Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / Los sistemas productivos del mundo viven un desafío importante de sustentabilidad y giro hacia tecnologías más limpias. La digestión anaerobia es una tecnología que puede atenuar el impacto que producen los sistemas pecuarios en el medio, además de generar un nuevo recurso, el biogás, junto con otros beneficios ambientales, económicos y sociales. Por tales razones se desarrolló el presente trabajo, que tuvo por objetivo describir la situación actual del uso de purines para la generación de biogás mediante digestión anaeróbica, y generar modelos de biodigestores anaerobios aplicables a lecherías en Chile. En base a revisión bibliográfica y visita de experiencias, se recabaron aspectos teórico-prácticos de generación de purines lecheros; digestión anaerobia de purines con el biogás como principal producto; biodigestores anaerobios; y sobre proyectos de biodigestores anaerobios en lecherías chilenas y en un sistema de bovinos de engorda. La biodigestión anaerobia es un proceso bacteriano que logra rescatar cerca del 65% de la energía contenida en los purines, siempre que los parámetros sean manejados adecuadamente, especialmente la temperatura y el pH, además de limitantes como el sulfuro de hidrógeno, oxígeno, fibra y espuma. El principal producto de la digestión anaerobia es el biogás, el que tiene una constitución similar al gas natural. Comúnmente se establecen 4 tipos de biodigestores anaerobios: lagunas cubiertas, mezcla completa, flujo continuo y película fija. Para la elección del modelo de biodigestor se deben considerar los volúmenes de purín producidos, la cantidad de sólidos contenida y el volumen de biogás a generar. Además, los distintos modelos tienen distintas eficiencias y demandas externas de mezcla, temperatura, etc. En Chile existen alrededor de 6 plantas de biogás funcionando en base a purines, lo que denota una baja implementación nacional de estos sistemas, atribuido principalmente a: la falta de información en cuanto a los beneficios potenciales, escasos elementos de fomento, alta inversión requerida, dificultades técnicas y falta de profesionales especialistas. En base a recopilación bibliográfica y entrevistas a profesionales, se identificaron posibles beneficiarios de sistemas de digestión anaerobia de purines en relación a los volúmenes y capacidad energética de los purines producidos, y tecnologías posibles de implementar gracias a la generación del biogás, usado como sustrato energético para las lecherías. Mediante la combustión del biogás es posible generar calor, frio, energía mecánica y electricidad. La industria lechera presenta un gran potencial en este aspecto, ya que por la energía contenida y los grandes volúmenes de purines producidos, se puede suplir hasta el 100% de requerimientos energéticos como la ordeña mecánica 2 y la refrigeración de la leche. El producto más interesante del biogás es la electricidad, para la cual es necesario analizar la factibilidad de generación dadas las posibilidades de inversión, y los volúmenes de purín generados. Toda la información y experiencia sirvió como sustrato para la generación de dos modelos teóricos de biodigestores anaerobios para lecherías en Chile; uno para pequeñas lecherías y otro para lecherías de tamaño mediano, especificando sus características y requerimientos, así como los modelos de biodigestores a usar, productos generados e inversión aproximada

El proceso industrial del arroz genera grandes cantidades de residuos que no poseen una ruta de disposición ambientalmente sostenible, sin embargo podría ser una fuente importante de carbono para tecnologías energéticas. En la actualidad, algunas empresas afrontan déficits energéticos, a pesar de que poseen abundantes recursos biológicos, esto realidad genera nuevas alternativas para dar un valor agregado a la materia prima, produciendo esa energía faltante a partir de biomasa, ofreciendo así autonomía energética en las industrias. La presente investigación se centra en aprovechar la cascarilla de arroz de la Piladora La Merced S.R.L. ubicada en la ciudad de Chiclayo, debido a que este residuo es incinerado, constituyendo un serio problema de contaminación ambiental. Por lo que se propone la generación de biogás a partir de la cascarilla de arroz para reducir costos energéticos en la empresa, empleando biodigestores de cúpula fija, ya que representa una opción viable a la generación de energía limpia, el cuidado del medioambiente y la disminución del efecto invernadero. A través de pronóstico de descomposición, método de factores ponderados, balance de materia y energía, método de Güerchet, software AutoCAD, herramienta costo-beneficio, fuentes bibliográficas, revisión de artículos científicos y diversos estudios; se determinó que para el año 2023 se empleará 1 105 707 kg de cascarilla de arroz en concentración de 1:5 de agua, para generar 323 827 kWh de energía para el funcionamiento de los motores del área de producción; pretendiéndose reducir así 23 288 kg CH4 equivalente a 489 053 kg CO2. Así mismo, la viabilidad del proyecto radica en el crecimiento tanto económico, social y ambiental, ya que permitirá que la empresa pueda aprovechar este residuo de manera eficiente para su propio beneficio teniendo una ganancia de 0,39 soles y recuperando la inversión en un periodo de 3 años y 24 días, reduciendo así el 100% de los costos energéticos. / Tesis

El incremento de la población ha traído consigo un aumento acelerado del consumo de agua para suministro urbano e industrial, lo que produce un aumento de las aguas residuales. El crecimiento económico y las necesidades humanas, promueven el uso de diversas sustancias para la creación de productos necesarios para el ser humano, esto genera una mayor diversidad de contaminantes dentro de esta agua. Añadido a esto, la integración de nuevos y más sensibles métodos de análisis de composición del agua residual, permiten llegar a límites de detección de compuestos químicos en concentraciones traza (µg/L o ng/L). Compuestos que antiguamente no podian ser detectados y ahora llamados contaminantes emergentes (CEs) o microcontaminantes emergentes (MCEs) debido a sus bajas concentraciones. Estos compuestos generan un reto en la actualidad para la depuración de las aguas. Pues debido a la falta de información de los mismos, falta de regulación en algunos países y el posible impacto ecológico y toxicológico que puede generar, son de gran interés en la comunidad científica. A nivel mundial en las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), la técnica más utilizada es el tratamiento biológico con lodos activos convencionales (CAS). Técnica que tiene altas eliminaciones de materia orgánica y según su configuración puede llegar a eliminar nutrientes. Pero en diferentes estudios se demuestra que, para algunos CEs, no presenta altas eliminaciones, lo cual genera puntos de vertido continuo de estos compuestos. Con el creciente interés en la mejora de la calidad de efluentes tratados, ya sea para vertido controlado sin deterioro ambiental o para su posible reutilización, los sistemas convencionales no generan los efluentes de alta calidad que a día de hoy se pretenden producir para los diferentes posibles usos. Es por esto que las normativas ambientales cada vez más estrictas y la comunidad científica interesada en mejorar las tecnologías de tratamiento de aguas residuales, promueven el estudio de diferentes tecnologías que permitan eliminar dichos compuestos y crear efluentes de alta calidad para su posible reutilización. Muchas tecnologías no presentan altas eliminaciones de CEs y las que obtienen buenos resultados son costosas de implementar en el tratamiento de agua residual urbana. Los sistemas que combinan procesos biológicos aerobios y anaerobios son de alto interés, puesto que son ambientalmente sostenibles, en especial gracias a su baja producción de fangos y bajos costes de operación y mantenimiento, y a que permiten una recuperación energética gracias al biogás producido en los procesos anaerobios. Una combinación interesante es la formada por un sistema anaeróbico (UASB) y un biorreactor de membranas (MBR). El tratamiento anaerobio se caracteriza por tener altas eliminaciones de materia orgánica y al tener una baja producción de lodos y producir biogás, que puede ser utilizado para diversos usos, lo que genera un interés económico en su implementación para el tratamiento de aguas. El sistema MBR es una combinación de dos procesos básicos, la degradación biológica y la filtración de los sólidos en suspensión y microorganismos responsables de biodegradación mediante una unidad de filtración por membrana. Este sistema ha mejorado la producción de efluentes de alta calidad, disminuyendo el coste y la necesidad de terreno frente a tratamientos convencionales seguidos de un tratamiento terciario. Por esta razón la utilización de esta tecnología está en auge creciente; no obstante, a pesar de los beneficios de la nueva tecnología, se observa que hay una condición de operación que limita este tipo de tratamiento. Se trata del ensuciamiento de la membrana, que representa un obstáculo importante para la amplia instalación y mantenimiento de los MBR. El ensuciamiento consiste en la deposición de material coloidal en suspensión en la membrana, la cual crea una capa de torta sobre la superficie de la misma, reduciendo su capacidad de filtración y obligando a realizar paradas técnicas de limpieza y mantenimiento. Cuando se implementa la electrocoagulación dentro del sistema MBR, configurando un Electro-Biorreactor de Membrana Sumergida (eMBR), se puede observar una reducción en el ensuciamiento de la membrana, ya que se producen cambios en las propiedades del licor mezcla, como el aumento del tamaño del flóculo y la reducción de sustancias poliméricas extracelulares SPE y productos microbianos solubles EPS. Asimismo, se ha visto en otras investigaciones como la electrocoagulación puede ser una tecnología que ayude a la eliminación de CEs, que con las configuraciones habituales no han sido eliminados. Esta investigación estudia la puesta en marcha y la operación de un sistema híbrido UASB + eMBR, con dos tipos de agua a tratar, agua residual sintética y agua residual de una depuradora real. La investigación con la alimentación de agua sintética se realizó en laboratorio y se consideraron dos fases. La primera de ellas sin contaminantes emergentes en el afluente, para estudiar la eliminación de materia orgánica y nutrientes y el efecto de la electrocoagulación en el ensuciamiento de la membrana, aplicando diferentes densidades de corriente de 5, 10 y 15 A/m2. En la segunda fase se introdujeron una serie de CEs seleccionados en el afluente sintético, para evaluar su reducción en el UASB y en el eMBR para las diferentes densidades de corriente aplicadas. La experimentación con agua residual real se realizó en la EDAR Monte Orgegia, donde se alimentó la planta piloto combinada con el efluente del tratamiento primario. Se utilizaron parámetros de operación similares a la experimentación con agua sintética. Se estudió la eliminación de contaminantes emergentes, materia orgánica, nutrientes y reducción del ensuciamiento de la membrana. Se aplicaron densidades de corriente más bajas que en la experimentación de laboratorio, de 2, 5 y 10 A/m2. Los parámetros de operación del sistema fueron: TRH del UASB 15 h, TRH del MBR 9 h, flujo de permeado en el MBR LMH 3±2, operación en el MBR con tiempos de permeado de 10 min y 1 min de retro­ lavado, tiempos de operación de la electrocoagulación de 5 min ON/10 min OFF. El análisis de reducción del ensuciamiento de la membrana se realiza tras la medición automática de la presión transmembrana (PTM) durante los días de operación en cada fase. Se completó el estudio con los cambios morfológicos del lodo y la concentración de EPS y SMP, junto con análisis respirométrico y observación de bioindicadores en licor mezcla. Se estudió la eficiencia en la remoción de demanda química de oxígeno (DQO), nitrógeno total (NT), fósforo total (PT) y en la eliminación de cuatro contaminantes emergentes seleccionados de la familia de los fármacos, que se han encontrado recalcitrantes en otras investigaciones y que son de preocupación por sus posibles efectos toxicológicos: lbuprofeno, 17α-etinilestradiol, Carbamazepina y Diclofenaco. Se evidenció que la combinación de UASB y eMBR para mejorar la calidad del efluente, es positiva. Los resultados demostraron altas eliminaciones de materia orgánica y con la implementación del sistema eMBR se incrementó la eliminación de fósforo, y de los contaminantes diclofenaco, carbamazepina y 17α-etinilestradiol. Este comportamiento se observó tanto con agua sintética como con el agua residual real. El sistema eMBR presentó un impacto positivo en relación a la eficiencia en la reducción del ensuciamiento de la membrana, debido a que la implementación de la electrocoagulación genero un cambio en las propiedades del lodo y consecuentemente en el ensuciamiento de la membrana. Las fracciones de proteínas y carbohidratos de las EPS solubles presentaron reducciones significativas respecto al MBR sin electrocoagulación. Se logró disminuir la PTM hasta un 80%, con una DC de 5 A/m2. / Proyecto CTM2016-76910-R: “Eliminación de contaminantes emergentes mediante procesos anaerobios y en serie y tratamientos complementarios: del Ministerio de Economía y Competitividad de España. Y la Generalitat Valenciana beca Santiago Grisolía ref. GRISOLIAP/2017/173.

El proceso industrial del arroz genera grandes cantidades de residuos que no poseen una ruta de disposición ambientalmente sostenible, sin embargo podría ser una fuente importante de carbono para tecnologías energéticas. En la actualidad, algunas empresas afrontan déficits energéticos, a pesar de que poseen abundantes recursos biológicos, esto realidad genera nuevas alternativas para dar un valor agregado a la materia prima, produciendo esa energía faltante a partir de biomasa, ofreciendo así autonomía energética en las industrias. La presente investigación se centra en aprovechar la cascarilla de arroz de la Piladora La Merced S.R.L. ubicada en la ciudad de Chiclayo, debido a que este residuo es incinerado, constituyendo un serio problema de contaminación ambiental. Por lo que se propone la generación de biogás a partir de la cascarilla de arroz para reducir costos energéticos en la empresa, empleando biodigestores de cúpula fija, ya que representa una opción viable a la generación de energía limpia, el cuidado del medioambiente y la disminución del efecto invernadero. A través de pronóstico de descomposición, método de factores ponderados, balance de materia y energía, método de Güerchet, software AutoCAD, herramienta costo-beneficio, fuentes bibliográficas, revisión de artículos científicos y diversos estudios; se determinó que para el año 2023 se empleará 1 105 707 kg de cascarilla de arroz en concentración de 1:5 de agua, para generar 323 827 kWh de energía para el funcionamiento de los motores del área de producción; pretendiéndose reducir así 23 288 kg CH4 equivalente a 489 053 kg CO2. Así mismo, la viabilidad del proyecto radica en el crecimiento tanto económico, social y ambiental, ya que permitirá que la empresa pueda aprovechar este residuo de manera eficiente para su propio beneficio teniendo una ganancia de 0,39 soles y recuperando la inversión en un periodo de 3 años y 24 días, reduciendo así el 100% de los costos energéticos.

Tesis por compendio / [ES] Actualmente, la sostenibilidad del sector porcino depende de su capacidad para responder a la elevada demanda de productos ganaderos derivada del crecimiento de la población, adaptándose a los cambios en los contextos económico y político, y mejorando su rendimiento medioambiental mediante la mitigación de su impacto ambiental. En este contexto, el uso de subproductos agroindustriales ofrece materias primas alternativas en producción animal, con una menor carga ambiental asociada, en forma de piensos para el ganado, fuente de compuestos bioactivos o materias primas útiles en la producción de bioenergía. Esta tesis doctoral pretende evaluar el uso de subproductos agroindustriales mediterráneos como ingredientes en piensos para el ganado porcino o como co-substratos para la producción de biogás. Con este objetivo, se diseñaron y realizaron cuatro ensayos para evaluar el uso de subproductos de la industria del aceite de oliva y del zumo de naranja en alimentación porcina, evaluando su valor nutricional y las consecuencias de su inclusión sobre el rendimiento y la salud de los animales, la calidad del producto final y las emisiones de gases de los purines. Además, se realizó un ensayo para evaluar el efecto de cuatro sustratos agrícolas sobre el potencial bioquímico de metano (BMP) en co-digestión anaerobia con purines. Los resultados obtenidos a partir de los ensayos de valor nutricional indican que las tortas de aceituna y las pulpas de naranja ensayadas pueden ser incluidas en la dieta con cambios asociados en la excreción de nutrientes que conducen a modificaciones en las emisiones potenciales de amoníaco y BMP de los purines. En cuanto a los subproductos de la torta de aceituna, el ensayo de valor nutricional con tortas de aceituna crudas (COC) y parcialmente desgrasadas (PDOC) mostró que ambas tortas son fuentes apreciables de fibra insoluble, pero tienen un valor energético limitado (11.2 y 7.4 MJ/kg MS para COC y PDOC respectivamente) y un bajo valor como fuente de proteínas. En cambio, las pulpas de naranja deshidratadas (DOP) y ensilada secada al sol (ESDOP) ensayadas son una fuente de energía relevante (14.2 y 13.2 MJ/kg MS para DOP y ESDOP respectivamente) con valor añadido debido a su contenido en fibra soluble. En los ensayos de emisiones in vitro, los subproductos ensayados generaron una disminución en la excreción de N en la orina y, en el caso de la pulpa de aceituna, un aumento de la excreción de materia seca en heces. La emisión de amoniaco por kg de purín disminuyó con la inclusión de torta de aceituna y pulpa de naranja, mientras que el BMP por animal y día se vio negativamente afectado por la inclusión de torta de aceituna obteniendo un mayor BMP con estos subproductos. En cuanto a los ensayos de rendimientos productivos, la PDOC y la DOP pueden incluirse en la dieta hasta 120 y 240 g/kg respectivamente, sin efectos negativos en el caso de la PDOC y efectos menores para la DOP sobre los rendimientos productivos, la composición corporal y la calidad de la canal. La inclusión de PDOC y DOP no afectó a los recuentos microbianos ni al volumen, la composición y la emisión global de gases de los purines. Además, se observaron efectos beneficiosos sobre la grasa subcutánea con la inclusión de PDOC, mejorando su concentración en ácido oleico. La co-digestión anaerobia de subproductos agrícolas y purines mejora el BMP de la mezcla de sustratos en comparación con la digestión única de purines. Se obtuvieron mayores valores de BMP con la adición de los sustratos agrícolas, lo que confirma el mejor rendimiento de los sistemas en co-digestión a niveles de inclusión adecuados. Las combinaciones con tomate, pimiento y melocotón al nivel de inclusión 3 (50% de SV) alcanzaron el mayor BMP. Esto supuso un incremento del BMP del 41% con tomate, 44% con pimiento, 28% con melocotón y 12% con caqui. Los sustratos vegetales mostraron un mayor contenido en lípidos, prote / [CAT Actualment, la sostenibilitat del sector porcí depèn de la seua capacitat per a respondre a l'elevada demanda de productes ramaders derivada del creixement de la població, adaptant-se als canvis en els contextos econòmic i polític, i millorant el seu rendiment mediambiental mitjançant la mitigació del seu impacte ambiental. En aquest context, l'ús de subproductes agroindustrials ofereix matèries primeres alternatives en producció animal, amb una menor càrrega ambiental associada, en forma de pinsos per al bestiar, font de compostos bioactius o matèries primeres útils en la producció de bioenergia. Aquesta tesi doctoral pretén avaluar l'ús de subproductes agroindustrials mediterranis com a ingredients en pinsos per al bestiar porcí o com co-substrats per a la producció de biogàs. Amb aquest objectiu, es van dissenyar i realitzar quatre assajos per a avaluar l'ús de subproductes de la indústria de l'oli d'oliva i del suc de taronja en alimentació porcina, avaluant el seu valor nutricional i les conseqüències de la seua inclusió sobre el rendiment i la salut dels animals, la qualitat del producte final i les emissions de gasos dels purins. A més, es va realitzar un assaig per a avaluar l'efecte de quatre substrats agrícoles sobre el potencial bioquímic de metà (BMP) en co-digestió anaeròbia amb purins. Els resultats obtinguts a partir dels assajos de valor nutricional indiquen que les trotes d'oliva i les polpes de taronja assajades poden ser incloses en la dieta amb canvis associats en l'excreció de nutrients que condueixen a modificacions en les emissions potencials d'amoníac i BMP dels purins. Quant als subproductes de la torta d'oliva, l'assaig de valor nutricional amb tortes d'oliva crues (COC) i parcialment desengreixades (PDOC) va mostrar que totes dues coques són fonts apreciables de fibra insoluble, però tenen un valor energètic limitat (11.2 i 7.4 MJ/kg MS per a COC i PDOC respectivament) i un baix valor com a font de proteïnes. En canvi, les polpes de taronja deshidratades (DOP) i ensitjada assecada al sol (ESDOP) assajades són una font d'energia rellevant (14.2 i 13.2 MJ/kg MS per a DOP i ESDOP respectivament) amb valor afegit a causa del seu contingut en fibra soluble. Pel que fa als assajos d'emissions in vitro, els subproductes assajats van generar una disminució en l'excreció de N en l'orina i, en el cas de la polpa d'oliva, un augment de l'excreció de matèria seca en femtes. L'emissió d'amoníac per kg de purí va disminuir amb la inclusió de torta d'oliva i polpa de taronja, mentre que el BMP per animal i dia es va veure negativament afectat per la inclusió de torta d'oliva obtenint un major BMP amb aquests subproductes. Quant als assajos de rendiments productius, la PDOC i la DOP poden incloure's en la dieta fins a 120 i 240 g/kg respectivament, sense efectes negatius en el cas de la PDOC i efectes menors per a la DOP sobre els rendiments productius, la composició corporal i la qualitat de la canal. La inclusió de PDOC i DOP no va afectar els recomptes microbians ni al volum, la composició i l'emissió global de gasos dels purins. A més, es van observar efectes beneficiosos sobre el greix subcutani amb la inclusió de PDOC, millorant la seua concentració en àcid oleic. La co-digestió anaeròbia de subproductes agrícoles i purins millora el BMP de la mescla de substrats en comparació amb la digestió única de purins. Es van obtenir majors valors de BMP amb l'addició dels substrats agrícoles, la qual cosa confirma el millor rendiment dels sistemes en co-digestió a nivells d'inclusió adequats. Les combinacions amb tomaca, pimentó i bresquilla al nivell d'inclusió 3 (50% de SV) van aconseguir el major BMP. Això va suposar un increment del BMP del 41% amb tomaca, 44% amb pimentó, 28% amb bresquilla i 12% amb caqui. Els substrats vegetals van mostrar un major contingut en lípids, proteïnes, lignina i cel·lulosa que els substrats de fruita. / [EN] Nowadays the sustainability of the pig sector relies on its capability to respond to the increasing demands for livestock products that are arising from population growth, adapting to changes in the economic and policy contexts, and improving its environmental performance through the mitigation of its impact on climate. In this framework, the use of the agro-industrial by-products offers potential alternative raw materials for animal production with a lower associated environmental burden in the form of feedstuffs for livestock, source of bioactive compounds or raw materials useful in bioenergy production. This PhD thesis aims to evaluate the use of Mediterranean agro-industrial by-products as feed ingredients for pigs or co-substrates for biogas production. To fulfil these objectives, four trials were designed and conducted to evaluate the use of olive oil and orange juice industry by-products in swine nutrition, assessing its nutritional value and the consequences of its inclusion in the diet on animals' performance and health, final product quality traits and gas emissions associated to the pig slurry. Additionally, one more trial was conducted to evaluate the effect of four agricultural substrates (tomato, pepper, peach and kaki) on the biochemical methane potential (BMP) in anaerobic co-digestion with pig slurry, focusing on the type of substrate and its inclusion level on the final substrate's mixture. The results presented in this PhD Thesis from the nutritional value assays indicate that the olive cakes and orange pulps tested can be potentially included in pig diets with associated changes in urine and faeces nutrients excretion that leads to modifications in the potential ammonia and BMP emissions from slurries. Concerning olive cake by-products, the nutritional value assay designed to test the crude (COC) and partially defatted (PDOC) olive cakes showed that they are appreciable sources of insoluble fibre but have limited energy value (11.2 and 7.4 MJ/kg DM for COC and PDOC respectively) and a low value as protein source. On the contrary, the dehydrated (DOP) and ensiled sun-dried (ESDOP) orange pulps tested are a relevant energy source (14.2 and 13.2 MJ/kg DM for DOP and ESDOP respectively) with added value in terms of SF concentration. With respect to the in vitro potential ammonia and BMP emissions assays, the by-products tested led to a decreased N excretion in urine and, in the case of the OC, increased DM excretion in faeces. The ammonia emission per kg of slurry decreased with the inclusion of olive cake and orange pulp, whereas the BMP per animal and per day was negatively affected by the inclusion of olive cake obtaining higher BMP with these by-products. Regarding the performance assays, the PDOC and the DOP may be included in balanced pig diets at rates of up to 120 and 240 g/kg respectively, without negative effects in the case of PDOC and minor effects for DOC on growth performance, body composition and carcass quality traits. Contrary to what was expected, the inclusion of PDOC and DOP did not affect microbial counts nor excreta volume, composition and global gas emission from the slurry. Additionally, beneficial effects on subcutaneous fat were observed with the inclusion of PDOC, improving its oleic acid concentration. The anaerobic co-digestion of agricultural by-products and pig slurry improves the BMP from the mixture compared to only pig slurry anaerobic digestion. Higher BMP values were obtained with increasing addition of agricultural substrate, confirming the better performance of co-digestion systems at adequate inclusion levels. In fact, combinations with tomato, pepper and peach at inclusion level 3 (50% of VS) achieved the highest BMP. This resulted in an increase in BMP of 41% with tomato, 44% with pepper, 28% with peach and 12% with kaki. Vegetable substrates (pepper and tomato) showed higher lipid, protein, lignin and cellulose content than fruit substrates (kaki and peach). / Ferrer Riera, P. (2021). Valorisation of Mediterranean agroindustrial by-products in pig production as feed and anaerobic co-digestion of slurry [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171747 / Compendio

La cristalización de estruvita, fosfato de magnesio y amonio, aparece como uno de los procesos más prometedores para recuperar el fósforo de las aguas residuales. La aplicación de un proceso de cristalización en una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR), no solo elimina fósforo del proceso, sino que permite recuperarlo en una forma fácilmente reutilizable ya que, entre sus posibles aplicaciones, destacan su empleo como fertilizante y como materia prima para la industria del fósforo. El objetivo principal de esta tesis ha sido comprender los principios que rigen el proceso de cristalización de estruvita con el fin de mejorar la recuperación de fósforo, en forma de este mineral, de los sobrenadantes de las líneas de fangos de las EDAR. Debido a la dificultad de modelar todos los procesos que intervienen en la precipitación de estruvita, la distribución de la sobresaturación dentro del reactor, los mecanismos de nucleación que dominan en las condiciones de trabajo y la termodinámica y química de los fosfatos, ha sido necesario realizar ensayos para comprobar la viabilidad de trabajar con un reactor de tanque agitado como el empleado en este trabajo de tesis. En un primer momento se trabajó con soluciones preparadas en el laboratorio para asegurar ciertos aspectos teóricos de la precipitación de estruvita. Posteriormente, se realizaron ensayos empleando los sobrenadantes generados en una planta piloto de digestión anaerobia situada en la EDAR de la Cuenca del Carraixet, Valencia. Los resultados obtenidos en los ensayos con soluciones preparadas en el laboratorio mostraron que es posible alcanzar unas eficiencias de precipitación y recuperación de fósforo en forma de estruvita de hasta el 80%. Se obtuvo que conforme aumenta el pH de operación en el reactor y las relaciones molares Mg/P y N/P en el influente, se mejoran ambas eficiencias, mientras que una disminución del tiempo de retención hidráulico no afectó a las eficiencias alcanzadas. El pH resultó tene / Pastor Alcañiz, L. (2008). Estudio de la precipitación y recuperación del fósforo presente en las aguas residuales en forma de estruvita (MgNH4PO4·6H2O) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2190

A nivel legislativo, la Directiva 2000/60/EC del Parlamento Europeo y el Consejo de Europa establece un marco comunitario de acción en el ámbito de la política del agua, y en cuanto a depuración de agua se refiere, la Directiva 91/271/EC establece los límites de vertido de contaminantes procedentes de las estaciones de depuración de agua residual (EDAR), e introduce el concepto de zonas sensibles, en el que se establece la importancia de eliminar nutrientes, especialmente nitrógeno y fósforo, de las aguas residuales, en vista de su impacto negativo sobre los ecosistemas acuáticos. Diversos estudios han puesto de manifiesto la posibilidad de optimizar el funcionamiento de las EDAR mediante el empleo de procesos que permitan eliminar el nitrógeno amoniacal vía nitrito de corrientes de agua residual con elevada concentración de amonio. El objetivo principal de este trabajo de tesis doctoral ha sido el estudio a escala de laboratorio del proceso de eliminación de nitrógeno vía nitrito, para eliminar el amonio de la corriente del sobrenadante procedente de la deshidratación de fangos estabilizados mediante digestión anaerobia. Inicialmente, se estudiaron diversas estrategias para la puesta en marcha del proceso SHARON operado para la nitritación parcial. Tras alcanzar un funcionamiento estable del proceso se estudió el efecto de diversos factores ambientales y de operación sobre los organismos amonioxidantes (AOB) y la calidad del efluente, respectivamente. Por otro lado, a partir del análisis de la información aportada por los sensores de pH, potencial redox y oxígeno disuelto instalados en el reactor, y su relación con las concentraciones de los compuestos nitrogenados, determinados durante las etapas de puesta en marcha y seguimiento del proceso biológico de nitrificación y desnitrificación vía nitrito, se desarrolló una estrategia de monitorización, en donde se establecieron los criterios de funcionamiento óptimo del proceso. Esta información fue empleada para d / Claros Bedoya, JA. (2012). ESTUDIO DEL PROCESO DE NITRIFICACIÓN Y DESNITRIFICACIÓN VÍA NITRITO PARA EL TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE CORRIENTES DE AGUA RESIDUAL CON ALTA CARGA DE NITRÓGENO AMONIACAL [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17653

[EN] Anaerobic digestion is a sustainable and technically sound way to valorise citrus waste if the inhibitory effect of the citrus essential oil (CEO) is controlled. Several strategies have been proposed to overcome these difficulties: keeping the organic loading rate (OLR) in low values to avoid excess dosage of inhibitor, supplementing the citrus waste with nutrient and buffering solutions or pre-treating the citrus waste in order to reduce the CEO concentration, either by recovery or by degradation of the CEO. Nevertheless, although some of them have been proven successful in recovering/degrading the CEO, none of them has been applied at full scale operation. The main objective of this thesis is to study the effect of the limonene (the main component of CEO) on the anaerobic digestion of citrus waste and to evaluate different strategies to improve this process. In a first approach to the problem, the effect and dynamics of the limonene in the anaerobic digestion process is studied in batch mode. The biochemical methane potential of several citrus waste types was assessed. The inhibitory concentration of limonene for the anaerobic digestion process was estimated also, observing a certain adaptation degree. Different strategies to avoid inhibition of the anaerobic digestion by limonene were studied in batch mode, namely biological treatment by fungi of the Penicillium genus, steam distillation and ethanol extraction. All treatments decreased the limonene concentration in the orange peel, with different efficiencies. Methane potential and production rate in the batch anaerobic digestion of the pretreated orange peel were not affected by the biological treatment, but an increase was observed after steam distillation and also after ethanol extraction. This effect was attributed to the removal of minority compounds of the CEO. Energy balance was negative for steam distillation and positive for the other two tested strategies. Continuous anaerobic co-digestion experiments of orange and mandarin peel with chicken and pig manure allowed observing the importance of the limonene dosage on the inhibitory effect. Systemic inhibition was observed in the mixture with higher limonene concentration, with symptoms of inhibition on methanogenesis, protein hydrolysis pathway, sulphate reduction and acetogenesis. The degradation of the limonene produced inhibitory compounds as well, causing persistent inhibition effects even after almost complete limonene degradation. Continuous anaerobic co-digestion of pretreated citrus waste with cow manure allowed for stable processes when the pretreatment was able to remove the limonene with high efficiency and without producing other inhibitory compounds (such as ¿-terpineol in the biological treatment). Thus, the pretreatments allowing for better results in terms of process stability were mechanical removal of the flavedo and ethanol extraction of the limonene. The anaerobic digestion is able to degrade the limonene, but its by-products can be even more inhibitory than the limonene itself. Therefore, it is concluded that to apply CEO recovery strategies before anaerobic digestion is recommended, since these could possibly the valorization of CEO as added value product and to increase biogas production. / [ES] La digestión anaerobia es una vía sostenible y técnicamente viable para valorizar los residuos cítricos si se controla el efecto inhibidor del aceite esencial cítrico (AEC). Se han propuesto varias estrategias para superar esta dificultad: mantener la velocidad de carga orgánica (VCO) en valores bajos para evitar dosis excesivas del inhibidor, suplementar el residuo cítrico con soluciones de nutrientes y tampón o pretratar el residuo cítrico para reducir la concentración de AEC, ya sea por recuperación o degradación del mismo. Sin embargo, aunque algunas de ellas han sido exitosas para recuperar o degradar el AEC, ninguna ha sido llevada a escala industrial. El objetivo principal de esta tesis ha sido estudiar el efecto del limoneno (el componente principal del AEC) en la digestión anaerobia de los residuos cítricos y evaluar diferentes estrategias para mejorar este proceso. En una primera aproximación al problema, se estudió el efecto y la dinámica del limoneno en la digestión anaerobia en discontinuo. Se evaluó el potencial bioquímico de metano de varios tipos de residuo cítrico y se estimó la concentración inhibitoria del limoneno para el proceso de digestión anaerobia, observando un cierto grado de adpatación. Se estudiaron diferentes estrategias para evitar la inhibición de la digestión anaerobia por limoneno en modo discontinuo: tratamiento biológico mediante hongos del género Penicillium, arrastre de vapor y extracción con etanol. Todos los tratamientos disminuyeron la concentración de limoneno en la piel de naranja, con diferentes eficiencias. El potencial de metano y la velocidad de producción en la digestión anaerobia discontinua de la piel de naranja pretratada no se vieron afectados por el tratamiento biológico, pero se observó un incremento tras el arrastre de vapor y la extracción con etanol. Este efecto se atribuyó a la extracción de compuestos minoritarios del AEC. El balance energético fue negativo para el arrastre de vapor y positivo para las otras dos estrategias. Los experimentos de co-digestión anaerobia en continuo de piel de naranja y mandarina con gallinaza y purín porcino permitieron observar la importancia de la dosis de limoneno sobre el efecto inhibitorio. Se observó inhibición sistémica en la mezcla con mayor concentración de limoneno. La degradación del limoneno produjo a su vez compuestos inhibitorios, con lo que el efecto inhibitorio persistió incluso tras la completa degradación del limoneno. La co-digestión anaerobia en continuo de residuo cítrico pretratado y estiércol de vacuno permitió tener procesos estables cuando el pretratamiento era capaz de eliminar el limoneno con alta eficiencia y sin producir otros compuestos inhibitorios (como ¿-terpineol en el caso del tratamiento biológico). Así, la eliminación mecánica del flavedo y la extracción del limoneno con etanol fueron los pretratamientos que dieron mejor resultado en términos de estabilidad del proceso. La digestión anaerobia es capaz de degradar el limoneno, pero sus subproductos pueden ser aún más inhibitorios que el propio limoneno. Por ello, se concluye que son recomendables los pretratamientos de recuperación de AEC, ya que permiten su valorización como producto de valor añadido y, a la vez, incrementar la producción de biogás mediante digestión anaerobia. / [CA] La digestió anaeròbia és una via sostenible i tècnicament viable per valoritzar els residus cítrics si es controla l'efecte inhibitori de l'oli essencial cítric (OEC). S'han proposat diverses estratègies per tal de superar aquesta dificultat: mantenir la velocitat de càrrega orgànica (VCO) en valors baixos per a evitar dosis excessives de l'inhibidor, suplementar el residu cítric amb solucions de nutrients i tamponants o pretratar el residu cítric per a reduir la concentració d'OEC, ja siga per recuperació o per degradació del mateix. Tanmateix, encara que algunes d'elles han estat exitoses per recuperar o degradar l'OEC, cap ha estat escalada a nivel industrial. L'objectiu principal d'aquesta tesi ha estat estudiar l'efecte del limonè (el component principal de l'OEC) en la digestió anaeròbia dels residus cítrics i avaluar diferents estratègies per a millorar aquest procés. En una primera aproximació al problema, es va estudiar l'efecte i la dinàmica del limonè a la digestió anaeròbia en discontinu. Es va avaluar el potencial bioquímic de metà de diferents tipus de residu cítric i es va estimar la concentració inhibitòria del limonè per al procés de digestió anaeròbia, observant-se un cert grau d'adaptació. S'estudiaren diferents estratègies per a evitar la inhibició de la digestió anaeròbia per limonè en modus discontinu: tractament biològic amb fongs del gènere Penicillium, destil·lació amb vapor i extracció amb etanol. Tots els tractaments reduiren la concentració de limonè a la pell de taronja, però amb eficiències diferents. El pre-tractament biològic no va influir en el potencial de metà ni en la velocitat de producció de la digestió anaeròbia discontínua de la pell de taronja. En canvi, s'observà un increment d'ambdós paràmetres amb la destil·lació amb vapor i l'extracció amb etanol. Aquest efecte es va atribuir a l'extracció de components minoritaris de l'OEC. El balanç energètic va ser negatiu per a la destil·lació amb vapor i positiu per a les altres dues estratègies. Els experiments de co-digestió anaeròbia en continu de pell de taronja i mandarina, amb gallinassa i purins de porc varen permetre observar la importància de la dosi de limonè sobre l'efecte inhibitori. Es va observar inhibició sistèmica a la mescla amb major concentració de limonè. La degradació del limonè va produir inhibidors, de manera que l'efecte inhibitori va persistir fins i tot després de la completa degradació del limonè. La co-digestió anaeròbia en continu de residu cítric pretractat i fem de boví va permetre tenir processos estables quan el pretractament era capaç d'eliminar el limonè amb alta eficiència i sense produir altres molècules inhibitòries (com α-terpineol en el cas del tractament biològic). Així, l'eliminació mecànica de l'epicarpi i l'extracció del limonè amb etanol foren els pretractaments que donaren millor resultat en termes d'estabilitat del procés. La digestió anaeròbia és capaç de degradar el limonè, però els seus subproductes poden ser encara més inhibitoris que el propi limonè. Per això, es conclou que son recomanables els pretractaments de recuperació de OEC, ja que permenten la seva valorització com productes de valor afegit i, a la vegada, incrementar la producció de biogàs mitjançant digestió anaeròbia. / Ruiz Fuertes, B. (2015). Effect of limonene on anaerobic digestion of citrus waste and pretreatments for its improvement [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58769