Memoria para optar al Titulo Profesional de Ingeniero AgrÛnomo MenciÛn: Manejo de Suelos y Aguas / En un Andisol (medial, amorphic, thermic Humic Haploxerands) de la región del Bío-Bío, Chile (36º 31' lat. Sur, 71º 54' long. Oeste) se midió la actividad microbiológica de un sistema con seis rotaciones bajo distinto manejo agronómico, en un ensayo de campo establecido en la temporada 1992/93. La actividad microbiológica se evaluó a través de actividad enzimática deshidrogenasa y actividad esterasa (hidrólisis de 3.,6.-diacetato de fluoresceína (FDA)) y CO2 mineralizado, a partir de muestras compuestas para la actividad enzimática y muestras no disturbadas de suelo para CO2 mineralizado. Además, se midió carbono orgánico en muestras compuestas. Se observó un efecto significativo (P ¡Ü 0,05) de las distintas rotaciones sobre la actividad microbiológica. Se encontró mayor actividad deshidrogenasa en rotaciones de ciclo largo (tres años cultivo y cinco años pradera) y menor actividad en aquellas rotaciones de ciclo corto (cuatro años cultivo), este efecto también se observó en la hidrólisis de FDA pero fue menos significativo. Se pudo observar que la actividad enzimática medida respondió con mayor sensibilidad que el carbono orgánico a los distintos manejos en este suelo. De esta forma se evidenció que la actividad deshidrogenasa y la hidrólisis de FDA son indicadores que responden a distintos manejos agronómicos y que pueden ser usados como indicadores tempranos de cambios en la actividad microbiológica global del suelo

La hidrólisis de celulosa a azúcares fermentables es una de las etapas clave que deben ser optimizadas para disminuir el costo de producción de bioetanol producido a partir de lignocelulosa, materia prima abundantemente disponible en Chile en desechos agrícolas y forestales. La hidrólisis de celulosa es catalizada por enzimas celulasas, pertenecientes al grupo de las glicosil hidrolasas. Este Trabajo de Memoria de Título tiene como objetivo la identificación y clonación de glicosil hidrolasas, con énfasis en enzimas potencialmente útiles en procesos de producción de bioetanol. La estrategia general de trabajo consistió en la identificación y selección de cepas capaces de degradar celulosa cristalina, a las cuales se dirigió un método de obtención de fragmentos de DNA codificantes de glicosil hidrolasas, enfocado a la actividad exoglucanasa. Un análisis in sílico de la secuencia de los fragmentos de DNA obtenidos indicó que se obtuvieron fragmentos de genes con actividades putativas β-1,3(4)-glucanasa y α-glucosidasa provenientes de cepas de Lentinula edodes y Peniophora gigantea, respectivamente. Estos resultados poseen altos niveles de confianza (con e-values del orden de 10-9 y 10-30, respectivamente). El fragmento correspondiente a la β-1,3(4)-glucanasa contiene el dominio catalítico conservado característico de este tipo de enzimas. Se estima que los fragmentos encontrados representan un 38% de una β-1,3(4)-glucanasa y un 12% de una α-glucosidasa. El método también produjo la obtención de fragmentos de DNA que codificarían enzimas con otras actividades no relacionadas con glicosil hidrolasas, específicamente una transcriptasa reversa y un transportador de urea. Las enzimas β-1,3(4)-glucanasas y α-glucosidasas son potencialmente aplicables en la etapa de pretratamiento de lignocelulosa en la producción de bioetanol de segunda generación y en la etapa de degradación de almidón en la producción de bioetanol de primera generación, respectivamente, entre otras aplicaciones industriales de menor interés para este trabajo. En conclusión, se logró clonar fragmentos de dos glicosil hidrolasas potencialmente aplicables en un proceso de producción de bioetanol. La estrategia utilizada deberá ser perfeccionada para hacerla más específica, logrando el diseño de partidores degenerados más específicos o bien considerando una estrategia global alternativa, tal como utilizar una genoteca de cDNA como templado del método en lugar de DNA genómico.

La presente Tesis Doctoral se ha centrado en el uso de materiales lignocelulósicos como materia prima renovable para la generación de biocombustibles y productos químicos de alto valor añadido. Para ello, se ha investigado la conversión catalítica de biomasa en alcoholes C6 mediante hidrogenación hidrolítica empleando catalizadores novedosos, basados en materiales carbonosos y rutenio. Los objetivos propuestos en este estudio, incluyendo profundizar en la comprensión del proceso, analizar su rendimiento catalítico y estudiar algunos parámetros que influyen en la selectividad y la conversión con el fin de mejorarlos.

Las vainas de vainilla, debido a su refinado sabor y apreciado aroma, se utilizan desde hace mucho tiempo para aromatizar alimentos, especialmente postres y bebidas. El extracto de vainas de vainilla es una mezcla extremadamente complicada de cientos de compuestos diferentes, entre los que se encuentran alcoholes, ácidos, ésteres, éteres, terpenoides, entre otros. De todos ellos, la vainillina (4-hidroxi-3- metoxibenzaldehído) es el componente mayoritario y el principal responsable del característico aroma y sabor del extracto. En el mercado, se comercializa tanto vainas de vainilla curadas como extracto de vainas de vainilla. Sin embargo, debido a que éstas no pueden cubrir la gran demanda (más de 12 000 toneladas anuales), existe también la esencia sintética, de muy bajo precio, pero que consiste únicamente en una solución etanólica de vainillina. La desventaja de esta esencia es que no posee todos los componentes de aroma y sabor característicos del extracto de vainas de vainilla. Dada la gran demanda actual de vainillina y las ventajas que ofrece el extracto natural, surgió el interés en evaluar el perfil aromático de Vanilla pompona, especie poco estudiada pero abundante en los humedales del departamento de Madre de Dios. Diversos extractos de vainas de Vanilla pompona, preparadas por hidrólisis enzimática (empleando Viscozima y Celuclast), fueron analizados mediante Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC). Se cuantificó el contenido de alcohol phidroxibencílico, alcohol-4-hidroxi-3-metoxibencílico, ácido p-hidroxibenzoico, phidroxibenzaldehído, ácido vainíllico y vainillina. El perfil aromático de Vanilla pompona se comparó con el de la vainilla de Madagascar (Vanilla planifolia) obtenida comercialmente, especie muy importante a nivel internacional.

El objetivo general de este trabajo de tesis es estudiar procesos de transformación de la biomasa de origen agroindustrial, en biodiesel y compuestos de alto valor agregado. Se llevaron a cabo estudios experimentales y de modelado termodinámico de procesos de reacción (transesterificación e hidrólisis) y separación, que incluyeron aspectos cinéticos y de comportamiento de fases. Los objetivos específicos planteados incluyen: - Estudiar la cinética de transesterificación de aceites con metanol y etanol supercrítico a través de ensayos experimentales realizados en un reactor tubular continuo, analizando el efecto de la presencia de agua y ácidos grasos libres en la mezcla reactiva. Se estudiaron en particular la etanólisis de aceite de girasol alto oleico con etanol absoluto y azeotrópico y la metanólisis de aceite de coco con y sin agregado de ácidos grasos libres. - Estudiar el procesamiento de borras provenientes del proceso de desgomado de aceites vegetales a fin de obtener ésteres de ácidos grasos por alcohólisis supercrítica y ácidos grasos por hidrólisis subcrítica. -Aplicar criterios de la ingeniería del equilibrio entre fases para proponer un proceso de fraccionamiento que permita recuperar monoglicéridos del producto de reacciones de transesterificación parcial de aceites vegetales. En el Capítulo 1 se introducen los métodos catalíticos de síntesis de biodiesel y las técnicas no-catalíticas que utilizan alcoholes en condiciones supercríticas. En el Capítulo 2 se presentan los equipos y procedimientos experimentales utilizados para llevar a cabo estudios de transesterificación e hidrólisis de aceites vegetales y borras, y el fraccionamiento de los productos de la metanólisis parcial de aceite de girasol. En el Capítulo 3 se detallan los modelos termodinámicos aplicables al cálculo de propiedades de las mezclas involucradas en los procesos de reacción y de separación estudiados en esta tesis. Se describe brevemente la disciplina de la ingeniería del equilibrio entre fases y su aplicación al desarrollo de procesos de reacción y separación. En el Capítulo 4, se presentan los estudios de cinética de transesterificación supercrítica llevados a cabo en un reactor tubular continuo, utilizando como reactivos metanol, etanol absoluto y azeotrópico, aceite de girasol alto oleico y aceite de coco con distintos grados de acidez. En el Capítulo 5, se detallan los estudios de alcohólisis supercrítica e hidrólisis a alta presión, de borras provenientes del proceso de desgomado de aceites vegetales. En el Capítulo 6 se presentan los resultados del estudio experimental y teórico del equilibrio entre fases de mezclas de ésteres, monoglicéridos y dióxido de carbono y su aplicación en el estudio de un proceso de extracción líquido-líquido de ésteres y monoglicéridos de alta pureza con CO2. En el Capítulo 7, finalmente se resumen las conclusiones generales de la tesis y se discuten posibles trabajos futuros. / The overall objective of this thesis is to study processes for the transformation of agroindustrial biomass into biodiesel and high added value products. Experimental and thermodynamic studies were carried out on reaction (transesterification and hydrolysis) and separation processes, involving kinetic and phase behavior aspects. The specific objectives include: - To investigate the kinetics of the transesterification of oils with supercritical methanol and ethanol, in experimental studies carried out in a continuous tubular reactor, analyzing the effect of water and free fatty acids contents in the reaction mixture. These studies included the ethanolysis of high-oleic sunflower oil with absolute and azeotropic ethanol and the methanolysis of coconut oil with and without the addition of free fatty acids. - To study the supercritical alcoholysis and subcritical hydrolysis of gums coming from the degumming process of vegetable oils, to obtain fatty acid esters and fatty acids, respectively. -To apply phase equilibrium engineering tools to propose a process to recover monoglycerides from the products obtained in the partial transesterification of vegetable oils. Chapter 1 discusses the catalytic and non - catalytic technologies applied and proposed for the synthesis of biodiesel from vegetable oils. The experimental equipment and procedures used to carry out the alcoholysis and hydrolysis of vegetable oils and gums, as well as the fractionation of the reaction products obtained in the partial methanolysis of sunflower oil, are presented in Chapter 2. Chapter 3 describes the thermodynamic models used in the calculation of the density and phase equilibrium conditions of the mixtures involved in the reaction and separation processes. Also, the phase equilibrium engineering discipline is briefly described and its application to the development of reaction and separation processes is presented. The kinetic studies on the continuous supercritical transesterification of high-oleic sunflower and coconut oils are presented in Chapter 4, based on the results of experiments carried out in a tubular reactor. Chapter 5 reports the results obtained in the supercritical alcoholysis and highpressure hydrolysis of gums coming from the degumming process of vegetable oils. Chapter 6 contains experimental and theoretical phase equilibrium studies on mixtures containing fatty acid esters, monoglycerides and carbon dioxide. An extraction process with carbon dioxide is proposed for the fractionation and purification of monoglycerides. Finally, in Chapter 7 the general conclusions of the thesis are summarized and possible future work is discussed.

La presente memoria está estructurada en cinco capítulos donde se presentan los resultados de la investigación, acompañados por un capítulo en el que se describe la parte experimental, y por último, el capítulo de conclusiones. Se adjuntan cuatro anexos que recogen los espectros de masas (FAB+), IR, RMN y los datos cristalográficos. Por último, para cumplir con los requerimientos exigidos para optar a la mención de Doctorado Europeo se incluye un Abstract en inglés de la Tesis. En el Capítulo I se hace una introducción a las metaloenzimas que contienen níquel en su centro activo. En el Capítulo II se describe la reactividad del níquel frente a moléculas sencillas de interés biológico. En el Capítulo III se presentan los complejos de níquel pentacoordinado con ligandos carbonato puente que sirven como modelos de Anhidrasa carbónica y fijan CO2(g). En el Capítulo IV se describen los complejos modelo de la Hidrogenasa [Ni-Fe] y en el capítulo V se describen los modelos del centro activo de la Fosfotriesterasa, incluyendo un estudio cinético de la hidrólisis del tris(nitrofenil) fosfato mediante hidroxocomplejos de níquel. / This Thesis is structured in five chapters that reports the results of the research, accompanied by a chapter that describes the experimental part, and finally, the concluding chapter. Experimental data of the synthesis and characterisation of the new complexes as mass spectra (FAB +), IR, NMR and crystallographic data, are annexed. Finally, following the requirements to obtain the mention of European Doctor we include anin English of the Thesis. Chapter I provide an introduction to the nickel-containing Metalloenzymes in their active site. Chapter II describes the reactivity of Nickel versus single molecules of biological interest. Chapter III presents pentacoordinate nickel complexes with carbonate-bridge ligand that served as models for Carbonic Anhydrase and CO2 fixation. Chapter IV describes the [Ni-Fe] Hydrogenase model complexes and Chapter V describes the models of the active site of the Phosphotriesterase, including a kinetic study of the hydrolysis of the tris(nitrophenyl)phosphate by nickel hydroxocomplexes.

As stated by the United Nations Department of Economic and Social Affairs, the first half of the present century will experience a significant increase in global energy demand due to the expected growth of world population and global economic development. On the other hand, recent reports from the Intergovernmental Panel on Climate Change definitely evidence the link between the continued use of fossil fuels and the increasing concentration of greenhouse gases into the atmosphere being responsible for climate change. In this context, a global commitment is needed in the search for cleaner, environmentally friendly and sustainable energy sources, such as second¿generation bioethanol from agro¿industrial waste. Thus, this PhD Thesis aims to advance in the agro¿industrial waste recovery of fruits such as pineapple and persimmon. Specifically, different strategies for enhancing the bioethanol production process were evaluated. Additionally on¿line monitoring of the saccharification step and final alcohol content in the studied wastes were taken into consideration. Thus, different technologies were studied to improve the enzymatic hydrolysis performance in pineapple waste. First, hydrolytic performances of commercial enzymes produced by the filamentous fungi Aspergillus niger and Trichoderma reesei were compared. Next, the use of microwave pretreatments, alone or combined with an alkali treatment, was evaluated to improve the saccharification performance. On the other hand, "Rojo Brillante" persimmon waste wasstudied as a potentialsource of high added value products. Finally, electrochemical impedance spectroscopy based techniques were evaluated for monitoring saccharification and quantifying ethanol in pineapple waste. Results showed that A. niger cellulase is an effective alternative to that obtained from T. reesei for the saccharification of industrial pineapple waste, especially when combined with hemicellulase. On the other hand, microwave pretreatments at appropriate power and exposure times significantly improved the enzymatic hydrolysis performance. This improvement was particularly remarkable when microwaves were combined with an alkali treatment. On the other hand, industrial persimmon waste was shown to be a low¿cost source of bioethanol and antioxidant compounds, mainly carotenoids. Finally, electrochemical impedance spectroscopy was validated as an easy, fast, non¿destructive, inexpensive and alternative methodology to the traditional laboratory ones for monitoring saccharification and fermentation processes. This validation was achieved by combining impedance spectroscopy with mathematical models based on artificial neural networks, being robust, reliable, adaptive and easily implementable in electronic systems.   To conclude, the present PhD Thesis has provided substantial progress towards agro¿industrial waste recovery processes. In fact, several technological developments have been implemented in order to increase the saccharification yield in pineapple waste. Moreover, high added value products have been obtained from persimmon residue. Likewise, these processes can be accurately controlled on¿line by electrochemical impedance spectroscopy based techniques combined with specific mathematical models,  representing a significant advance in this field. / Durante la primera mitad de este siglo, se espera que la demanda mundial de energía aumente significativamente debido al previsible incremento de la población mundial y al desarrollo económico global, tal como afirman recientes estudios de la Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de las Naciones Unidas. Por otro lado, los datos del Panel Intergubernamental del Cambio Climático vinculan el uso continuado de los combustibles fósiles con el aumento de la concentración de CO2 y partículas contaminantes a la atmósfera causantes, entre otros, del cambio climático. En este contexto, es necesario seguir avanzando en la búsqueda de alternativas energéticas más limpias y medioambientalmente sostenibles, como es el caso del bioetanol de segunda generación obtenido a partir de residuos agroindustriales. Así, la presente Tesis Doctoral plantea como objetivo profundizar en la revalorización de los residuos agroindustriales de frutas como la piña y el caqui. En concreto, se evaluaron diferentes estrategias para la mejora del proceso de obtención de bioetanol y el control en línea de la sacarificación y contenido en alcohol en los residuos. Para ello, se estudiaron diferentes tecnologías para la mejora del rendimiento de la hidrólisis enzimática de los residuos de piña. En primer lugar se comparó la acción hidrolítica de las enzimas comerciales producidas por los hongos filamentosos Aspergillus niger y Trichoderma reesei. A continuación, se evaluó la aplicación de pretratamientos con microondas, solos o combinados con un medio alcalino, para la mejora del rendimiento de la sacarificación. Por otro lado, se analizó el potencial de revalorización del residuo industrial de caqui de la variedad "Rojo Brillante". Finalmente se estudió la aplicación de técnicas basadas en la espectroscopía de impedancias para la monitorización de la sacarificación y la cuantificación de bioetanol en piña. Los resultados obtenidos demostraron que la celulasa de A. niger es una alternativa eficaz a la obtenida a partir de T. reesei para la sacarificación de los residuos industriales de piña, especialmente cuando se combina con hemicelulasa. Por otra parte, la aplicación de pretratamientos con microondas a potencias y tiempos de exposición apropiados mejoraron significativamente el rendimiento de la hidrólisis enzimática. Esta mejora demostró ser particularmente destacable cuando se combinaron las microondas con un medio alcalino. Por otra parte, se demostró que los residuos industriales de caqui son una fuente de obtención de compuestos de alto valor añadido tales como: bioetanol y compuestos antioxidantes, principalmente carotenoides. Por último, se validó la espectroscopía de impedancias electroquímica como una metodología fácil, rápida, no destructiva, económica y alternativa a las técnicas de laboratorio tradicionales para el control de la sacarificación y fermentación. Esto se consiguió combinando la espectroscopía de impedancias con el desarrollo de modelos matemáticos basados en redes neuronales artificiales que se caracterizan por ser robustos, fiables, adaptativos y fácilmente implementables en sistemas electrónicos. A modo de conclusión, la presente Tesis Doctoral ha permitido avanzar en el conocimiento sobre el proceso de revalorización de los residuos industriales de frutas mediante la implementación de desarrollos tecnológicos para el aumento del rendimiento de la hidrólisis enzimática del residuo de piña y la obtención de compuestos de alto valor añadido a partir de caqui. Asimismo, se ha demostrado que es posible aplicar técnicas basadas en la espectroscopía de impedancias y modelos matemáticos específicos para mejorar la monitorización y control en línea de estos procesos, lo que supone un avance significativo en este campo. / Durant la primera meitat d'aquest segle, s'espera que la demanda mundial d'energia augmente significativament a causa del previsible increment de la població mundial i al desenvolupament econòmic global, tal com afirmen recents estudis del Departament d'Assumptes Econòmics i Socials de les Nacions Unides. D'altra banda, les dades del Panell Intergovernamental del Canvi Climàtic vinculen l'ús continuat dels combustibles fòssils amb l'augment de la concentració de CO2 i partícules contaminants a l'atmosfera causants, entre uns altres, del canvi climàtic. En aquest context, és necessari seguir avançant en la cerca d'alternatives energètiques més netes i mediambientalment sostenibles, com és el cas del bioetanol de segona generació obtingut a partir de residus agroindustrials. Així, la present Tesi Doctoral planteja com a objectiu aprofundir en la revalorització dels residus agroindustrials de fruites com la pinya i el caqui. En concret, es van avaluar diferents estratègies per a la millora del procés d'obtenció de bioetanol i el control en línia de la sacarificació i contingut en alcohol en els residus. Per a això, es van estudiar diferents tecnologies per a la millora del rendiment de la hidròlisi enzimàtica dels residus de pinya. En primer lloc es va comparar l'acció hidrolítica dels enzims comercials produïts pels fongs filamentosos Aspergillus niger i Trichoderma reesei. A continuació, es va avaluar l'aplicació de pretractaments amb microones, sols o combinats amb un medi alcalí, per a la millora del rendiment de la sacarificació. D'altra banda, es va analitzar el potencial de revaloració del residu industrial de caqui de la varietat "Rojo Brillante". Finalment es va estudiar l'aplicació de tècniques basades en l'espectroscòpia d'impedàncies per al monitoratge de la sacarificació i la quantificació de bioetanol en pinya. Els resultats obtinguts van demostrar que la cel¿lulasa d'A. niger és una alternativa eficaç a l'obtinguda a partir de T. reesei per a la sacarificació dels residus industrials de pinya, especialment quan es combina amb hemicel¿lulasa. D'altra banda, l'aplicació de pretractaments amb microones a potències i temps d'exposició apropiats van millorar significativament el rendiment de la hidròlisi enzimàtica. Aquesta millora va demostrar ser particularment destacable quan es van combinar les microones amb un medi alcalí. D'altra banda, es va demostrar que els residus industrials de caqui són una font d'obtenció de compostos d'alt valor afegit tals com: bioetanol i compostos antioxidants, principalment carotenoides. Finalment, es va validar l'espectroscòpia d'impedàncies com una metodologia fàcil, ràpida, no destructiva, econòmica i alternativa a les tècniques de laboratori tradicionals per al control de la sacarificació i fermentació. Això es va conseguir combinant l'espectroscòpia d'impedàncies amb el desenvolupament de models matemàtics basats en xarxes neuronals artificials que es caracteritzen per ser robustos, fiables, adaptatius i fàcilment implementables en sistemes electrònics. A manera de conclusió, la present Tesi Doctoral ha permès avançar en el coneixement del procés de revalorització dels residus industrials de fruites mitjançant la implementació de desenvolupaments tecnològics per a l'augment del rendiment de la hidròlisi enzimàtica del residu de pinya i l'obtenció de compostos d'alt valor afegit a partir de caqui. Així mateix, s'ha demostrat que és possible aplicar tècniques basades en l'espectroscòpia d'impedàncies i models matemàtics específics per a millorar el monitoratge i control d'aquests processos, fet que suposa un avanç significatiu en aquest camp. / Conesa Domínguez, C. (2017). DESARROLLOS TECNOLÓGICOS PARA LA MEJORA Y CONTROL DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE BIOETANOL A PARTIR DE RESIDUOS AGROALIMENTARIOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86143 / TESIS

[ES] El presente trabajo de investigación se enmarca dentro del campo de los materiales compuestos o composites de resina viniléster y tejido de alto gramaje (780 g/m2) de fibra de vidrio E. Más concretamente esta resina viniléster es relativamente novedosa y no existe mucha investigación al respecto de ella, su novedad radica en que contiene en su cadena una segmentación uretano que le confiere propiedades más elásticas que sus homónimas de bisfenol-A tradicionales. Cada vez más las resinas viniléster están introduciéndose en mercados donde las resinas epoxi eran las indiscutibles dueñas. El desarrollo de estas nuevas resinas de mejor tixotropía y resistencia a los agentes básicos puede ayudar a incrementar su uso en refuerzos estructurales, así como en elementos que tengan per se su naturaleza alcalina, como puede ser el hormigón. Si bien, los fabricantes de resinas no suelen dar valores de resistencia al agrietamiento interlaminar o de tenacidad a la fractura, es uno de los valores más representativos a la hora de poder evaluar la adherencia entre fibra y matriz. En el caso de fracturas en modo de cizallamiento interlaminar que es como más comúnmente pueden generar el fallo los típicos composites de matriz termoestable, existe literatura científica al respecto, pero no de esta nueva resina. El presente trabajo tiene como objetivos el caracterizar el comportamiento a fractura interlaminar por carga en Modo II de los compuestos de resina viniléster-uretano reforzada con tejido de fibra de vidrio y curados a diferentes ciclos de temperatura para optimizar el proceso productivo de fabricación del composite. Así como estudiar el efecto de la degradación por inmersión prolongada en medios químicos, con carácter básico, de este nuevo material, simulando ambientes habituales de exposición causados por el exudado de hormigón a temperatura ambiente y a alta temperatura de servicio y también embebiendo este material en hormigón autocompactante. Este trabajo nos ha permitido caracterizar y cuantificar la influencia de la etapa de curado realizada para reducir el plazo de procesado del composite, en los indicadores de resistencia y de tenacidad a la deslaminación en un material compuesto de viniléster de segmento uretano. Se ha establecido que para esta resina, entre las propiedades mecánicas estáticas, la resistencia a deslaminación por cortadura o cizalladura, ¿, es la menos sensible al proceso de curado y al tiempo de degradación. También la tasa de relajación de energía por deformación se encuentra dentro de las características menos sensibles a los envejecimientos utilizados, así como al ambiente básico del hormigón. Características muy interesantes pues las tradicionales resinas bisfenol-A son muy sensibles a la basicidad del hormigón. / [CAT] El present treball de recerca s'emmarca dins el camp dels materials compostos o compòsits de resina vinilèster i teixit d'alt gramatge (780 g / m2) de fibra de vidre E. Més concretament aquesta resina vinilèster és relativament nova i sobre la qual no hi ha molta investigació, la seva novetat radica en que conté en la seva cadena una segmentació poliuretà que li confereix propietats més elàstiques que les seves homònimes de bisfenol-a tradicionals. Cada vegada més les resines vinilèster estan introduint-se en mercats on les resines epoxi eren les indiscutibles propietàries. El desenvolupament d'aquestes noves resines de millor tixotropia i resistència als agents bàsics pot ajudar a incrementar el seu ús en reforços estructurals, així com en elements que tinguen per se naturalesa bàsica, com pot ser el formigó. Ara bé, els fabricants de resines no solen donar valors de resistència a l'esquerdament interlaminar o de tenacitat a la fractura, és un dels valors més representatius a l'hora de poder avaluar l'adherència entre fibra i matriu. En el cas de fractures en mode de cisallament interlaminar que és com més comunament poden generar la decisió els típics composites de matriu termoestable, hi ha literatura científica sobre aquest tema, però no d'aquesta nova resina. El present treball té com a objectius caracteritzar el comportament a fractura interlaminar per càrrega en mode II dels compostos de resina vinilèster-uretà reforçada amb teixit de fibra de vidre i curats a diferents cicles de temperatura per optimitzar el procés productiu de fabricació del compòsit. Així com estudiar l'efecte de la degradació per immersió prolongada en mitjans químics, amb caràcter bàsic, d'aquest nou material, simulant ambients habituals d'exposició causats pel exsudat de formigó a temperatura ambient i a alta temperatura de servei i també embevent aquest material en formigó autocompactant. Aquest treball ens ha permès caracteritzar i quantificar la influència de l'etapa de curat realitzada per reduir el termini de processament del composite, en els indicadors de resistència i de tenacitat a la deslaminació en un material compost de vinilèster de segment uretà. S'ha establert que per a aquesta resina, entre les propietats mecàniques estàtiques, la resistència a deslaminació per tall o cisallament, ¿, és la menys sensible al procés de curat i al temps de degradació. També la taxa de relaxació d'energia per deformació es troba dins de les característiques menys sensibles als envelliments utilitzats, així com l'ambient bàsic del formigó. Característiques molt interessants ja que les tradicionals resines bisfenol-A són molt sensibles a la basicitat del formigó. / [EN] This research work is part of the field of vinyl ester resin composites and composites and high grammage (780 g/m2) glass fiber E. More specifically, this vinylester resin is relatively new and there is not much research Regarding it, its novelty lies in that it contains a polyurethane segmentation in its chain that gives it more elastic properties than its traditional bisphenol-A homonymous. More and more vinylester resins are entering markets where epoxi resins were the undisputed owners. The development of these new resins of better thixotropy and resistance to basic agents can help to increase their use in structural reinforcements, as well as elements that have per-se its basic nature, such as concrete. Although, the manufacturers of resins do not usually give values of resistance to the cracking interlaminar or of tenacity to the fracture, it is one of the most representative values when it comes to being able to evaluate the adherence between the fiber and the matrix. In the case of fractures in the interlaminar shear mode, which is the most common form in which the fault can generate the typical thermostable matrix composites, there is scientific literature on this, but not this new resin. The objective of this work is to characterize the behavior to interlaminar fracture toughness in Mode II of vinyl ester-urethane resin composites reinforced with fiberglass fabric and cured at different temperature cycles to optimize the production process of manufacturing of the composite. As well as studying the effect of the degradation by prolonged immersion in chemical means, with basic character, of this new material, simulating habitual atmospheres of exposure caused by the exudate of concrete at room temperature and high temperature of service and also imbibing this material in self-compacting concrete. The present investigation has allowed us to characterize and quantify the influence of the curing stage carried out to reduce the processing time of the composite, in the indicators of resistance and tenacity to delamination in a vinyl ester compound of urethane segment. It has been established that, for this resin between the static mechanical properties: the resistance to delamination by shearing or shearing, ¿, is the least sensitive to the curing process and to the degradation time. Also, the rate of relaxation of energy by deformation is found within the characteristics less sensitive to the aging used, as well as to the basic environment of the concrete. Very interesting characteristics because the traditional bisphenol-A resins are very sensitive to the basicity of concrete. / Navarro Muedra, A. (2020). Durabilidad a fractura interlaminar de composites de viniléster-poliuretano con tejido 2d de alto gramaje en vidrio E [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/138395 / TESIS

[ES] En la presente tesis doctoral se ha llevado a cabo el estudio de la reacción de isomerización de alquenos terminales catalizada por rutenio. En primer lugar, se investigó la reacción de isomerización de alquenos terminales a sus correspondientes alquenos internos en condiciones industrialmente ventajosas. Para ello, se estudió un sistema catalizado por partes por millón de rutenio y sin necesidad de añadir disolventes, ligandos o cualquier otro aditivo solo empleando temperaturas mayores de 150 oC, mejorando de esta forma las condiciones empleadas actualmente tanto a nivel académico como a escala industrial. Además, se estudió la reacción de isomerización de alquenos con catalizadores sólidos. Para ello, se llevó a cabo esta reacción de manera más sostenible empleando catalizadores heterogéneos de rutenio soportados sobre soportes sólidos, en especial sobre carbono, haciendo posible la reacción tanto en fase gas como en fase líquida. Para concluir, se estudiaron las especies catalíticamente activas de rutenio durante la isomerización de alquenos terminales, con el fin de comprender y determinar el mecanismo que rige la reacción. Por medio de estudios mecanísticos se ha demostrado que las especies catalíticamente activas para la isomerización de alquenos terminales, independientemente de la fuente de Ru inicial, son complejos peralquenos de Ru(II), formados in situ durante la reacción. También se ha podido determinar que la reacción se lleva a cabo por medio de un mecanismo de Finke-Watzky tras la formación de un complejo d16 Ru(II)-H. En esta tesis doctoral también se ha estudiado el empleo de estructuras metalorgánicas (MOFs) basadas en aminoácidos para catálisis biomimética de productos naturales glucosídicos y beta-lactámicos. En primer lugar, se llevo a cabo el estudio de un MOF basado en el aminoácido L-serina como catalizador enzimático para realizar reacciones de hidrólisis de acetales imitando así a las enzimas glucosidasas. Además, se empleó este MOF para la adsorción de productos naturales en sus canales, lo que nos permitió llevar a cabo la determinación estructural completa, desconocida hasta el momento, del flavonoide brutieridina, empleando difracción de rayos X. Siguiendo con el estudio relacionado con la capacidad de las estructuras metalorgánicas de poder realizar catálisis enzimática emulando a las enzimas glucosidasas, se empleó un MOF multivariable (MTV-MOF) basado en los aminoácidos L-serina y metil-L-cisteína para llevar a cabo la reacción de formación de acetales de distintos compuestos carbonílicos. Siguiendo la metodología empleada en los apartados anteriores, se llevó a cabo el estudio de un MOF basado en el aminoácido metil-L-cisteína y que contiene Zn en su estructura para catálisis biomimética de compuestos beta-lactámicos. Para ello se llevó a cabo el estudio de esta reacción con los antibióticos: amoxicilina, ceftriaxona, clindamicina y ezetimiba. Se determinó que este MOF es selectivo para la hidrólisis del antibiótico amoxicilina y que también es capaz de encapsular dicho compuesto beta-lactámico en el interior de sus canales, como se ha podido comprobar empleando difracción de rayos X. / [CA] En aquesta tesi doctoral, s'ha realitzat l'estudi de la reacció d'isomerització d'alquens terminals catalitzades per ruteni. En primer lloc, es va investigar la reacció de l'isomerització d'alquens terminals als seus corresponents alquens interns en condicions industrialment avantatjoses. Per a això, es va estudiar un sistema catalitzat per parts per milió de ruteni i sense necessitat d'afegir dissolvents, lligans o qualsevol altre additiu només utilitzant temperatures superiors a 150 oC, millorant així les condicions que s'utilitzen actualment tant acadèmicament com industrialment. A més, es va estudiar la reacció d'isomerització amb catalitzadors sòlids. Per fer-ho, aquesta reacció es va dur a terme de manera més sostenible mitjançant catalitzadors heterogenis de ruteni recolzats en suports sòlids, especialment carboni, fent possible la reacció tant en fase gas com en fase líquida. Per concloure, les espècies de ruteni catalíticament actives es van estudiar durant l'isomerització d'alquens terminals, per tal d'entendre i determinar el mecanisme que regula la reacció. Mitjançant estudis mecanístics, s'ha demostrat que les espècies catalíticament actives per a l'isomerització d'alquenes terminals, independentment de la font de la Ru inicial, són complexos peralcans de Ru (II), formats in situ durant la reacció. També s'ha determinat que la reacció es realitza mitjançant un mecanisme Finke-Watzky després de la formació d'un complex d16 Ru (II)-H. L'ús d'estructures metal-organiques ( MOFs ) basades en aminoàcids per a la catàlisi biomimètica de products naturals glicosídics i beta-lactamics també s'ha estudiat en aquesta tesi doctoral. Primer, es va realitzar un estudi d'un MOF basat en l'aminoàcid L-serina com a catalitzador enzimàtic per realitzar reaccions d'hidròlisi d'acetals, imitant així les enzimess glucosidases. A més, aquest MOF es va utilitzar per a l'adsorció de productes naturals als seus canals, i ens va permetre dur a terme la determinació estructural completa, desconeguda fins ara, del flavonoide brutieridina, utilitzant difracció de raigs X. Continuant amb l'estudi relacionat amb la capacitat de les estructures metal·orgániques de poder realitzar catàlisi enzimàtica que emula les enzimes glucosidases, Es va utilitzar un MOF multivariat (MTV-MOF) basat en els aminoàcids L-serina i metil-L-cisteina per dur a terme la reacció de formació d'acetals de diferents compostos carbonilics. Després de la metodologia utilitzada a les seccions anteriors, l'estudi d'un MOF basat en l'aminoàcid metil-L-cisteïna i que conté Zn en la seva estructura per a la catàlisi biomimètica de compostos beta-lactamics es va dur a terme. Per a això, es va dur a terme l'estudi d'aquesta reacció amb els antibiòtics: amoxicil·lina, ceftriaxona, clindamicina i ezetimiba. Es va determinar que aquest MOF és selectiu per a la hidròlisi de l'antibiòtic amoxicil·lina i que també és capaç d'encapsular el compost beta-lactamics dins dels seus canals, com s'ha verificat mitjançant la difracció de raigs X. / [EN] In the present doctoral thesis the study of the isomerization reaction of terminal alkenes catalyzed by ruthenium has been carried out. Firstly, the isomerization reaction of terminal alkenes to their corresponding internal alkenes has been investigated under industrially advantageous conditions. For this purpose, a system catalyzed by parts per million of ruthenium and without the need to add solvents, ligands or any other additives was studied, using only temperatures above 150 oC, thus improving the conditions currently used both at academic and industrial scale. In addition, the isomerization reaction of alkenes with solid catalysts was studied. For this purpose, this reaction was carried out in a more sustainable way using heterogeneous ruthenium catalysts supported on solid supports, especially on carbon, making the reaction possible in both gas and liquid phases. To conclude, the catalytically active ruthenium species during the isomerization of terminal alkenes have been studied in order to understand and determine the mechanism governing the reaction. By mechanistic studies it has been shown that the catalytically active species for the isomerization of terminal alkenes, regardless of the initial Ru source, are peralkene Ru(II) complexes, formed in situ during the reaction. It has also been determined that the reaction proceeds via a Finke-Watzky mechanism after the formation of a d16 Ru(II)-H complex. In this PhD thesis, the use of amino acid-based metal-organic frameworks (MOFs) for biomimetic catalysis of glycosidic natural products and beta-lactamases has also been studied. First, a MOF based on the amino acid L-serine was studied as an enzymatic catalyst for acetal hydrolysis reactions mimicking glucosidase enzymes. In addition, this MOF was used for the adsorption of natural products in its channels, which allowed to carry out the complete structural determination, unknown until now, of the flavonoid brutieridine, by X-ray diffraction. Continuing with the study related to the ability of metal-organic frameworks to perform enzymatic catalysis emulating glucosidase enzymes, a multivariable MOF (MTV-MOF) based on the amino acids L-serine and methyl-L-cysteine was used to carry out the acetal formation reaction of different carbonyl compounds. Following the methodology employed in the previous sections, the study of a MOF based on the amino acid methyl-L-cysteine and containing Zn in its structure for the biomimetic catalysis of beta-lactam compounds was carried out. For this purpose, the study of this reaction was carried out with the antibiotics amoxicillin, ceftriaxone, clindamycin and ezetimibe. It was determined that this MOF is selective for the hydrolysis of the antibiotic amoxicillin and that it is also capable of encapsulating this compound beta-lactam inside its channels, as proved by X-ray diffraction. / Sanz Navarro, S. (2023). Isomerización de alquenos catalizada por rutenio sin ligando e hidrólisis de acetales catalizada por aminoácidos en redes metalorgánicas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196470

Tesis por compendio / [ES] La presente Tesis Doctoral plantea el desarrollo de sistemas antimicrobianos basados en el anclaje covalente reversible de aldehídos de origen natural con actividad antimicrobiana en películas de quitosano para su aplicación en el envasado de alimentos. En primer lugar, se desarrolló un protocolo para la formación de bases de Schiff o iminas de diferentes aldehídos en películas de quitosano. Estas iminas son producto de la condensación de los grupos amino primarios del quitosano con los grupos carbonilo del aldehído. El anclaje de dichos aldehídos, en su mayoría de elevada volatilidad, permite su estabilización a largo plazo en estructuras poliméricas, facilitando su manejo. Las iminas son hidrolizables, y dicha hidrólisis está favorecida a pH < 5, por lo que la naturaleza reversible del enlace ofrece un mecanismo para controlar la liberación del antimicrobiano. Previamente a su anclaje, se evaluó la capacidad antimicrobiana de los aldehídos frente a diversos microorganismos patógenos y alterantes alimentarios. Se caracterizó el enlace imina mediante técnicas espectroscópicas y se cuantificó la incorporación del aldehído a la película de quitosano mediante análisis elemental. Adicionalmente otras propiedades funcionales del material fueron evaluadas, como propiedades térmicas, ópticas o de absorción de agua. En segundo lugar, se evaluó la reversibilidad del enlace imina o base de Schiff por el contacto con soluciones acuosas de diferente acidez. La respuesta al pH de las películas permitió determinar la mayor estabilidad del enlace imina a pH neutros, mientras que a pH ácidos resultó más hidrolizable, permitiendo así una mayor liberación del aldehído anclado. Las películas activas desarrolladas mostraron una buena respuesta antimicrobiana contra Botrytis cinerea y Penicillium expansum, al someterlas a una solución de pH ácido. La respuesta antimicrobiana de las películas se debió exclusivamente a la liberación del aldehído al espacio de cabeza tras la hidrólisis de la imina. La estructura química de los aldehídos tuvo un impacto significativo en la formación de iminas y en las propiedades de la película, así como en su reversibilidad. Así, la presencia del doble enlace (Ca=Cß) en aldehídos a,ß-insaturados podría generar otro tipo de enlaces como la adición de Michael, permitiendo obtener matrices entrecruzadas y más estables que sus análogos saturados. El grado de entrecruzamiento y propiedades de estas películas puede ser modulado por el pH del medio empleado en su síntesis. Para la aplicación tecnológica de las películas antimicrobianas de quitosano con los volátiles anclados reversiblemente, se trabajó con productos de postcosecha frescos o mínimamente procesados. Se empleó la respuesta al pH de las películas siguiendo diferentes estrategias. Por una parte, el sistema se incorporó en el envasado de moras frescas, para ello, se diseñó un envase de doble fondo dónde depositar las películas junto con el medio activador. Se redujo satisfactoriamente el crecimiento de hongos sobre la superficie de la fruta, aumentando el tiempo de vida útil de las moras envasadas de 3 a 12 días. Por otra parte, se envasó piña fresca cortada empleando el mismo diseño del envase, de forma que el jugo ácido exudado por la piña durante su almacenamiento catalizó la hidrólisis de la imina. Las películas activas mejoraron la calidad y redujeron la carga microbiana habitual de la piña, observando una reducción notable respecto al control a partir del día 9. Por último, la actividad antimicrobiana de las películas activas se evaluó en un alimento líquido refrigerado inoculado con E. coli. La acidez del zumo provocó la liberación del aldehído al medio inhibiendo el crecimiento del patógeno. Las películas de quitosano con los aldehídos anclados presentaron respuesta al pH, mostrando una mayor capacidad antimicrobiana al ser sometidas a pH ácido, y pudiendo emplearse en el diseño de envases activos antimicrobianos. / [CA] Aquesta Tesi Doctoral planteja el desenvolupament de sistemes antimicrobians basats en l'ancoratge covalent reversible d'aldehids d'origen natural amb activitat antimicrobiana en pel·lícules de quitosà per aplicar-les a l'envasament d'aliments. En primer lloc, es va desenvolupar un protocol per a la formació de bases de Schiff o imines de diferents aldehids en pel·lícules de quitosà. Aquestes imines són el producte de la addició nucleòfila dels grups amino del quitosà al carbonil de l'aldehid que s'ancorarà. L'ancoratge d'aquests aldehids, majoritàriament d'elevada volatilitat, permet la seva estabilització a llarg termini en estructures polimèriques, facilitant-ne el seu maneig. Les imines són hidrolitzables, i aquesta hidròlisi està afavorida a pH < 5, per la qual cosa la naturalesa reversible de l'enllaç ofereix un mecanisme per controlar l'alliberament de l'antimicrobià. Prèviament a la incorporació d'aquests compostos a les pel·lícules de quitosà, es va avaluar la capacitat antimicrobiana dels aldehids davant de diversos microorganismes patògens i alterants d'aliments. Es va caracteritzar l'enllaç imina mitjançant tècniques espectroscòpiques i es va quantificar la incorporació de l'aldehid a la pel·lícula de quitosà mitjançant anàlisi elemental. Addicionalment, altres propietats funcionals del material van ser avaluades, com a propietats tèrmiques, òptiques o d'absorció d'aigua, verificant la modificació del polímer. En segon lloc, es va avaluar la reversibilitat de l'enllaç imina o base de Schiff pel contacte amb solucions aquoses de diferent acidesa. La resposta al pH de les pel·lícules va permetre determinar la major estabilitat de l'enllaç imina a pH neutres, mentre que a pH àcids va resultar més hidrolitzable, permetent així un alliberament més gran de l'aldehid ancorat. Les pel·lícules actives desenvolupades van mostrar una bona resposta antimicrobiana contra Botrytis cinerea i Penicillium expansum,la qual és deguda exclusivament a l'alliberament de l'aldehid a l'espai de cap després de la hidròlisi de la imina. L'estructura química dels aldehids va tenir un impacte significatiu en la formació d'imines i en les propietats de la pel·lícula, així com en la reversibilitat. Així, la presència del doble enllaç (Ca=Cß) en aldehids a,ß-insaturats podria generar un altre tipus d'enllaços com l'addició de Michael, permetent obtenir matrius entrecreuades i més estables que els seus anàlegs saturats, el qual pot ser modulat pel pH del medi emprat a la síntesi. Per a l'aplicació tecnològica de les pel·lícules antimicrobianes de quitosà amb els volàtils ancorats reversiblement, es va treballar amb productes de postcollita frescos o mínimament processats. Es va emprar la resposta al pH de les pel·lícules seguint diferents estratègies. D'una banda, el sistema es va incorporar a l'envasat de móres fresques, per això es va dissenyar un envàs de doble fons on dipositar les pel·lícules juntament amb el medi activador a pH àcid. Es va reduir satisfactòriament el creixement de fongs sobre la superfície de la fruita, augmentant el temps de vida útil de les móres envasades de 3 a 12 dies. D'altra banda, es va envasar pinya fresca tallada emprant el mateix disseny de l'envàs, de manera que el suc àcid exsudat per la pinya durant el seu emmagatzematge va afavorir la hidròlisi de la imina. Les pel·lícules actives van millorar la qualitat i van reduir la càrrega microbiana habitual de la pinya, observant una reducció notable a partir del dia 9. Per acabar, l'activitat antimicrobiana de les pel·lícules actives es va avaluar en un aliment líquid refrigerat i inoculat amb E. coli. L'acidesa del suc va provocar l'alliberament de l'aldehid al medi inhibint el creixement del patogen. Les pel·lícules de quitosà amb els aldehids ancorats van presentar resposta al pH, mostrant una major capacitat antimicrobiana en ser sotmeses a pH àcid, i podent emprar-se en el disseny d'envasos actius antimicrobians. / [EN] This Doctoral Thesis proposes the development of antimicrobial systems based on the reversible covalent anchoring of naturally occurring aldehydes with antimicrobial activity in chitosan films for their application in food packaging. First, a protocol for the formation of Schiff bases or imines of different aldehydes on chitosan films was developed. These imines are the product of the condensation of the primary amino groups of chitosan with the carbonyl groups of the aldehyde. The immobilization of these aldehydes, most of which are highly volatile, allows their long-term stabilisation in polymeric structures, facilitating their handling. The imines are hydrolysable, and its hydrolysis is favoured at pH < 5, so the reversible nature of the bond provides a mechanism to control the antimicrobial release. Prior to the incorporation of these compounds into chitosan films, the antimicrobial capacity of aldehydes was evaluated against various pathogenic and food spoilage microorganisms. The formed imine bond was characterised by spectroscopic techniques and the incorporation of the aldehyde into the chitosan film was quantified by elemental analysis. Additionally, other functional properties were evaluated, such as thermal, optical and water absorption properties, verifying the modification of the polymer. Secondly, the reversibility of the imine bond or Schiff's base was evaluated by contact with aqueous solutions of different acidity. The pH response of the films allowed determining the higher stability of the imine bond at neutral pH, while at acidic pH it was more hydrolysable, leading a higher release of the anchored aldehyde The developed active films showed a good antimicrobial response against Botrytis cinerea and Penicillium expansum, especially when subjected to an acidic pH solution. The antimicrobial response of the films was exclusively due to the aldehyde released into the headspace after imine hydrolysis. The chemical structure of the aldehydes had a significant impact on imine formation and film properties, as well as on their reversibility. Thus, the presence of the double bond (Ca=Cß) in a,ß-unsaturated aldehydes could generate other types of bonds such as Michael addition, allowing cross-linked polymer, which are more stable than their saturated analogues. The degree of cross-linking and properties of these films can be modulated by the pH of the medium used in their synthesis. For the technological application of chitosan antimicrobial films with reversibly grafted volatiles, fresh or minimally processed post-harvest products were used. The pH response of the films was used following different strategies. On the one hand, the system was incorporated in the packaging of fresh blackberries, for this purpose, a double-bottom package was designed to deposit the films together with the activating medium at acid pH. The solution was added at the time of fruit packaging and allowed the imine bond to be hydrolysed subsequently the aldehyde release into the headspace where it exerted its function. Fungal growth on the fruit surface was successfully reduced, increasing the shelf life of the packed blackberries from 3 to 12 days. Moreover, fresh cut pineapple was packaged using the same packaging design, so that the exuded juice by the pineapple during storage favoured the imine hydrolysis. The active films improved the quality and reduced the usual microbial load of the pineapple, with a noticeable reduction compared to the control from day 9 onwards. Finally, the antimicrobial activity of the active films was evaluated in a refrigerated liquid food inoculated with E. coli. The acidity of the juice resulted in the release of aldehyde into the medium inhibiting the growth of the pathogen. The aldehyde immobilization in chitosan films were pH-responsive, showing a higher antimicrobial capacity when subjected to acidic pH, which can be used in the design of antimicrobial active packaging. / The authors acknowledge the financial support of the Spanish Ministry of Science and Innovation (Grants RTI2018-093452-B- I00, MAT2017-83014-C2-2P and BES-2016-077380 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by ERDF A way of making Europe) / Heras Mozos, R. (2022). Envases activos basados en el anclaje covalente reversible de compuestos antimicrobianos en quitosano [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/188950 / Compendio