investigación han demostrado la posibilidad de aplicar un método eficaz para el cálculo de emisiones, consumos energéticos y consumos de agua en un establecimiento hotelero respecto de la variable de su ocupación. También se ha evidenciado la importancia de utilizar la generación de agua de forma local y no centralizada, debido a las grandes pérdidas en los sistemas de suministro. Se ha demostrado el valor del consumo de agua de las piscinas y su cuantía en el total del destino. También se ha avanzado en el estudio de los métodos de cálculo de pronósticos de la generación de electricidad en sistemas fotovoltaicos, mediante alternativas basadas en modelos matemáticos y en bases de datos.

XVI Jornadas Españolas de Información y Documentación: abriendo puertas. Barcelona, 16-17 mayo 2019. Premio a la Mejor Presentación en las Jornadas, El Directorio de la Energía es un repositorio y buscador de recursos y fuentes de información, on-line, sobre energía, a nivel nacional e internacional (http://directoriodelaenergia.es). Es un producto y a la vez un servicio con un mínimo impacto ambiental de acuerdo a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS). Se muestra la contribución del Directorio a los ODS., Foro Nuclear, Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia, Instituto Geológico y Minero de España, Red Eléctrica de España

Este trabajo plantea y pone en práctica una metodología para proyectar el desarrollo sostenible de productos. En primer lugar se revisa el concepto de sostenibilidad y la evolución de las principales iniciativas para hacer frente a sus desafíos. Se muestra el concepto actual formado por tres dimensiones (ambiental-económica-social), su aplicación a la industria y su evaluación y aplicación en el diseño de producto. También se estudian los modelos de desarrollo de producto y los métodos y herramientas que han sido utilizados desde la ingeniería de diseño para integrar la sostenibilidad.El marco de estudio previo es la base para plantear una metodología que integra la sostenibilidad en los proyectos de desarrollo de producto, incluyendo el análisis y evaluación de cada una de sus dimensiones. Se compone de tres fases: evaluación de la sostenibilidad, rediseño de producto y comparación de diseños. Se aplica un enfoque ingenieril que define métricas ligadas a aspectos técnicos y selecciona indicadores cuantitativos adecuados para evaluar la sostenibilidad en cada una de sus dimensiones. Los límites del sistema se establecen en la etapa de producción.La metodología se pone en práctica en cuatro casos de estudio. En dos casos de estudio el inventario inicial se obtiene a partir del proyecto de desarrollo de producto y se proyecta su rediseño. En otros dos casos de estudio se parte de los datos que proporciona la instalación productiva y se proyecta su rediseño. Además, en uno de estos casos, se comprueba el resultado sobre la propia instalación. En cada caso, la aplicación sistemática de fases permite proponer alternativas, valorar su idoneidad de acuerdo a las especificaciones del producto y lograr un diseño mejorado teniendo en cuenta el impacto ambiental, la rentabilidad económica y el bienestar social.

De entre todas las amenazas que perjudican la calidad del agua (acidificación, salinización y contaminación con xenobióticos), la eutrofización se ha convertido en una de las más comunes que afecta a lagos y embalses de todo el mundo. El incremento de fósforo (P) en las masas de agua, el cual es el nutriente limitante para la producción primaria, constituye la principal causa de la eutrofización. El lavado de nutrientes que procede de la escorrentía de zonas agrícolas así como el tratamiento ineficiente de las aguas residuales son las principales causas del incremento de P en los ecosistemas acuáticos, lo cual se traduce en una pérdida de biodiversidad, blooms de cianobacterias tóxicas y cambios en la función general del sistema. En esta tesis doctoral el objetivo principal fue evaluar el rendimiento de tres diferentes adsorbentes para eliminar / adsorber P de agua de los lagos y sedimentos en un contexto de restauración del lago. Dos de estos compuestos son magnéticos como el caso de las partículas comerciales de carbonilo Fe micronizadas (grado HQ y CC, BASF) y partículas magnéticas híbridas de quitosán sintetizadas en laboratorio mientras que el otro es no magnético y corresponde al CFH-12®. Aparte de la eliminación de P, se estudió también la factibilidad de utilizar partículas de carbonilo micronizadas de Fe para eliminar Mn de la solución acuosa en el tratamiento de agua., Among all threats that impair water quality (acidification, salinization or contaminantion with xenobiotics), eutrophication has become one of the most common affecting lakes and reservoirs from all over the world. Enrichment of phosphorus (P) in water bodies, which is the growth-limiting nutrient of primary productivity in freshwater bodies, constitutes the main cause of eutrophication. Fertilizer run-off coming from agricultural areas and insufficient wastewater treatment are the main responsible for the increase of P inputs to the aquatic ecosystems leading to biodiversity loss, toxic cyanobacteria blooms and changes in the function of the system. In this PhD dissertation the main purpose was to assess the performance of three different adsorbents to remove/adsorb P from lake water and sediment in a context of lake restoration. Two of these compounds are magnetic as the case of commercial micronsized carbonyl Fe particles (grade HQ and CC, BASF) and hybrid chitosan magnetic particles synthesized in laboratory whereas the other one is non magnetic and corresponds to CFH-12®. Apart from the removal of P, the feasibility of using micronsized carbonyl Fe particles to remove Mn from the aqueous solution in water treatment was also studied., Tesis Univ. Granada. Programa Oficial de Doctorado en: Dinámica de Flujos Biogeoquímicos y sus Aplicaciones, Proyectos de investigación de excelencia de la Junta de Andalucía P10-RNM-6630 y P11-FQM-7074 así como a los proyectos MINECO CTM 2013-46951-R, MAT 2013-44429-R y PCIN 2015-051 y al Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Los objetivos de este trabajo han sido, por un lado, estudiar los parámetros químicos biológicos y bioquímicos más apropiados para conocer el grado de transformación de los materiales orgánicos durante su compostaje de forma que fuera posible conocer con suficiente certeza si el grado de estabilidad alcanzado por los mismos era adecuado y, por otro, evalua la idoneidad de los composts como abonos orgánicos o como substratos para cultivos sin suelo. Los resultados obtenidos indican que es difícil encontrar un índice de madurez que, de forma individual, permita establecer el grado de estabilidad de la materia orgánica sometida a compostaje, y que en general, los valores de tal índice dependen de la naturaleza de los materiales orgánicos. Tan sólo los parámetros relacionados con la actividad microbiana o con la degradación de los compuestos orgánicos más lábiles mostraron valores similares en las seis mezclas estudiadas al final del compostaje. La utilización de los composts como abonos orgánicos o como substratos para cultivos sin suelo, en las condiciones de este trabajo, permitió el cultivo de diferentes especies vegetales con resultados comparables a los obtenidos en un suelo con fertilización mineral o sobre un substrato comercial a base de turba.

Amphiphilic Janus dendrimers (JDs) are repetitively branched molecules with hydrophilic and hydrophobic components that self-assemble in water to form a variety of morphologies, including vesicles analogous to liposomes with potential pharmaceutical and medical application. To date, the self-assembly of JDs has not been fully investigated thus it is important to gain insight into its mechanism and dependence on JDs’ molecular structure.

El objetivo de esta investigación fue realizar un análisis de las fuentes y sumideros de emisiones de Gases de Efecto Invernadero dentro de la cadena de producción de ganado bovino. Se analiza la situación en México respecto a la importancia del sector ga

El agua en España es uno de los recursos naturales que, por su carácter limitado y variable, tanto en cantidad como en calidad, debería protegerse con especial intensidad. Conscientes de esta necesidad y en consonancia con la Estrategia Europea 2020, el programa operativo de crecimiento sostenible 2014-2020, diseñado por el Ministerio de Hacienda y Administraciones Públicas, establece como uno de los ejes prioritarios de actuación la mejora de la calidad de las aguas naturales. Actualmente y tras la publicación, hace ya más de 25 años, de la Directiva 91/271/CEE, sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas, y una vez alcanzadas las exigencias mínimas establecidas, es necesaria la publicación de disposiciones y normativas más severas, acordes a las pautas establecidas en la Directiva 2000/60/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 23 de octubre de 2000, conocida como la Directiva Marco del Agua (DMA), en relación a la protección de las aguas. Generalmente, al carecer de requerimiento legal, las instalaciones de depuración no incluyen procesos de desinfección que reduzcan la carga microbiológica de los efluentes. En consecuencia, estos agentes se incorporan al medio ambiente a través del vertido directo o indirecto de estas instalaciones o a través de los fangos en los que han sido concentrados y que son utilizados como abono en prácticas agrícolas. En general, la contaminación presente en las aguas residuales puede limitar su vertido al cauce, que debe cumplir con lo establecido en el Real Decreto 670/2013, así como el uso posterior que se puede hacer de las aguas receptoras, sobre todo en abastecimiento a poblaciones y uso recreacional (baño y otros), debiéndose cumplir principalmente con lo establecido en el Real Decreto 817/2015. Por otro lado, en relación a los fangos producidos en una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR), en el marco de una economía circular, la consideración de éstos como un producto susceptible de su utilización, ha transformado la tradicional visión del mismo, cuyo único destino era la disposición en vertedero. El Plan Nacional de Lodos de Depuradoras de Aguas Residuales recoge la disposición en vertedero como última opción de destino para este producto, siendo la primera alternativa su aplicación al suelo (Lasheras, 2011). Como consecuencia, de la aplicación de la Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados, los fangos de EDAR que se tratan en la propia instalación y que se aplican al suelo se considerarán un “subproducto” y no un “residuo”. El fango generado en las EDARs se utiliza habitualmente en agricultura, ya que presenta una importante fuente de nutrientes y materia orgánica para el suelo. En la actualidad, la aplicación de fangos en agricultura debe cumplir el Real Decreto 1310/1990, de 29 de octubre, por el que se regula la utilización de lodos de depuración en el sector agrario, en el que se establecen límites para metales pero no de gérmenes patógenos. Conscientes de que esta aplicación al suelo puede suponer un riesgo sanitario y ambiental, se publica la Orden AAA/1072/2013, de 7 de junio, sobre utilización de lodos de depuración en el sector agrario, cuyo objetivo es establecer la información que una EDAR debe proporcionar en relación con el tratamiento aplicado a sus fangos y además debe informar sobre la concentración de Salmonella spp., Escherichia coli y otros contaminantes químicos inorgánicos y orgánicos presentes en el mismo.Dada la naturaleza de los fangos de EDARs, éstos suelen someterse a procesos de estabilización para reducir su capacidad de fermentación, el olor y los microorganismos potencialmente patógenos. En la actualidad existen diferentes tecnologías para conseguir estos objetivos. En concreto, destaca la aplicación de los tratamientos biológicos, muy utilizados sobre todo en EDARs situadas en medianos y grandes núcleos de población. Son escasos los estudios sobre comportamiento y evolución de microorganismos realizados a escala real, tanto en la línea de aguas como en la de fangos, debido fundamentalmente a la dificultad habitual de acceso a instalaciones y toma de muestras. Además, resulta apropiado facilitar un enfoque integrado del control de las emisiones de las plantas de tratamiento de depuración en el agua y en el suelo, que otorgue una protección al medio ambiente en su conjunto, de manera que se evite la transferencia de contaminación de un elemento o recurso natural a otro. El objetivo de esta Tesis Doctoral es investigar el comportamiento y evolución de microorganismos potencialmente patógenos presentes en aguas residuales urbanas a través de las instalaciones de depuración seleccionadas, con el fin de evaluar los diferentes procesos existentes, lo que permita establecer criterios de selección de las mejores tecnologías disponibles, reduciendo su presencia tanto en efluentes como en fangos, potenciando así su posible aprovechamiento agrícola, con el fin último de reducir riesgos para la salud pública y el medio ambiente.El objetivo principal se puede desglosar en tres líneas principales de estudio y en los correspondientes objetivos secundarios:1. Investigar el efecto que cada proceso y/o etapa existente, dentro de las líneas de tratamiento de las EDARs seleccionadas, ejerce sobre la reducción de microorganismos y en último término, sobre la calidad de efluentes y de fangos. 1.1. Estudiar el comportamiento, distribución y evolución de cada microorganismo dentro de la línea de aguas y de fangos de cada EDAR seleccionada e identificar los procesos responsables de la reducción o concentración de bacterias, así como las principales variables influyentes, dentro del sistema de tratamiento integral de una EDAR. 1.2. Establecer la relación existente entre los procesos de tratamiento aplicados y la calidad microbiológica de efluentes y fangos de salida de planta. 1.3. Evaluar el impacto de los efluentes en el cauce receptor. 1.4. Evaluar la idoneidad del control de parámetros indicadores microbiológicos y metodologías de diagnóstico de calidad, de aguas y fangos. 2. Investigar a escala piloto, la influencia que la aplicación de diferentes procesos de digestión biológica de fangos de EDARs (aerobia y anaerobia, tanto en condiciones mesofílicas como termofílicas), ejercen sobre la composición microbiológica del fango. 2.1. Estudiar la evolución y comportamiento de bacterias indicadoras y microorganismos patógenos durante el tratamiento biológico anaerobio de fangos de EDARs, en condiciones mesofílicas y termofílicas. 2.2. Estudiar la evolución y comportamiento de bacterias indicadoras y microorganismos patógenos durante el tratamiento biológico aerobio termofílico de fangos de EDARs. 2.3. Determinar el grado de cumplimiento de los criterios de calidad microbiológica de los fangos de salida de EDAR en función del tratamiento biológico aplicado y sus condiciones de operación.3. Conocer la evolución temporal de la contaminación microbiológica de fangos tras su aplicación en terrenos agrícolas y evaluar las principales variables influyentes en la calidad microbiológica del suelo. Las conclusiones generales de esta Tesis Doctoral son las siguientes: • La contaminación microbiológica presente en el influente de todas las depuradoras es del mismo orden de magnitud, independientemente del origen de las aguas residuales brutas, de la estación del año considerada o del caudal de tratamiento; se cuantifican entre 105-108 UFC/100ml, en función del microorganismo considerado. En general, existe una mayor concentración de bacterias Gram negativas que de Gram positivas. Se detecta de forma sistemática coliformes totales, E.coli, Pseudomonas sp., Staphylococcus aureus, Enterococcus sp. y Clostridium perfringens, y de manera puntual Salmonella spp.• Las bacterias analizadas presentan una evolución similar a lo largo de la línea de aguas, a través de los tratamientos aplicados; en consecuencia se considera adecuada la utilización del indicador E.coli (por su origen fecal presente en gran concentración), como parámetro de control de referencia de la calidad bacteriológica de las aguas residuales y en consecuencia de la eficacia del tratamiento.• La decantación primaria, no tiene efecto destacable sobre la eliminación de bacterias en las aguas residuales, en las instalaciones estudiadas.• Tras un proceso biológico mediante cultivo en suspensión, la decantación secundaria produce un efecto destacable sobre la eliminación bacteriana de las aguas, hecho no detectado cuando la decantación se realiza tras un sistema de filtros percoladores.• El tratamiento terciario mediante lagunaje reduce la concentración microbiológica del agua hasta cuatro órdenes de magnitud, alcanzando las mayores eliminaciones a mayor tiempo de exposición del agua a la radiación solar. Por el contrario, el humedal estudiado aumenta la contaminación bacteriana hasta en un orden de magnitud.• Si una EDAR consta de tratamiento primario y secundario en la línea de aguas, la contaminación microbiológica experimenta una reducción global en el proceso de depuración, de entre 1-2 órdenes de magnitud (medida en términos de concentración). Si además también incluye tratamiento terciario mediante lagunaje, la reducción global puede ser de hasta 5 ó 7 siete órdenes de magnitud.• Debido a la gran contaminación bacteriana ya existente en el tramo medio de ríos de la cuenca hidrográfica del Ebro, el impacto de los vertidos urbanos estudiados sobre los mismos se considera prácticamente despreciable, por ser la concentración microbiológica vertida de la misma magnitud que la presente en los cauces receptores.• Al no existir una metodología estandarizada ni criterios unificados para el análisis microbiológico en fangos, se realiza un estudio para evaluar la idoneidad de diferentes métodos de análisis; se concluye que los resultados de los análisis realizados mediante los métodos de recuento en placa (vertido en placa, placa difusa y filtración en membrana) no son comparables con los obtenidos mediante el método del NMP. Se aconseja la utilización del método de filtración en membrana tanto la cuantificación de bajas como de altas concentraciones bacteriológicas en muestras sólidas o semi sólidas.• La concentración microbiológica en muestras de fangos procedentes de la decantación secundaria varía entre 103-106 UFC/ml en función del microorganismo analizado. No se observan diferencias destacables entre los rangos de concentración de bacterias Gram positivas y bacterias Gram negativas. En los fangos frescos se detecta de forma sistemática coliformes totales, E.coli, Pseudomonas sp., Staphylococcus aureus y Enterococcus sp.; de manera puntual aparece Salmonella spp. en alguna de las muestras analizadas.• Los tratamientos de digestión realizados a escala piloto, consiguen una reducción de la contaminación microbiológica presente en fangos de hasta 3 órdenes de magnitud, cuando se utiliza un proceso anaerobio mesófilico y de hasta 5 órdenes de magnitud, cuando se aplica un proceso termofílico en condiciones tanto aerobias o anaerobias. • En el intervalo estudiado (entre 10 y 20 días en el proceso anaerobio mesofílico y entre 5 y 15 días en los termofílicos, aerobio y anaerobio), el TRH del fango en los digestores no influye en la reducción de Enterococcus sp. y E.coli. • La reducción de las bacterias objeto de estudio varía en función del tratamiento de digestión aplicado. En concreto, la mayor eliminación de Enterococcus sp. se obtiene mediante el tratamiento anaerobio termofílico y la mayor eliminación de E.coli se obtiene mediante el tratamiento aerobio termofílico. En consecuencia, se recomienda la utilización de ambos indicadores para evaluar la eficacia de un proceso de digestión.• Los dos procesos de digestión termofílicos estudiados (aerobio y anaerobio), considerados “tratamientos avanzados” en los documentos de trabajo elaborados por la Unión Europea, consiguen la higienización del fango, en términos de concentración de E.coli y de ausencia de Salmonella spp. teniendo en cuenta los criterios establecidos en el documento más reciente, publicado en 2010. • Las condiciones de almacenamiento del fango tratado influyen en la contaminación microbiológica presente. Aunque la concentración de las bacterias Gram positivas no se ve afectada, la concentración de las Gram negativas, disminuye al aumentar el tiempo de almacenamiento.• El fango tratado procedente de un proceso de depuración de aguas residuales urbanas mejora las características agronómicas de los suelos, tanto de naturaleza arcillosa como arenosa, aumentando la concentración de materia orgánica y nutrientes. • La aplicación del fango al suelo no supone un empeoramiento de la calidad microbiológica del terreno, teniendo en cuenta los indicadores bacterianos objeto de este trabajo.

Fluorescent Carbon Nanodots, “CNDs”, are a new type of carbon nanomaterials that have emerged recently, and have attracted intense interest as a potential alternative to classical semiconductor Quantum Dots. CNDs possess high biocompatibility, easy and low-cost synthesis, good colloidal stability and appealing optical properties. CNDs also hold a huge potential as novel and versatile luminescent nanomaterials for a wide range of applications such as bioimaging, drug delivery, chemical sensing, photocatalysis, and as sensitizers for photovoltaic solar cells. This Thesis deals first with the development of different strategies to produce non-toxic, inexpensive carbon nanoparticles with good and tunable emission properties spanning an activation window from the ultraviolet (UV) to the near infrared (NIR). On the other hand, the prepared CNDs have been applied in different fields: theranostics, sensing and catalysis. The aims of this PhD Thesis have been: (i) to synthesize fluorescent CNDs from abundant and inexpensive precursors by improving state-of-the-art methods and by the development of novel synthesis strategies; (ii) to understand and optimize the structural and optical properties of the as-synthesized CNDs; and (iii) to use the CNDs as fluorescent Biomarkers and Photodynamic Therapy agents, as luminescent Nanosensors and as photosensitisers in Catalytic applications. After an introductory section, the thesis is structured in three blocks:I. Synthesis of CNDs, evaluation of different synthesis methods: hydrothermal treatment, pyrolysis of organic compounds and flash-thermal pyrolysis of carbon precursors contained in the channels of inorganic mesoporous templates.II. Characterization of CNDs: evaluation of their structural and optical properties with special attention to the role of functional groups generated in the CNDs and the chemical composition of the different precursors to induce an enhanced response in the visible-NIR range.III. Applications of CNDs: evaluation of their role as biomarkers, theranostic agents, and ion sensors, especially in the NIR range. Evaluation as sensitizers/light harvesters able to expand the response of other photocatalysts or to mimic the enzymatic activity of peroxidase.Finally, a conclusion section contains the main conclusions reached in this work.

El uso de combustibles alternativos puede ser una posible solución para minimizar la formación de contaminantes en los motores diésel, como, por ejemplo, los óxidos de nitrógeno (NOx) y el hollín, que presentan una gran variedad de efectos perjudiciales para el medio ambiente y/o la salud humana. En este campo, la reformulación de combustibles, mediante la adición de compuestos oxigenados, parece ser una solución muy prometedora. Sin embargo, el comportamiento de estos combustibles alternativos en un entorno de combustión es menos conocido en comparación con los combustibles convencionales. Por lo tanto, para diseñar y optimizar los futuros equipos de combustión, se requieren experimentos bajo condiciones de laboratorio bien controladas, acompañados por estudios cinético-químicos, que ayuden a interpretar y a entender los mecanismos de reacción que ocurren durante dichos procesos.En este contexto, el objetivo del presente trabajo es analizar el papel como aditivos de combustible de tres compuestos oxigenados propuestos en la bibliografía como posibles aditivos: etanol, dimetil éter (DME) y dimetoximetano (DMM), con diferentes grupos funcionales y/o número de átomos de carbono, en condiciones de interés para los procesos de combustión. Para lograr este objetivo global, se han llevado a cabo diferentes estudios. En primer lugar, se ha analizado la oxidación de intermedios de interés, formiato de metilo (MF) y metano (CH4), generados durante la oxidación de estos compuestos oxigenados. Posteriormente, se ha caracterizado individualmente la oxidación a alta presión de los compuestos oxigenados y, en el caso del DMM, también se ha estudiado su oxidación a presión atmosférica. Durante los estudios individuales de los compuestos, se ha desarrollado un mecanismo cinético químico para describir la oxidación de los diferentes compuestos en las diversas condiciones experimentales estudiadas. Finalmente, se ha analizado el papel como aditivos de etanol, DME y DMM. Para ello, se han realizado experimentos de oxidación de sus mezclas con acetileno (C2H2) en condiciones de alta presión, más representativas de las condiciones reales de operación en motores. Se ha seleccionado el acetileno como combustible principal ya que se le considera un precursor de hollín y/o un intermedio durante la combustión de hidrocarburos.El amplio intervalo de condiciones experimentales probadas ha permitido compilar y validar un mecanismo cinético químico detallado capaz de describir la oxidación a alta presión de las mezclas acetileno-compuesto oxigenado, y analizar el papel de los compuestos oxigenados como aditivos de combustible. Los resultados indican que el grupo funcional tiene una gran influencia en la oxidación de las mezclas. Mientras que la adición de etanol (un alcohol) casi no tiene ningún efecto sobre la oxidación de C2H2, la adición de DME o DMM (éteres) desplaza la conversión de C2H2 a menores temperaturas, y cuanto más pequeño es el éter, menor es dicha temperatura de conversión. Así, el DME es el compuesto más efectivo para reducir la temperatura de inicio de la conversión de C2H2. Además, un aumento en la composición de la reserva de radicales O/OH, debido al oxígeno presente en estas moléculas, promueve la oxidación de C2H2 hacia CO y CO2, eliminando, de esta manera, carbono de las rutas de reacción que conducen a la formación de hollín.

Fil: Coniglio, Romina O. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Doctorado en Ciencias Aplicadas; Argentina. Las prácticas agrícolas generan desperdicios lignocelulósicos compuestos por celulosa, hemicelulosas y lignina que pueden ser bioconvertidos por hongos para generar productos de valor agregado como los biocombustibles. En este sentido, las enzimas celulolíticas como las endoglucanasas, celobiohidrolasas y β-glucosidasas se presentan como una alternativa para su utilización en la hidrólisis de celulosa a azúcares que pueden ser fermentados a etanol. El objetivo general de esta tesis fue obtener un medio enriquecido en celobiohidrolasas a partir del cultivo de hongos políporos nativos de Misiones (Argentina) con características propicias para ser utilizados en el proceso de sacarificación, un paso clave en la producción de bioetanol. En un screening inicial, se evaluó el potencial celulolítico de 14 políporos mediante ensayos cualitativos seleccionándose 11 aislamientos que mostraron actividad endoglucanasa, celobiohidrolasa y β-glucosidasa. Luego, se realizó un screening cuantitativo en cultivos sumergidos y se seleccionó el aislamiento LBM 033 por presentar los mayores títulos de actividad enzimática para las tres celulasas. Además, los sobrenadantes de cultivo de cada aislamiento mostraron diferentes perfiles isoenzimáticos, correspondiendo la mayoría de las bandas a 45 kDa para las celobiohidrolasas y a un rango entre 69 y 88 kDa para las endoglucanasas. El aislamiento LBM 033 fue identificado como Trametes villosa mediante el uso de los marcadores ITS y rbp2 y la construcción de árboles. La celulosa cristalina, la peptona y el sulfato de amonio afectaron (P≤0,01) a la actividad celobiohidrolasa, obteniéndose la mayor actividad enzimática luego de 12 días de cultivo. Las condiciones del medio se estandarizaron, obteniéndose el valor óptimo de 49±5 U/l en las siguientes condiciones: 15 g/l de celulosa cristalina y 3 g/l de peptona y sulfato de amonio. El sobrenadante de cultivo estandarizado de T. villosa LBM 033 presentó el mayor valor de actividad celobiohidrolasa a 60°C y pH 4, 8. La termoestabilidad fue mayor a 30ºC seguida de 50ºC, disminuyendo a temperaturas más elevadas, mientras que la actividad enzimática fue más estable a los pHs 4, 8 y 10. El sobrenadante presentó además títulos elevados de otras actividades enzimáticas necesarias para la hidrólisis de los sustratos holocelulósicos, hidrolizando los sustratos artificiales celulósicos hasta celobiosa y glucosa. En la sacarificación del residuo de cebada pretratatado por extrusión, el porcentaje de sacarificación de la holocelulosa fue del 30 %, representado probablemente por oligosacáridos reductores. En el análisis del secretoma se logró identificar una CBHII. Además, el 66 % de las proteínas estuvieron relacionadas con la bioconversión de la biomasa lignocelulósica. Estos resultados indican que los macrohongos de Misiones, como T. villosa LBM 033 pueden constituir una valiosa fuente de celulasas, especialmente celobiohidrolasas que pueden aplicarse en la etapa de sacarificación lo que podría reducir el costo total de la producción de bioetanol.

Fil: Barchuk, Mónica Lucrecia. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Doctorado en Ciencias Aplicadas; Argentina. El aprovechamiento de fuentes alternativas de energía es una de las prioridades del plan de desarrollo estratégico de la Argentina. La utilización del residuo bagazo de caña de azúcar se presenta como una alternativa para la producción de combustibles de segunda generación siendo necesaria la optimización del pretratamiento de la biomasa. Las endoxilanasas secretadas por numerosos microorganismos, dentro de los que se destacan los pertenecientes al género Trichoderma, hidrolizan el xilano de la hemicelulosa permitiendo la liberación de azúcares de cinco carbonos fermentables y facilitando la exposición de la fibra de celulosa para su hidrólisis en la etapa de sacarificación. El objetivo de esta tesis fue seleccionar cepas nativas de la provincia de Misiones para la optimización de la producción de xilanasas y profundizar en las características bioquímicas y genéticas de estas enzimas, para evaluar su potencial biotecnológico en el pretratamiento de bagazo de caña de azúcar. En primer lugar, se realizó un screening cualitativo de 20 cepas de Trichoderma sp. disponibles en el laboratorio, de las cuales 11 resultaron positivas para endoxilanasa. Luego para la cuantificación de la actividad enzimática de las cepas seleccionadas se realizaron cultivos en medio líquido, 5 de ellas presentaron los máximos niveles de actividad. Seguidamente se evaluó la actividad endoxilanolítica de estas cinco cepas en medio de cultivo suplementado con bagazo de caña de azúcar y se seleccionó a la cepa identificada como T. atroviride LBM 117 como la más promisoria por mostrar el nivel más alto de actividad endoxilanolítica y con mayor termoestabilidad enzimática a 30 C. Las concentraciones de bagazo de caña y de las 3 fuentes de nitrógeno del medio Mandels fueron optimizadas, logrando un 15% de incremento en los niveles de actividad. El análisis bioeconómico realizado mostró que la producción de endoxilanasa es más rentable en comparación al xilano en estas condiciones. En paralelo se obtuvo una secuencia génica estructural compuesta por 720 pb, que se traduce en 219 aminoácidos. Se corroboró la similitud con secuencias disponibles en las bases de datos lo que arrojó una identidad del 97% con T. atroviride (XM 014082116.1). Se logró reutilizar la enzima e incrementar su termoestabilidad respecto a la enzima libre, al inmovilizarla en agar- agar con un rendimiento de la actividad enzimática del 97 %. En lo que hace referencia al efecto de diferentes aditivos sobre la actividad, se vio que el cobalto inhibió la actividad tanto de la libre como de la inmovilizada, en cambio el EDTA y el zinc mejoraron la actividad de la enzima inmovilizada un 30%. Por último, se realizó la evaluación del potencial xilanolítico de la enzima nativa y comercial tanto libre como inmovilizada sobre la bioconversión del bagazo de caña de azúcar pretratado con NaOH. Los mayores niveles de azúcares reductores se obtuvieron en el ensayo con la endoxilanasa libre nativa. Luego del proceso de sacarificación de este material se vislumbró que el pretratamiento enzimático permitió la obtención de un 60 % más de azúcares reductores que podrían estar disponibles para la fermentación. Convirtiéndose en una estrategia promisoria para su aplicación en la producción de bioetanol. The exploitation of alternative sources of energy is one of the priorities of the strategic development plan of Argentina. The use of sugarcane bagasse is an alternative for the production of second generation fuels in which the optimization of the biomass pretreatment become necessary. Secreted microbial endoxylanases, particularly those belonging to the genus Trichoderma, hydrolyze the xylan of the hemicellulose which allows the release of five carbon sugars and facilitates the exposure of the cellulose fibers for their hydrolysis in the saccharification step. The objective of this PhD thesis was to select native strains from the province of Misiones to optimize the endoxylanase production and study biochemical and genetic characteristics of these enzymes to evaluate their biotechnological potential in the pretreatment of sugarcane bagasse. In first place, a qualitative screening of 20 Trichoderma strains was carried out and 11 of them were endoxylanase producers. Their enzyme activity quantification was carried out in liquid culture medium where 5 of them showed the highest enzyme levels. Endoxylanase activity produced by these 5 strains in culture medium with sugarcane bagasse was then evaluated, and T. atroviride LBM 117 was selected since it showed the highest endoxylanase activity and the best enzyme thermostability at 30 ºC. The concentrations of sugarcane bagasse and the three nitrogen sources presented in Mandels medium were optimized reaching an improvement of 15% enzyme activity levels. Bioeconomic analysis showed that endoxylanase production in these conditions is more rentable than using commercial xylan. Moreover, it was obtained a structural genic sequence of 720 bp which was translated into 219 amino acids, and was compared to sequences available in databases corroborating a 97% identity with T. atroviride (XM 014082116.1). Furthermore, the reuse of the endoxylanase and its thermostability improvement was possible by immobilizing it in agar-agar with an 97% enzyme activity yield. In regard to the effect of different additives on the endoxylanase activity was found that cobalt inhibited the activity of both free and immobilized enzyme whereas EDTA and zinc improved 30% activity of the immobilized enzyme. Lastly, the evaluation of the xylanolytic potential of both free and immobilized native and commercial enzymes was carried out on the NaOH pretreated sugarcane bagasse bioconversion, and the highest levels of reducing sugars were obtained applying the native free endoxylanase. After the saccharification of this material, it was concluded that the enzymatic pretreatment yielded 60% more reducing sugars which could be available for fermentation, being a promising strategy for its application in the process of bioethanol production.

Fil: Araya, Patricia Raquel. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Doctorado en Ciencias Aplicadas; Argentina. En el siglo XXI se está produciendo una crisis de la biodiversidad, caracterizada por las extinciones masivas entre 100 y 1000 veces superiores a otras ocurridas y originada por actividades humanas que producen pérdida, fragmentación y degradación de hábitats, cambios climáticos, invasiones de especies exóticas y sobre-explotación. Los ecosistemas acuáticos continentales se encuentran entre los más ricos y diversos del planeta, aunque también entre los más gravemente amenazados por uso humano intensivo del agua y sus cuencas. Los peces de agua dulce representan un cuarto del total de la biodiversidad de vertebrados del planeta. La provincia de Misiones se encuentra incluida en el bosque Atlántico considerado a nivel mundial el cuarto "punto caliente de biodiversidad" por su excepcional concentración de especies endémicas y por su elevada pérdida de hábitats mayor al 90% de su superficie original. Es la región con mayor biodiversidad de la Argentina y una de las más prioritarias en acciones de conservación. Recientemente se ha descripto una rica fauna endémica (en el mundo y Argentina) de peces en Misiones, cuyas relaciones biogeográficas no están aún conocidas. La descripción de los patrones biogeográficos de distribución y riqueza de especies, y de las características ecológicas de las comunidades constituyen una herramienta imprescindible para optimizar la eficiencia en la gestión y conservación de los recursos, evaluando fortalezas y vacíos del actual sistema de áreas protegidas. Las especies endémicas son prioritarias en estrategias de conservación, ya que por sus distribuciones restringidas son fácilmente afectadas teniendo mayor probabilidad de extinción. Los objetivos de este trabajo son: (1) Compilar y profundizar el inventario de peces de los arroyos de la Provincia de Misiones; (2) Evaluar sus relaciones biogeográficas en el contexto de regionalizaciones de Argentina y Sudamérica proponiendo áreas de endemismo íctico, (3) Determinar áreas prioritarias y vacíos de conservación en relación con el Sistema actual de áreas protegidas (AP). Se probará la hipótesis de la relación de los arroyos misioneros con la cuenca del Alto Paraná del Brasil. Los datos sobre distribución y composición de la ictiofauna de Misiones provienen de muestreos propios y una compilación de la literatura. Los muestreos propios de esta tesis se realizaron en dos arroyos, uno tributario del Paraná (Piray Miní) y otro tributario del Uruguay (Paraíso), los datos permitieron completar los presentes en la literatura, para comparar estructura y composición (Diversidad α con Shannon, Diversidad β con Jaccard, Sorensen y Complementariedad) de las comunidades ícticas de los tributarios al río Uruguay (T.RURU) y tributarios al río Paraná (T.RPAR). La riqueza de los arroyos fue comparada mediante los estimadores no paramétricos de Chao 2 y Jackknife 2. Para evaluar las relaciones biogeográficas y áreas de endemismos de los arroyos de Misiones se utilizó el análisis de endemismos por parsimonia (PAE). Se modificó la matriz presentada por López et al. (2008) mediante datos propios y la revisión de la literatura, agregando además como terminal el río Alto Río Paraná en el Brasil y separando el río Iguazú en Alto y Bajo. Los análisis fueron realizados usando el programa TNT. Para la identificación de áreas prioritarias de conservación se reconocieron los arroyos con presencia de especies endémicas y se evaluó el estado y vacíos de conservación mediante el estado ecológico de los cursos de agua y su cuenca (A) y el grado de protección que poseen (B): (A) La integridad ecológica de los cursos de agua se basó en evaluar la integridad ecológica de los arroyos y su cuenca considerando: el flujo normal o interrumpido por represas, calidad del agua, estado de la ribera mediante el índice de calidad de bosques ribereños, introducción de especies invasoras. (B) Para analizar los niveles de protección de los arroyos se superpusieron el mapa de los cursos con las áreas protegidas de Misiones, considerando el porcentaje del curso fluvial dentro del área protegidas (protegido), si son limítrofes (marginalmente protegido) o si están por fuera (no protegido). Se les asignó un nivel de protección de la siguiente manera: no protegido (0%), escasamente protegido (

Tesis de maestría en sustentabilidad La necesidad progresiva de equilibrar los intereses entre el desarrollo sostenible y el capitalismo, ha encontrado su respuesta en la sustentabilidad corporativa, la cual traslada el término "desarrollo sustentable" desde un contexto global hacia un ámbito organizacional. Bajo esta teoría, se realizará el diseño de un programa que incorpore los principios de la sustentabilidad, dentro de la gestión corporativa. La individualidad de cada organización, hará que el diseño de un programa de sustentabilidad sea único en cada caso, para este diseño se utiliza una metodología denominada: "Sistema de Gestión para la Sustentabilidad Corporativa” por Azapagic (2003), y es aplicada en una empresa dedicada al desarrollo de software en Hermosillo, Son. El presente trabajo, explora las capacidades internas de una organización para realizar un aporte substancial al desarrollo de su contexto social, económico y ambiental, mientras que se consolida como una herramienta estratégica de mercado. Este estudio aporta al caso de la sustentabilidad corporativa en México. Otros estudios han encontrado como un factor menos relevante el impacto en la imagen y la reputación que conllevan la adopción de prácticas sustentables, esto es generalmente atribuido a que aún estamos en fases iniciales de la curva de aprendizaje en temas de cómo la sustentabilidad funciona dentro de las organizaciones. Este trabajo argumenta a través de sus resultados que es posible mejorar el posicionamiento de una empresa si la misma tiene un compromiso genuino con los principios de la sustentabilidad. Los resultados muestran que el programa de sustentabilidad en este caso de estudio es percibido útil para fortalecer la cultura interna al mismo tiempo que reflejaba un efecto positivo en la comunidad exterior. Universidad de Sonora. División de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Industrial, 2017.

La actividad minera es la base imprescindible del desarrollo del resto de la actividad industrial. Sin embargo, la sociedad la percibe como gran generadora de impacto sobre el medio natural, lo que provoca rechazo por parte del entorno. Ciertamente las explotaciones mineras son fuertes consumidoras de energía además de generar un importante impacto ambiental debido a la gran superficie de terreno que ocupan. No obstante, esta actividad se puede considerar limitada en el tiempo. Aunque a nivel global ya está extendida la evaluación del impacto ambiental de la actividad minera, es preciso ir más allá y mantener un enfoque de desarrollo sostenible con una perspectiva de pensamiento de ciclo de vida o de cadena de producto, que valore los beneficios o perjuicios a lo largo de todo el proceso, del diseño al cierre. Este trabajo parte de la consideración de la producción de relaves como uno de los impactos más severos y trascendentes de la actividad minera y persigue determinar la solución óptima de gestión de los mismos en pro de un desarrollo sostenible que permita seguir produciendo dichas materias primas con la mínima afección al entorno. Dadas las dificultades de expresar la sostenibilidad, en este trabajo se realiza un análisis que considere las metodologías más ampliamente establecidas: Análisis de Ciclo de Vida, Huella Hídrica y Análisis de Riesgos. La metodología de Análisis de Ciclo de Vida se presenta como una herramienta de evaluación de impacto holística, capaz de atender a una gran variedad de categorías de impactos. Sin embargo, se conoce que, como modelo que es, es una simplificación de la realidad, haciéndose necesario un examen más exhaustivo. Para ello se complementa la evaluación con un estudio de las Huellas Hídrica y de Carbono, por ser indicadores sencillos, muy extendidos en la sociedad y estar muy ligados a las principales categorías de impacto. Los enfoques anteriores se completan con un Análisis de Riesgos según la metodología AMFE que trata los aspectos concernientes al riesgo del método escogido. Para valorar las distintas alternativas se generan tres escenarios: - Relaves fluidos. - Relaves espesados o “paste” y, finalmente, - Relaves secos, procedentes de filtración. Tras la realización del ACV se comprueba que las principales categorías de impacto son el uso de la energía y su consecuente consumo de recursos fósiles y emisiones, así como el uso del suelo, aspectos que aportan tanto al valor final que el resto del inventario llega a ser irrelevante. Utilizando la metodología ReCiPe se determina la importancia del espacio ocupado en el caso de los relaves sin tratar, la mayor relevancia del coste energético en el caso del transporte de espesados y el ahorro de espacio e incluso energético en el caso de los filtrados. Sobre todos ellos se realiza un análisis de sensibilidad que evidencia la importancia sobre el resultado de la valoración del uso del suelo, el tipo de energía utilizado y la ubicación de la planta de espesado. Se valora de forma complementaria la Huella Hídrica, dado que el agua es otra pieza clave. La perspectiva de Ciclo de Vida tiene en cuenta toda el agua que se requiere a lo largo de las diferentes etapas de cada uno de los elementos del sistema, incluyendo por ejemplo el consumo necesario para la producción de energía. La influencia de la metodología utilizada se hace evidente cuando se realiza la Huella Hídrica con un enfoque completo de Análisis de Ciclo de Vida, según la norma 14046. La aplicación del enfoque de Hoekstra proporciona impactos significativamente menores en cada uno de los escenarios e incluso altera su orden de importancia. Finalmente, se realiza un Análisis de Riesgos, ratificando la idoneidad del filtrado como opción más segura. Por último, a partir del análisis de las tres formas de gestión se diseña un conjunto de indicadores complementarios de sostenibilidad para dar cobertura a todos los posibles impactos.

Tesis doctoral presentada en el Departamento de Química, Física y Analítica de la Universidad de Oviedo, 2017, [EN] The growing demand for energy has led to increasing greenhouse gas emissions (GHG) resulting in significant climate changes with implications at global scale. Within the energy sector, CO2 from coal combustion is the main cause of total GHG emissions. Of the available options for reducing CO2 emissions, carbon capture and storage after oxy-fuel combustion processes, have gained ground as a promising alternative to conventional combustion in air. Oxy-coal combustion technologies ensure a relatively high level of development and exhibit a high versatility when they are implemented in existing facilities. Nevertheless, oxy-fuel processes must still overcome relevant environmental and technological challenges before their operation comes into effect at industrial scale. Of these challenges, a lack of knowledge of the behavior of mercury species during the CO2 capture and purification stages is one of the most notable. The change of the flue gas composition from oxy-coal combustion, as a result of the partial recycling of the stream and the injection of oxygen as comburent may affect the mercury speciation which in turn could have a negative effect on the mercury retention efficiency of the gas cleaning systems. Although from a qualitative point of view, environmental problems originating from the presence of mercury in the flue gas and combustion by-products in oxy-fuel facilities are similar to those produced in a conventional air combustion plant, the presence of trace amounts of elemental mercury (Hg0) causes significant operational problems during the compression of CO2 in that it can accumulate in quantities sufficient to cause a severe attack on and failure of the cryogenic aluminium heat exchangers. In view of the complexity and importance of mercury in these processes, the aim of the present work has been, on the one hand, to study and assess the behavior of mercury in the main gas cleaning systems of coal-fired power plants, and, on the other hand, to evaluate the possibility of retaining persistent Hg0 at the end of the cycle of oxy-combustion using a regenerable sorbent. In addition, the effect of mercury on the CO2 retention capacity of some solid sorbents used specifically for the retention of CO2 is analyzed. For this purpose, experimental devices at lab scale were set up by means of which mercury oxidation and retention could be evaluated under the simulated oxy-coal flue gas composition and operational conditions typical of Selective Catalytic Reduction (SCR) systems, Particle Control devices and Wet Flue Gas Desulfuration systems (WFGD). Furthermore, an additional experimental device was set up to evaluate the retention of Hg0 in a regenerable carbonaceous sorbent impregnated with gold and to analyze the influence of mercury on the CO2 retention capacity of different solid sorbents used to CO2 capture., The results showed that flue gas composition had a significant influence on the speciation of mercury. The homogeneous oxidation of mercury was affected by the presence of NO and NO2, whose capacity to oxidize mercury depended on the concentration of CO2. The presence of a high amount of H2O, which is characteristic of oxy-coal atmospheres, also influenced mercury oxidation. Assessment of the mercury retention capacity of SCR systems showed there was a high degree of oxidation when an enriched-CO2 stream was employed. As regards mercury retention by the catalysts, a high concentration of H2O and CO2 was found to decrease the number of active sites available for Hg adsorption. Under oxycombustion conditions, fly ashes favored mercury oxidation though its retention predominantly depended on the amount of unburned carbon in the fly ashes. The main mercury species identified in fly ashes were mercury bound to organic matter (Hg-OM) and HgS, whose stability in water confirmed their low degree of lixiviation. The capture of mercury in the WFDG device was significantly affected by the composition of the flue gas. High concentrations of CO2 produced in the oxy-coal combustion processes reduced the pH of the gypsum slurry, thereby decreasing the transformation of oxidized mercury (Hg2+) to Hg0. Mercury retention occurred mainly in the liquid fraction as Hg2+, although the characteristics and composition of the limestones may modify the partitioning of mercury in the by-products of the scrubber. A new sorbent based on a carbonaceous support impregnated with gold nanoparticles demonstrated a 100% efficiency in capturing elemental mercury under oxy-combustion conditions at the end of the cycle. The presence of SO2 and HCl in the gas stream did not have a negative effect on the sorbent. In fact, its retention capacity was improved. The presence of Hg0 in the flue gas decreased the CO2 retention capacity of some solid sorbents employed for CO2 capture, suggesting that competitive interactions may be taking place between CO2 and mercury for the same active sites on the surface of the material. This was especially noticeable in the sorbents with a high microporous volume.

Utilizando una variada combinación de las técnicas proporcionadas por la Ingeniería Geomática (métodos topográficos, levantamientos GPS, datos lidar, teledetección, geodesia, programación Python, etc) se ha podido implementar una metodología que permita realizar un estudio de impacto paisajístico de los elementos derivados de la industria minera en el Norte de España con el objeto de dar solución a la integración de este tipo de elementos en el entorno. El uso de Sistemas de Información Geográfica ha sido esencial en los estudios ya que, además posibilitar el análisis simultáneo de todas las escombreras presentes en la región de estudio, ha permitido tener en cuenta un gran número de variables, tales como las dimensiones del elemento analizado, el tipo de terreno y vegetación, el grado de revegetación, la pendiente, el grado de sismicidad y fracturación, los factores climatológicos (temperaturas y precipitaciones) y la presencia de masas de agua en la zona. Se ha desarrollado una herramienta SIG para facilitar a los profesionales la integración de este tipo de elementos en el entorno, acción que no se contemplaba durante de los trabajos de remediación y estabilización de los derivados mineros por parte de las empresas que explotaban el dominio minero debido, en parte, a la legislación existente en el siglo pasado y a la escasez de herramientas con las que realizar estas valoraciones de forma objetiva. Como datos de partida se han empleado el Mapa Geológico Nacional, el Mapa Forestal de España, las ortofotografías el PNOA, imágenes radar e imágenes de los satélites Spot y Landsat. Como añadido se ha utilizado la información Lidar para generar un Modelo Digital de Elevaciones que ha sido modificado mediante trabajos de campo de topografía clásica y geoprocesamientos, permitiendo representar de forma fidedigna cada elemento estudiado pues el error de los modelos derivados dependerá en gran parte de ello. Aunque se han empleado varias técnicas para la ubicación de las escombreras, se ha podido constatar que la teledetección permite detectar y definir con precisión suficiente aquellos elementos revegetados que no se identificar claramente por otros medios. Por tanto, se puede concluir que es una técnica adecuada tanto para definir el contorno y el tipo de material constitutivo de las escombreras, sobre todo cuando se usan las bandas [R,G,B=5,6,4] combinación (Tierra/Agua) para la imagen Landsat y [R,G,B=3,4,2] para la imagen Spot. Se han estudiado 2.613 escombros, de los cuales 2.209 se registradas como “escombreras mineras” de origen diverso (hulla/antracita, hierro, caliza, oro y mercurio), y 404 se registran como “otros escombros” localizadas en la zona Norte de España, aunque se dispone de un total de información de 6.023 escombros distribuidos en toda España (5.184 escombros mineros y 839 escombros generales). Los estudios se iniciaron en los municipios de Lena, Quirós y Somiedo, en el Principado de Asturias, y luego se ampliaron a algunos de los municipios de Galicia, Cantabria y Castilla y León, donde se disponía de características de los materiales de los escombros muy similares, demostrando que la metodología es válida y aplicable a cualquier otra región. Con los resultados del estudio y mediante programación Python se ha creado una aplicación en entorno de escritorio SIG que puede ser utilizado mediante el software libre QGIS para facilitar la consulta de todos los resultados dimanantes de los análisis particulares.

Los recursos hídricos constituyen un bien vital para el funcionamiento de cualquier economía. Sin embargo, se están agotando y degradando a un ritmo insostenible, debido principalmente al crecimiento y desarrollo socioeconómico. Este desarrollo ha provocado que el valor de los recursos ambientales a menudo haya sido pasado por alto en la toma de decisiones. Además, la escasez de agua y el cambio climático agravan la situación y los ecosistemas dependientes tanto de las aguas superficiales como subterráneas resultan amenazados. Para poder implementar políticas económicas y sociales más eficientes que impidan el deterioro y la extinción de los recursos ambientales es necesario establecer el valor económico total de los recursos hídricos que incluyan todos los costes y beneficios que resulten de la aplicación de una política, proyecto o iniciativa de inversión pública o privada. La Directiva Marco del Agua (DMA) (Directiva 2000/60/EC), con el objetivo de conseguir el “buen estado ecológico” de todas las masas de agua, establece unos principios y herramientas económicas para la gestión integrada de los recursos hídricos (GIRH) que deben ser cumplidos en los próximos ciclos de planificación y ejecución (2015-2021 y 2021-2027). Por tanto, el análisis económico resulta esencial para conseguir la sostenibilidad en los aspectos económico, social y ambiental. En el sureste de España, el cambio climático, los frecuentes periodos de sequía, el crecimiento de la población y del sector agrícola han producido el desequilibrio entre la demanda de agua y los recursos disponibles. La agricultura es un factor clave para la economía en esta región. Sin embargo, se ha estado abasteciendo de aguas subterráneas para su uso en el regadío hasta el punto de sobreexplotar un gran número de acuíferos en la cuenca del río Segura provocando un “estrés hídrico” que tiende a ser insostenible, cuyas consecuencias afectan a la cantidad y calidad de las aguas subterráneas y al deterioro de los ecosistemas dependientes. La DMA y la Directiva de aguas subterráneas (Directiva 2006/118/CE) exigen que la explotación de las aguas subterráneas se mantenga al mismo nivel de los recursos y que el problema de la sobreexplotación sea resuelto, pero en la actualidad, los objetivos no se han cumplido y resulta imposible alcanzar el equilibrio para el año 2027. Bajo estas circunstancias, se hace necesario plantear posibles soluciones que ayuden a resolver el problema de la sobreexplotación de acuíferos y garanticen la supervivencia de uno de los principales motores económicos del sureste de España como es la agricultura. En aquellas regiones donde existe una interrelación entre las aguas subterráneas y superficiales se puede considerar el uso conjunto de las mismas y analizarlo como recurso único. Esta técnica tiene la ventaja de generar unas garantías de suministro de agua próximas al 100% a un coste relativamente bajo respecto a otras fuentes de abastecimiento tales como la desalación, reutilización o el uso exclusivo de aguas superficiales. Los sistemas de recarga gestionada de acuíferos (MAR, Managed Aquifer Recharge) ofrecen soluciones eficaces para proteger, conservar y asegurar la supervivencia de los acuíferos y sus ecosistemas asociados. Esta tesis doctoral, formada por un compendio de tres publicaciones, tiene como objetivo principal analizar la viabilidad socioeconómica de un sistema MAR en el acuífero sobreexplotado del Boquerón en Hellín (Albacete) bajo escenarios futuros de cambio climático y posibles variaciones de demanda agraria para garantizar, por un lado, que el desarrollo del sector agrícola basado en aguas subterráneas a través de la recarga artificial sea factible en situaciones de sobreexplotación y, por otro, la recuperación ambiental del ecosistema asociado al acuífero y el bienestar social. Para evaluar la rentabilidad del sistema MAR, se ha realizado un análisis coste-beneficio (ACB) ya que incorpora criterios de rentabilidad social y sustentabilidad intergeneracional, que se valoran según el bienestar social. En el primer artículo, se calculó el valor económico de la recuperación ambiental del acuífero sobrexplotado del Boquerón que se generaría con la aplicación de la técnica MAR. En este caso, se trata de una recarga artificial del tipo “almacenamiento subterráneo con recuperación” (ASR, Aquifer Storage and Recovery). Este acuífero funcionaría como “embalse regulador” del sistema hídrico de Hellín. El método de valoración contingente (MVC) aplicado en la valoración ambiental mostró un valor de no-uso, correspondiente a un beneficio socioambiental anual de 147.470 €, debido a la alta concienciación ambiental de los habitantes de Hellín. En el segundo artículo se evaluó el coste total de explotación y uso agrícola de los principales acuíferos sobreexplotados de la cuenca del río Segura para el último plazo del ciclo de planificación hídrica fijado por la DMA, a través de un modelo hidroeconómico. Los resultados mostraron que el precio que pagarían los agricultores por el agua de riego en el año 2027 sería de 0,53 €/m3. Este valor supondría el 10% de la producción final de cultivos agrícolas en la Región de Murcia. Finalmente, el tercer artículo llevó a cabo el análisis coste-beneficio en el acuífero del Boquerón, planteando dos escenarios principales: un escenario de gestión actual (sin interrelación entre recursos superficiales y recursos subterráneos) y un segundo escenario de gestión conjunta (mediante recarga artificial a través de los excedentes del canal de Hellín). Además se plantearon varios sub-escenarios futuros de cambio climático (RCP4.5 y RCP8.5) y posibles variaciones de demanda agraria con respecto a la actual de 0%, -10% y +10%. Los resultados para el periodo de estudio 2020-2050 mostraron que los escenarios más rentables serían los de gestión conjunta cuya futura demanda de riego permaneciese en el nivel actual o quedara por debajo del 10% de la superficie actual de riego, ya que estos escenarios generaron una tasa interna de rendimiento entre el 53% y el 57%. Además, la regeneración del ecosistema se produciría entre 5 y 9 años. Por tanto, la GIRH con sistemas MAR garantizará la sostenibilidad del regadío en el municipio de Hellín y logrará el equilibrio hídrico incluso en condiciones severas de cambio climático. Agricultura y Veterinaria

Tesis de maestría en sustentabilidad En este documento se presenta el uso de dos tipos de zeolita, chabazita y clinoptilolita, ambas en su estado natural y modificadas con plata (Ag), para lograr la adsorción de la molécula de dicloro difenil dicloroetano (DDD) en una solución acuosa a través de la aplicación de la siguiente metodología: 1) obtención de la muestra, 2) preparación, 3) activación, 4) pruebas experimentales, 5) resultados de cinéticas e isotermas, y 6) análisis de resultados. En la parte de las pruebas experimentales se encontró que el equilibrio se presenta a los 180 minutos de contacto y que la plata tiene una participación considerable al incrementar la eficiencia de adsorción para el caso de la chabazita en un 96%, y para la clinoptilolita en un 95%. Los datos ajustaron perfectamente al modelo de Langmuir, en el cual se observa que la energía de adsorción incrementa cuando hay aumento en la temperatura, lo que indica un decremento de la adsorción a altas temperaturas; teniendo que el orden de adsorción es 25 °C > 35 °C > 45 °C, al tener que la adsorción es menor cuando la temperatura es mayor. Se concluye entonces que es posible que el compuesto de zeolita natural modificada con Ag, adsorba la molécula de DDD; en el caso de las muestras de chabazita y clinoptilolita, las modificadas con 2% de Ag y expuestas a un proceso de adsorción a 25 ºC, fueron las que presentaron mayor capacidad de adsorción de la molécula de DDD, y comparando estas dos muestras, la que tiene mejor desempeño es la chabazita En este documento se presenta el uso de dos tipos de zeolita, chabazita y clinoptilolita, ambas en su estado natural y modificadas con plata (Ag), para lograr la adsorción de la molécula de dicloro difenil dicloroetano (DDD) en una solución acuosa a través de la aplicación de la siguiente metodología: 1) obtención de la muestra, 2) preparación, 3)activación, 4) pruebas experimentales, 5) resultados de cinéticas e isotermas, y 6) análisis de resultados. En la parte de las pruebas experimentales se encontró que el equilibrio se presenta a los 180 minutos de contacto y que la plata tiene una participación considerable al incrementar la eficiencia de adsorción para el caso de la chabazita en un 96%, y para la clinoptilolita en un 95%. Los datos ajustaron perfectamente al modelo de Langmuir, en el cual se observa que la energía de adsorción incrementa cuando hay aumento en la temperatura, lo que indica un decremento de la adsorción a altas temperaturas; teniendo que el orden deadsorción es 25 °C > 35 °C > 45 °C, al tener que la adsorción es menor cuando la temperatura es mayor. Se concluye entonces que es posible que el compuesto de zeolita natural modificada con Ag, adsorba la molécula de DDD; en el caso de las muestras de chabazita y clinoptilolita, las codificadas con 2% de Ag y expuestas a un proceso de adsorción a 25 ºC, fueron las que presentaron mayor capacidad de adsorción de la molécula de DDD, y comparando estas dos muestras, la que tiene mejor desempeño es la chabazita Universidad de Sonora. División de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Industrial, 2017.

Fil: Bich, Gustavo Ángel. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales. Doctorado en Ciencias Aplicadas; Argentina. Las principales actividades económicas de la provincia de Misiones son la agricultura y la actividad foresto-industrial. En Misiones las hormigas cortadoras de hojas (Acromyrmex y Atta) constituyen los principales insectos plaga en plantaciones de pinos y eucaliptos. La agricultura tradicional emplea para el control de plagas grandes cantidades de pesticidas químicos, en detrimento del ambiente, de insectos beneficiosos e incluso de la salud humana. Actualmente estas prácticas están siendo orientadas hacia una agricultura sustentable, favoreciendo la búsqueda de nuevos compuestos de origen natural con actividad plaguicida. Una alternativa innovadora es el control biológico de insectos que emplea agentes biocontroladores como los hongos entomopatógenos. Las cepas fúngicas mejor estudiadas pertenecen a los géneros Beauveria y Metarhizium que pueden presentar cualidades como alta entomopatogenicidad, facilidad de multiplicación masiva y adecuada diversidad genética. Los objetivos del presente trabajo fueron aislar y caracterizar cepas nativas de hongos entomopatógenos pertenecientes a los géneros Beauveria y Metarhizium a partir de suelos e insectos parasitados de la provincia de Misiones y evaluar su capacidad de actuar como biocontroladores de hormigas cortadoras de hojas. A partir de más de 100 muestras de insectos y suelos de plantaciones agrícolas y forestales se aislaron cepas de hongos entomopatógenos pertenecientes a los géneros Beauveria (3 cepas) y Metarhizium (2 cepas). La caracterización morfológica permitió identificar a estas cepas fúngicas como pertenecientes a las especies B. bassiana y M. anisopliae. La contrastación con las bases de datos moleculares permitió corroborar la identificación de estas especies. Con el fin de lograr obtener un posible producto biológico controlador de hormigas cortadoras de hojas, se realizaron pruebas de entomopatogenicidad de las cepas aisladas. Se compararon los perfiles de Tiempo Letal TL50% y TL90% y Concentración Letal CL50% y CL90% entre todas las cepas. Se observó que en un máximo de 5 días todas las cepas fúngicas producían la mortandad de la mitad de las hormigas cortadoras tratadas. Además, se determinó que una concentración de 106 esporas/mL es adecuada para lograr la mortandad de la mitad de las hormigas cortadoras de hojas en un periodo corto de tiempo. Estos resultados permitieron concluir que las cepas nativas obtenidas en este estudio, presentaron un alto grado de virulencia contra hormigas cortadoras de hojas en condiciones de laboratorio y serían potencialmente viables para evaluar en pruebas a campo. Por tal motivo, se seleccionó una cepa nativa de cada género fúngico para la elaboración de un formulado biológico. Para iniciar los estudios de validación se identificaron nidos de hormigas cortadoras de hojas en parcelas de pino y eucalipto. Estos nidos fueron tratados con el producto biológico, registrándose la actividad de los nidos antes y después de la aplicación del formulado. Estos resultados preliminares mostraron que el formulado biológico podría ser empleado de manera promisoria para el control biológico de hormigas cortadoras de hojas de los géneros Acromyrmex y Atta. Será un desafío posterior, alcanzar la transferencia final de estos resultados para lograr un formulado comercial. Agriculture and forest industry are the main economic activities of the province of Misiones. In Misiones leaf-cutting ants (Atta and Acromyrmex) are the main insect pest of pine and eucalyptus crops. Traditional farming for pest control uses large amounts of chemical pesticides that could affect negatively the environment, beneficial insects and even human health. Currently these practices are changing to a sustainable agriculture, encouraging the search for new naturally occurring compounds with pesticidal activity. An innovative alternative is the biological control of pest insects using entomopathogenic fungi as biocontrol agents. The best-studied fungal strains belong to the genera Beauveria and Metarhizium that can show high entomopathogenic activities, ease of mass multiplication and an adequate genetic diversity. The objectives of this study were to isolate and characterize native strains of entomopathogenic fungi belonging to the genera Beauveria and Metarhizium from soils and parasitized insects of the province of Misiones and evaluate their ability to control leaf-cutting ants. More than 100 samples of insects and soils from crops of Misiones were processed and three strains of the entomopathogenic fungi Beauveria and two strains Metarhizium were isolated. These fungal strains were morphologically and molecularly identified as B. bassiana and M. anisopliae. In order to achieve a possible biological product to control leaf-cutting ants, pathogenicity tests of the strains against leaf-cutting ants were done. The Lethal Concentration and Lethal Time of the entomopathogens were assessed and compared. It was observed that in a maximum of five days all fungal strains produced the mortality of more than a half of the leaf-cutting ants treated. In addition, in these laboratory tests it was determined that a concentration of 106 spores / mL could be enough to achieve the mortality of half of the leaf-cutting ants treated in a short period of time. We concluded that the native strains of the entomopathogenic fungi isolated in this study showed a high degree of virulence against leaf-cutting ants under laboratory conditions. One strain of B. bassiana and one strain of M. anisopliae were selected to be evaluated in field trials against leaf-cutting ants. Preliminary field validation studies were done on nests of leaf-cutting ants on plots of pine and eucalyptus. These nests were treated with the biological product and the activity of the nests was recorded before and after application of the formulation. The preliminary results showed that the biological product promising affected the activity of the nests. So the biological product could be used against nests of leaf-cutting ants of the genera Acromyrmex and Atta. These preliminary field validation studies need to be evaluated in more leaf-cutting ants and in more places to propose wider conclusions.

[ES]La genotoxicidad es la capacidad relativa de un agente químico, físico o biológico de ocasionar daño en el material genético, pudiendo dar lugar a efectos biológicos adversos, tales como la carcinogénesis. El cáncer es uno de los principales problemas de salud en el mundo; la eficacia de su tratamiento con quimioterapia se ve limitada por el desarrollo de resistencia tumoral a los fármacos citostáticos. Por tanto, resulta de vital importancia desarrollar tanto ensayos que permitan caracterizar y detectar los agentes genotóxicos, así como estrategias que permitan superar la quimiorresistencia y vectorizar los fármacos hacia el tumor. En primer lugar, se desarrolló el biosensor microbiano prRecA-Luc2 basado en la respuesta SOS, un sistema de reparación del ADN bacteriano en el que la proteína RecA actúa como inductor del sistema. Se eligió esta proteína como el elemento biológico en el que fundamentar el funcionamiento del biosensor, constituído por bacterias E.coli BL21(DE3) transformadas con un plásmido en el que se clonó el gen reporter que codifica para la luciferasa de luciérnaga bajo el control del promotor del gen recA. Se puso a punto un ensayo in vitro de genotoxicidad basado en el biosensor citado, en el que se fijaron las condiciones óptimas de medida de la actividad luciferasa en situaciones de actividad basal del promotor del gen recA o inducida por agentes genotóxicos. Su uso ha resultado útil para detectar la capacidad genotóxica de diferentes contaminantes ambientales caracterizados por un mecanismo de daño directo sobre el ADN y que pueden contaminar la alimentación del ganado. También ha permitido determinar el papel genotóxico y carcinogénico de los metabolitos de la tioacetamida, así como descartar que los ácidos biliares por sí solos, tengan un papel iniciador como agentes genotóxicos en el desarrollo de colangiocarcinomas. Por otra parte, de las proteínas implicadas en los mecanismos de quimiorresistencia, centramos la atención en la proteína asociada a la resistencia a múltiples fármacos MRP2 (gen ABCC2), localizada en la membrana canalicular de los hepatocitos, y en la survivina (gen BIRC5), una proteína antiapoptótica cuya expresión se encuentra incrementada de manera muy marcada en diferentes tipos de tumores hepáticos. Teniendo en cuenta la activación de estas proteínas en las células tumorales, desarrollamos dos estrategias de terapia génica basadas en la fusión transcripcional de los promotores de los genes ABCC2 y BIRC5 con la secuencia codificante de las proteínas de captación de fármacos antineoplásicos OATP1B1 y OATP1B3, respectivamente. Tras comprobar que el promotor del gen ABCC2 es activo e inducible en células de hepatoma humano, demostramos que el gen quimérico basado en la actividad de dicho promotor mejora la eficacia del tratamiento con fármacos antitumorales sustratos de OATP1B1 y su efecto quimiosensibilizante se ve potenciado en quimioterapia combinada con un activador del promotor de MRP2, como la dexametasona. Además, restituye la respuesta antitumoral a los fármacos citostáticos que sean sustrato de OATP1B1 en células tumorales en las que durante el tratamiento se ha perdido sensibilidad a la quimioterapia debido, en parte, a la sobreexpresión de proteínas de quimiorresistencia, como la MRP2. También se demuestra el efecto quimiosensibilizante de la estrategia de terapia génica basada en la fusión transcripcional de OATP1B3 con el promotor del gen BIRC5 en las células tumorales. Esta estrategia cuenta con dos ventajas importantes: su alta selectividad en lo que se refiere a la sensibilización específica de las células tumorales y no de las células sanas y la frecuente presencia de la característica determinante de sobre-activación del promotor de BIRC5 en muchos tipos tumorales.

[ES] Con el fin de fomentar una correcta gestión de los residuos urbanos (RU), la Unión Europea redactó la Directiva Europea 1999/31/CE, una de las más ambiciosas e importantes políticas europeas sobre residuos. En ella se indica la jerarquía que se debe seguir en el tratamiento de los RU fomentando por este orden, su reducción, reutilización, reciclaje, valorización y, por último, el depósito en vertedero. Se establecen, además, unos objetivos de reducción del material biodegradable que se destina a vertedero. Para cumplir con estas premisas, en la región de Castilla y León, además de fomentar el reciclado aumentando el número de contenedores destinados a la recogida selectiva, se construyeron durante las últimas décadas hasta 12 Centros de Tratamiento de Residuos (CTRs). En estos CTRs se realizan fundamentalmente las tareas de reciclado y transformación, separando por un lado la materia orgánica contenida en los RU y recuperando por otro las distintas fracciones susceptibles de ser recicladas tales como el plástico, los metales o el papel. La materia orgánica es estabilizada mediante un tratamiento biológico produciendo biogás o compost reduciendo así la cantidad de materia biodegradable que se deposita en vertedero. Sin embargo, años después de la entrada en vigor de dicha Directiva Europea, la información relativa a la gestión de residuos en la zona de estudio es escasa. Datos tan importantes como la composición de los RU y su evolución en el tiempo o los rendimientos que se consiguen en los centros de tratamiento, son aún desconocidos. Un mayor grado de conocimiento acerca de estos aspectos podría favorecer el desarrollo o la optimización de procesos que sean alternativas reales para la gestión de los RU. En la actualidad, uno de los principales retos para la ingeniería química es la transformación de estos residuos en materias primas valiosas para otros procesos. Además, debido a la gran cantidad de RU generada anualmente y a nivel mundial, cualquier avance en este campo tiene un grandísimo impacto. Teniendo en cuenta que las corrientes más importantes generadas con el actual modelo de gestión son la fracción orgánica y el rechazo o combustible derivado del petróleo (CDR), el enfoque de este trabajo se centrará en la optimización del tratamiento de ambas fracciones. La materia orgánica es tratada mediante dos tipos de tratamiento biológico en esta región, el compostaje y la digestión anaerobia. El producto principal de las instalaciones de compostaje es un material bioestabilizado que, si tiene la calidad suficiente, puede utilizarse como enmienda orgánica o sustrato de cultivo. La digestión anaerobia, además del material bioestabilizado, produce biogás que se utiliza para generar electricidad. El análisis completo de ambas biotecnologías permitirá conocer el rendimiento real de ambos procesos así como detectar sus debilidades y fortalezas de manera que se puedan proponer alternativas para su optimización desde un punto de vista tecnológico y medioambiental. Por otro lado, conocer la composición del rechazo de los centros de tratamiento permitiría evaluar el grado de cumplimiento de la Directiva Europea así como evaluar otras opciones de valorización alternativas al depósito en vertedero acordes con la jerarquía del tratamiento de RU. Se debe incluir, por tanto, un análisis del ciclo de vida del sistema actual de gestión de los RU de Castilla y León así como de las distintas alternativas propuestas.

Tesis de maestría en sustentabilidad El uso de empaques de plástico producidos de politereftalato de etileno o “PET” genera impactos negativos al ambiente, la economía y la salud pública derivado de sus efectos contaminantes. Esta investigación propone una máquina expendedora inversa (reverse vending machine) como modelo de utilidad a través de innovación tecnológica para recuperar el PET generando un manejo eficiente de residuos. Esta propuesta fue desarrollada a través de diseño para el medio ambiente, solarimetría y herramientas de diseño para modelado en 3D. Esta innovación trata de un diseño amigable con el medio ambiente y ayuda a minimizar los impactos adversos a los ecosistemas generados por los residuos del PET y a mejorar los sistemas de manejo de residuos haciendo más eficiente su recuperación o re uso; al mismo tiempo ayuda en la educación de la comunidad en temas relacionados con el medio ambiente y sus problemáticas derivadas de un mal manejo de residuos. Universidad de Sonora. División de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Industrial 2016.