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A produção de PHAMCL por Pseudomonas putida IPT 046 em cultivo contínuo sob limitação múltipla de nutrientes foi estudada, utilizando glicose e frutose como fontes de carbono. O estudo da limitação em nitrogênio, fósforo e simultânea de nitrogênio e fósforo para indução de acúmulo de polihidroxialcanoato, apontou que maiores valores de polímero foram acumulados quando fósforo foi o nutriente limitante (70%). Limitação em nitrogênio resultou no máximo em 40% de polímero. A limitação simultânea de nitrogênio e fósforo resultou em 68% de polímero, menor consumo de oxigênio para gerar células e maior fator de conversão de fonte de carbono em polímero (0,19 g/g) quando comparado com a limitação em fósforo, 0,16 g/g, ou à limitação em nitrogênio, 0,10 g/g. Oxigênio utilizado para manutenção das células não dependeu do tipo de limitação e dos valores das vazões específicas de alimentação. Um modelo metabólico foi proposto, ajustando aos dados experimentais na condição de limitação em nitrogênio. / Multiple nutrient limited growth of Pseudomonas putida IPT 046 was studied in chemostat culture from glucose and fructose as carbon source. Nitrogen, phosphorus and both nitrogen and phosphorus limitation was performed in order to accumulate medium-chain-length polhydroxyalkanoate. Phosphorus limitation resulted in higher polymer content accumulated (70%). Nitrogen limited assays achieved only 40% of polymer. Nitrogen and phosphorus simultaneous limitation resulted in 68 % polymer content, less oxygen demand to synthesize cells and best yields of carbon into polymer (0,19 g/g) when compared with 0,16 g/g on phosphorus limitation and 0,10 g/g on nitrogen limitation. Oxygen demand for maintenance is the same, independent of limitation strategy or dilution rate performed. A metabolic pathway model was proposed and fitted with nitrogen limited experimental data.

O lixo urbano tem sido apontado como um dos maiores poluentes ambientais. O lixo plástico chega a representar 20% do volume do lixo doméstico. Como alternativa aos plásticos petroquímicos, produtos plásticos menos agressivos ao meio ambiente e mais biodegradáveis têm sido estudados, entre eles os polihidroxialcanoatos (PHA). Os PHA são poliésteres biodegradáveis acumulados como material de reserva por inúmeras bactérias e que possuem aplicabilidade comercial bastante abrangente. Recentemente, os actinomicetos passaram a ser estudados para a produção destes polímeros. Em trabalho prévio, 53 novas linhagens de actinomicetos produtoras de biopolímeros foram isoladas de solo. Neste trabalho foi feita a seleção das bactérias quanto aos polímeros produzidos em diferentes de carbono. Das quatro linhagens selecionadas, duas foram analisadas quanto à produção de um novo polímero. Nas outras duas linhagens foram amplificados e estudados os genes sintetizadores dos polímeros. Em todas as linhagens foram feitas análises taxonômicas e cultivos em rejeitos industriais. / The urban waste has been described as one of the largest environmental pollutants. The plastic garbage can represent up to 20% of the volume of household waste. As an alternative to petrochemical plastics, plastic products less damaging to the environment and more biodegradable have been studied, among them polyhydroxyalkanoates (PHA). The PHA is a biodegradable polyester material accumulated as a reserve material by many bacteria and they have very broad commercial applicability. Recently, the actinomycetes have been studied for the production of polymers. In previous work, 53 new strains of actinomycetes producers of polymers were isolated from soil. In this work the bacterial the selection of bacteria was made concerning the polymers production on different carbon. Of the four strains selected, two were analyzed for the production of a new polymer. In the other two strains were amplified and studied the genes of polymers synthases. In all lineages were analyzed taxonomically and in cultivation on industrial waste.

Tesis por compendio / [EN] Framed within the approach of a circular economy, this doctoral thesis studies the possibilities on the use of agricultural by-products for the manufacture of materials that could potentially replace polymers of petrochemical origin in the food packaging sector. In this thesis different by-products from the flax industry have been studied to develop and subsequently characterize composite materials with high environmental performance. For this, a biodegradable polymer has been used in addition to flax by-products as a matrix for said composite materials. The polymer used is polylactic acid (PLA). The flax by-products that have been used have been both in the form of filler / particulate materials and additives. Thus, short flax fiber and flax seed meal particles have been used as reinforcement materials in green composites with a PLA matrix: On the other hand, two types of chemically modified flax oil (epoxidized flax oil-ELO , and maleinized flax oil-MLO) have been used as plasticizers and / or compatibilizing agents in both parts of the work. In order to carry out a comparative analysis, other compatibilizing techniques were used to improve the interaction between the matrix and the reinforcing materials. To this end, in the different phases of this work, treatments with particle silanes, alkalinization, reactive extrusion with an epoxide-ESAO oligomer and with a styrene-methacrylate-PS-co-GMA copolymer have been used. Furthermore, the initial phase of this thesis consists of verifying the positive effect that MLO has when it is used as additives in PLA matrix composites. After checking this effect, a second stage consisted of optimizing the percentage in which it can be included in the formulation. The composite material developed for this previous study consists of a PLA matrix with a fixed content of Diatomaceous Earth. On the other hand, due to the nature of the thesis, focused on sustainability and the study of innovative ways of revaluing resources of natural origin, a study of the recyclability of the materials developed was also carried out. To do this, the deterioration of the PLA matrix undergoing several re-processing cycles was studied, simulating the standard polymer recycling processes. / [ES] Enmarcándose dentro del planteamiento de una economía circular, la presente tesis doctoral estudia las posibilidades sobre el aprovechamiento de subproductos agrícolas para la fabricación de materiales que potencialmente pudieran sustituir a los polímeros de origen petroleoquímico en el sector del envasado de alimentos. En esta tesis se han estudiado distintos subproductos procedentes de la industria del lino para desarrollar y posteriormente caracterizar materiales compuestos con un alto rendimiento medioambiental. Para ello se ha empleado además de los subproductos del lino, un polímero biodegradable como matriz de dichos materiales compuestos. El polímero empleado es el ácido poliláctico (PLA). Los subproductos del lino que se han empleado han sido tanto en forma de materiales de relleno/partículas, como de aditivos. De este modo, se ha empleado fibra corta de lino y partículas de harina de semilla de lino como materiales de refuerzo en green composites con matriz de PLA: Por otro lado, dos tipos de aceite de lino modificado químicamente (aceite epoxidado de lino-ELO, y aceite maleinizado de lino-MLO) se han empleado como plastificantes y/o agentes compatibilizantes en ambas partes del trabajo. Para poder llevar a cabo un análisis comparativo, otras técnicas de compatibilizan se emplearon para mejorar la interacción entre la matriz y los materiales de refuerzo. Con este fin, en las distintas fases de este trabajo se han empleado tratamientos con silanos de las partículas, alcalinización, extrusión reactiva con un oligómero epóxido-ESAO y con un copolimero estireno-metacrilato-PS-co-GMA. Además, la fase inicial de dicha tesis consiste en la comprobación del efecto positivo que ejerce el MLO cuando se emplea como aditivos en materiales compuestos de matriz de PLA. Tras la comprobación de dicho efecto, una segunda etapa consistió en la optimización del porcentaje en que este se puede incluir en la formulación. El material compuesto desarrollado para este estudio previo consiste en una matriz de PLA con un contenido fijo de Tierra de Diatomeas. Por otro lado, debido a la naturaleza de la tesis, enfocada hacia las sostenibilidad y estudio de vías novedosas de re valorización de recursos de origen natural, se llevó también a cabo un estudio de la reciclabilidad de los materiales desarrollados. Para ello se estudió el deterioro que supone en la matriz de PLA el sometimiento a varios ciclos de re procesado, simulando los procesos estándares de reciclado de polímeros. / [CA] Emmarcant-se dins del plantejament d'una economia circular, la present tesi doctoral estudia les possibilitats sobre l'aprofitament de subproductes agrícoles per a la fabricació de materials que potencialment pogueren substituir als polímers d'origen *petroleoquímico en el sector de l'envasament d'aliments. En aquesta tesi s'han estudiat diferents subproductes procedents de la indústria del lli per a desenvolupar i posteriorment caracteritzar materials compostos amb un alt rendiment mediambiental. Per a això s'ha emprat a més dels subproductes del lli, un polímer biodegradable com a matriu d'aquests materials compostos. El polímer empleat és l'àcid *poliláctico (PLA). Els subproductes del lli que s'han emprat han sigut tant en forma de materials de farcit/partícules, com d'additius. D'aquesta manera, s'ha emprat fibra curta de lli i partícules de farina de llavor de lli com a materials de reforç en *green *composites amb matriu de PLA: D'altra banda, dos tipus d'oli de lli modificat químicament (oli *epoxidado de lli-*ELO, i oli *maleinizado de lli-*MLO) s'han emprat com a plastificants i/o agents *compatibilizantes en totes dues parts del treball. Per a poder dur a terme una anàlisi comparativa, altres tècniques de compatibilitzen es van emprar per a millorar la interacció entre la matriu i els materials de reforç. A aquest efecte, en les diferents fases d'aquest treball s'han emprat tractaments amb *silanos de les partícules, *alcalinización, extrusió reactiva amb un *oligómero *epóxido-*ESAO i amb un *copolimero estiré-metacrilat-PS-*co-*GMA. A més, la fase inicial d'aquesta tesi consisteix en la comprovació de l'efecte positiu que exerceix el *MLO quan s'empra com a additius en materials compostos de matriu de PLA. Després de la comprovació d'aquest efecte, una segona etapa va consistir en l'optimització del percentatge en què aquest es pot incloure en la formulació. El material compost desenvolupat per a aquest estudi previ consisteix en una matriu de PLA amb un contingut fix de Terra de Diatomees. D'altra banda, a causa de la naturalesa de la tesi, enfocada cap a les sostenibilitat i estudi de vies noves de re valorització de recursos d'origen natural, es va portar també a cap un estudi de la *reciclabilidad dels materials desenvolupats. Per a això es va estudiar la deterioració que suposa en la matriu de PLA el sotmetiment a diversos cicles de re processat, simulant els processos estàndard de reciclatge de polímers. / This research was funded by the Ministry of Science, Innovation, and Universities (MICIU) project number MAT2017-84909-C2-2-R. L. Quiles-Carrillo is recipient of a FPU grant (FPU15/03812) from the Spanish Ministry of Education, Culture, and Sports (MECD). D. Lascano acknowledges UPV for the grant received though the PAID-01-18 program. / Agüero Rodríguez, Á. (2020). Desarrollo y caracterización de materiales sostenibles con subproductos de la industria del lino para aplicaciones de envasado bajo el marco de la Economía Circular [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149383 / TESIS / Compendio

La quitina es un polisacárido estructural que se encuentra en algunos crustáceos, insectos, hongos y levaduras. La desacetilación de la quitina produce quitosana, la cual ha sido estudiada por su alto potencial en aplicaciones como el transporte de fármacos, la absorción de iones metálicos, membranas e ingeniería de tejidos. La quitosana es un copolímero lineal conformado por unidades N-acetil-D-glucosamina y D-glucosamina. Las propiedades fisicoquímicas y mecánicas de la quitosana están determinadas principalmente por tres parámetros: el grado de acetilación (DA) y el peso molecular (Mw). La gran mayoría de estudios reportados se han realizado con quitosanas extraídas de distintas fuentes y por diferentes métodos, por ello es de espera que cada una de estas quitosanas tengan diferentes DA y Mw, y con ello diferentes propiedades. Además, varios estudios no reportan todos los parámetros antes mencionados. Así, en algunos casos, se reportan diferencias en las propiedades con, por ejemplo, solubilidad, viscosidad y ángulo de contacto. Esto genera incongruencia en las propiedades reportadas sobre la quitosana. Por lo mencionado, es importante contar con muestras de quitosana a medida; es decir, con características estructurales conocidas y que se hayan determinado rigurosamente. En este trabajo se evaluaron métodos que permiten obtener estas quitosanas a medida, con Mw y DA específicos, este se realizó a partir de una quitosana de un DA igual a 10,6% y su posterior reacetilación con anhidrido acético en medio acuoso ácido y con cloruro de acetilo en un líquido iónico en los que se obtuvo valores de DA entre 28 y 89%. Además, se evaluaron formas para reducir el Mw de manera controlada con la aplicación de ultrasonido y la hidrolisis en medio ácido, en los que se obtuvo valores de Mw entre 131 y 1300 kDa. Estos dos parámetros mencionados se determinaron por espectroscopía de resonancia magnética nuclear, espectroscopía infrarroja, cromatografía de permeación en gel y viscosimetría capilar.

Los biopolímeros se han utilizado recientemente para el desarrollo de electrolitos poliméricos, que encuentran aplicaciones en celdas fotovoltaicas del tipo DSSC o celdas de Gräetzel, y han significado una alternativa para la conversión de energía solar a energía eléctrica. El presente trabajo se enfoca en el desarrollo de un electrolito polimérico que tiene como base al biopolímero carragenina y como aditivos, la sal NH4I y el plastificante glicerol, con el fin incrementar la conductividad iónica. La metodología consistió en la extracción de la carragenina a partir de las algas del litoral peruano y la incorporación de los aditivos. Los electrolitos se fabricaron en forma de films para proceder a ser ensayados. Los ensayos se dividieron en: ensayos de espectroscopia de impedancia electroquímica, y caracterización morfológica, estructural, térmica y mecánica. Los ensayos espectroscopia infrarroja (FTIR) confirmaron la presencia de grupos carboxilos que a su vez confirman la formación de carboximetil carragenina, una modificación de la carragenina para incrementar su conductividad. De la misma manera se confirma la estabilidad térmica en el rango de temperatura apropiada de los films para su trabajo en una celda DSSC. De las pruebas de impedancia electroquímica se pudo evaluar la conductividad iónica, comprobando que la sal yoduro de amonio (NH4I), y el plastificante glicerol, incrementan la conductividad de la carboximetil carragenina, logrando una conductividad máxima de 5.31x10-4 S/cm, es decir de 4 órdenes de magnitud mayor al valor de conductividad original de la carragenina. Además, se ensambló una celda fotovoltaica prototipo usando el electrolito basado en carboximetil carragenina con NH4I al 25% y glicerol al 25%. El voltaje registrado para dicha celda dio un valor de 0.893 V. Por tanto, se concluye que los compuestos en base a carragenina tienen la capacidad de formar films. Así mismo, se ha concluido que la carboximetilación de la carragenina y la adición de sales y plastificante, permite obtener electrolitos poliméricos con un mayor valor de conductividad iónica en comparación a la carragenina pura. Lo cual indica que dichos materiales pueden ser empleados en la fabricación de celdas fotovoltaicas del tipo DSSC.

Los asentamientos que presentan algunos suelos debido a factores que relacionan las propiedades físicas y mecánicas de este, son problemas que han estado presentes desde hace mucho tiempo en el sector de la construcción. Por ello, se han estudiado diversas técnicas de distintos tipos, como físicas (compactación del suelo) o químicas (uso de cal o cemento) en la búsqueda de fortalecer el suelo y mejorar su comportamiento con fines constructivos. Estas últimas técnicas generan una gran cantidad de contaminantes y emisión de CO2 desde su elaboración y su utilización puede afectar al funcionamiento del suelo y el ambiente. Debido a esto, ha crecido el interés de analizar otras sustancias que puedan servir para mejorar las propiedades geotécnicas del suelo. Ante ello, aparecieron los biopolímeros como alternativa económica y ecológica que brindan grandes beneficios a los suelos, optimizando sus propiedades físicas, como su porosidad, y mecánicas, como la resistencia a la compresión. Por ello, en la presente investigación se recopilaron las principales características de los biopolímeros más utilizados en el mercado, tales como la goma Xantana, goma Gellan, goma Agar, goma Guar, la caseína y el betaglucano, y se analizaron los diversos resultados obtenidos por distintos autores que realizaron ensayos de laboratorio aplicados a suelos tratados con biopolímeros. Posteriormente, se hizo una discusión de resultados para cada uno de los ensayos y se mencionó cómo estos se relacionan con el control del asentamiento. Finalmente, a partir de los ensayos estudiados se determinó que el uso de biopolímeros en el tratamiento del suelo mejora sus propiedades físicas y mecánicas, lo cual conlleva en una reducción de los asentamientos. Además, se brindaron recomendaciones donde se resaltó como el precio de los biopolímeros ha bajado, por lo que se les debería tomar en cuenta como material a utilizar en obras reales y se enfatiza que se realicen mayores investigaciones donde se incluyan otros factores que simulen ambientes más reales y no se limite a ambientes controlados en un laboratorio.

La presente investigación es un proyecto de inversión privada para la instalación de una planta procesadora de envases bioplásticos a base de cáscara de plátano, en Piura, 2022. La línea a la que obedece este proyecto es “desarrollo local sostenible.” Tiene una metodología proyectiva y como finalidad el Determinar la viabilidad del proyecto de inversión para la instalación de una planta productora de envases bioplásticos a base de cáscara de plátano, en Piura, 2022. Se concluyó que el proyecto es viable en los aspectos estratégico, de mercado, técnico, organizacional y económico-financiero.

Las quemaduras en los seres vivientes son lesiones a los tejidos orgánicos ocasionados por un agente que produce una variación térmica local. Existen diversos grados de quemaduras dependiendo de la extensión y la profundidad de la lesión. En el caso de las quemaduras de mayor gravedad se realizan tratamientos largos y dolorosos que se basan en el reemplazo de la piel dañada por un homoinjerto o heteroinjerto, complementado con el uso de diversos fármacos para evitar el rechazo y las infecciones que puedan producirse por la exposición de los tejidos al ambiente. Se conoce la biocompatibilidad del quitosano y su uso como matriz de liberación de fármacos, por lo que se estudió su obtención a partir de quitina proveniente de la concha caliza (pluma) del calamar gigante Dosidicus gigas. Dado que la sulfadiazina de plata es un fármaco usado exitosamente en el tratamiento de quemaduras, se prepararon películas de quitosano cargadas con este fármaco, comprobándose la viabilidad del uso de este biopolímero para tal fin. Luego se procedió a estudiar la cinética de liberación de la sulfadiazina de plata de películas de quitosanos. En la presente investigación se estudió la cinética de liberación de sulfadiazina de plata en tres diferentes tipos de quitosanos: uno de uso comercial y dos preparados en nuestros laboratorios. Se determinaron sus características fisicoquímicas como grado de desacetilación y peso molecular, obteniéndose quitosanos de pesos moleculares entre 170 – 490 kDa y grado de desacetilación entre 85 – 90%. Las películas desarrolladas fueron cargadas con dos diferentes concentraciones del fármaco y liberados a un medio buffer fosfato de pH 9 que simula el ambiente de una quemadura. Se determinó que la liberación del fármaco comienza con una etapa de equilibrio con el medio, seguida de una liberación controlada. Todas las películas mostraron un comportamiento similar; sin embargo, la película preparada con el quitosano de peso molecular de 486,2 kDa y grado de desacetilación de 89,55% fue la que liberó el fármaco de forma sostenida por tiempo más prolongado y a una mayor concentración en comparación con las otras. Las películas preparadas con los polielectrolitos quitosano-alginato no fueron homogéneas, observándose que el fármaco no fue cargado de manera efectiva. Esto se comprueba en el perfil de liberación, siendo este de concentraciones mucho menores que las halladas con películas de quitosano solo y por debajo del rango de calibración. Sin embargo, se obtienen mejores resultados con la película hecha de quitosano Q12 y alginato con una concentración máxima de 0,035 mg/L a la media hora de liberación y reduciendo su liberación hasta 0,00024 mg/L a las 23 horas, mientras que con quitosano Q13 se obtuvo a las 23 horas una liberación fuera del rango. Esta diferencia viene dada por la mayor interacción del quitosano Q12 de menor peso molecular con el alginato, dando una interacción mayor con el fármaco. Además, para poder comparar la efectividad de las películas, se realizó la liberación del fármaco desde una crema comercial de sulfadiazina al 1%. Se observó que, si bien la crema comercial libera el fármaco de forma sostenida, la concentración es mucho mayor, llegando a niveles de 0,089 mg/L a las 23 horas de liberación, mientras que las películas de quitosano pueden liberar 0,031 mg/L en el mismo tiempo. En consecuencia, existe la posibilidad de envenenamiento por grandes concentraciones de iones plata en sangre y tejidos, lo que puede ser evitado con el uso de los apósitos de quitosano.

The development of plastics from renewable resources is a growing market. However, when processed, biopolymers undergo molecular weight degradation which influences their properties. In order to improve these properties and to increase the lifetime of a product based on biopolymers, the degradation behaviour during processing has to be identified. In this thesis, degradation mechanisms for starch-based biopolymers are described. Based on the relation between average molecular weight and zero shear viscosity, degradation of PHBV was examined. In preliminary testing, it was found out that PHBV is highly prone to thermal load resulting in degradation. Mechanical shear shows only minor effect on the change in zero shear viscosity. Hydrolysis and (thermo-)oxidative effects did not show significant influence on degradation of PHBV. It was found out that the parameters, temperature, screw speed and throughput affect degradation of PHBV in twin screw extrusion processing. A relation between degradation and influencing factors was formulated. The effect of degradation on mechanical properties, Young’s modulus, tensile strength, elongation at break and impact strength has been investigated. / Tesis