En esta tesis se centra en el estudio de capas delgadas basadas en óxido de zinc (ZnO) para aplicaciones fotovoltaicas, en concreto células solares sensibilizadas con colorante (DSSC). Se optimizaron los parámetros de crecimiento de estas nanoestructuras hibridas depositadas mediante la técnica de electrodeposición catódica para posteriormente desarrollar un dispositivo eficiente para la conversión de la luz. OBJETIVOS Los objetivos principales de la tesis son: - Establecer las condiciones de crecimiento de las películas híbridas de ZnO/colorante mediante su estudio morfológico, estructural, óptico y eléctrico. - Verificar la incorporación de diferentes colorantes como Eosin-Y, Fthalociania de cobre (Ts-CuPc) y N719 en la estructura del ZnO. - Implementación de una celda DSCC basada en estas películas híbridas para la conversión de la energía mediante el cálculo de eficiencia. ELEMENTOS DE LA METODOLOGÍA La técnica de depósito utilizada para la obtención de estos materiales híbridos es la electrodeposición catódica. Para el estudio y la optimización de estas películas se utilizaron diferentes técnicas de caracterización física mediante SEM, AFM, XRD, transmitancia, fotocorriente, etc. Y finalmente, estas películas se integraron en dispositivos DSSC. RESULTADOS LOGRADOS Los resultados obtenidos fueron los siguientes: - Optimización y caracterización del crecimiento de la película delgada de ZnO. Se observo que la estructura hexagonal del ZnO es modificable y altamente dependiente de la concentración tanto de los precursores como del disolvente en la disolución. Las películas con mejores propiedades cristalinas se obtuvieron a una temperatura de depósito de 80°C y a un potencial de -0,9 V. - Optimización y caracterización del crecimiento de películas delgadas de ZnO/híbridas usando distintos colorantes: Eosin-Y, Ts-CuPc y N719. Las propiedades eléctricas y físicas se pueden modificar variando las concentraciones de los colorantes. En el caso del / Moya Forero, MM. (2012). PREPARACIÓN ELECTROQUÍMICA DE CAPAS NANOESTRUCTURADAS DE ZnO PARA APLICACIONES FOTOVOLTAICA [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17322

El desarrollo de la industria alimentaria crece a un ritmo cada vez más rápido, lo que requiere un gran uso de colorantes a agregar a los productos alimenticios, proporcionando color y apariencia uniforme, que influyen en la percepción del consumidor y en su decisión de compra. La creciente demanda de productos alimenticios con etiquetas limpias impulsa el uso de tintes naturales normalizados como una mejor opción para agregar color a los alimentos que no lo tienen, sin cambiar otras propiedades que pueden modificarse durante su procesamiento. Dado que el colorante carmín (E-120) de la cochinilla es uno de los colorantes naturales con mejores características tecnológicas, esto le da a los productos alimenticios naturalidad y una gran aplicación en la industria láctea, cárnica, de bebidas, confitería, cosméticos, etc. Por este motivo, es necesario controlar y verificar el uso de carmín y ácido carmínico en productos de consumo masivo, como es el caso de las fresas donde se están reemplazando los tintes sintéticos prohibidos. En este sentido, en la presente investigación se propone una metodología de HPLC para determinar el contenido de ácido carmínico en muestras comerciales de yogur natural, caracterizando los colorantes puros mediante el método Food Chemical Codex II (FCC II), mediante el método modificado FCC II utilizando ácido fosfórico y disolventes puros. También se propone cuantificar el color y el contenido de los tintes puros en muestras comerciales de yogur natural mediante una técnica colorimétrica, así como extraer y determinar la concentración de ácido carmínico total en muestras comerciales de yogur, utilizando el método de Lancaster y HPLC, respectivamente. Se concluye que el método FCC II con ácido fosfórico concentrado es óptimo cuando se trabaja en la evaluación de los tintes para validar el método de Lancaster, y para determinar el contenido de ácido carmínico en el producto de yogur de fresa. / The development of the food industry grows steadily fast, requiring a great use of dyes to be added to food products, providing it color and a uniform appearance that influences the consumer's perception and their purchase decision. The growing demand for food products with clean labels urges the use of normalized natural dyes as a better option to add color to foods that lack it, without changing other properties that can be altered during its processing. Given that coloring carmine (E-120) from the cochineal is one of the natural colorants with better technological characteristics, this gives the food products naturalness and great application in the dairy industry, meat, beverages, confectionery, cosmetics, etc. For this reason, it is necessary to control and verify the use of Carmine and Carmine Acid in mass consumption products, such as is the case of strawberries to replace forbidden synthetic dyes. In this sense, in the present investigation is proposed an HPLC methodology for determining the content of carminic acid in commercial samples of natural yogurt, characterizing the pure dyes by the Food Chemical Codex II (FCC II) method, by the modified FCC II method using phosphoric acid and pure solvents. It is also proposed to quantify the color and content of pure dyes in commercial samples of natural yogurt by a colorimetric technique, as well as to extract and determine the concentration of total carminic acid in commercial samples of yogurt, using the Lancaster method and HPLC, respectively. It is concluded that the FCC II method with concentrated phosphoric acid is optimal when working in the evaluation of the dyes to validate the Lancaster method, and to determine the carminic acid content in the strawberry yogurt product. / Tesis

Actualmente, el Perú es el mayor productor y exportador de carmín de cochinilla, cuya participación global es de 85% y con un gran potencial de crecimiento, dada la tendencia de los países desarrollados de consumir productos naturales. El carmín de cochinilla como colorante natural es utilizado en diferentes industrias: la alimentaria, cosmética, farmacéutica e incluso en bebidas alcohólicas. Es preferido frente a los sintéticos, por no ser tóxico y por formar parte de la mayor demanda mundial de los productos orgánicos. Hecho que constituye una importante ventaja competitiva en base a una diferenciación del producto. En cuanto al crecimiento de las exportaciones en kilogramos, la industria del carmín de cochinilla todavía es mínima. Ha logrado un 2% en el 2014 y 3% en el 2015, porcentajes reducidos debido al desconocimiento de las propiedades naturales del carmín y también a la alta demanda de los colorantes sintéticos en las diferentes industrias que compiten con precios bajos. Generar cambios, implica inversión en mayor tecnología, tecnificación y elevación de los rendimientos en el campo. En este sentido, el planeamiento estratégico que se propone para la industria del carmín de cochinilla se ha desarrollado de acuerdo a la secuencia propuesta por D´Alessio (2015), con el objetivo de generar una visión para la industria, analizar el entorno e identificar las oportunidades y amenazas, así como el intorno para identificar las fortalezas y debilidades a fin de poder desarrollar estrategias que nos permitan alcanzar los objetivos de largo plazo y así lograr nuestra visión. Para alcanzar nuestra visión en el 2026 requerimos cinco objetivos de largo plazo: aumentar nuestra participación y posicionamiento en el mercado mundial, incrementar las áreas de cultivo de cochinilla, mejorar el rendimiento de dichas áreas en base a mayor tecnificación, elevar la productividad de la cochinilla para la obtención del carmín y por último desarrollar una industria social y ambientalmente responsable. Para lograr estos objetivos se han propuesto que mediante los filtros de las diferentes matrices del enfoque de Planeamiento Estratégico (D´Alessio, 2015), se determinen seis estrategias que están alineadas con los objetivos y son económicamente viables, a la vez que son éticas y respetuosas del medio ambiente / At present Peru is the largest producer and exporter of cochineal carmine with an 85% global participation, and great potential for growth given the tendency of developed countries in consuming natural products. The cochineal carmine as a natural dye is used in different industries like the food industry, the pharmaceutical cosmetics industry and even in alcoholic beverages. The growth of exports in kilograms, the cochineal carmine industry is reduced achieving a 2% in 2014 and 3% in 2015, this is due to the lack of knowledge of the natural properties of the carmine and the large participation pf synthetic dyes in the different industries which compete with low prices. The strategic planning proposed for the cochineal carmine industry is developed according to the sequence proposed by D´Alessio (2015), whose objective was to generate a vision for the industry, analyzing the environment and identifying the opportunities and threats, as well as the environment to identify the strengths and weaknesses in such a way to develop strategies that will allow us to reach our long term objectives and thus achieving our vision. To reach our vision in 2026 we require five long term objectives: increase our participation in the global market, increase the cultivation area of the cochineal, improve the production of these areas, improve the yield of the cochineal to obtain the carmine and last, but not less important, develop a social responsible industry. To reach these objectives we have proposed various strategies which through the filters and the different matrices we have retained six strategies that are aligned with the objectives and are economically viable and at the same time are ethical and are environmentally friendly

La industria textil anualmente genera 280 000 toneladas de efluentes contaminados con colorantes azoico, que son tóxicos, cancerígenos y mutagénicos; por ende, requiere soluciones eficientes de descontaminación. Se diseña y caracteriza un consorcio microbiano con excelente capacidad de degradación de azul directo, que podría ser usado para la descontaminación de efluentes. Se colectaron en total 12 muestras: 6 de aguas residuales y 6 de fango acumulado en el punto de confluencia del efluente, ambas colectadas de una fábrica textil ubicada en la región de Lima. Se seleccionaron 2 cultivos debido a su mejor respuesta a la decoloración in vitro en medio Zhou y Zimmerman (ZZ). Se aislaron 5 cepas bacterianas, y con ello se construyeron 27 consorcios. Se seleccionó el consorcio CP23, pues resultó tener mejor rendimiento promedio. Se extrajo el DNA genómico de las 2 cepas bacterianas que conformaban el consorcio CP23, y se secuenciaron mediante tecnología de Illumina MiSeq®. Las cepas fueron identificadas como Enterococcus gallinarum PL23 y Stenotrophomonas maltophilia LS23. Se evaluaron las cinéticas de crecimiento de las cepas puras y cuando conformaban el consorcio CP23 en medio ZZ suplementado con 100 ppm de Azul Directo a través del recuento en cámara PetroffHausser. Se obtuvo una mayor velocidad de crecimiento (μ) de parte del consorcio, siendo esta de 2.6 +/- 0.05 x 10-2 min-1, y un menor tiempo de duplicación, el cual fue de 26.5 +/- 0.5 min. Se optimizaron los parámetros más importantes de biodegradación in vitro cuantificados mediante espectrofotometría UV-Vis, estos fueron 0,5% de glucosa, 1% de extracto de levadura, pH 8, 37ºC, 2 x 106 UFC x ml-1 de inóculo inicial y 100 ppm de colorante, obteniéndose un rendimiento promedio de 91.53% a las 6 horas. Además, se evaluaron cinéticas de decoloración del consorcio CP23 con otros colorantes azo: amarillo drimaren, rojo drimaren, azul marino remazol, azul remazol, amarillo oro remazol, azul turquesa remazol y rojo remazol, con rendimientos de más del 95% en su mayoría. Los resultados representan el primer estudio en el país sobre el diseño y caracterización de consorcios microbianos con capacidad de degradación de colorantes azo, aislados de efluentes textiles en Perú con potencial uso en biorremediación de aguas residuales. / Tesis

Cette thèse se propose d’étudier de manière approfondie les matières colorantes et les techniques de coloration appliquées aux textiles de la culture Nasca. Cette civilisation préhispanique, sans écriture, s’est développée sur la côte sud du Pérou pendant environ neuf siècles (200 ans av. J.-C. ; 700 ans apr. J.-C.). Parmi sa culture matérielle, les textiles sont abondants et nombre d’entre eux sont de grande finesse avec des décors polychromes. La polychromie avait probablement une signification dans la cosmogonie Nasca et le textile est particulièrement chargé de sens dans la culture andine. Pourtant, les matériaux de la couleur demeurent un sujet encore méconnu dans le domaine textile. Il semblait donc intéressant d’identifier au moyen de méthodes physico-chimiques les matières colorantes utilisées par les artistes textiles Nasca. Pour ce faire, une enquête de terrain a été menée en amont pour récolter et identifier les sources colorantes susceptibles d’avoir été employées. Puis un corpus textile a été constitué avec des textiles inédits, issus de fouilles récentes menées sur les sites de Los Molinos, Estaqueria et Cahuachi, l’ancien centre politico-cérémoniel des Nasca. Quelques tissus d’autres cultures (Topará, Mochica et Nasca drivé) ont aussi été analysés pour établir des comparaisons.Les résultats fournissent de précieuses informations qui caractérisent la production tinctoriale et picturale des textiles Nasca. Au-delà de cet aspect technique, ces données sont utiles pour aborder sous un autre angle des problématiques archéologiques plus complexes notamment lorsque l’attribution culturelle des textiles est inconnue ou discutée, comme ceux de la péninsule de Paracas. / This thesis’ aim is to propose an in-depth study of the dye-sources and dyeing and colouring techniques used for textiles in the Nasca civilization. This Pre-Columbian, pre-literate civilization flourished on the southern coast of Peru during some nine centuries (200 BC to 700 AD). In its material culture, textiles are very numerous and many of them are of outstanding quality, with a rich polychromatic ornamentation. Polychromy probably was of great significance among the Nasca and textiles seem to always have been of particular importance in Andean culture. Nevertheless, the material sources of the colours on these dyed and painted textiles have remained a comparatively poorly explored research field. It therefore appeared as a promising, innovative quest to try and identify the colouring matters used by Nasca textile artists, using state-of-the art physico-chemical analytical methods. To this effect, botanical and anthropological field missions were first conducted in order to identify and collect colouring sources that might have been employed by the Nasca dyers and textile painters. A corpus of archaeological textiles was assembled, selecting textiles discovered in the course of recent archaeological excavations on the sites of Los Molinos, Estaqueria and Cahuachi, the latter being the antique political and ceremonial centre of the Nasca civilization. A number of textiles from other cultures (Topará, Mochica and Nasca-derived) were also analyzed to allow comparisons.Our results bring precious new information on the production of dyes and paints on Nasca textiles. Allowing even further prospects than these important technical discoveries, they bring new light into complex archaeological issues, such as the cultural attribution of archaeological textiles whose provenance is unknown or disputed, which is the case for some textiles from the Paracas peninsula.

El desarrollo de las industrias agropecuarias y conexas debería ser una política prioritaria del gobierno central del Perú. Fundamentalmente porque el país siempre se ha caracterizado por ser un país exportador de materias primas y de productos sin mayor valor agregado. En este sentido, el presente proyecto propone plantear los requisitos y procedimientos necesarios para la implementación de una planta procesadora de cochinilla para la obtención del colorante natural carmín. El estudio consta de cinco capítulos, a través de los cuales se desarrollan los aspectos generales y conceptos relacionados con la industria de colorantes naturales; se definen los atributos del producto y del proceso productivo general; se desarrollan las tecnologías disponibles; se analizan los recursos necesarios para producir diferentes capacidades establecidas y; se desarrolla el análisis económico y financiero del proyecto. A partir de los niveles exportados de carmín de cochinilla se estimaron niveles de producción anuales; determinando una producción de 45 toneladas en el primer año, 65 toneladas en el segundo y tercer año y 85 toneladas en los dos últimos años. Con dichas cantidades de producción se diseñó la planta, considerando la localización, la distribución de planta, la cantidad de insumos de acuerdo al proceso productivo, el personal requerido, la maquinaria y equipos requeridos. Asimismo, considerando una jornada laboral de 8 horas netas de producción diaria, se estimaron las siguientes capacidades de carmín de cochinilla: 170 Kg/día para el primer año, 246 Kg/día para el segundo y tercer año; 322 Kg/día para el cuarto y quinto año. El monto requerido de capital de inversión es de S/. 3 879 546,00 mientras que los valores de rendimiento económico y financiero concluyen que la implementación de una planta de carmín de cochinilla es rentable. Como sustento, el valor VPN económico es S/. 1 321 868,00, el TIR económico es 33%, el valor VPN financiero es S/. 1 298 408,00 y el valor del TIR financiero es 38%.

En el presente estudio se realizará un análisis de pre factibilidad de una empresa dedicada a la producción y comercialización de colorante natural a base de semillas de la planta Achiote (Bixina) dirigido al mercado japonés. En el Capítulo 1 se realizará el análisis estratégico de la propuesta, donde se concluye que tanto a nivel político, económico, social, cultural y tecnológico la situación es propicia para la implementación del proyecto debido a los acuerdos comerciales entre Perú y Japón, la buena situación económica de ambos países, el apoyo del gobierno peruano al sector agrícola y a las nuevas tecnologías. En base a estos datos, se realizará el plan estratégico del negocio donde se determinará que es preciso resaltar las propiedades nutritivas y curativas del Achiote. La estrategia general será de ofrecer al mercado japonés un producto natural de calidad a un precio competitivo. En el Capítulo 2 se realizará el estudio de la oferta y la demanda de colorantes naturales, con el fin de hallar la demanda del proyecto. Se determinó una participación del 0.1% de este mercado para los primeros 2 años. Luego, durante los siguiente 3 años, se aumentará a 0.15%. Finalmente, para los 4 últimos años se captará el 0.2% del mercado. Adicionalmente, se analizará al consumidor japonés para conocer su perfil, tendencias y preferencias. También, se hará un análisis de la cadena de distribución del producto. Finalmente se concluye que se tendrían 3 líneas de productos: sacos de 10 kg para el sector industrial; y frascos de 90 g y sachets de 30 g para el consumidor final. En el Capítulo 3 se hará el estudio técnico para determinar la locación ideal para la instalación de la planta, tamaño, distribución, capacidad, cantidad de maquinaria y operarios. Finalmente se calculará la cantidad de materia prima e insumos que se requerirá. En el Capítulo 4 se desarrollará el estudio legal del proyecto para determinar los trámites necesarios para la constitución de la empresa y los requisitos para exportar a Japón. En el Capítulo 5 se realizará el análisis organizacional de la empresa, en la que se definirá los principales puestos y funciones de los trabajadores. En el Capítulo 6 se determinarán las inversiones, financiamiento, presupuestos y estados financieros. Luego, se calculará la rentabilidad y viabilidad del proyecto. Se obtuvo que tanto el VANE como el VANF son mayores a 0, el TIRE supera al WACC, el TIRF supera al COK y la relación B/C es mayor a 1. Por lo tanto, se concluye que el proyecto es rentable. Adicionalmente, se obtuvo que el periodo de recuperación de capital es de 6 años. Finalmente, en el Capítulo 7 se presentarán las conclusiones y recomendaciones con respecto al proyecto tomando en cuenta las observaciones más relevantes y las posibles propuestas de mejora,

[EN] Effluents generated by textile wet finishing industries represent a potential environmental threat in two ways: the high consumption of water as a natural resource, and the disposal of wastewaters. In recent decades, the companies of this industrial sector have made a major effort to incorporate economical and technological treatment processes to these effluents before being released into public waterways or wastewater treatment plants (WWTP). The processes normally applied are a primary treatment (physical and chemical), secondary (biological) and in some cases tertiary (ozonation, microfiltration, ultrafiltration, reverse osmosis, etc.). Coloured wastewaters generated by these industries need, in most cases, the application of consecutive treatments to achieve effective decolouration and mineralization. Therefore, obtaining quality water for reuse is expensive. Oxidation techniques known as Advanced Oxidation Processes (AOPs) are especially effective for the treatment of pollutants in water, because of their high reactivity and their low oxidative selectivity. Among the AOPs, homogeneous photocatalytic process (photo-Fenton) is a suitable and very interesting one for the treatment of coloured textile effluents, especially because solar radiation can be used as a source of irradiation. The present research study has been carried out in search of two main objectives. Firstly, to study the efficiency of heterogeneous and homogeneous photocatalysis (Fenton and photo-Fenton processes) for decolouring and mineralizing the effluents of the finishing textile industries. Precisely, the application of this process to different types of effluents from the dyeing and finishing industries has been investigated: exhaustion dyeing wastewaters, textile homogenized effluents and effluents treated in-plant facilities. Subsequently, a second objective, the one with the highest water quality requirements, was investigated: to reuse the industrial textile effluents treated by photo-Fenton process in the realization of new laboratory dyeing recipes. The application to the most common textile fibres was tested by using different commercial dyes. The results obtained demonstrated the possibilities of reusing these effluents in dyeing different fibres, complying with the requirements for standardized differences in colour. The application of the homogeneous solar photocatalysis for the treatment of industrial textile effluents is an interesting challenge that brings economic advantages to the wet finishing companies. By reusing their effluents in the company textile processes, firms may reduce water consumption, as well as decrease the taxes paid by their discharges. Moreover, although the conductivity of the treated effluents did not diminish, with their reuse in dyeing cellulosic fibres decreased the consumption of salt used in these dyeing operations. Photo-Fenton process can be applied as a pre-treatment only for the most intensely coloured and with the highest organic load effluents to eliminate and reduce the pollution of the homogeneous effluent. Thus, the effectiveness of the commonly used biological process can be increased and the present colouration problems can be eliminated. Companies applying this treatment to their effluents, either as a sole process or in combination with the existing ones, apart from improving their corporate image may continue with their productive activities adapted to the increasingly restrictive legal requirements. Reusing textile effluents may help these companies financially and environmentally. Their worldwide implementation as an innovative and environmentally friendly process in the textile mills would enhance industries sustainability, especially in areas with long solar exposition periods. / [ES] Los efluentes generados por las industrias textiles de ennoblecimiento, también denominado "ramo del agua", representan una amenaza potencial para el medioambiente en dos aspectos: el elevado consumo de agua como recurso natural, y el vertido de sus aguas residuales. En las últimas décadas las empresas del sector han realizado un importante esfuerzo económico y tecnológico incorporando procesos de tratamiento de sus efluentes antes de ser liberados a cauces públicos o estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR). Los utilizados normalmente son de tipo primario (físico-químico), secundario (biológico) y en algunos casos terciario (ozonización, microfiltración, ultrafiltración, ósmosis inversa, etc.). Las aguas coloreadas generadas por estas industrias necesitan, en la mayoría de ocasiones, la aplicación de varios tratamientos consecutivos para lograr una decoloración y mineralización eficientes, por lo que conseguir un agua adecuada para su reutilización tiene un coste elevado. Las técnicas conocidas como Procesos Avanzados de Oxidación (PAO) son especialmente efectivas para la depuración de contaminantes en agua, tanto por su elevada reactividad como por su poca selectividad oxidativa. Entre los PAO, los procesos fotocatalíticos homogéneos foto-Fenton resultan adecuados y muy interesantes para el tratamiento de efluentes textiles coloreados, especialmente porque pueden utilizar la radiación solar como fuente de irradiación. El presente trabajo de investigación se ha realizado buscando dos objetivos principales. Primeramente se ha estudiado la eficiencia de la fotocatálisis heterogénea y de la homogénea (procesos Fenton y foto-Fenton) para la decoloración y mineralización de los efluentes textiles de las industrias de ennoblecimiento. En particular se ha investigado su aplicación a diferentes tipos de efluentes de los procesos de tintura y acabado: aguas de tintura, efluentes homogeneizados y efluentes tratados en plantas depuradoras en las empresas. Posteriormente, como segundo objetivo se investigó la reutilización de los efluentes textiles industriales tratados mediante proceso foto-Fenton para la realización de nuevas tinturas, proceso con las mayores exigencias de calidad del agua. Para ello se comprobó su aplicación sobre las materias textiles más comunes y utilizando diversas familias de colorantes en formato comercial. Los resultados conseguidos demuestran las posibilidades de reutilización de dichos efluentes en la tintura de diferentes fibras, cumpliendo con las exigencias para diferencias de color normalizadas. La aplicación de la fotocatálisis solar homogénea para el tratamiento de efluentes textiles industriales se presenta como un reto interesante que aporta ventajas económicas a las empresas de ennoblecimiento. Mediante la reutilización de efluentes en las mismas empresas, éstas podrán reducir el consumo de agua, así como también disminuir el canon que abonan por sus vertidos. Además, aunque la conductividad de los efluentes tratados no disminuye, con su reutilización en la tintura de fibras celulósicas se consigue reducir el consumo de sales utilizadas en estas tinturas. Si su aplicación es como un pre-tratamiento parcial, es decir, únicamente a los efluentes con mayor coloración y carga orgánica, se consigue eliminar ésta y disminuir la carga del efluente homogeneizado. De este modo se incrementa la efectividad del proceso biológico utilizado habitualmente y se eliminan los problemas de coloración actuales. Las empresas que apliquen este tratamiento a sus efluentes, bien como proceso único o en combinación con los existentes, aparte de mejorar su imagen corporativa podrán continuar con sus actividades productivas adaptándose a las exigencias legales cada vez más restrictivas. La reutilización de efluentes en los mismos procesos textiles podrá ayudar económicamente a estas empresas para seguir realizando procesos sostenibles con el med / [CA] Els efluents generats per les indústries tèxtils d'ennobliment, també anomenat "ram de l'aigua", representen una amenaça potencial per al medi ambient en dos aspectes: per l'elevat consum d'aigua com a recurs natural, i per l'abocament de les seves aigües residuals. En les darreres dècades les empreses del sector han realitzat un considerable esforç econòmic i tecnològic incorporant processos de tractament dels seus efluents abans de ser alliberats a conques fluvials o a estacions depuradores d'aigües residuals (EDAR). Els utilitzats normalment són de tipus primari (fisicoquímics), secundari (biològic) i en alguns casos terciari (ozonització, microfiltració, ultrafiltració, osmosi inversa, etc.). Les aigües amb coloració generades per aquestes indústries necessiten, en la gran majoria d'ocasions, l'aplicació de diversos tractaments consecutius per aconseguir una decoloració i mineralització eficients. Per la qual cosa, aconseguir una aigua adequada per a la seva reutilització té un cost elevat. Les tècniques conegudes com Processos Avançats d'Oxidació (PAO) són especialment efectives per a la depuració de contaminants en aigua, tant per la seva elevada reactivitat com per la seva poca selectivitat oxidativa. Entre els PAOs, els processos fotocatalítics homogenis foto-Fenton resulten adequats i molt interessants per al tractament d'efluents tèxtils acolorits, especialment perquè poden utilitzar la radiació solar com a font d'irradiació. El present treball de recerca s'ha realitzat buscant dos objectius principals. Primerament s'ha estudiat l'eficiència de la fotocatàlisi heterogènia i de l'homogènia (processos Fenton i foto-Fenton) per a la decoloració i mineralització dels efluents tèxtils de les indústries d'ennobliment. En particular s'ha investigat la seva aplicació a diferents tipus d'efluents dels processos de tintura i acabat: aigües de tintura, efluents homogeneïtzats i efluents tractats en plantes depuradores a les empreses. Posteriorment, com a segon objectiu es va investigar la reutilització dels efluents tèxtils industrials tractats mitjançant procés foto-Fenton per a la realització de noves tintures en laboratori, procés amb les majors exigències respecte a la qualitat de l'aigua. Per aquesta raó, es va comprovar la seva aplicació sobre les matèries tèxtils més comunes i utilitzant diverses famílies de colorants en format comercial. Els resultats aconseguits demostren les possibilitats de reutilització d'aquests efluents en la tintura de diferents fibres, complint amb les exigències normalitzades per a diferències de color. L'aplicació de la fotocatàlisi solar homogènia per al tractament d'efluents tèxtils industrials es planteja com un repte interessant que aporta avantatges econòmics a les empreses d'ennobliment. Mitjançant la reutilització d'efluents en les empreses mateix, aquestes podran reduir el consum d'aigua, així com també disminuir el cànon de vessament que abonen pels seus abocaments. A més a més, tot i que la conductivitat dels efluents tractats no disminueix, amb la seva reutilització en la tintura de fibres cel·lulòsiques s'aconsegueix reduir el consum de sals utilitzades en aquestes tintures. Si la seva aplicació és com un pretractament parcial, és a dir, únicament als efluents amb major coloració i càrrega orgànica, s'aconsegueix eliminar aquesta i disminuir la contaminació de l'efluent homogeneïtzat. D'aquesta manera s'incrementa l'efectivitat del procés biològic utilitzat habitualment i s'eliminen els problemes de coloració actuals. Les empreses que apliquen aquest tractament als seus efluents, bé com a procés únic o en combinació amb els existents, a part de millorar la seva imatge corporativa podran continuar amb les seves activitats productives adaptant-se a les exigències legals cada vegada més restrictives. La reutilització d'efluents en els mateixos processos tèxtils podrà ajudar econòmic / Sanz Carbonell, JF. (2015). TRATAMIENTO DE AGUAS TEXTILES INDUSTRIALES MEDIANTE FOTOCATÁLISIS SOLAR Y REUTILIZACIÓN EN NUEVAS TINTURAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59384

Há interesse mundial no desenvolvimento de pesquisas envolvendo produção e extração de colorantes naturais, devido a sérios problemas de segurança industrial associados ao uso de colorantes sintéticos. Este trabalho objetivou produzir colorantes naturais de Penicillium purpurogenum DPUA 1275 por cultivo submerso (em frascos agitados e em biorreator) e estudar a extração dos colorantes vermelhos. Para a produção, os estudos iniciais mostraram que 5 discos de micélio, sacarose e extrato de levedura como fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente, e 336 horas de cultivo eram condições adequadas para a produção dos colorantes. Visando à otimização da produção, realizaram-se planejamentos fatoriais, com as variáveis independentes: tempo de cultivo; velocidade de agitação; pH; temperatura; concentração de sacarose e de extrato de levedura. As variáveis-respostas foram produção de colorantes amarelos, laranjas e vermelhos. Dos resultados obtidos, as variáveis mais significativas ao processo foram concentrações de extrato de levedura e de sacarose. A produção dos colorantes vermelhos foi otimizada, alcançando a produção de 2,97 UA490nm, nas condições 48,90 e 11,80 g/L de sacarose e extrato de levedura, respectivamente, 30°C, pH 4,5 150 rpm e 336 horas de cultivo. Nos experimentos em biorreator, o melhor resultado foi obtido na frequência de agitação de 500 rpm e na mudança do pH do meio para 8,0, após 96 horas de bioprocesso. Ademais, avaliou-se a estabilidade dos colorantes vermelhos presentes no meio fermentado em diferentes condições (pH, temperatura, sais, polímeros e tensoativos). Referente a pH e temperatura, os colorantes vermelhos mostraram-se mais estáveis nas condições alcalinas e a 70 °C. Tanto os sais (NaCl e Na2SO4) quanto os polímeros (PEG 1.000, 6.000 e 10.000 g/mol e NaPA 8.000 g/mol a 5 e 15%) e os tensoativos (Tween 20, CTAB e SDS) não causaram perda da cor nas condições avaliadas. Estudos de solubilidade e de coeficiente de partição octanol-água mostraram que os colorantes vermelhos apresentam solubilidade superior em solventes polares e característica mais hidrofílica. Nos estudos de extração, as técnicas avaliadas foram Sistemas Poliméricos de Duas Fases Aquosas (SPDFA) formados pelo sistema PEG/NaPA e Colloidal Gas Aphrons (CGA). Pela primeira técnica, os colorantes vermelhos migraram preferencialmente para a fase PEG. Os polímeros PEG 6.000 g/mol, na presença de NaCl 0,1 e 0,5 M, e PEG 10.000 g/mol, com Na2SO4 0,5M, se destacaram dentre as condições analisadas com coeficiente de partição (K) próximo a 13, em ambos os casos, e seletividade de proteínas (SeP) próximas a 3. Para a técnica de CGA, o CTAB proporcionou os melhores resultados, seguido do Tween 20. Porém, o valor de K foi inferior ao obtido com SPDFA, com um máximo de 5 (CTAB 2 mM/pH 9,0). Os resultados obtidos demonstram um novo produtor de colorantes naturais, as quais têm potencial de aplicação em diversos segmentos industriais. Ademais, os resultados obtidos mostraram a eficiência das técnicas utilizadas para extração dos colorantes vermelhos, com destaque para SPDFA, que apresentou maiores valores de K. / There is worldwide interest in developing research projects involving the production and extraction of natural colorants due to serious safety problems associated with industrial use of synthetic ones. The aim of this work was to investigate the production of natural colorants from Penicillium purpurogenum DPUA 1275 by submerged culture (rotatory shaker and bioreactor) besides studying the red colorants extraction. To the production step, initial studies showed that 5 agar mycelial discs, sucrose and yeast extract as carbon and nitrogen sources, respectively, and 336 hours of bioprocess promoted the best results. To optimize the colorants production a serie of factorial designs were performed. The independent variables studied were: fermentation time, agitation speed, pH, temperature, sucrose and yeast extract concentration under the responses production of yellow, orange and red colorants. From these results, the most significant variables for the process were sucrose and yeast extract concentration. The red colorants production was optimized achieving 2.97 UA490nm, in the following conditions: 48.90 and 11.80 g/L of sucrose and yeast extract, respectively, 30 °C, 4.5 pH, 150 rev min-1 and 336 hours of culture. In the experiments performed in bioreactor, the condition that promoted the best results was 500 rpm and pH adjusted for 8.0 after 96 hours of bioprocess. Furthermore, we evaluated the red colorants stability at different conditions (pH, temperature, salts, polymers and surfactants). Concerning to pH and temperature, the red colorants were more stable under basic conditions and 70 °C; not only the salts (NaCl and Na2SO4) but also the polymers (PEG 1000, 6000 and 10000 g/mol and NaPA 8000 g/mol) and the surfactants (Tween 20, CTAB and SDS) not promoted loss of color upon the conditions evaluated. Studies of red colorants solubility and octanol water coefficient showed that these compounds exhibit a higher solubility in polar solvents and present hydrophilic characteristics. Subsequently, the extraction of red colorant was evaluated through two extraction methods: Polymeric Systems Aqueous Two Phase (ATPS) composed by PEG and NaPA and Colloidal Gas Aphrons (CGA). For the first technique, the red colorant preferentially migrated to the PEG phase. The best results were obtained with PEG 6000 g/mol in the presence of 0.1 to 0.5 M NaCl and with PEG 10000 g/mol with 0.5 M Na2SO4. To both cases the partition coefficient (K) was close to 13 and the Selectivity in terms of proteins (SeP) was close to 3. For the CGA technique, CTAB gave the best results followed by Tween 20. However, the K values were lower than the ones obtained with ATPS with a maximum of 5 in the following condition: CTAB 2 mM/pH 9.0. For the SeP, the values obtained for both techniques were close. The results above show a new producer of natural colorants which have potential application in various industries. Moreover, the results show the efficiency of the techniques used to extract the red colorants, especially to ATPS that presented higher K values.

Há interesse mundial no desenvolvimento de pesquisas envolvendo produção e extração de colorantes naturais, devido a sérios problemas de segurança industrial associados ao uso de colorantes sintéticos. Este trabalho objetivou produzir colorantes naturais de Penicillium purpurogenum DPUA 1275 por cultivo submerso (em frascos agitados e em biorreator) e estudar a extração dos colorantes vermelhos. Para a produção, os estudos iniciais mostraram que 5 discos de micélio, sacarose e extrato de levedura como fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente, e 336 horas de cultivo eram condições adequadas para a produção dos colorantes. Visando à otimização da produção, realizaram-se planejamentos fatoriais, com as variáveis independentes: tempo de cultivo; velocidade de agitação; pH; temperatura; concentração de sacarose e de extrato de levedura. As variáveis-respostas foram produção de colorantes amarelos, laranjas e vermelhos. Dos resultados obtidos, as variáveis mais significativas ao processo foram concentrações de extrato de levedura e de sacarose. A produção dos colorantes vermelhos foi otimizada, alcançando a produção de 2,97 UA490nm, nas condições 48,90 e 11,80 g/L de sacarose e extrato de levedura, respectivamente, 30°C, pH 4,5 150 rpm e 336 horas de cultivo. Nos experimentos em biorreator, o melhor resultado foi obtido na frequência de agitação de 500 rpm e na mudança do pH do meio para 8,0, após 96 horas de bioprocesso. Ademais, avaliou-se a estabilidade dos colorantes vermelhos presentes no meio fermentado em diferentes condições (pH, temperatura, sais, polímeros e tensoativos). Referente a pH e temperatura, os colorantes vermelhos mostraram-se mais estáveis nas condições alcalinas e a 70 °C. Tanto os sais (NaCl e Na2SO4) quanto os polímeros (PEG 1.000, 6.000 e 10.000 g/mol e NaPA 8.000 g/mol a 5 e 15%) e os tensoativos (Tween 20, CTAB e SDS) não causaram perda da cor nas condições avaliadas. Estudos de solubilidade e de coeficiente de partição octanol-água mostraram que os colorantes vermelhos apresentam solubilidade superior em solventes polares e característica mais hidrofílica. Nos estudos de extração, as técnicas avaliadas foram Sistemas Poliméricos de Duas Fases Aquosas (SPDFA) formados pelo sistema PEG/NaPA e Colloidal Gas Aphrons (CGA). Pela primeira técnica, os colorantes vermelhos migraram preferencialmente para a fase PEG. Os polímeros PEG 6.000 g/mol, na presença de NaCl 0,1 e 0,5 M, e PEG 10.000 g/mol, com Na2SO4 0,5M, se destacaram dentre as condições analisadas com coeficiente de partição (K) próximo a 13, em ambos os casos, e seletividade de proteínas (SeP) próximas a 3. Para a técnica de CGA, o CTAB proporcionou os melhores resultados, seguido do Tween 20. Porém, o valor de K foi inferior ao obtido com SPDFA, com um máximo de 5 (CTAB 2 mM/pH 9,0). Os resultados obtidos demonstram um novo produtor de colorantes naturais, as quais têm potencial de aplicação em diversos segmentos industriais. Ademais, os resultados obtidos mostraram a eficiência das técnicas utilizadas para extração dos colorantes vermelhos, com destaque para SPDFA, que apresentou maiores valores de K. / There is worldwide interest in developing research projects involving the production and extraction of natural colorants due to serious safety problems associated with industrial use of synthetic ones. The aim of this work was to investigate the production of natural colorants from Penicillium purpurogenum DPUA 1275 by submerged culture (rotatory shaker and bioreactor) besides studying the red colorants extraction. To the production step, initial studies showed that 5 agar mycelial discs, sucrose and yeast extract as carbon and nitrogen sources, respectively, and 336 hours of bioprocess promoted the best results. To optimize the colorants production a serie of factorial designs were performed. The independent variables studied were: fermentation time, agitation speed, pH, temperature, sucrose and yeast extract concentration under the responses production of yellow, orange and red colorants. From these results, the most significant variables for the process were sucrose and yeast extract concentration. The red colorants production was optimized achieving 2.97 UA490nm, in the following conditions: 48.90 and 11.80 g/L of sucrose and yeast extract, respectively, 30 °C, 4.5 pH, 150 rev min-1 and 336 hours of culture. In the experiments performed in bioreactor, the condition that promoted the best results was 500 rpm and pH adjusted for 8.0 after 96 hours of bioprocess. Furthermore, we evaluated the red colorants stability at different conditions (pH, temperature, salts, polymers and surfactants). Concerning to pH and temperature, the red colorants were more stable under basic conditions and 70 °C; not only the salts (NaCl and Na2SO4) but also the polymers (PEG 1000, 6000 and 10000 g/mol and NaPA 8000 g/mol) and the surfactants (Tween 20, CTAB and SDS) not promoted loss of color upon the conditions evaluated. Studies of red colorants solubility and octanol water coefficient showed that these compounds exhibit a higher solubility in polar solvents and present hydrophilic characteristics. Subsequently, the extraction of red colorant was evaluated through two extraction methods: Polymeric Systems Aqueous Two Phase (ATPS) composed by PEG and NaPA and Colloidal Gas Aphrons (CGA). For the first technique, the red colorant preferentially migrated to the PEG phase. The best results were obtained with PEG 6000 g/mol in the presence of 0.1 to 0.5 M NaCl and with PEG 10000 g/mol with 0.5 M Na2SO4. To both cases the partition coefficient (K) was close to 13 and the Selectivity in terms of proteins (SeP) was close to 3. For the CGA technique, CTAB gave the best results followed by Tween 20. However, the K values were lower than the ones obtained with ATPS with a maximum of 5 in the following condition: CTAB 2 mM/pH 9.0. For the SeP, the values obtained for both techniques were close. The results above show a new producer of natural colorants which have potential application in various industries. Moreover, the results show the efficiency of the techniques used to extract the red colorants, especially to ATPS that presented higher K values.