[ES] Los tratamientos térmicos tienen un gran peso en la industria agroalimentaria, siendo el origen de hasta el 80% de las emisiones de CO2 generadas por este sector en algunas regiones. Por esta razón, existe un gran interés en nuevas tecnologías aplicadas a procesos térmicos que puedan alimentarse por electricidad, ya que puede provenir de fuentes de energía renovable y, por tanto, ser neutras en emisiones. En este contexto, la empresa Microbiotech S.L. ha desarrollado la tecnología de Célula Básica de Transferencia de Energía (CBTE), la cual consiste en conducir energía de microondas por un cable coaxial, de forma muy eficiente, hasta el material a calentar, y este tiene las dimensiones óptimas para absorber toda la energía y calentarse de forma homogénea. Este material es un tipo de cerámica, modificada para que absorba la energía de microondas, incrementando su temperatura rápidamente, pero manteniendo la liberación de calor lenta típica de materiales cerámicos. El objetivo de la tesis fue incrementar el estado de desarrollo de esta tecnología en su aplicación para calentar fluidos, caracterizarla más en profundidad y verificar su viabilidad para pasteurización de alimentos líquidos, independientemente de su capacidad para absorber microondas. El primer paso de la investigación se centró en hallar el material más adecuado para esta tecnología, con la premisa de elevar rápido su temperatura, y liberar el calor absorbido lentamente. Se escogió una formulación cerámica con un 50% de SiC como susceptor. Se validó su aplicación como calefactor de aire ofreciendo un 40% de ahorro en comparación con los convencionales. A continuación, tras tres ciclos de ensayo y error, se construyó un prototipo de calentador de fluidos por tecnología CBTE capaz de alcanzar temperaturas de pasteurización, funcionar de forma prolongada y ofreciendo una eficiencia energética del 45%. En tercer lugar, por medio de simulación multifísica, se simularon diversas variables del prototipo. En las simulaciones se encontró un problema de sobrecalentamiento porque, debido al patrón de circulación del fluido, parte de este permanecía más tiempo en contacto con la placa, lo cual se solucionó mediante láminas metálicas que guiaban el paso del fluido. Por último, se analizó la entropía generada por el sistema, examinando la influencia de distintos parámetros, concluyendo que la principal variable afecta al fluido a calentar. En conclusión, se ha conseguido obtener un prototipo de tecnología CBTE para calentar fluidos a temperaturas de pasteurización, se conocen los pasos para mejorarlo en futuras iteraciones gracias a las simulaciones multifísicas, y se conoce la influencia de las distintas variables en la generación de entropía. / [CA] Els tractaments tèrmics tenen una gran importancia en la indústria agroalimentària, sent l'origen de fins al 80% de les emissions de CO2 generades per aquest sector en algunes regions. Per aquesta raó, hi ha un gran interès en noves tecnologies aplicades a processos tèrmics que puguin alimentar-se per electricitat, ja que pot provenir de fonts d'energia renovable i per tant, ser neutres en emissions. En aquest context, l'empresa Microbiotech S.L. ha desenvolupat la tecnologia de Cèl·lula Bàsica de Transferència d'Energia (CBTE), la qual consisteix en conduir energia de microones per un cable coaxial, de forma molt eficient, fins el material a escalfar. Aquest material és un tipus de ceràmica, modificada perquè absorbeixi l'energia de microones, incrementant la seua temperatura ràpidament, però mantenint l'alliberament de calor lenta típica de materials ceràmics. L'objectiu de la tesi va ser incrementar l'estat de desenvolupament d'aquesta tecnologia en la seua aplicació per escalfar fluids, i caracteritzar-la més en profunditat. El primer pas de la investigació es va centrar en trobar el material més adequat per a aquesta tecnologia, amb la premissa d'elevar ràpid la seua temperatura, i alliberar la calor absorbida lentament. Es va escollir una formulació ceràmica amb un 50% de SiC com susceptor. Es va validar la seua aplicació com calefactor d'aire oferint un 40% d'estalvi en comparació amb els convencionals. A continuació, després de tres cicles d'assaig i error, es va construir un prototip d'escalfador de fluids per tecnologia CBTE capaç d'assolir temperatures de pasteurització, funcionar de forma prolongada i oferint una eficiència energètica del 45%. En tercer lloc, per mitjà de simulació multifísica, es van simular diverses variables del prototip. En les simulacions es va trobar un problema de sobreescalfament perquè, a causa del patró de circulació del fluid, part d'aquest romania més temps en contacte amb la placa, la qual cosa es va solucionar mitjançant làmines metàl·liques que guiaven el pas del fluid. Finalment, es va analitzar l'entropia generada pel sistema, examinant la influència de diferents paràmetres, concloent que la principal variable es el fluid a escalfar. En conclusió, s'ha aconseguit obtenir un prototip de tecnologia CBTE per escalfar fluids, es coneixen els passos per millorar-lo en futures iteracions gràcies a les simulacions multifísicas, i es coneix la influència de les diferents variables en la generació d'entropia. / [EN] Thermal treatments have a great impact in the agri-food industry, being the origin of up to 80% of the CO2 emissions generated by this sector in some regions. For this reason, there is great interest in new technologies applied to thermal processes that can be powered by electricity, since it can come from renewable energy sources and therefore be neutral in emissions. In this context, the company Microbiotech S.L. has developed the Basic Cell of Energy Transference (BCET) technology, which consists of conducting microwave energy through a coaxial cable, very efficiently, to the material to be heated. This material is a ceramic, modified to absorb microwave energy, increasing its temperature rapidly, but maintaining the slow release of heat typical of ceramic materials. The objective of the thesis was to increase the state of development of this technology in its application to heat fluids, and to characterize it more in depth. The first step of the research focused on finding the most suitable material for this technology, with the premise of rapidly raising its temperature, and releasing the absorbed heat slowly. A ceramic formulation with 50% SiC was chosen as a susceptor. Its application as an air heater was validated, offering 40% savings compared to conventional ones. Then, after three cycles of trial and error, a prototype fluid heater was built using CBTE technology capable of reaching pasteurization temperatures, operating for a long time and offering an energy efficiency of 45%. Third, by means of multiphysics simulation, various variables of the prototype were simulated. In the simulations, an overheating problem was found because, due to the flow pattern of the fluid, part of it remained in contact with the plate for longer, which was solved by means of metal sheets that guided the passage of the fluid. Finally, the entropy generated by the system was analysed, examining the influence of different parameters, concluding that the main variable is the fluid to be heated. In conclusion, it has been possible to obtain a prototype of BCET technology to heat fluids, the steps to improve it in future iterations thanks to multiphysics simulations are known, and the influence of the different variables in the generation of entropy has been analysed. / Alcañiz Cosín, D. (2021). Implementación de células calefactoras alimentadas por microondas para mejora energética y eliminación de combustibles fósiles en procesos de calentamiento de fluidos alimentarios [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/163249

[ES] El desarrollo y uso biofungicidas y bioinsecticidas para el control de enfermedades y plagas ha sido objeto de una amplia atención por parte de la comunidad científica. Sin embargo, puede afirmarse que el desarrollo y uso de bioherbicidas está, desde el punto de vista de la investigación y su aplicación práctica en campo, en sus primeros estadios. Esta tesis doctoral, surgida desde el seno de una empresa del sector a través de un proyecto de investigación conjunto con la UPV, pretende profundizar en el análisis de los efectos producidos por los bioherbicidas en malas hierbas, contribuyendo a la cuantificación de su eficacia y evaluando los modos de acción, ya que consideramos que estos son los aspectos esenciales para el desarrollo industrial y en el avance del conocimiento científico. Concretamente, se ha partido del conocimiento previo de sustancias naturales bioherbicidas de los grupos de investigación del Instituto Agroforestal Mediterráneo de la Universitat Politècnica de València y de la Universidade de Vigo, así como de la experiencia en la formulación de compuestos naturales por parte de la empresa Seipasa S.A. El objetivo principal de esta investigación ha sido desarrollar un herbicida natural mejorado para su implementación en el mercado nacional e internacional. Dado que el ácido pelargónico ha demostrado su alta eficacia en campo para el de control de malas hierbas y que, por otra parte, resulta un activo de producción viable a nivel industrial fue escogido como activo principal para el desarrollo de los experimentos que componen esta investigación. Las altas dosis de ácido pelargónico necesarias para conseguir sus efectos bioherbicidas la concentración elevada del activo en los productos disponibles actualmente en el mercado hacen que económicamente no sea una alternativa real a los herbicidas de síntesis química. Por ello, en esta tesis se estudiaron las posibles sinergias de la combinación del activo principal (ácido pelargónico) con otras sustancias herbicidas naturales, sustancias viables de producir en términos de costes: el aldehído cinámico y el carvacrol. En el estudio y comprobación de la eficacia o capacidad de control, así como del modo de acción de cada uno de los compuestos seleccionados, se realizaron ensayos en diferentes condiciones experimentales. ¿ in vitro en placa Petri y condiciones controladas de temperatura y humedad. Ensayos de germinación, modo de acción y curvas de dosis respuesta en malas hierbas objetivo y en plantas modelo (Arabidopsis sp.) ¿ Ensayos en invernadero sin control de temperatura ni humedad. Ensayos en macetas y suelo con semillas de malas hierbas seleccionadas por su importancia agronómica (monocotiledóneas y dicotiledóneas). ¿ Ensayos en campo en parcelas seleccionadas por su amplia diversidad de malas hierbas en los cultivos leñosos escogidos (viñedo). En concreto, se determinó la actividad bioherbicida del ácido pelargónico (AP), carvacrol (CV) y aldehído cinámico (AC) de forma individual y de sus combinaciones en las diferentes condiciones experimentales citadas anteriormente, y frente a malas hierbas monocotiledóneas y dicotiledóneas como Amaranthus retroflexus L., Avena fatua L., Portulaca oleracea L., Chenopodium album L. y Erigeron bonariensis L. Los tres activos mostraron una potente actividad fitotóxica, alcanzando una elevada eficacia y nivel de daño en todas las especies, siendo el AP el más eficaz para el cuál se estudió el modo de acción. Gracias a estos estudios se determinó la curva dosis- respuesta, así como las concentraciones letales para el 50 y 80 % de la población de malas hierbas estudiadas. Se desarrollaron prototipos de formulaciones viables industrialmente de acuerdo con dichas concentraciones y se procedió al registro comercial de una de ellas. Se comprobaron las sinergias, efectos aditivos o antagónicos gracias a una triple comprobación nunca antes realizada con moléculas naturales, lo que caracteriza con novedad esta tesis doctoral. / [CA] El desenvolupament i ús de biofungicides i bioinsecticides per al control de malalties i plagues ha rebut una atenció generalitzada per part de la comunitat científica. No obstant això, es pot afirmar que el desenvolupament i ús de bioherbicidas està, des del punt de vista de la recerca i la seva aplicació pràctica al camp, en els seus primers estats. Aquesta tesi doctoral, sorgida des del si d'una empresa del sector a través d'un projecte de recerca conjunt amb la UPV, pretén aprofundir en l'anàlisi dels efectes produïts pels bioherbicidas en males herbes, contribuint a la quantificació de la seva eficàcia i avaluant els modes d'acció, ja que considerem que aquests són aspectes essencials per al desenvolupament industrial i en l'avanç del coneixement científic. Concretament, s'ha partit del coneixement previ de substàncies naturals bioherbicidas dels grups de recerca de l'Institut Agroforestal Mediterrani de la Universitat Politècnica de València i de la Universitat de Vigo, així com de l'experiència en la formulació de compostos naturals per part de l'empresa Seipasa S.A. L'objectiu principal d'aquesta recerca ha estat desenvolupar un herbicida natural millorat per a la seva implementació en el mercat nacional i internacional. Atès que l'àcid pelargònic ha demostrat la seva alta eficàcia en camp per al control de males herbes i, d'altra banda, resulta un actiu de producció viable a nivell industrial, va ser triat com a actiu principal per al desenvolupament dels experiments que composen aquesta recerca. Les altes dosis d'àcid pelargònic necessàries per aconseguir els seus efectes bioherbicidas i la concentració elevada de l'actiu en els productes disponibles actualment en el mercat fan que econòmicament no sigui una alternativa real als herbicides de síntesi química. Per això, en aquesta tesi es van estudiar les possibles sinergies de la combinació de l'actiu principal (àcid pelargònic) amb altres substàncies herbicidas naturals, substàncies viables de produir en termes de costos: l'aldehid cinàmic i el carvacrol. En l'estudi i comprovació de l'eficàcia o capacitat de control, així com del mode d'acció de cadascun dels compostos seleccionats, es van realitzar assajos en diferents condicions experimentals: In vitro en placa Petri i condicions controlades de temperatura i humitat. Assajos de germinació, mode d'acció i corbes de dosi resposta en males herbes objectiu i en plantes model (Arabidopsis sp.). Assajos en hivernacle sense control de temperatura ni humitat. Assajos en testos i terra amb llavors de males herbes seleccionades per la seva importància agronòmica (monocotiledònies i dicotiledònies). Assajos en camp en parcel·les seleccionades per la seva àmplia diversitat de males herbes en els conreus llenyosos escollits (vinya). Concretament, es va determinar l'activitat bioherbicida de l'àcid pelargònic (AP), carvacrol (CV) i aldehid cinàmic (AC) de forma individual i de les seves combinacions en les diferents condicions experimentals esmentades anteriorment, i davant de males herbes monocotiledònies i dicotiledònies com Amaranthus retroflexus L., Avena fatua L., Portulaca oleracea L., Chenopodium album L. i Erigeron bonariensis L. Els tres actius van mostrar una potent activitat fitotòxica, assolint una elevada eficàcia i nivell de dany en totes les espècies, sent l'AP el més eficaç pel qual es va estudiar el mode d'acció. Gràcies a aquests estudis es va determinar la corba dosi-resposta, així com les concentracions letals per al 50 i 80% de la població de males herbes estudiades. Es van desenvolupar prototips de formulacions viables industrialment d'acord amb aquestes concentracions i es va procedir al registre comercial d'una d'elles. Es van comprovar les sinergies, efectes additius o antagònics gràcies a una triple comprovació mai abans realitzada amb molècules naturals, la qual cosa caracteritza amb novetat aquesta tesi doctoral. / [EN] The development and use of biofungicides and bioinsecticides for the control of diseases and pests have received widespread attention from the scientific community. However, it can be asserted that the development and use of bioherbicides are, from the standpoint of research and practical field application, in their early stages. This doctoral thesis, originating from within a company in the sector through a joint research project with UPV, aims to delve into the analysis of the effects produced by bioherbicides on weeds, contributing to the quantification of their efficacy and evaluating the modes of action, as we consider these to be essential aspects for industrial development and the advancement of scientific knowledge. Specifically, this research has built upon previous knowledge of natural bioherbicidal substances from the research groups of the Mediterranean Agroforestry Institute at the Polytechnic University of Valencia and the University of Vigo, as well as the experience in formulating natural compounds by Seipasa S.A. The main objective of this research has been to develop an improved natural herbicide for implementation in the national and international markets. Given that pelargonic acid has demonstrated its high efficacy in the field for weed control and, furthermore, it is a commercially viable active ingredient at the industrial level, it was chosen as the primary active ingredient for the development of the experiments comprising this research. The high doses of pelargonic acid required to achieve its bioherbicidal effects and the elevated concentration of the active ingredient in currently available market products make it economically unfeasible as a real alternative to chemically synthesized herbicides. Therefore, this thesis explored the potential synergies of combining the primary active ingredient (pelargonic acid) with other natural herbicidal substances, economically viable substances in terms of production costs: cinnamic aldehyde and carvacrol. In the study and verification of the efficacy or control capacity, as well as the mode of action of each of the selected compounds, experiments were conducted under different experimental conditions: In vitro on Petri dishes under controlled temperature and humidity conditions. Germination assays, mode of action, and dose-response curves on target weeds and model plants (Arabidopsis sp.). Greenhouse trials without temperature or humidity control. Pot and soil trials with seeds of selected weeds of agronomic importance (monocotyledons and dicotyledons). Field trials in plots selected for their wide diversity of weeds in chosen woody crops (vineyards). Specifically, the bioherbicidal activity of pelargonic acid (AP), carvacrol (CV), and cinnamic aldehyde (AC) was determined individually and in combination under the aforementioned experimental conditions, against monocotyledonous and dicotyledonous weeds such as Amaranthus retroflexus L., Avena fatua L., Portulaca oleracea L., Chenopodium album L., and Erigeron bonariensis L. All three active ingredients showed potent phytotoxic activity, achieving high efficacy and levels of damage in all species, with AP being the most effective for which the mode of action was studied. Through these studies, the dose-response curve was determined, as well as the lethal concentrations for 50 and 80% of the weed population studied. Prototypes of industrially viable formulations were developed according to these concentrations, and the commercial registration of one of them was initiated. Synergies, additive effects, or antagonisms were verified through a triple verification never before conducted with natural molecules, which characterizes this doctoral thesis with novelty. / Muñoz Usero, M. (2024). Desarrollo de un producto herbicida natural respetuoso con el medio ambiente para el control biológico de arvenses [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/208223