[ES] Las expectantes y ambiciosas políticas adoptadas actualmente por las instituciones internacionales para lograr escenarios de Cero Emisiones Netas (NZE), con el fin de mitigar el cambio climático, han impulsado la transición hacia cambios más sostenibles en los sectores energético y químico. En este contexto, la llamada Economía del Metanol (Methanol Economy) se ha propuesto como una solución viable para almacenar, distribuir y utilizar energía y fuentes de carbono renovables. Esta estrategia utiliza el metanol y sus derivados para cubrir la demanda de energía y productos químicos de plataforma, con ventajas como la producción ampliamente establecida, versatilidad y facilidad de almacenamiento y transporte, aprovechando la infraestructura de combustibles existente. La producción de metanol se basa mayoritariamente en mezclas de CO/CO2/H2 provenientes de fuentes no renovables, como el gas natural. La transición hacia el uso de fuentes de carbono más sostenibles, como el CO2 o el e-syngas (CO+H2), habilitados por tecnologías de Captura, Almacenamiento y Utilización de Carbono (CCUS), representa un desafío para satisfacer de manera económica la creciente demanda de metanol. La optimización de catalizadores más activos y selectivos sigue siendo complicada, debido al limitado conocimiento de estos sistemas catalíticos complejos. Esta tesis aborda aspectos fisicoquímicos fundamentales en catalizadores de Cu para la hidrogenación de CO2 y CO a metanol, incluyendo efectos de promoción, distribución nanométrica de centros metálicos y distancias de transporte superficial. Primero, se analiza la relación entre los efectos de promoción Cu-óxido y la fuente de carbono utilizada (CO2 o CO). Se diseñaron catalizadores de Cu soportado ajustando la acidez de los centros de Lewis en la periferia del Cu-óxido. Estudios de actividad catalítica y técnicas espectroscópicas, como FTIR in situ y adsorción de CO a baja temperatura, mostraron similitudes en la hidrogenación de CO y CO2, como energías de activación (Ea) similares y la ocupación predominante de centros ácidos de Lewis por formiatos. Sin embargo, solo una fracción pequeña de estos centros en la interfaz Cu/óxido participa activamente en la reacción, y estudios cinéticos con isótopos revelaron diferencias clave en los mecanismos de reacción. A continuación, se investiga la cuantificación y optimización de la periferia catalítica relevante (CRP) en la interfaz metal-óxido. Variando sistemáticamente la distancia entre nanopartículas en catalizadores Cu/ZrO2 y utilizando espectroscopía infrarroja de modulación-excitación, se cuantificaron la abundancia y dinámica de los intermediarios activos en función de la distancia entre nanopartículas de Cu, diferenciándolos de las especies espectadoras. Esta metodología identificó un espaciado óptimo de ca. 7 nm, donde la producción de metanol es máxima (>19 mmolMeOH mmolCu-1 h-1 a 513 K), y demostró cómo el solapamiento de la CRP entre nanopartículas afecta el control cinético de los pasos elementales en la reacción. Finalmente, la tesis explora los efectos de las distancias de transporte superficial entre centros de Cu metálico y sitios ácidos de Lewis en Zr(IV) en la hidrogenación de CO2. Se estudiaron distancias Cu-ZrO2 de nanómetros a micrómetros, revelando que la falta de contacto directo entre nanocristales de Cu y sitios de Lewis en ZrO2 disminuye la producción de metanol y la selectividad. Los resultados sugieren que el "spillover" de hidrógeno desde Cu hacia intermediarios en ZrO2 se vuelve cinéticamente relevante al aumentar la distancia entre los centros, subrayando la importancia de la cooperación entre sitios para optimizar la síntesis de metanol. En conjunto, los resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre la cooperación de sitios activos y los efectos nanoespaciales en mecanismos bifuncionales, que resultan esenciales para optimizar racionalmente los procesos de síntesis de metanol a partir de COx en catalizadores de Cu soportados. / [CA] Les expectants i ambicioses polítiques adoptades actualment per les institucions internacionals per a aconseguir escenaris de Zero Emissions Netes (NZE), amb la finalitat de mitigar el canvi climàtic, han impulsat la transició cap a canvis més sostenibles en els sectors energètic i químic. En este context, l'anomenada Economia del Metanol (Methanol Economy) s'ha proposat com una solució viable per a emmagatzemar, distribuir i utilitzar energia i fonts de carboni renovables. Esta estratègia utilitza el metanol i els seus derivats per a cobrir la demanda d'energia i productes químics de plataforma, amb avantatges com la producció àmpliament establida, versatilitat i facilitat d'emmagatzematge i transport, aprofitant la infraestructura de combustibles existent. La producció de metanol es basa majoritàriament en mescles de CO/CO2/H provinents de fonts no renovables, com el gas natural. La transició cap a l'ús de fonts de carboni més sostenibles, com el CO2 o l'e-syngas (CO+H2), habilitats per tecnologies de Captura, Emmagatzematge i Utilització de Carboni (CCUS), representa un desafiament per a satisfer de manera econòmica la creixent demanda de metanol. L'optimització de catalitzadors més actius i selectius continua sent complicada, a causa del limitat coneixement d'estos sistemes catalítics complexos. Esta tesi aborda aspectes fisicoquímics fonamentals en catalitzadors de Cu per a la hidrogenació de CO i CO2 a metanol, incloent-hi efectes de promoció, distribució nanomètrica de centres metàl·lics i distàncies de transport superficial. Primer, s'analitza la relació entre els efectes de promoció Cu-òxid i la font de carboni utilitzada (CO o CO2). Es van dissenyar catalitzadors de Cu suportat ajustant l'acidesa dels centres de Lewis en la perifèria del Cu-òxid. Estudis d'activitat catalítica i tècniques espectroscòpiques, com FTIR in situ i adsorció de CO a baixa temperatura, van mostrar similituds en la hidrogenació de CO i CO2, com a energies d'activació (Ea) similars i l'ocupació predominant de centres àcids de Lewis per formiats. No obstant això, només una fracció xicoteta d'estos centres en la interfície Cu/òxid participa activament en la reacció, i estudis cinètics amb isòtops van revelar diferències clau en els mecanismes de reacció. A continuació, s'investiga la quantificació i optimització de la perifèria catalítica rellevant (CRP) en la interfície metall-òxid. Variant sistemàticament la distància entre nanopartícules en catalitzadors Cu/ZrO2 i utilitzant espectroscopía infraroja de modulació-excitació, es van quantificar l'abundància i dinàmica dels intermediaris actius en funció de la distància entre nanopartícules de Cu, diferenciant-los de les espècies espectadores. Esta metodologia va identificar un espaiat òptim de ca. 7 nm, on la producció de metanol és màxima (>19 mmolMeOH mmolCu-1 h-1 a 513 K), i va demostrar com el solapament de la CRP entre nanopartícules afecta el control cinètic dels passos elementals en la reacció. Finalment, la tesi explora els efectes de les distàncies de transport superficial entre centres de Cu metàl·lic i llocs àcids de Lewis en Zr(IV) en la hidrogenació de CO2. Es van estudiar distancies Cu-ZrO2 de nanòmetres a micròmetres, revelant que la falta de contacte directe entre nanocristalls de Cu i llocs de Lewis en ZrO2 disminuïx la producció de metanol i la selectivitat. Els resultats suggerixen que l'"spillover" d'hidrogen des de Cu cap a intermediaris en ZrO2 es torna cinèticament rellevant en augmentar la distància entre els centres, subratllant la importància de la cooperació entre llocs per a optimitzar la síntesi de metanol. En conjunt, els resultats proporcionen nous coneixements sobre la cooperació de llocs actius i els efectes nanoespaciales en mecanismes bifuncionales, que resulten essencials per a optimitzar racionalment els processos de síntesis de metanol a partir de COX en catalitzadors de Cu suportats. / [EN] The expectant and optimistic policies currently adopted by international institutions to achieve Net Zero Emission scenarios to mitigate the effects of climate change have encouraged the transition towards greener solutions in the energy and chemical sectors. The so-called Methanol Economy has been proposed as a viable alternative approach to store, distribute, and utilize renewable energy and carbon. This strategy uses methanol and its derivatives to meet the demand for both energy and platform chemicals, with its main advantages being its well-established production, versatility, and ease of storage and transport using the existing fuel infrastructure. Currently, methanol is primarily produced from mixtures of CO/CO2/H2 derived from non-renewable sources, mainly natural gas. However, transitioning to more sustainable carbon sources, such CO2 or e-syngas (CO+H2), available in the context of Carbon Capture, Storage, and Utilization (CCUS) technologies, remains technologically challenging to meet the current and anticipated methanol demand feasibly. The design and optimization of more active and selective catalysts for these processes is still a hurdle to overcome, primarily due to the limited fundamental understanding of the complex catalytic systems involved. Therefore, this thesis investigates physicochemical aspects, such as promotional effects, metal (nano)spatial distribution, and surface transport distances, which are still in debate in the hydrogenation of CO2 and CO to methanol using Cu-based catalysts. This thesis investigates the role of oxide promotion in Cu-based methanol synthesis catalysts, with a focus on how this effect varies based on the reactant (CO or CO2) used. It designs Cu catalysts with tunable Lewis acid (LA) strength at the Cu-oxide periphery, which is explored through catalytic activity analyses and spectroscopic methods (in situ FTIR and low-temperature FTIR with CO adsorption). Findings reveal that while CO and CO2 hydrogenation share similar energy barriers (Ea) and predominantly involve formate occupation on LA sites, they exhibit key mechanistic differences. These include kinetic isotope effects and the role of hydroxyls in formate formation during CO hydrogenation, showing how specific site interactions affect the catalytic pathway. The thesis also addresses the engineering and quantification of the catalysis-relevant periphery (CRP) at metal-oxide interfaces. By controlling Cu nanoparticle spacing in Cu/ZrO2-supported catalysts with consistent nanoparticle sizes, and using Modulation-Excitation Infrared Spectroscopy, the research measures the dynamics of surface reaction intermediates and distinguishes them from spectator species. This method allows identification of an optimal Cu nanoparticle spacing (~7 nm) for enhanced methanol production (>19 mmolMeOH mmolCu-1 h-1 at 513 K), showing that CRP overlap influences rate-limiting steps in the methanol synthesis process. Finally, the thesis investigates surface transport phenomena, specifically hydrogen spillover, between Cu and Zr(IV) sites in CO2 hydrogenation. By analyzing Cu-ZrO2 spacings from nanometers to micrometers, it finds that indirect contact between Cu and Lewis acidic ZrO2 sites, even at the nanoscale, leads to lower methanol formation rates and selectivity. Results suggest that as the distance between Cu and LA sites increases, surface transport, likely involving hydrogen spillover from Cu to ZrO2-stabilized CO2 intermediates, becomes increasingly relevant. Together, these findings emphasize the importance of nanospatial arrangement and site cooperation in optimizing catalytic performance for methanol synthesis from CO and CO2 feedstocks. Considering together, the results provide new insights into site cooperation and nanospatial effects in bifunctional mechanisms, the understanding of which emerges as essential to rationally optimize methanol synthesis processes by conversion of COx feedstocks on supported Cu catalysts. / López Luque, I. (2024). Bifunctional and Nanospatial Effects in Copper Catalysts for Methanol Synthesis [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213880

[ES] El objetivo de esta investigación es contribuir al desarrollo de la gobernanza para el derecho a la alimentación, desde una perspectiva de innovación social, a través del análisis de la política de compra pública para la alimentación escolar en El Salvador. A pesar de los esfuerzos académicos por avanzar en esta materia todavía sigue siendo necesario aportar investigaciones empíricas en este campo, ya que se teoriza sobre cómo debería ser la gobernanza alimentaria, en lugar de cómo se implementa en la práctica, especialmente en la escala local y su relación con otras escalas. Se aborda la evolución de los paradigmas de la alimentación: seguridad, soberanía y derecho. Se justifica el derecho a la alimentación como marco de análisis ya que pone en el centro a los titulares de derechos y a los titulares de obligaciones, teniendo en cuenta los principios PANTHER: participación, rendición de cuentas, no discriminación, transparencia, dignidad humana, empoderamiento y estado de derecho. De esta manera, el cumplimiento del derecho a la alimentación de forma plena debe ser saludable, sostenible, equitativo, justo y compartido, que tenga en cuenta el territorio y la interconexión entre territorios, poniendo en el centro del proceso a las personas que experimentan inseguridad alimentaria, a las personas que producen los alimentos, y a las entidades públicas, privadas y sociales que faciliten el entorno para el cumplimiento del derecho. El marco desarrollado en esta tesis sobre la gobernanza para el derecho a la alimentación, por tanto, identifica cinco elementos clave: los actores, las escalas, la fluidez, los principios PANTHER y la sostenibilidad. La innovación social contribuye a la gobernanza para el derecho a la alimentación al facilitar la participación activa de las comunidades en la toma de decisiones sobre sus sistemas alimentarios, promoviendo así el empoderamiento de los titulares de derechos. Se concluye que la compra pública de alimentos a la agricultura familiar de El Salvador para el Programa de Alimentación y Salud Escolar contribuye de manera significativa a garantizar el derecho a la alimentación a través de una gobernanza sólida y una innovación social efectiva. Este programa facilita el acceso a una alimentación saludable y sostenible para niñas y niños, promoviendo la equidad y la justicia entre las personas productoras y las diversas partes interesadas. Este caso muestra que la gobernanza alimentaria, apoyada por la innovación social, es clave para asegurar el derecho a la alimentación de manera efectiva y sostenible. / [CA] L'objectiu d'esta investigació és contribuir al desenvolupament de la governança per al dret a l'alimentació, des d'una perspectiva d'innovació social, a través de l'anàlisi de la política de compra pública per a l'alimentació escolar a El Salvador. Malgrat els esforços acadèmics per avançar en esta matèria encara continua sent necessari aportar investigacions empíriques en aquest camp, ja que es teoritza sobre com hauria de ser la governança alimentària, en lloc de com s'implementa a la pràctica, especialment en l'escala local i la seua relació amb altres escales. S'aborda l'evolució dels paradigmes de l'alimentació: seguretat, sobirania i dret. Es justifica el dret a l'alimentació com a marc d'anàlisi perquè posa en el centre als titulars de drets i als titulars d'obligacions, tenint en compte els principis PANTHER: participació, rendició de comptes, no discriminació, transparència, dignitat humana, apoderament i estat de dret. D'aquesta manera, el compliment del dret a l'alimentació de manera plena ha de ser saludable, sostenible, equitatiu, just i compartit, que tinga en compte el territori i la interconnexió entre territoris, posant en el centre del procés a les persones que experimenten inseguretat alimentària, a les persones que produïxen els aliments, i a les entitats públiques, privades i socials que faciliten l'entorn per al compliment del dret. El marc desenvolupat en esta tesi sobre la governança per al dret a l'alimentació, per tant, identifica cinc elements clau: els actors, les escales, la fluïdesa, els principis PANTHER i la sostenibilitat. La innovació social contribuïx a la governança per al dret a l'alimentació en facilitar la participació activa de les comunitats en la presa de decisions sobre els seus sistemes alimentaris, promovent així l'apoderament dels titulars de drets. Es conclou que la compra pública d'aliments a l'agricultura familiar d'El Salvador per al Programa d'Alimentació i Salut Escolar contribuïx de manera significativa a garantir el dret a l'alimentació a través d'una governança sòlida i una innovació social efectiva. Este programa facilita l'accés a una alimentació saludable i sostenible per a xiquetes i xiquets, promovent l'equitat i la justícia entre les persones productores i les diverses parts interessades. Este cas mostra que la governança alimentària, secundada per la innovació social, és clau per a assegurar el dret a l'alimentació de manera efectiva i sostenible. / [EN] The objective of this research is to contribute to the understanding and development of governance for the right to food from a social innovation perspective through the analysis of the public procurement policy for school feeding in El Salvador. Despite academic efforts to advance this field, there remains a need for empirical research since much of the current literature theorizes about how food governance should be, rather than focusing on how it is implemented in practice, particularly at the local level and in its interaction with other scales The study first examines the evolution of key food paradigms: security, sovereignty, and rights. The right to food is justified as the selected analytical framework due to its identification of actors, mainly classified as rights holders and duty bearers and the delineation of governance-related aspects through the adoption of the PANTHER principles: participation, accountability, non-discrimination, transparency, human dignity, empowerment, and the rule of law. In this way, the full realization of the right to food must include healthy, sustainable, equitable, just, and shared food, as well as consider the territory and the interconnection between territories, placing at the center of the process the people experiencing food insecurity, the people who produce the food, and the public, private, academic and social entities that facilitate the environment for the fulfillment of this right. The framework developed in this thesis on the governance of the right to food, therefore, identifies five key elements: actors, scales, fluidity, PANTHER principles, and sustainability. Social innovation contributes to governance for the right to food by facilitating the active participation of communities in decision-making regarding their food systems, thereby promoting the empowerment of rights holders. By applying this framework to the case study of the El Salvador School Feeding and Health Program, it is concluded that this public procurement program significantly contributes to guaranteeing the right to food through solid governance and effective social innovation. This program facilitates access to healthy and sustainable food for children, promoting equity and justice among producers and stakeholders. This case demonstrates that food governance, supported by social innovation, is key to effectively and sustainably ensuring the right to food. / García García, L. (2024). Gobernanza alimentaria y derecho a la alimentación. Una aproximación a la compra pública en la alimentación escolar de El Salvador [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/214021

Tesis por compendio / [ES] La tesis doctoral se centra en el diseño eficiente de sistemas de control en red NCS aplicados a Vehículos Autónomos No Tripulados (UxVs), empleando técnicas de muestreo no convencional y control basado en eventos. La investigación aborda desafíos inherentes a los NCS, como el desorden y la pérdida de datos en la comunicación, limitaciones en el ancho de banda de la red, recursos computacionales y energéticos limitados, así como retrasos temporales variables. Se presentan cuatro artículos que contribuyen al tema. El primer y el segundo proponen un control de seguimiento de trayectoria Pure Pursuit para un vehículo terrestre no tripulado (UGV) de tracción en dos ruedas y a cuatro ruedas omnidireccionales, respectivamente, abordando la discrepancia en las frecuencias de muestreo uniforme y no uniforme, respectivamente. El uso de un filtro de Kalman extendido bifrecuencia (DREKF) y no uniforme (NUDREKF), respectivamente, permite estimar las mediciones no disponibles a frecuencia rápida y diseñar un controlador dinámico eficiente con la muestras compensadas por el filtro, logrando hacer un seguimiento efectivo de la trayectoria. Ambos artículos presentan el uso de herramientas de simulación avanzadas como Simscape Multibody que presentan una mayor fidelidad con la realidad. Este tipo de modelado presenta la problemática de la caracterización de parámetros, la cual se resuelve utilizando técnicas que emplean datos de experimentación reales, como se describe en el primer artículo. El tercer artículo presenta una metodología de síntesis de control para robots móviles con configuración diferencial bajo retrasos temporales variables y restricciones de saturación de entrada. Se propone un método de control basado en funciones no lineales estáticas suaves, demostrando convergencia garantizada hacia una posición objetivo con una tasa de decaimiento exponencial. En este artículo empleamos el simulador de Simscape del primer artículo para la simulación realista junto a las técnicas de estimación no uniforme del segundo artículo para la experimentación. El cuarto artículo introduce una estructura de control eficiente en el uso de recursos para el control remoto de seguimiento de trayectorias de vehículos autónomos basada en una combinación integral de filtrado de Kalman, muestreo de bifrecuencia no uniforme, comunicación activada por eventos periódicos y técnicas de control basadas en predicciones de h-pasos adelante, junto a una simulación que permite retardos y pérdidas de paquetes simulando una red inalámbrica. Este enfoque, validado mediante simulación y experimentación en una plataforma robótica holonómica de ruedas omnidireccionales, que ha sido mejorada a partir de la desarrollada en el artículo 2, demuestra una reducción significativa en el uso de recursos computacionales en la parte local en comparación con soluciones de control convencionales junto a un seguimiento de trayectoria satisfactorio. Adicionalmente, destacar que la estabilidad de media cuadrática es asegurada para el NUDREKF. En conjunto, estos artículos contribuyen al diseño eficiente de sistemas de control en red aplicados a UxVs, superando desafíos como retrasos temporales, variabilidad en las frecuencias de muestreo y limitaciones de recursos, y demostrando su efectividad a través de simulaciones realistas y experimentos prácticos. / [CA] La tesi doctoral es centra en el disseny eficient de Sistemes de Control en Xarxa (NCS) aplicats a Vehicles Autònoms No Tripulats (UxVs), emprant tècniques de mostreig no convencional i control basat en esdeveniments. La investigació aborda desafiaments inherents als NCS, com el desorde i la pèrdua de dades en la comunicació, limitacions en l'amplada de banda de la xarxa, recursos computacionals i energètics limitats, així com retards temporals variables. Es presenten quatre articles que contribuïxen al tema. El primer i el segon proposen un control de seguiment de trajectòria Pure Pursuit per a un vehicle terrestre no tripulat (UGV) de tracció en dos rodes i a quatre rodes omnidireccionals, respectivament, abordant la discrepància en les taxes de mostreig uniforme i no uniforme, respectivament. L'ús d'un filtre de Kalman estés bifreqüència (DREKF) i no uniforme (NUDREKF), respectivament, permet estimar els mesuraments no disponibles a freqüència ràpida i dissenyar un controlador dinàmic eficient amb la mostres compensades pel filtre, aconseguint fer un seguiment efectiu de la trajectòria. Tots dos articles presenten l'ús de ferramentes de simulació avançades com Simscape Multibody que presenten una major fidelitat amb la realitat. Este tipus de modelatge presenta la problemàtica de la caracterització de paràmetres, la qual es resol utilitzant tècniques que empren dades d'experimentació reals, com es descriu en el primer article. El tercer article presenta una metodologia de síntesi de control per a robots mòbils amb configuració diferencial sota retards temporals variables i restriccions de saturació d'entrada. Es proposa un mètode de control basat en funcions no lineals estàtiques suaus, demostrant convergència garantida cap a una posició objectiu amb una taxa de decaïment exponencial. En este article emprem el simulador de Simscape Multibody del primer article per a la simulació realista junt a les tècniques d'estimació no uniforme del segon article per a l'experimentació. El quart article introduïx una estructura de control eficient en l'ús de recursos per al control remot de seguiment de trajectòries de vehicles autònoms basada en una combinació integral de filtrat de Kalman, mostreig de bifreqüència no uniforme, comunicació activada per esdeveniments periòdics i tècniques de control basades en prediccions d'h-passos avant, al costat d'una simulació que permet retards i pèrdues de paquets simulant una xarxa sense fil. Este enfocament, validat mitjançant simulació i experimentació en una plataforma robòtica holonómica de rodes omnidireccionals, que ha sigut millorada a partir de la desenvolupada en l'article 2, demostra una reducció significativa en l'ús de recursos computacionals en la part local en comparació amb solucions de control convencionals al costat d'un seguiment de trajectòria satisfactori. Addicionalment, cal destacar que l'estabilitat mitjana quadràtica és assegurada per al NUDREKF. En conjunt, estos articles contribuïxen al disseny eficient de sistemes de control en xarxa aplicats a UxVs, superant desafiaments com a retards temporals, variabilitat en les freqüències de mostreig i limitacions de recursos, i demostrant la seua efectivitat a través de simulacions realistes i experiments pràctics. / [EN] The doctoral thesis focuses on the efficient design of Networked Control Systems (NCS) applied to Unmanned Autonomous Vehicles (UxVs), employing non-conventional sampling techniques and event-based control. The research addresses inherent challenges in NCS, such as packet disorder and data loss in communication, network bandwidth limitations, limited computational and energy resources, as well as variable time delays. Four articles are presented, contributing to the topic. The first and second articles propose a Pure Pursuit trajectory tracking control for a two-wheel drive Unmanned Ground Vehicle (UGV) and a four-wheel omnidirectional vehicle, respectively, addressing the discrepancy in uniform and non-uniform sampling rates, respectively. The use of uniform Dual-Rate Extended Kalman Filter (DREKF) and non-uniform Dual-Rate Extended Kalman Filter (NUDREKF) enables estimation of high-rate unavailable measurements and design of efficient dynamic controllers with filter-compensated samples, achieving effective trajectory tracking. Both articles employ advanced simulation tools such as Simscape Multibody, which provide higher fidelity to reality. This type of modeling addresses the problem of parameter characterization, which is resolved using techniques employing real-world experimental data, as described in the first article. {The third article presents a control synthesis methodology for mobile robots with differential configuration under variable time delays and input saturation constraints. A control method based on smooth static nonlinear functions is proposed, demonstrating guaranteed convergence to a target position with an exponential decay rate. In this article, we use the Simscape Multibody simulator for realistic simulation as in the first article, along with the non-uniform estimation techniques from the second article for experimentation. The fourth article introduces a resource-efficient control structure for remote trajectory tracking control of autonomous vehicles, based on a comprehensive combination of Kalman filtering, non-uniform dual-rate sampling, periodic event-triggered communication, and h-steps ahead prediction-based control techniques, alongside a simulation that incorporates delays and packet losses to simulate a wireless network. This approach, validated through simulation and experimentation on a holonomic omnidirectional-wheeled robotic platform modeled in the second article, demonstrates significant reduction in computational resource usage on the local side compared to conventional control solutions, along with satisfactory trajectory tracking. Additionally, it is worth highlighting that the stability of the NUDREKF is guaranteed through stability conditions. Together, these articles contribute to the efficient design of NCS applied to UxVs, overcoming challenges such as time delays, variability in sampling rates, and resource limitations, and demonstrating their effectiveness through realistic simulations and practical experiments. / This PhD research was part of the R+D+i Project, Grant RTI2018-096590-B- I00 (Research, Development and Innovation projects - "Research Challengues"), funded by MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033 (Ministry of Science, Innova- tion and Universities - Spanish government) and by Europe "ERDF A way of making Europe". And grant for predoctoral contracts for the training of doc- tors, Grant PRE2019-088467 funded by MCIN/AEI/10.13039 /501100011033 and by Europe "ESF Investing in your future". / Carbonell Lázaro, R. (2024). Efficient Design of Wireless Networked Control Systems Applied to UxVs using Non-Conventional Sampling and Event-Based Control Techniques [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213211 / Compendio

[ES] Resumen La selección genética en líneas paternales de conejos se ha buscado durante mucho tiempo para mejorar el rendimiento del crecimiento. Sin embargo, diversos estudios han demostrado que esta estrategia puede afectar negativamente a caracteristicas relacionadas con el fitness animal, como la reproducción y la salud. La hipótesis central de esta tesis fue que las nuevas líneas obtenidas mediante la selección de animales de élite y la introducción de genética robusta pueden sostener la producción salvaguardando la salud y las funciones reproductivas. Se realizaron tres experimentos consecutivos para probar nuestra hipótesis utilizando un total de 319 conejas y 387 conejos destetados. Los animales pertenecían a tres líneas genéticas diferentes: R, RF y RFLP. La línea R es una línea paternal seleccionada por su ganancia diaria promedio durante el período de crecimiento durante 37 generaciones. La línea RF se fundó seleccionando animales de élite de la línea R (ganancia media diaria > 60 g/d) criados selectivamente para crear la línea RF. Finalmente, se incorporó genética de una línea maternal (LP) longeva mediante retrocruzamiento para mejorar la robustez general y la resistencia a enfermedades de la línea RF, lo que dio como resultado la línea RFLP. Se recolectaron datos productivos, reproductivos e inmunológicos de las hembras desde la primera inseminación artificial hasta el tercer parto y de los gazapos desde el nacimiento hasta el sacrificio. Los resultados sugirieron que la refundación con animales de élite, como se ve en la línea RF, mejoró los rasgos reproductivos inicialmente (fertilidad, crecimiento y supervivencia de la camada durante el primer ciclo), pero condujo al desgaste corporal y redujo la fertilidad en ciclos posteriores. Sin embargo, la introducción de genética resiliente a través del retrocruzamiento, como se ve en la línea RFLP, mejoró la asignación de recursos, aseguró una mejor adaptación a los cambios fisiológicos y mejoró el éxito reproductivo (mayor fertilidad, producción de leche, rendimiento de la camada y supervivencia tanto de las hembras como de la camada). Los ensayos de crecimiento y digestibilidad que compararon las tres líneas genéticas durante el período de crecimiento mostraron que, si bien se observaron ligeros cambios en la utilización de nutrientes y el crecimiento, el rendimiento general permaneció similar entre las diferentes líneas. Los datos inmunológicos sugirieron que: i. la selección de animales de élite mejoró el estado inmunológico tanto de las hembras como de sus camadas al destete (mayores linfocitos totales y CD4+) y ii. la introducción adicional de genética robusta pareció influir en las estrategias de asignación de recursos, lo que resultó en distintas respuestas inmunes durante el parto y destete (mayor proporción de CD4+ a CD8+ en las conejas). Por otro lado, las correlaciones positivas observadas entre poblaciones de leucocitos específicas en conejas y las poblaciones correspondientes en sus crías podrían indicar posibles contribuciones maternas a la inmunidad innata y adaptativa de los gazapos. Además, la línea RFLP mostró consistentemente tasas de mortalidad y un índice de riesgo sanitario (SRI) más bajos, lo que enfatiza los beneficios potenciales de incorporar genética robusta para mejorar los rasgos de salud en los conejos en crecimiento. Los resultados obtenidos en la presente tesis sugieren que la estrategia de cruce entre una línea de rápido crecimiento y una línea robusta podría contribuir a refinar las líneas genéticas existentes sin sacrificar el potencial de crecimiento. / [CA] Resum La selecció genètica en línies paternes de conill s'ha perseguit durant molt de temps per millorar el rendiment del creixement. No obstant això, diversos estudis han demostrat que aquesta estratègia pot afectar negativament els trets relacionats amb el fitness animal, com ara la reproducció i la salut. La hipòtesi central d'aquesta tesi era que les noves línies obtingudes mitjançant la selecció d'animals d'elit i la introducció de genètica robusta podrien ser capaços de mantenir la producció alhora que salvaguarden la salut i les funcions reproductives. Es van realitzar tres experiments consecutius per provar la nostra hipòtesi amb un total de 319 femelles i 387 conills deslletats. Els animals pertanyien a tres línies genètiques diferents: R, RF i RFLP. La línia R és una línia paterna seleccionada per obtenir un guany mitjà diari durant el període de creixement durant 37 generacions. La línia RF es va fundar seleccionant animals d'elit de la línia R (guany mitjà diari > 60 g/d) criats selectivament per crear la línia RF. Finalment, es va incorporar la genètica d'una línia materna de llarga vida (LP) mitjançant el retrocreuament per millorar la robustesa general i la resistència a les malalties de la línia RF, donant lloc a la línia RFLP. Es van recollir dades productives, reproductives i immunològiques de les femelles des de la primera inseminació artificial fins al tercer part i dels llorigons des del naixement fins a la matança. Els resultats van suggerir que la refundació amb animals d'elit, tal com es veu a la línia RF, va millorar inicialment els trets reproductius (fertilitat i creixement de la brossa i supervivència durant el primer cicle), però va provocar un desgast corporal i va reduir la fertilitat en cicles posteriors. No obstant això, la introducció de genètica resilient mitjançant el retrocreuament, tal com es veu a la línia RFLP, va millorar l'assignació de recursos, assegurant una millor adaptació als canvis fisiològics i un èxit reproductiu millorat (més fertilitat, rendiment de llet, rendiment de la llorigada i supervivència tant femelles com de la llorigada). Els assaigs de creixement i digestibilitat que van comparar les tres línies genètiques durant el període de creixement van demostrar que, tot i que es van observar lleugers canvis en la utilització i el creixement dels nutrients, el rendiment general es va mantenir similar entre les diferents línies. Les dades immunològiques suggereixen que: i. la selecció d'animals d'elit va millorar l'estat immunològic tant de les femelles com de les seves camades al deslletament (limfòcits CD4+ i totals més alts) ii. la introducció addicional de genètica robusta semblava influir en les estratègies d'assignació de recursos, donant lloc a diferents respostes immunes durant el part i deslletament (índex CD4+ a CD8+ més elevat en les femelles). A més, les correlacions positives observades entre poblacions específiques de leucòcits en conills femelles i les poblacions corresponents de la seva descendència podrien indicar contribucions maternes potencials a la immunitat innata i adaptativa dels llorigons. A més, la línia RFLP va mostrar constantment taxes de mortalitat i índex de risc sanitari més baixes, posant èmfasi en els beneficis potencials d'incorporar una genètica robusta per millorar els trets de salut dels conills en creixement. Els resultats obtinguts en la present tesi suggereixen que la l'estratègia de retrocreuament entre una línia de ràpid creixement i una línia robusta podria contribuir a refinar les línies genètiques existents sense sacrificar el potencial de creixement. / [EN] Abstract Genetic selection in rabbit paternal lines has long been pursued to enhance growth performance. However, various studies have demonstrated that this strategy may adversely affect traits related to animal fitness, such as reproductive and health related traits. The central hypothesis of this thesis was that new lines obtained by the selection of elite animals and the introduction of robust genetics may be able to sustain production while safeguarding health and reproductive functions. Three consecutive experiments were conducted to test our hypothesis using a total of 319 female rabbits and 387 weaned rabbits. The animals belonged to three different genetic lines: R, RF, and RFLP. The R line is a paternal line selected for average daily gain during the growing period for 37 generations. The RF line was founded by selecting elite animals from the R line (average daily gain > 60g/d) selectively bred to create the RF line. Finally, genetics from a long-living maternal line (LP) was incorporated through backcrossing to enhance the RF line's general robustness and disease resistance, resulting in the RFLP line. Productive, reproductive and immunological data were collected from females from the first artificial insemination to the third parturition and from kits from birth to slaughter. Results suggested that re-founding with elite animals, as seen in the RF line, improved reproductive traits initially (fertility and litter growth and survival during the first cycle) but led to body wear-out and reduced fertility in subsequent cycles. However, introducing resilient genetics through backcrossing, as seen in the RFLP line, improved resource allocation, ensuring better adaptation to physiological changes and enhanced reproductive success (higher fertility, milk yield, litter survival and growth, as well as female lifespan). Growth and digestibility trials comparing the three genetic lines during the growing period showed that while slight changes were observed in nutrient utilisation and growth, overall performance remained similar among different lines. Immunological data suggested that: i. the selection of elite animals improved the immune status of both females and their litters at weaning (higher total and CD4+ lymphocytes) and ii. the additional introduction of robust genetics seemed to influence resource allocation strategies, resulting in distinct immune responses during parturition and weaning (higher CD4+ to CD8+ ratio in females). Furthermore, the positive correlations observed between specific leukocyte populations in female rabbits and corresponding populations in their offspring might indicate potential maternal contributions to the innate and adaptive immunity of the kits. Moreover, the RFLP line consistently exhibited lower mortality rates and sanitary risk index (SRI), emphasising the potential benefits of incorporating robust genetics for improved health traits in growing rabbits. Results obtained in the present thesis suggest that the crossbreed strategy between a fast growing and a robust line could contribute to refining existing genetic lines without sacrificing growth potential. / This research was funded by grants from the Universidad Cardenal Herrera-CEU (INDI 22/11), the Ministry of Science, Innovation and Universities of the Government of Spain (AGL2017-85162-C2-1-R; PID2020-117897RB-I00), and the General Direction of Science and Research of the Generalitat Valenciana (AICO/2012/256; Prometeo CIPROM-2021-053). The grants for Catarina Peixoto Gonçalves, Elena Moreno Grúa and Carmen Martínez Seijas are gratefully acknowledged (GRISOLIAP/2019/149; from the Spanish Ministry of Education, Culture and Sport FPU17/02708 and Universidad CEU Cardenal Herrera respectively). The authors would also like to thank Juan Carlos Moreno Pardo for his technical support throughout the trial. / Peixoto Gonçalves, CA. (2024). Optimising robustness in rabbit paternal lines considering resource allocation and immune status [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213208

Tesis por compendio / [ES] Los objetivos de negocio guían el conjunto de actividades que realizan las organizaciones y, en muchos casos, cómo se realizan. Específicamente, para describir cómo se llevan a cabo estas actividades (en qué orden, en qué condiciones, etc.) las organizaciones suelen utilizar procesos de negocios. Además, cuando estas actividades se realizan de forma descentralizada, como, por ejemplo, distribuidas entre diferentes organizaciones o unidades de negocio, las arquitecturas de microservicios se convierten en una solución conveniente para implementar dichos procesos. Esto se debe a que las arquitecturas de microservicios permiten descomponer un sistema en pequeños bloques independientes que se centran en capacidades empresariales únicas. Sin embargo, identificar los microservicios que van a participar en el sistema y también componerlos para satisfacer los objetivos de la organización, no es una tarea trivial. Además, aunque los objetivos de negocio dirigen las actividades que llevan a cabo las organizaciones, normalmente no se consideran de forma explicita al diseñar procesos de negocio. Como resultado, existe una falta de alineación explicita entre los objetivos y los procesos de negocio y, de una forma indirecta, también entre las composiciones de microservicios que implementarán el proceso de negocio y los objetivos. En este contexto, en esta tesis presentamos una aproximación basada en un Desarrollo Dirigido por Modelos que nos ayuda a identificar a los microservicios que participarán en un sistema a partir de los objetivos de negocio de una organización. Además, también nos permite relacionar objetivos con procesos de negocio y generar una composición de microservicios alineada con los objetivos. Asimismo, en este trabajo también queremos apoyar la evolución de las composiciones creadas con nuestra aproximación. Actualmente, no es realista pensar que una composición, una vez diseñada, no necesitará evolucionar para adaptarse frente a cambios. Por esta razón, en esta tesis también presentamos una aproximación para apoyar la evolución de una composición de microservicios. Para lograr esto, primero definimos un catálogo de reglas de adaptación para conocer las adaptaciones necesarias para introducir un cambio en la composición; segundo implementamos un bucle de control MAPE-K para automatizar la selección de reglas; y, en tercer lugar, diseñamos un protocolo de evolución para asegurar que la regla de adaptación seleccionada se ha aplicado en la composición. / [CA] Els objectius de negoci guien el conjunt d'activitats que fan les organitzacions i, en molt casos, com es fan. Específicament, per descriure com es duen a terme aquestes activitats (en quin ordre, en quines condicions, etc.), les organitzacions solen utilitzar processos de negocis. A més, quan aquestes activitats es realitzen de forma descentralitzada, per exemple, distribuïdes entre diferents organitzacions o unitats de negoci, les arquitectures de microserveis es converteixen en una solució convenient per implementar aquests processos. Això és degut a que les arquitectures de microserveis permetin descompondre un sistema en petits blocs independents que se centren en capacitats empresarials úniques. Tot i això, identificar els microserveis que participaran en el sistema i també compondre'ls per satisfer els objectius de l'organització, no es una tasca trivial. A més, encara que els objectius de negoci dirigeixen les activitats que duen a terme les organitzacions, normalment no es consideren de manera explícita en el disseny de processos de negoci. Com a resultat, hi ha una manca d'alineació explícita entre el objectius i els processos de negoci i, d'una manera indirecta, també entre les composicions de microserveis que implementaran el procés de negoci i els objectius. En aquest context, en aquesta tesi presentem una aproximació basada en un Desenvolupament Dirigit per Models que ens ajuda a identificar els microserveis que participaran en un sistema a partir dels objectius de negoci d'una organització. A més, també ens permet relacionar objectius amb processos de negoci i generar una composició de microserveis alineada amb els objectius. Així mateix, també volem donar suport a l'evolució de les composicions creades amb la nostra aproximació. Actualment, no és realista pensar que una composició, una vegada dissenyada, no necessitarà evolucionar per adaptar-se davant de canvis. Per això, en aquesta tesi també presentem una aproximació per donar suport a l'evolució d'una composició de microserveis. Per aconseguir-ho, primer definim un catàleg de regles d'adaptació per conèixer les adaptacions necessàries per introduir un canvi a la composició; segon implementem un bucle de control MAPE-K per automatitzar la selecció de regles; i, en tercer lloc, dissenyem un protocol d'evolució per assegurar que la regla d'adaptació seleccionada s'hagi aplicat a la composició. / [EN] Business goals guide the set of activities that organizations do and, in many cases, how these are performed. Specifically, to describe how these activities are carried out (i.e., in which order, under which conditions, etc.,) organizations usually make use of business processes. In addition, when these activities are performed in a decentralized way, i.e., distributed among different organizations or business units, microservices architecture becomes a convenient solution to implement such processes. This is because microservices architecture allows decomposing the system into small independent blocks that focus on single business capabilities. This allows each organization or business unit to focus on a specific business capability independently from the others. However, when a business process must be implemented through microservices, these must be coordinated in a microservice composition. Identifying the microservices that will participate in the system and coordinating them into a microservice composition to satisfy the organization's goals is not a trivial task. Besides, even though business goals direct the activities that organizations undertake, these are commonly not explicitly considered when designing business processes, i.e., these are not considered as first-class elements in the design. As a result, there is a lack of explicit alignment between goals and business processes, and also, indirectly between the underlying microservices composition that implements these business processes and the goals. Within this context, in this thesis work, we present a Model-Driven Development approach that helps us to first identify the microservices that will participate in a system based on the business goals of an organization, and then allow us to relate goals to business processes and generate microservices compositions that implement these processes. Furthermore, in this thesis, we also want to support the evolution of the composition created with our approach. Currently, it is not realistic to think that a composition, once designed, will not need to evolve to adapt it to changes. For this reason, we present an approach to support the evolution of a microservices composition. To achieve this, we first define a catalogue of adaptation rules to face changes in a microservices composition; second, we implement a MAPE-K control loop to automate the selection of the rules that apply to the identified change; and third, we design an evolution protocol to ensure that the selected adaptation rule has been applied in the composition. / This work is part of the PID2020-114480RB-I00 R&D&I project funded by MCIN/AEI. It is also supported by the Research and Development Aid Program (PAID-01-21) of the UPV and funded with the Aid to First Research Projects (PAID-06-22), Research Vice-Rectorate of the Polytechnic University of Valencia (UPV). / Ortiz Amaya, J. (2024). An MDD approach for microservices composition. Facing identification and evolution issues to support business process execution [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213396 / Compendio

[ES] La presente Tesis Doctoral se centra en la síntesis, caracterización y optimización de nanoestructuras de óxido de wolframio (WO3) y nanoestructuras híbridas de WO3-MoO3 mediante anodizado electroquímico. Estas nanoestructuras se emplean como fotocatalizadores para la degradación de contaminantes y como ánodos para baterías de ion de litio. El WO3 destaca por sus propiedades semiconductoras, ópticas y eléctricas excepcionales. En aplicaciones medioambiental, las nanoestructuras de WO3 son de gran interés para la fotoelectrocatalisis, un proceso prometedor para la degradación de contaminantes en el agua. El WO3 destaca como fotoánodo debido a su fotoestabilidad, alta conductividad eléctrica y capacidad de absorción de la luz visible. En el campo energético, el WO3 muestra un gran potencial como ánodo en baterías de ion de litio ya que su estructura cristalina permite la inserción y extracción eficiente de iones de litio, mejorando la capacidad de almacenamiento y la durabilidad de las baterías gracias a su estabilidad electroquímica. Para mejorar las nanoestructuras de WO3, se ha estudiado su combinación con óxido de molibdeno (MoO3). El molibdeno, con propiedades químicas y estructurales similares al wolframio, facilita la deposición efectiva en las nanoestructuras de WO3, ajusta el ancho de banda prohibida, mejora la conductividad, la difusión iónica y reduce la recombinación de portadores de carga. Esta combinación de óxidos resulta en una mayor eficiencia electroquímica, haciendo de las nanoestructuras híbridas WO3-MoO3 una solución prometedora para aplicaciones energéticas. En primer lugar, se sintetizaron las nanoestructuras de WO3, estudiando la influencia de la temperatura de calentamiento tras la síntesis y la adición de disolventes en el electrolito de síntesis. La temperatura óptima fue de 600 °C, obteniendo nanoestructuras cristalinas con excelentes propiedades fotoelectroquímicas. Además, se demuestra que la incorporación de disolventes en el electrolito de síntesis influye significativamente en las propiedades de las nanoestructuras, obteniendo que la adición de un 50 % de isopropanol en el electrolito mejora notablemente sus propiedades electroquímicas. En segundo lugar, se sintetizaron nanoestructuras híbridas de WO3- MoO3·añadiendo diferentes concentraciones de molibdato al electrolito de síntesis. La concentración de 0,1 M de molibdato produjo nanoestructuras con propiedades electroquímicas superiores, destacándolas como prometedoras para su uso como ánodo en baterías. Las nanoestructuras fueron exhaustivamente caracterizadas morfológica, estructural, química, electroquímica y fotoelectroquímicamente. Por último, las nanoestructuras con mejores propiedades fotoelectroquímicas y electroquímicas se emplearon como ánodo en aplicaciones medioambientales y energéticas, respectivamente. En el ámbito medioambiental, se evaluó la eficiencia de las nanoestructuras en la degradación de disruptores endocrinos pertenecientes a diferentes familias químicas, así como sus mezclas y su toxicidad. Las nanoestructuras de WO3 demostraron ser efectivas, logrando una degradación del 100 % de pesticidas, parabenos y fenoles en menos de 4 horas. Sin embargo, la técnica no fue eficiente para eliminar ftalatos, generando productos finales más tóxicos. En el ámbito energético, se estudió el rendimiento de las nanoestructuras como ánodos en baterías de ion de litio, considerando también el impacto del electrolito. La nanoestructura híbrida WO3-MoO3 mostró el mejor rendimiento cuando se utilizó un electrolito que combinaba bisoxalato borato de litio (LiBOB) con aditivos y solventes adicionales. Este trabajo ofrece una contribución significativa al desarrollo de soluciones sostenibles para problemas medioambientales y energéticos, subrayando el potencial de las nanoestructuras de WO3 y WO3-MoO3. / [CA] La present Tesi Doctoral se centra en la síntesi, caracterització i optimització de nanoestructures d'òxid de wolframi (WO3) i nanoestructures híbrides de WO3-MoO3 mitjançant anodització electroquímica. Aquestes nanoestructures s'utilitzen com a fotocatalitzadors per a la degradació de contaminants i com a ànodes per a bateries d'ió de liti. El WO3 destaca per les seues propietats semiconductores, òptiques i elèctriques excepcionals. En aplicacions mediambientals, les nanoestructures de WO3 són de gran interès per a la fotoelectrocatalisi, un procés prometedor per a la degradació de contaminants en l'aigua. El WO3 destaca com a fotoànode per la seua fotoestabilitat, alta conductivitat elèctrica i capacitat d'absorció de la llum visible. En el camp energètic, el WO3 mostra un gran potencial com a ànode en bateries d'ió de liti ja que la seua estructura cristal·lina permet la inserció i extracció eficient d'ions de liti, millorant la capacitat d'emmagatzematge i la durabilitat de les bateries gràcies a la seua estabilitat electroquímica. Per a millorar les nanoestructures de WO3, s'ha estudiat la seua combinació amb òxid de molibdè (MoO3). El molibdè, amb propietats químiques i estructurals similars al wolframi, facilita la deposició efectiva en les nanoestructures de WO3, ajusta l'amplada de banda prohibida, millora la conductivitat, la difusió iònica i redueix la recombinació de portadors de càrrega. Això resulta en una major eficiència electroquímica, fent de les nanoestructures híbrides WO3-MoO3 una solució prometedora per a aplicacions energètiques. En primer lloc, es van sintetitzar les nanoestructures de WO3, estudiant la influència de la temperatura de calentament després de la síntesi i l'addició de dissolvents en l'electròlit de síntesi. La temperatura òptima va ser de 600 °C, obtenint nanoestructures cristal·lines amb excel·lents propietats fotoelectroquímiques. A més, es demostra que la incorporació de dissolvents en l'electròlit de síntesi influeix significativament en les propietats de les nanoestructures, obtenint que l'addició d'un 50 % d'isopropanol en l'electròlit millora notablement les seues propietats electroquímiques. En segon lloc, es van sintetitzar nanoestructures híbrides de WO3-MoO3 afegint diferents concentracions de molibdat a l'electròlit de síntesi. La concentració de 0,1 M de molibdat va produir nanoestructures amb propietats electroquímiques superiors, destacant-les com a prometedores per al seu ús com a ànode en bateries. Les nanoestructures van ser exhaustivament caracteritzades morfològicament, estructuralment, químicament, electroquímicament i fotoelectroquímicament. Finalment, les nanoestructures amb millors propietats fotoelectroquímiques i electroquímiques s'utilizaren com a ànode en aplicacions mediambientals i energètiques, respectivament. En l'àmbit mediambiental, s'avaluà l'eficiència de les nanoestructures en la degradació de disruptors endocrins pertanyents a diferents famílies químiques, així com una mescla d'ells i la seua toxicitat. Les nanoestructures de WO3 demostraren ser efectives, aconseguint una degradació del 100 % de pesticides, parabens i fenols en menys de 4 hores. No obstant això, la tècnica no va ser eficient per a eliminar ftalats, generant productes finals més tòxics. En l'àmbit energètic, s'estudià el rendiment de les nanoestructures com a ànodes en bateries d'ió de liti, considerant també l'impacte de l'electròlit. La nanoestructura híbrida WO3-MoO3 mostrà el millor rendiment quan s'utilitzà un electròlit que combinava bis(oxalat)borat de liti (LiBOB) amb additius i dissolvents addicionals. Aquest treball ofereix una contribució significativa al desenvolupament de solucions sostenibles per a problemes mediambientals i energètics, subratllant el potencial de les nanoestructures de WO3 i WO3-MoO3. / [EN] This Doctoral Thesis focuses on the synthesis, characterization, and optimization of tungsten oxide (WO3) nanostructures and hybrid WO3-MoO3 nanostructures through electrochemical anodization. These nanostructures are used as photocatalysts for contaminant degradation and as anodes for lithium-ion batteries. WO3 stands out for its exceptional semiconductor, optical, and electrical properties. In environmental applications, WO3 nanostructures are of great interest for photoelectrocatalysis, a promising process for contaminant degradation in water. WO3 is highly effective as a photoanode due to its photostability, high electrical conductivity, and visible light absorption capacity. In the energy field, WO3 shows great potential as an anode in lithium-ion batteries because its crystalline structure allows efficient insertion and extraction of lithium ions, improving storage capacity and battery durability thanks to its electrochemical stability. To improve WO3 nanostructures, their combination with molybdenum oxide (MoO3) has been studied. Molybdenum, with chemical and structural properties similar to tungsten, facilitates effective deposition in WO3 nanostructures, adjusts the bandgap, improves conductivity, ionic diffusion, and reduces charge carrier recombination. This results in greater electrochemical efficiency, making hybrid WO3-MoO3 nanostructures a promising solution for energy applications. Firstly, WO3 nanostructures were synthesized, studying the influence of the annealing temperature and the addition of solvents to the synthesis electrolyte. The optimal temperature was 600 °C, obtaining crystalline nanostructures with excellent photoelectrochemical properties. Additionally, it was demonstrated that the incorporation of solvents in the synthesis electrolyte significantly influences the properties of the nanostructures, showing that the addition of 50 % isopropanol in the electrolyte notably improves their electrochemical properties. Secondly, hybrid WO3-MoO3 nanostructures were synthesized by adding different concentrations of molybdate to the synthesis electrolyte. The concentration of 0.1 M molybdate produced nanostructures with superior electrochemical properties, making them promising for use as anodes in batteries. The nanostructures were exhaustively characterized morphologically, structurally, chemically, electrochemically, and photoelectrochemically. Finally, the nanostructures with the best photoelectrochemical and electrochemical properties were used as anodes in environmental and energy applications, respectively. In the environmental field, the efficiency of the nanostructures in the degradation of endocrine disruptors from different chemical families, as well as their mixtures and toxicity, was evaluated. WO3 nanostructures proved to be effective, achieving 100 % degradation of pesticides, parabens, and phenols in less than 4 hours. However, the technique was not efficient in eliminating phthalates, generating more toxic final products. In the energy field, the performance of the nanostructures as anodes in lithium-ion batteries was studied, also considering the impact of the electrolyte. The hybrid WO3-MoO3 nanostructure showed the best performance when an electrolyte combining Lithium bis(oxalate)borate (LiBOB) with additional additives and solvents was used. This work offers a significant contribution to the development of sustainable solutions for environmental and energy problems, highlighting the potential of WO3 and WO3-MoO3 nanostructures. / Agradezco al Ministerio de Universidades por la ayuda predoctoral recibida para la realización de la presente Tesis Doctoral (FPU19/02466). También al Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, por la concesión de los proyectos CTQ2016-79203-R (2016) y PID2019-105844RB-I00 (2019) en los cuales he podido participar durante la Tesis Doctoral. Además, agradezco la financiación a la Red Española de Investigación E3TECH-PLUS (RED2022- 134552-T, MICINN/AEI). / Cifre Herrando, M. (2024). Nanotecnología con WO3 y aplicaciones: Degradación fotoelectroquímica de disruptores endocrinos y ánodos avanzados para baterías de ion de litio [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/211319

[ES] La industria vitivinícola contemporánea enfrenta varios desafíos clave: optimizar la producción, minimizar la huella ambiental, reducir costos y mejorar la calidad del vino. La integración de la tecnología y herramientas de teledetección ha demostrado ser una solución eficiente para estos problemas. La agricultura de precisión, que incluye el manejo del riego, evaluación y control del follaje, y la identificación de los mejores emplazamientos para cada variedad de uva, es especialmente beneficiosa para esta industria. Un aspecto crucial en la producción de vino es el seguimiento de la madurez de las bayas de uva, mediante la determinación del contenido de azúcar y acidez, lo cual permite establecer la fecha óptima de vendimia. Tras la producción del vino, se evalúan su color y contenido de polifenoles, indicadores de calidad. Las imágenes satelitales son fundamentales en la teledetección para la agricultura de precisión, permitiendo monitorear la salud de los viñedos y controlar las condiciones meteorológicas. Este estudio utilizó imágenes satelitales para relacionar parámetros de calidad del vino (pre y poscosecha) con índices y bandas espectrales derivadas de las imágenes Sentinel-2 obtenidas antes de la cosecha. La investigación abarcó las temporadas de vendimia de 2017 y 2018, estudiando 135.8 hectáreas de viñedos de uvas Cabernet Sauvignon en la comuna de Marchigüe, Valle de Colchagua, Chile Central. El objetivo principal fue desarrollar modelos utilizando índices y variables espectrales de imágenes Sentinel-2 para aproximar parámetros de calidad de uva y vino, como °Brix y pH, así como índice de color, antocianinas totales y fenoles totales del vino. Se espera que estos modelos, aplicados en toda la superficie de trabajo, permitan una gestión diferenciada del cultivo, mejorando la calidad del vino al predecir indicadores pre y poscosecha que influyen en las características sensoriales y la diferenciación de marcas. En las variables precosecha, las bandas de onda corta y el índice de vegetación son más frecuentes, mientras que en las variables poscosecha destacan las bandas de borde rojo, infrarrojo cercano y el índice de humedad. Estos resultados sugieren la necesidad de realizar más estudios o explorar otras especies. Las imágenes satelitales se valoran como herramientas valiosas para mejorar el proceso artesanal y obtener vinos de mejor calidad, destacando la metodología de trabajo adaptable a diversas condiciones ambientales. Uno de los hallazgos más interesantes es la determinación del periodo fisiológico óptimo para el análisis predictivo, específicamente la quincena previa a la vendimia, permitiendo una planificación precisa y oportuna del proceso de cosecha y proporcionando datos esenciales para los enólogos. En cuanto a los coeficientes de determinación obtenidos para °Brix, índice de color y antocianinas totales en la primera temporada, los resultados son altamente positivos, con valores entre 65% y 77%, lo que sugiere una predicción fiable y contribuye a la definición de la cosecha selectiva. Otras variables muestran relaciones menos concluyentes, con coeficientes de determinación entre 42% y 57% en las campañas 2017 y 2018, indicando la necesidad de mejorar el estudio mediante un mayor número de muestras o refinando el proceso de muestreo. Los resultados positivos y la disponibilidad de imágenes satelitales ofrecen la oportunidad de identificar áreas para estudios detallados y cosechas diferenciadas. La selección precisa de uvas con características similares es crucial para mejorar la calidad y productividad del vino. Este estudio resalta la viabilidad de la teledetección y la vendimia selectiva como herramientas clave para gestionar la calidad y estilo del vino, proporcionando nuevas perspectivas en la viticultura. / [CA] La indústria vitivinícola contemporània enfronta diversos reptes clau: optimitzar la producció, minimitzar la petjada ambiental, reduir costos i millorar la qualitat del vi. La integració de la tecnologia i les eines de teledetecció ha demostrat ser una solució eficient per a aquests problemes. L'agricultura de precisió, que inclou el maneig del reg, avaluació i control del fullatge, i la identificació dels millors emplaçaments per a cada varietat de raïm, és especialment beneficiosa per a aquesta indústria. Un aspecte crucial en la producció de vi és el seguiment de la maduresa de les baies de raïm, mitjançant la determinació del contingut de sucre i acidesa, cosa que permet establir la data òptima de verema. Després de la producció del vi, se n'avaluen el color i el contingut de polifenols, indicadors de qualitat. Les imatges satel·litàries són fonamentals en la teledetecció per a l'agricultura de precisió, permetent monitoritzar la salut de les vinyes i controlar les condicions meteorològiques. Aquest estudi va utilitzar imatges satelitals per relacionar paràmetres de qualitat del vi (pre i postcollita) amb índexs i bandes espectrals derivades de les imatges Sentinel-2 obtingudes abans de la collita. La investigació va abastar les temporades de verema de 2017 i 2018, estudiant 135.8 hectàrees de vinyes de raïm Cabernet Sauvignon a la comuna de Marchigüe, Vall de Colchagua, Xile Central. L'objectiu principal va ser desenvolupar models utilitzant índexs i variables espectrals d'imatges Sentinel-2 per aproximar paràmetres de qualitat de raïm i vi, com °Brix i pH, així com índex de color, antocianines totals i fenols totals del vi. S'espera que aquests models, aplicats a tota la superfície de treball, permetin una gestió diferenciada del cultiu, millorant la qualitat del vi en predir indicadors pre i postcollita que influeixen en les característiques sensorials i la diferenciació de marques. A les variables precollita, les bandes d'ona curta i l'índex de vegetació són més freqüents, mentre que a les variables postcollita destaquen les bandes de vora vermella, infraroig proper i l'índex d'humitat. Aquests resultats suggereixen la necessitat de fer més estudis o explorar altres espècies. Les imatges satel·litàries es valoren com a eines valuoses per millorar el procés artesanal i obtenir vins de millor qualitat, destacant la metodologia de treball adaptable a diverses condicions ambientals. Una de les troballes més interessants és la determinació del període fisiològic òptim per a l'anàlisi predictiva, específicament la quinzena prèvia a la verema, permetent una planificació precisa i oportuna del procés de collita i proporcionant dades essencials per als enòlegs. Pel que fa als coeficients de determinació obtinguts per a °Brix, índex de color i antocianines totals a la primera temporada, els resultats són altament positius, amb valors entre 65% i 77%, cosa que suggereix una predicció fiable i contribueix a la definició de la collita selectiva. Altres variables mostren relacions menys concloents, amb coeficients de determinació entre 42% i 57% a les campanyes 2017 i 2018, indicant la necessitat de millorar l'estudi mitjançant un nombre més gran de mostres o refinant el procés de mostreig. Els resultats positius i la disponibilitat d'imatges satel·litals ofereixen l'oportunitat d'identificar àrees per a estudis detallats i collites diferenciades. La selecció precisa de raïms amb característiques similars és crucial per millorar la qualitat i la productivitat del vi. Aquest estudi ressalta la viabilitat de la teledetecció i la verema selectiva com a eines clau per gestionar la qualitat i estil del vi, proporcionant noves perspectives a la viticultura. / [EN] The contemporary wine industry faces several key challenges: optimizing production, minimizing the environmental footprint, reducing costs and improving wine quality. The integration of remote sensing technology and tools has proven to be an efficient solution to these problems. Precision agriculture, which includes irrigation management, canopy assessment and control, and the identification of the best sites for each grape variety, is especially beneficial for this industry. A crucial aspect of wine production is the monitoring of grape berry maturity by determining the sugar and acidity content, which allows the optimal harvest date to be established. After the wine is produced, its color and polyphenol content, quality indicators, are evaluated. Satellite imagery is fundamental in remote sensing for precision agriculture, allowing the health of vineyards to be monitored and weather conditions to be controlled. This study used satellite imagery to relate wine quality parameters (pre- and post-harvest) to indices and spectral bands derived from Sentinel-2 images obtained prior to harvest. The research covered the 2017 and 2018 harvest seasons, studying 135.8 hectares of Cabernet Sauvignon grape vineyards in the commune of Marchigüe, Colchagua Valley, Central Chile. The main objective was to develop models using indices and spectral variables from Sentinel-2 images to approximate grape and wine quality parameters, such as °Brix and pH, as well as color index, total anthocyanins and total phenols of the wine. It is expected that these models, applied across the entire work area, will allow for differentiated crop management, improving wine quality by predicting pre- and postharvest indicators that influence sensory characteristics and brand differentiation. In the pre-harvest variables, shortwave bands and vegetation index are more frequent, while in the post-harvest variables, red-edge bands, near infrared and moisture index stand out. These results suggest the need to conduct further studies or explore other species. Satellite images are valued as valuable tools to improve the artisanal process and obtain better quality wines, highlighting the work methodology adaptable to diverse environmental conditions. One of the most interesting findings is the determination of the optimal physiological period for predictive analysis, specifically the fortnight prior to harvest, allowing precise and timely planning of the harvest process and providing essential data for winemakers. Regarding the coefficients of determination obtained for °Brix, color index and total anthocyanins in the first season, the results are highly positive, with values between 65% and 77%, suggesting a reliable prediction and contributing to the definition of selective harvesting. Other variables show less conclusive relationships, with coefficients of determination between 42% and 57% in the 2017 and 2018 seasons, indicating the need to improve the study by increasing the number of samples or refining the sampling process. The positive results and the availability of satellite images offer the opportunity to identify areas for detailed studies and differentiated vintages. Accurate selection of grapes with similar characteristics is crucial to improve wine quality and productivity. This study highlights the feasibility of remote sensing and selective harvesting as key tools for managing wine quality and style, providing new perspectives in viticulture. / Fredes Castro, SN. (2024). Modelación de parámetros de calidad de uva vinífera con índices satelitales provenientes de imágenes de resolución espacial media para el manejo diferenciado de viñedos en Chile [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/211473

Tesis por compendio / [ES] El cambio climático, impulsado por actividades humanas, intensifica el estrés abiótico en la agricultura, afectando la productividad y la salud del ecosistema. La creciente demanda de productos vegetales expande las tierras agrícolas, empeorando el cambio climático y la desertificación. El estrés por sequía afecta gravemente la productividad de los cultivos, mientras que la fertilización excesiva con nitrógeno altera el ciclo del nitrógeno, causando problemas ambientales y de salud. La berenjena (Solanum melongena L.) es una hortaliza importante, y el uso de recursos genéticos, incluidos los parientes silvestres, es crucial para los programas que buscan mejorar la tolerancia a la sequía y la eficiencia en el uso del nitrógeno. Los avances en secuenciación y genotipado han mejorado nuestra comprensión de los rasgos relacionados con el estrés en los cultivos. Esta tesis doctoral explora el potencial de los parientes silvestres de la berenjena para mejorar la tolerancia a los estreses abióticos. El objetivo es identificar nuevas variaciones genéticas para programas de mejora, centrándose en recursos genéticos, regiones genómicas y genes candidatos para obtener variedades de berenjena más resilientes mediante análisis genómicos, transcriptómicos y fenotípicos. El capítulo I evalúa retrocruzamientos avanzados (ABs) de berenjena y parientes silvestres para mejorar la eficiencia en el uso del nitrógeno (NUE) en condiciones de bajo nitrógeno (N). El estudio de S. elaeagnifolium y los ABs en el fondo genético de la berenjena en condiciones de bajo N reveló diferencias significativas entre los parentales. La alta diversidad fenotípica en los ABs mostró algunos individuos transgresivos con mayores rendimientos y NUE que el parental cultivado. Las evaluaciones de ABs de diferentes bancos genéticos (S. insanum, S. dasyphyllum y S. elaeagnifolium) en condiciones de bajo N destacaron el potencial de estas especies silvestres. La alta diversidad en los ABs respalda el potencial de los parientes silvestres para mejorar la resiliencia de la berenjena bajo estrés abiótico. Los datos de genotipado y fenotipado permitieron la identificación y validación de QTLs para varios rasgos, ampliando la comprensión genómica de la berenjena. El capítulo II investiga los mecanismos de respuesta a la sequía en la berenjena cultivada (S. melongena) y su pariente silvestre S. dasyphyllum. Evaluados en condiciones hidropónicas con concentraciones de polietilenglicol (PEG) en diferentes etapas fenológicas, la secuenciación de ARN (RNA-Seq) analizó los patrones de expresión génica. S. dasyphyllum demostró una tolerancia superior al estrés osmótico en comparación con S. melongena, con más genes diferencialmente expresados (DEGs) bajo estrés. Los análisis de enriquecimiento GO y las vías KEGG revelaron que ambas especies activaron varios factores de transcripción y vías de respuesta al estrés, con S. dasyphyllum mostrando una regulación génica más extensa. Las vías clave incluyeron la señalización de ABA, la señalización de MAPK y varias vías de biosíntesis. Estos resultados destacan el potencial de S. dasyphyllum como fuente genética para desarrollar variedades de berenjena tolerantes a la sequía, enfatizando la importancia de usar parientes silvestres para mejorar la tolerancia de los cultivos. En general, esta tesis doctoral demuestra el potencial de los parientes silvestres de la berenjena para la mejora de la tolerancia a estreses abióticos. El desarrollo de retrocruzamientos avanzados a partir de diferentes parientes silvestres amplió la variación genética, mostrando efectos significativos de las dosis de nitrógeno en varios rasgos e identificando individuos transgresivos con características agronómicas mejoradas. La detección y validación de QTLs proporcionó conocimientos sobre la productividad de la berenjena, la eficiencia en el uso del nitrógeno y los mecanismos de respuesta a la sequía, contribuyendo a variedades de berenjena más sostenibles. / [CA] El canvi climàtic, impulsat per activitats humanes, intensifica l'estrès abiòtic en l'agricultura, afectant la productivitat i la salut de l'ecosistema. La creixent demanda de productes vegetals expandeix les terres agrícoles, empitjorant el canvi climàtic i la desertificació. L'estrès per sequera afecta greument la productivitat dels cultius, mentre que la fertilització excessiva amb nitrogen altera el cicle del nitrogen, causant problemes ambientals i de salut. L'albergínia (Solanum melongena L.) és una hortalissa important, i l'ús de recursos genètics, inclosos els parents silvestres, és crucial per als programes que busquen millorar la tolerància a la sequera i l'eficiència en l'ús del nitrogen. Els avanços en seqüenciació i genotipat han millorat la nostra comprensió dels caràcters relacionats amb l'estrès en els cultius. Aquesta tesi doctoral explora el potencial dels parents silvestres de l'albergínia per a millorar la tolerància als estressos abiòtics. L'objectiu és identificar noves variacions genètiques per a programes de millora, centrant-se en recursos genètics, regions genòmiques i gens candidats per a obtindre varietats d'albergínia més resilients mitjançant anàlisis genòmiques, transcriptòmiques i fenotípiques. El capítol I avalua retrocreuaments avançats (ABs) d'albergínia i parents silvestres per a millorar l'eficiència en l'ús del nitrogen (NUE) en condicions de baix nitrogen (N). L'estudi de S. elaeagnifolium i els ABs en el fons genètic de l'albergínia en condicions de baix N va revelar diferències significatives entre els parentals. L'alta diversitat fenotípica en els ABs va mostrar alguns individus transgressius amb majors rendiments i NUE que el parental cultivat. Les avaluacions d'ABs de diferents bancs genètics (S. insanum, S. dasyphyllum i S. elaeagnifolium) en condicions de baix N van destacar el potencial d'aquestes espècies silvestres. L'alta diversitat en els ABs recolza el potencial dels parents silvestres per a millorar la resiliència de l'albergínia sota estrès abiòtic. Les dades de genotipat i fenotipat van permetre la identificació i validació de QTLs per a diversos caràcters, ampliant la comprensió genòmica de l'albergínia. El capítol II investiga els mecanismes de resposta a la sequera en l'albergínia cultivada (S. melongena) i el seu parent silvestre S. dasyphyllum. Avaluats en condicions hidropòniques amb concentracions de polietilenglicol (PEG) en diferents etapes fenològiques, la seqüenciació d'ARN (RNA-Seq) va analitzar els patrons d'expressió gènica. S. dasyphyllum va demostrar una tolerància superior a l'estrès osmòtic en comparació amb S. melongena, amb més gens diferencialment expressats (DEGs) sota estrès. Les anàlisis d'enriquiment GO i les vies KEGG van revelar que ambdues espècies van activar diversos factors de transcripció i vies de resposta a l'estrès, amb S. dasyphyllum mostrant una regulació gènica més extensa. Les vies clau van incloure la senyalització d'ABA, la senyalització de MAPK i diverses vies de biosíntesi. Aquests resultats destaquen el potencial de S. dasyphyllum com a font genètica per a desenvolupar varietats d'albergínia tolerants a la sequera, emfatitzant la importància d'usar parents silvestres per a millorar la tolerància dels cultius. En general, aquesta tesi doctoral demostra el potencial dels parents silvestres de l'albergínia per a la millora de la tolerància a estressos abiòtics. El desenvolupament de retrocreuaments avançats a partir de diferents parents silvestres va ampliar la variació genètica, mostrant efectes significatius de les dosis de nitrogen en diversos caràcters i identificant individus transgressius amb característiques agronòmiques millorades. La detecció i validació de QTLs va proporcionar coneixements sobre la productivitat de l'albergínia, l'eficiència en l'ús del nitrogen i els mecanismes de resposta a la sequera, contribuint a varietats d'albergínia més sostenibles. / [EN] Climate change, driven by human activities, intensifies abiotic stress in agriculture, impacting productivity and ecosystem health. Rising demands for plant products expand agricultural lands, worsening climate change and desertification. Drought stress severely affects crop productivity, while excessive nitrogen fertilization disrupts the nitrogen cycle, causing environmental and health issues. Eggplant (Solanum melongena L.) is an important vegetable, and using genetic resources, including wild relatives, is crucial for breeding programs aimed at enhancing drought tolerance and nitrogen use efficiency. Advances in sequencing and genotyping have improved our understanding of stress-related traits in crops, supporting resilient cultivar development. This doctoral thesis explores the potential of wild eggplant relatives to improve tolerance to abiotic stresses. The goal is to identify new genetic variations for breeding programs, focusing on valuable genetic resources, genomic regions, and candidate genes for more resilient eggplant varieties through genomic, transcriptomic, and phenotypic analyses. Chapter I evaluates advanced backcrosses (ABs) of eggplant and wild relatives to improve nitrogen use efficiency (NUE) under low nitrogen (N) conditions. The study of S. elaeagnifolium and ABs in the eggplant genetic background under low N conditions revealed significant differences among parentals. High phenotypic diversity in ABs showed some transgressive individuals with higher yields and NUE than the cultivated parent. Evaluations of ABs from different genepools (S. insanum, S. dasyphyllum, and S. elaeagnifolium) under low N conditions highlighted the potential of these wild species for low nitrogen input breeding. Low N conditions decreased chlorophyll content but increased flavonol and anthocyanin levels, reducing aerial biomass, stem diameter, yield, and nitrogen and carbon content in plants and fruits. The high diversity in ABs supports the potential of wild relatives to enhance eggplant resilience under abiotic stress. Genotyping and phenotyping data enabled the identification and validation of QTLs for various traits, expanding the genomic understanding of eggplant. Chapter II investigates drought response mechanisms in cultivated eggplant (S. melongena) and its wild relative S. dasyphyllum. Evaluated under hydroponic conditions with polyethylene glycol (PEG) concentrations (20% and 30%) at different phenological stages, RNA sequencing (RNA-Seq) analyzed gene expression patterns. S. dasyphyllum demonstrated superior tolerance to osmotic stress compared to S. melongena, with more differentially expressed genes (DEGs) under stress. GO enrichment and KEGG pathway analyses revealed that both species activated various transcription factors and stress response pathways, with S. dasyphyllum showing more extensive gene regulation. Key pathways included ABA signaling, MAPK signaling, and various biosynthesis pathways. These findings highlight S. dasyphyllum's potential as a gene source for developing drought-tolerant eggplant varieties, emphasizing the importance of using wild relatives to enhance crop tolerance and sustainability. Overall, this doctoral thesis demonstrates the potential of wild eggplant relatives for breeding tolerance to abiotic stresses. Developing advanced backcrosses from different crop wild relatives expanded genetic variation, showing significant effects of nitrogen doses on various traits and identifying transgressive individuals with improved agronomic characteristics. The detection and validation of QTLs provided insights into eggplant productivity, nitrogen use efficiency, and drought response mechanisms, contributing to more resilient and sustainable eggplant varieties. / Villanueva Párraga, G. (2024). Evaluation of Eggplant, Wild Relatives and Introgression Breeding Materials for Tolerance to Abiotic Stresses [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/209414 / Compendio

[ES] La fabricación aditiva, de sus siglas en inglés AM (Additive Manufacturing) es un proceso que construye objetos sólidos tridimensionales mediante la superposicióon de materiales basados en un modelo de diseño asistido por ordenador. La AM está llamada a convertirse en la próxima revolución industrial, transformando el panorama del desarrollo y la producción. La AM ofrece numerosas ventajas, como posibilidades de diseño complejas y flexibles, la eliminación de procesos intermedios como el mecanizado, la independencia de los costes de producción del tamaño de los lotes, la reducción de los residuos de material, las estructuras ligeras, las reparaciones personalizadas de las máquinas y la capacidad de desarrollar nuevos materiales, entre otras ventajas. En las tecnologías de fabricación aditiva que emplean un rayo láser como fuente de energía, la materia prima inicial (en forma de polvo o cable) es fundida por la fuente de calor láser de forma controlada, capa a capa, hasta crear un componente con dimensiones finales o casi finales. Estas tecnologías implican someter el material impreso a un proceso térmico único, en el que el material se funde en un área muy específica y luego se enfría rápidamente a velocidades extremadamente altas de hasta 10^6 K/s. Por lo tanto, las microestructuras que surgen de los procesos de fabricación en AM difieren significativamente de las que se consiguen en los procesos tradicionales. Además, los materiales que se emplean principalmente en la AM no se han diseñado explícitamente para estas tecnologías. Las características específicas de los procesos de AM pueden utilizarse para lograr microestructuras y propiedades distintas en aceros que han sido adaptados para aprovechar las rápidas velocidades de enfriamiento y la historia térmica del proceso, entre otros factores. Por el momento, el número de calidades de acero comerciales disponibles en el mercado de la AM es limitado. Diversas industrias demandan nuevos grados de acero con menor densidad para disminuir el peso sin comprometer las propiedades mecánicas. Los aceros con alto contenido en manganeso se consideran materiales muy prometedores para aplicaciones estructurales debido a su excepcional combinación de resistencia y ductilidad, con una baja densidad. Sin embargo, a pesar de sus excepcionales propiedades, los aceros con alto contenido en manganeso se enfrentan a diversas limitaciones o retos durante las técnicas de procesado convencionales. Afortunadamente, la solidificación rápida puede resolver estos problemas. En este sentido, las tecnologías de AM basadas en láser proporcionan velocidades de enfriamiento rápidas, así como flexibilidad en términos de diseño geométrico. Los nuevos retos de estas tecnologías implicarán la microsegregación y el agrietamiento en caliente o hot cracking en inglés, que se producen durante la solidificación. Esta tesis está dedicada a explotar el método CALPHAD para realizar cálculos termodinámicos con el fin de diseñar varios aceros con alto contenido en manganeso que puedan prevenir eficazmente los problemas de solidificación rápida en AM. Las composiciones de acero diseñadas se produjeron en forma de polvo para AM mediante atomización con gas. Se analizaron los polvos para determinar su microestructura en relación con la química y la velocidad de enfriamiento. Ajustando adecuadamente los parámetros de impresión, estos polvos de acero con alto contenido en manganeso se imprimieron con éxito en AM, dando lugar a densidades relativas superiores al 99.9%. Se analizó la microestructura de estas muestras totalmente densas y se comparó con sus respectivos polvos, con el fin de identificar cualquier diferencia resultante de las variaciones en la velocidad de enfriamiento y los ciclos térmicos. Por último, tras definir el mejor conjunto de condiciones de impresión para cada composición de polvo, se produjeron varias muestras para evaluar las propiedades mecánicas. / [CA] La fabricació additiva, de les seues sigles en anglés AM (Additive Manufacturing) és un procés que construïx objectes sòlids tridimensionals mitjançant la superposició de materials basats en un model de disseny assistit per ordinador. L'AM està cridada a convertir-se en la pròxima revolució industrial, transformant el panorama del desenvolupament i la producció. L'AM oferix nombrosos avantatges, com a possibilitats de disseny complexes i flexibles, l'eliminació de processos intermedis com el mecanitzat, la independència dels costos de producció de la grandària dels lots, la reducció dels residus de material, les estructures lleugeres, les reparacions personalitzades de les màquines i la capacitat de desenvolupar nous materials, entre altres avantatges. En les tecnologies de fabricació additiva que empren un raig làser com a font d'energia, la matèria primera inicial (en forma de pols o filferro) és fosa per la font de calor làser de manera controlada, capa a capa, fins a crear un component amb dimensions finals o quasi finals. Estes tecnologies impliquen sotmetre el material imprés a un procés tèrmic únic, en el qual el material es funde en una àrea molt específica i després es refreda ràpidament a velocitats extremadament altes de fins a 10^6 K/s. Per tant, les microestructures que sorgixen dels processos de fabricació en AM diferixen significativament de les que s'aconseguixen en els processos tradicionals. A més, els materials que s'empren principalment en l'AM no s'han dissenyat explícitament per a estes tecnologies. Les característiques específiques dels processos d'AM poden utilitzar-se per a aconseguir microestructures i propietats diferents en acers que han sigut adaptats per a aprofitar les ràpides velocitats de refredament i la història tèrmica del procés, entre altres factors. De moment, el nombre de qualitats d'acer comercials disponibles en el mercat de l'AM és limitat. Diverses indústries demanden nous graus d'acer amb menor densitat per a disminuir el pes sense comprometre les propietats mecàniques. Els acers amb alt contingut en manganés es consideren materials molt prometedors per a aplicacions estructurals a causa de la seua excepcional combinació de resistència i ductilitat, amb una baixa densitat. No obstant això, malgrat les seues excepcionals propietats, els acers amb alt contingut en manganés s'enfronten a diverses limitacions o reptes durant les tècniques de processament convencionals. Afortunadament, la solidificació ràpida pot resoldre estos problemes. En este sentit, les tecnologies d'AM basades en làser proporcionen velocitats de refredament ràpides, així com flexibilitat en termes de disseny geomètric. Els nous reptes d'estes tecnologies implicaran la microsegregació i l'esquerdament en calent, o hot cracking en anglés, que es produïxen durant la solidificació. Esta tesi està dedicada a explotar el mètode CALPHAD per a realitzar càlculs termodinàmics amb la finalitat de dissenyar diversos acers amb alt contingut en manganés que puguen previndre eficaçment els problemes de solidificació ràpida en AM. Les composicions d'acer dissenyades es van produir en forma de pols per a AM mitjançant atomització amb gas. Es van analitzar les pólvores per a determinar la seua microestructura en relació amb la química i la velocitat de refredament. Ajustant adequadament els paràmetres d'impressió, estes pólvores d'acer amb alt contingut en manganés es van imprimir amb èxit en AM, donant lloc a densitats relatives superiors al 99.9%. Es va analitzar la microestructura d'estes mostres totalment denses i es va comparar amb les seues respectives pólvores, amb la finalitat d'identificar qualsevol diferència resultant de les variacions en la velocitat de refredament i els cicles tèrmics. Finalment, desprès de definir el millor conjunt de condicions d'impressió per a cada composició de pols, es van produir diverses mostres per a avaluar les propietats mecàniques. / [EN] Additive manufacturing (AM) is a process that builds three-dimensional solid objects by layering materials based on a computer-aided design model. AM is set to become the next industrial revolution, transforming the landscape of development and production. AM provides numerous benefits, including complex and flexible design possibilities, the elimination of intermediate processes like machining, production cost independence from batch size, reduced material waste, lightweight structures, customized machine repairs, and the ability to develop new materials, among other advantages. In additive manufacturing technologies that employ a laser beam as an energy source, the initial raw material (in the form of powder or wire) is melted by the laser heat source in a controlled manner, layer by layer, until a component with final or nearly final dimensions is created. These technologies involve subjecting the printed material to a unique thermal process, where the material is melted in a very specific area and then rapidly cooled at extremely high rates of up to 10^6 K/s. Hence, the microstructures that arise from the manufacturing processes in AM differ significantly from those achieved in traditional processes. Moreover, the materials predominantly employed in AM have not been explicitly designed for these technologies. The specific characteristics of AM processes can be utilized to achieve distinct microstructures and properties in steels that have been tailored to take advantage of the rapid cooling rates and thermal history of the process, among other factors. For the moment, the number of commercial steel grades available in the AM market is limited. Various industries are demanding new steel grades with lower density to decrease weight without compromising mechanical properties. High manganese steels are regarded as highly promising materials for structural applications due to their exceptional combination of strength and ductility, with low density. Nevertheless, despite the exceptional properties of high manganese steels, they encounter various limitations or challenges during conventional processing techniques. Fortunately, rapid solidification may solve these issues. In this sense, laser-based AM technologies provide rapid cooling rates, as well as flexibility in terms of geometric design. The new challenges of these technologies will involve micro-segregation and hot cracking occurring during solidification. This thesis is dedicated to exploiting the CALPHAD method to perform thermodynamic calculations in order to design various high manganese steels that can effectively prevent fast solidification issues in AM. The steel compositions designed were produced in the form of powder for AM using gas atomization. Powders were analyzed to determine their microstructure in relation to the chemistry and cooling rate. By adjusting properly, the printing parameters, these high manganese steel powders were successfully printed in AM, resulting in relative densities exceeding 99.9%. The microstructure of these fully dense samples was analyzed and compared to their respective powders, in order to identify any difference resulting from variations in cooling rate and thermal cycling. Lastly, after defining the best set of printing conditions for each powder composition, various samples were produced to evaluate the mechanical properties, to determine the correlation between the composition, microstructure and properties of these steels. In addition, lattice structures that are close to final part geometries were constructed to quantify the energy absorbed during compression by one of these high manganese steels. The results were then compared to those of 316L, revealing that the high manganese steel absorbs roughly twice as much the specific energy in compression. This finding demonstrates the potential of these novel AM steels for use in industrial applications. / Sánchez Poncela, M. (2024). Design of High Mn Fe-Mn-Al-C Low Density Steels for Additive Manufacturing [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/205174

Tesis por compendio / [ES] La acuicultura se proyecta como un medio vital para alimentar de manera sostenible a la creciente población mundial. Sin embargo, para lograrlo, la producción de peces debe abordarse con sostenibilidad y adaptabilidad en mente, especialmente frente a desafíos como el cambio climático y la disminución de recursos. Esto requiere innovaciones en genética y nutrición para garantizar la resiliencia de las poblaciones de peces cultivados. Comprender las interacciones entre organismos, microbiota y el medio ambiente es crucial, y las tecnologías ómicas ofrecen una manera de profundizar en estas dinámicas. Se ha secuenciado el genoma del dorado, una especie significativa de acuicultura europea, lo que ha llevado a conocer la expansión génica y la plasticidad fenotípica. Esta tesis tuvo como objetivo aprovechar este conocimiento integrando diversas aproximaciones ómicas para anotar el genoma y la microbiota intestinal de esta importante especie mediterránea. El enfoque se centró en acciones para hacer más sostenibles las prácticas futuras de acuicultura. Un aspecto crítico abordado fue la gestión de los niveles de oxígeno, dada su disminución debido al cambio climático. Comprender las respuestas de los peces al oxígeno reducido es vital para la acuicultura sostenible. La investigación sobre el dorado reveló adaptaciones a la hipoxia leve, incluida una disminución general de la respuesta metabólica y variaciones a nivel de expresión génica. La selección genética y los avances en piensos acuícolas también son esenciales para la acuicultura sostenible. La tesis monitoreó la evolución de los peces y la dieta junto con un programa de cría para el crecimiento, revelando respuestas diferenciales en peces alimentados con recursos marinos reducidos. La selección genética por un crecimiento rápido es capaz de influir en la composición y la actividad de la microbiota intestinal. La caracterización de esta comunidad también reveló su importancia en la salud y el crecimiento de los peces. Los factores genéticos parecían jugar un papel más importante que la dieta en la formación de la composición de la microbiota intestinal, pero las interacciones entre genética y dieta influenciaron tanto las respuestas del huésped como las microbianas. En resumen, la tesis presenta resultados prometedores para mejorar el crecimiento, la salud y la adaptación ambiental en especies de acuicultura, contribuyendo también a la sostenibilidad del sector acuícola. / [CA] L'aqüicultura es projecta com un mitjà vital per a alimentar de manera sostenible la creixent població mundial. No obstant això, per a aconseguir-ho, la producció de peixos ha d'abordar-se amb sostenibilitat i adaptabilitat en ment, especialment front a desafiaments com el canvi climàtic i la disminució de recursos. Això requereix innovacions en genètica i nutrició per a garantir la resiliència de les poblacions de peixos cultivats. Comprendre les interaccions entre organismes, microbiota i el medi ambient és crucial, i les tecnologies òmiques oferixen una manera de profunditzar en aquestes dinàmiques. S'ha sequenciat el genoma de l'orada, una espècie significativa d'aqüicultura europea, la qual cosa ha portat a conèixer l'expansió gènica i la plasticitat fenotípica de l'espècie. Aquesta tesi té com a objectiu aprofitar aquest coneixement integrant diverses aproximacions òmiques per a anotar el genoma i la microbiota intestinal d'aquesta important espècie mediterrània. L'enfocament es va centrar en accions per a fer més sostenibles les pràctiques futures d'aqüicultura. Un aspecte crític abordat va ser la gestió dels nivells d'oxigen, donada la seua disminució a causa del canvi climàtic. Comprendre les respostes dels peixos a l'oxigen reduït és vital per a l'aqüicultura sostenible. La investigació va revelar adaptacions a la hipòxia lleu, inclosa una disminució general de la resposta metabòlica i variacions a nivell d'expressió gènica. La selecció genètica i els avanços en pinso per a l'aqüicultura també són essencials per a la sostenibilitat del sector. La tesi va monitorar l'evolució dels peixos i la dieta juntament amb un programa de sel·lecció genètica per creixement, revelant respostes diferencials en peixos alimentats amb recursos marins reduïts. La selecció genètica per a un creixement ràpid és capaç d'influir en la composició i l'activitat de la microbiota intestinal. La caracterització d'aquesta comunitat també va revelar la seua importància en la salut i el creixement dels peixos. Els factors genètics semblaven jugar un paper més important que la dieta en la formació de la composició de la microbiota intestinal, però les interaccions entre genètica i dieta van influir tant en les respostes de l'organisme com en les microbianes. En resum, la tesi presenta resultats prometedors per a millorar el creixement, la salut i l'adaptació ambiental en espècies d'aqüicultura, contribuint també a la sostenibilitat del sector aqüícola. / [EN] Aquaculture is projected as a vital means to feed the growing global population sustainably. However, to achieve this, fish production must be approached with sustainability and adaptability in mind, especially in the face of challenges like climate change and resource depletion. This requires innovations in genetics and nutrition to ensure the resilience of farmed fish populations. Understanding the interactions between organisms, microbiota, and the environment is crucial, and omics technologies offer a way to delve deeper into these dynamics. The genome of the gilthead sea bream, a significant European aquaculture species, has been sequenced, leading to insights into gene expansion and phenotypic plasticity. This thesis aimed to leverage this knowledge by integrating various omics approaches to annotate the genome and gut microbiome of this important Mediterranean species. The focus was on actions to conserve and "green" future aquaculture practices. One critical aspect addressed was the management of oxygen levels, given their declining availability due to climate change. Understanding fish responses to reduced oxygen is vital for sustainable aquaculture. Research on gilthead sea bream revealed adaptations to mild hypoxia, including a hypo-metabolic general response and changes in metabolic processes and gene expression profiling. Selective breeding and advancements in aquafeeds are also essential for sustainable aquaculture. The thesis monitored fish and diet evolution alongside a breeding program for growth, revealing differential responses in fish fed with reduced marine resources. Genetic selection for fast growth influenced the gut microbiota, highlighting the interconnectedness of genetics, diet, and microbial communities. Characterization of the gut microbiota revealed its importance in fish health and growth. Genetic factors appeared to play a more significant role than diet in shaping the gut microbiota composition, but interactions between genetics and diet influenced both host and microbial responses. Overall, the thesis presents promising outcomes for enhancing growth, health, and environmental adaptation in aquaculture species. By understanding the interconnectedness of genetics, nutrition, and microbiota, it aims to contribute to the sustainability of the aquaculture sector. / This PhD thesis has been elaborated by the PhD candidate thanks to two research contracts appointed to the framework of two H2020 European projects: AQUAEXCEL2020 “AQUAculture infrastructures for EXCELlence in European fish research towards 2020” (2015-2020; grant agreement nº 652831), and AquaIMPACT “Genomic and nutritional innovations for genetically superior farmed fish to improve efficiency in European aquaculture” (2019-2023; grant agreement nº 818367). During the thesis, the candidate completed a 3-months (91 days) stay in the Centre for Integrative Genetics (CIGENE), belonging to the Norwegian University of Life Sciences (NMBU) in Ås, Norway. This stay was financed by an EMBO Scientific Exchange Grant (grant agreement nº 10168). A grant from the iMOVE program from CSIC (grant agreement nº IMOVE23080) was also awarded, but not financially executed. Core publications of this thesis were funded by: AQUAEXCEL2020 H2020 EU Project (652831); PerformFISH H2020 EU Project (H2020-SFS-2016-2017; 727610); AquaIMPACT H2020 EU Project (818367); ThinkInAzul (THINKINAZUL/2021/024, PRTR-C17.I1); Bream-AquaINTECH (RTI2018–094128-B-I00); The rest of publications in which the candidate was involved received extra funding from: GAIN H2020 EU Project (773330) y AQUAEXCEL3.0 H2020 EU Project (871108) / Naya Català, F. (2024). The Two Genomes of Gilthead Sea Bream (Sparus aurata): a Multi-Omics and Holobiont Approach [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/205692 / Compendio