Tesis por compendio / [ES] En la presente tesis doctoral, se llevaron a cabo diferentes experimentos en dorada (Sparus aurata) y trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss), con el objetivo contribuir a la optimización de los piensos acuícolas con alta y total sustitución de la harina de pescado (HP), así como la inclusión de aditivos evaluando el crecimiento, la eficiencia nutritiva y la salud intestinal de los peces. Además, se realizó un análisis del ciclo de vida para evaluar la sostenibilidad de las diferentes formulaciones de piensos. El primer experimento se llevó a cabo con truchas arco iris de 13 g de peso medio inicial y finalizó tras 11 semanas. Los animales fueron alimentados con piensos con tres niveles de sustitución de la HP (100%, 90% y 80%, denominadas FM0, FM10 y FM20, respectivamente) por fuentes de proteínas vegetales (gluten de trigo y torta de soja), considerándose la dieta FM20 como dieta control. Se evaluó el crecimiento, la mortalidad y la salud intestinal de la trucha arco iris. Se encontraron diferencias significativas en el crecimiento, con un menor peso final y TCI para los peces alimentados con la dieta FM0. La TAD y el ICA también variaron de acuerdo al tratamiento, siendo mayor para la dieta FM0. A nivel histológico, el grupo FM0 registró los valores más altos de AV, espesor de la lámina propia (LP) y el valor más bajo de CC. Los peces alimentados con la dieta FM0 presentaron una mayor expresión tanto en los genes inmunes como inflamatorios. Estos resultados indican que el 90% de la sustitución de HP en piensos para esta especie es posible cuando se usa una mezcla de proteínas vegetales. En un segundo experimento, se evaluó el uso de dos aditivos (mucosa porcina hidrolizada-MPH y un concentrado de nucleótidos-NT) en piensos para doradas con sustitución total de la HP, con el objetivo de determinar los efectos sobre el crecimiento, eficiencia alimenticia, digestibilidad de la proteína e histología intestinal. El experimento inició con doradas de 11 g de peso medio y finalizó tras 134 días. Se formularon seis dietas, FM100 y AA0 como dietas control (proteína basada 100% en HP y harinas vegetales, respectivamente), P1 y P2 (1% y 2% de MPH), N250 y N500 (250 mg/kg y 500 mg/kg de NT). Todos los grupos mostraron una mejora significativa en el peso corporal final y la tasa de crecimiento instantáneo (TCI) en comparación con el grupo control (AA0). A nivel histológico se observaron diferencias significativas tanto en la anchura de las vellosidades (AV) como en el recuento de células caliciformes (CC). Las actividades enzimáticas digestivas presentaron diferencias significativas. Los resultados señalaron que, tanto la suplementación con MPH y NT, puede mejorar el crecimiento de los peces y que su inclusión en bajas dosis, mejora los parámetros nutritivos y la capacidad digestiva. Un tercer experimento evaluó el efecto de la sustitución parcial y total de HP en dietas para doradas. La dieta control (FM100) contenía HP como principal fuente proteica, en las dietas FM25, FM10 y FM0 se sustituyó la HP en un 75%, 90% y 100% por una mezcla de harinas proteicas vegetales y animal (cerdo ibérico), y en la dieta FM0+ (misma formulación que FM0) se incluyeron 50 g/kg de la microalga Isochrysis aff. galbana (T-Iso). El experimento inició con peces de 64 g de peso medio. Tras 88 días de experimento, los peces alimentados con los piensos FM25 y FM100 presentaron el mejor crecimiento y los peces alimentados con las dietas FM0+ y FM10 alcanzaron un mayor peso y TCI que los alimentados con la dieta FM0. El valor productivo de la proteína (VPP) y el valor productivo de la energía (VPE) fueron más bajos en los peces alimentados con la dieta FM0. Con estos resultados se pudo concluir que hasta un 75% de sustitución de HP por una mezcla de proteínas vegetales y animal en dietas para dorada es factible para un óptimo crecimiento y la inclusión de Isochrysis aff. galbana (T-Iso) a los niveles ensayados mejoró las eficiencias de crecimiento. / [CA] En la present tesi doctoral, es van dur a terme diferents experiments en orades (Sparus aurata) i truites arc iris (Oncorhynchus mykiss), amb l'objectiu contribuir a l'optimització dels pinsos aqüícoles amb alta i total substitució de la farina de peix (FP), així com la inclusió d'additius avaluant el creixement, l'eficiència nutritiva i la salut intestinal dels peixos. A més, es va realitzar una anàlisi del cicle de vida per avaluar la sostenibilitat de les diferents formulacions de pinsos. El primer experiment es va dur a terme amb truites arc iris de 13 g de pes mitjà inicial i va finalitzar després d'11 setmanes. Els animals van ser alimentats amb pinsos amb tres nivells de substitució de la FP (100%, 90% i 80%, denominades FM0, FM10 i FM20, respectivament) per fonts de proteïnes vegetals (gluten de blat i tortó de soja), considerant-se la dieta FM20 com a dieta control. Es va avaluar el creixement, la mortalitat i la salut intestinal dels peixos. Es van trobar diferències significatives en el creixement, amb un menor pes final i TCI per als peixos alimentats amb la dieta FM0. La TAD i el ICA també van variar d'acord amb el tractament, sent major per a la dieta FM0. A nivell histològic, el grup FM0 va registrar els valors més alts de AV, grossària de la làmina pròpia (LP) i el valor més baix de CC. Els peixos alimentats amb la dieta FM0 van presentar una major expressió tant en els gens immunes com inflamatoris. Aquests resultats indiquen que el 90% de la substitució de FP en pinsos per a aquesta espècie és possible quan s'utilitza una mescla de proteïnes vegetals. Un segon experiment va avaluar l'ús de dos additius (mucosa porcina hidrolitzada-MPH i un concentrat de nucleòtids-NT) en pinsos per a orades amb substitució total de la FP, amb l'objectiu de determinar els efectes sobre el creixement, eficiència alimentosa, digestibilitat proteica i histologia intestinal. L'experiment es va iniciar amb orades d'11 g de pes mitjà i es va finalitzar després de 134 dies. Es van formular sis dietes, FM100 i AA0 com a dietes control (proteïna basada 100% en FP i farines vegetals, respectivament), P1 i P2 (1% i 2% de MPH), N250 i N500 (250 mg/kg i 500 mg/ kg de NT). Tots els grups van mostrar una millora significativa en el pes corporal final i la taxa de creixement instantani (TCI) en comparació del grup control (AA0). A nivell histològic es van observar diferències significatives tant en l'amplària de les vellositats (AV) com en el recompte de cèl·lules caliciformes (CC). Les activitats enzimàtiques digestives van presentar diferències significatives. Els resultats van assenyalar que, tant la suplementació amb MPH i NT, pot millorar el creixement dels peixos i que la seua inclusió en baixes dosis, millora els paràmetres nutritius i la capacitat digestiva. En un tercer experiment, es va avaluar l'efecte de la substitució parcial i total de FP en dietes per a orades. La dieta control (FM100) contenia FP com a principal font proteica, en les dietes FM25, FM10 i FM0 es va substituir la FP en un 75%, 90% i 100% per una mescla de farines proteiques vegetals i animal (porc ibèric), i en la dieta FM0+ (mateixa formulació que FM0) es van incloure 50 g/kg de la microalga Isochrysis aff. galbana (T-Iso). L'experiment es va iniciar amb peixos de 64 g de pes mitjà. Després de 88 dies d'experiment, els peixos alimentats amb els pinsos FM25 i FM100 van presentar el millor creixement i els peixos alimentats amb les dietes FM0+ i FM10 van aconseguir un major pes i TCI que els alimentats amb la dieta FM0. El valor productiu de la proteïna (VPP) i el valor productiu de l'energia (VPE) van ser més baixos en els peixos alimentats amb la dieta FM0. Amb aquests resultats es va poder concloure que fins a un 75% de substitució de FP per una mescla de proteïnes vegetals i animal en dietes per a orada és factible per a un òptim creixement i la inclusió de Isochrysis aff. galbana (T-Iso) als nivells assajats va millorar les eficiències de creixement. / [EN] In the present doctoral thesis, different experiments were carried out on gilthead seabream (Sparus aurata) and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), to contribute to the optimization of aquafeeds with high and total fishmeal (FM) replacement, as well as the additives inclusion evaluating the growth, nutritional efficiency and intestinal health of fish. In addition, a life cycle assessment was performed to assess the sustainability of different feed formulations. The first experiment was carried out with rainbow trout of 13 g mean initial weight and ended after 11 weeks. The animals were fed feeds with three levels of FM replacement (100%, 90% and 80%, called FM0, FM10 and FM20, respectively) by plant protein sources (wheat gluten and soybean meal), with the FM20 diet being considered as the control diet. Growth, mortality, and intestinal health of rainbow trout were evaluated. Significant differences were found in growth, with a lower final weight and SGR for the fish fed with the FM0 diet. The FI and the FCR also varied according to the treatment, being higher for the FM0 diet. At the histological level, the FM0 group recorded the highest values of VT, lamina propria thickness (LP) and the lowest value of GC. Fish fed the FM0 diet had higher expression of both immune and inflammatory genes. These results indicate that 90% of FM replacement in feed for this species is possible when a plant protein blend is used. A second experiment evaluated the use of two feed additives (hydrolyzed porcine mucosa-HPM and a nucleotide concentrate-NT) as supplements in feeds for gilthead seabream with total FM replacement, intending to determine the possible effects on growth, feed efficiency, protein digestion and gut histology. The experiment started with gilthead seabream of 11 g average weight and ended after 134 days. Six diets were formulated, FM100 and AA0 as control diets (100% FM-based protein and vegetable meals, respectively), P1 and P2 (1% and 2% HPM), N250 and N500 (250 mg/kg and 500 mg/kg NT). All groups showed a significant improvement in final body weight and specific growth rate (SGR) compared to the control group (AA0). Significant differences were observed at the histological level in villi thickness (VT) and goblet cells (GC). Digestive enzyme activities showed significant differences. The results indicated that HPM and NT supplementation can improve fish growth and that their inclusion in low doses improves nutritional parameters and digestive capacity. The effect of partial and total FM replacement in gilthead seabream diets was evaluated in a third experiment. The control diet (FM100) contained FM as the main protein source, in the FM25, FM10 and FM0 diets, 75%, 90% and 100% of the FM was replaced by a plant and animal (Iberian pig) proteins blend, and in the FM0+ diet (same formulation as FM0) 50 g/kg of the microalgae Isochrysis aff. galbana (T-Iso) was included. The experiment was started with fish of 64 g average weight. After 88 days of the experiment, the fish fed with the FM25 and FM100 diets showed the best growth and the fish fed with FM0+ and FM10 diets reached a higher weight and SGR than those fed FM0 diet. The retention efficiency of protein (PIR) and energy intake (EIR) were lowest in the fish fed with the FM0 diet. With these results, it was possible to conclude that up to 75% FM replacement by a plant and animal proteins blend in diets for gilthead seabream is feasible for optimal growth and the inclusion of Isochrysis aff. galbana (T-Iso) at the levels tested improved growth efficiencies. / Vélez Calabria, GM. (2024). Optimización del crecimiento de peces carnívoros alimentados con piensos con alta sustitución de harina de pescado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/206739 / Compendio

[ES] Esta Tesis Doctoral aborda una problemática crítica en el ámbito de la acuicultura y la pesca sostenible del atún, centrándose en la identificación de especies y la estimación de la biomasa. La importancia de este enfoque radica en su relevancia para la gestión efectiva de los recursos marinos y la conservación de los océanos, alineándose con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas. Un aspecto fundamental de esta Tesis es la aplicación de técnicas de simulación acústica. A través de simulaciones numéricas, se exploran diversos aspectos de la acústica submarina, desde la propagación de ondas acústicas hasta la retrodispersión acústica en diferentes estructuras y tejidos de especies marinas. Estas simulaciones permiten comprender y predecir cómo las propiedades acústicas de los objetos influyen en la respuesta acústica. El objetivo central de esta Tesis de investigación es desarrollar y aplicar técnicas acústicas para abordar la problemática de la identificación de especies y la estimación de la biomasa. Cada capítulo aborda aspectos específicos de la acústica submarina, desde las bases teóricas de los ultrasonidos en medios líquidos, la influencia de factores como el tamaño y la forma de los peces en la retrodispersión acústica, hasta la medición de las propiedades acústicas de los tejidos y cómo estas propiedades afectan la retrodispersión acústica. La Tesis también incluye un estudio de la combinación de los métodos numéricos de simulación para analizar la retrodispersión acústica en geometrías complejas. Por otra parte, se realizan estudios sobre el desarrollo temprano de larvas de peces, monitorización de la inflación de la vejiga natatoria y la variación del Target Strength en respuesta a diferentes duraciones de pulso en ecosondas. Por lo tanto, la investigación desarrollada en esta Tesis abre un camino en el campo de la acuicultura y la pesca sostenible del atún, permitiendo mejorar significativamente la identificación de especies y la estimación de la biomasa. La aplicación de técnicas de simulación acústica y la comprensión profunda de la acústica submarina proporcionan un enfoque interdisciplinario que contribuye a resolver desafíos críticos en la gestión de recursos marinos. Estos avances no solo impulsan la eficiencia en la acuicultura y la pesca sostenible, sino que también fortalecen la conservación de los océanos y la biodiversidad marina. / [CA] Aquesta Tesi Doctoral aborda una qüestió crítica en el camp de l'acuicultura i la pesca sostenible de la tonyina, centrant-se en la identificació d'espècies i l'estimació de biomassa. La importància d'aquest enfocament rau en la seva rellevància per a la gestió efectiva dels recursos marins i la conservació oceànica, alineant-se amb els Objectius de Desenvolupament Sostenible de les Nacions Unides. Un aspecte fonamental d'aquesta Tesi és l'aplicació de tècniques de simulació acústica. Mitjançant simulacions numèriques, s'exploren diversos aspectes de l'acústica submarina, des de la propagació d'ones acústiques fins a la retrodispersió acústica en les diferents estructures i teixits que constitueixen algunes espècies. Aquestes simulacions ens permeten comprendre i predir com les propietats acústiques dels objectes sota estudi influeixen en la resposta acústica. L'objectiu central d'aquesta Tesi de recerca és desenvolupar i aplicar tècniques acústiques per abordar el problema de la identificació d'espècies i l'estimació de biomassa. Cada capítol aborda aspectes específics de l'acústica submarina, des dels fonaments teòrics de la propagació d'ones acústiques en medis líquids fins a la influència de factors com la mida i la forma dels peixos en la retrodispersió acústica, així com la mesura de les propietats acústiques dels teixits i com aquestes propietats afecten la retrodispersió acústica. La Tesi també inclou un estudi de la combinació de mètodes de simulació numèrica per analitzar la retrodispersió acústica en geometries complexes. A més, es realitzen estudis sobre el desenvolupament primerenc de les larves de peixos, el seguiment de la inflació de la bufeta natatòria i la variació de la Força de l'Objectiu en resposta a diferents durades de pols en ecosondes. Per tant, la recerca desenvolupada en aquesta Tesi contribueix a obrir una nova via en el camp de l'acuicultura i la pesca sostenible de la tonyina, aportant millores significatives en la identificació d'espècies i l'estimació de biomassa. L'aplicació de tècniques de simulació acústica i un profund coneixement de l'acústica submarina proporcionen un enfocament interdisciplinari que contribueix a abordar desafiaments crítics en la gestió de recursos marins. Aquests avenços no només milloren l'eficiència en l'acuicultura i la pesca sostenible, sinó que també reforcen la conservació oceànica i la biodiversitat marina. / [EN] This Doctoral Thesis addresses a critical issue in the field of aquaculture and sustainable tuna fishing, focusing on species identification and biomass estimation. The significance of this approach lies in its relevance to effective marine resource management and ocean conservation, aligning with the United Nations' Sustainable Development Goals. A fundamental aspect of this Thesis is the application of acoustic simulation techniques. Through numerical simulations, various aspects of underwater acoustics are explored, from the propagation of acoustic waves to acoustic backscatter in different structures and tissues of marine species. These simulations enable us to understand and predict how the acoustic properties of the targets influence the acoustic response. The central objective of this research Thesis is to develop and apply acoustic techniques to address the issue of species identification and biomass estimation. Each chapter addresses specific aspects of underwater acoustics, from the theoretical foundations of ultrasounds propagation in liquid media to the influence of factors such as the size and shape of fish on acoustic backscatter, as well as the measurement of acoustic properties of tissues and how these properties affect acoustic backscatter. The Thesis also includes a study of the combination of numerical simulation methods to analyse acoustic backscatter in complex geometries. Furthermore, studies are conducted on the early development of fish larvae, monitoring of swimbladder inflation, and the variation in Target Strength in response to different pulse durations in echosounders. Therefore, the research developed in this Thesis opens a new avenue in the field of aquaculture and sustainable tuna fisheries, allowing for significant improvements in species identification and biomass estimation. The application of acoustic simulation techniques and a deep understanding of underwater acoustics provide a interdisciplinary approach that contributes to addressing critical challenges in marine resource management. These advances not only enhance efficiency in aquaculture and sustainable fishing but also strengthen ocean conservation and marine biodiversity. / Ladino Velásquez, A. (2024). Acoustic Techniques for Tuna Biomass Estimation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207341

[ES] Las tecnologías convencionales para el tratamiento de aguas contaminadas no logran abordar la eliminación de contaminantes de preocupación emergente (CECs), lo que subraya la necesidad de implementar nuevas estrategias aplicables a escala industrial. Los Procesos de Oxidación Avanzada (AOPs) surgen como una opción prometedora para la eliminación de contaminantes orgánicos, gracias a su capacidad para generar especies altamente reactivas como los radicales hidroxilo en concentraciones suficientes para purificar el agua. En este contexto, el objetivo principal de esta Tesis Doctoral es diseñar y sintetizar fotocatalizadores destinados a la remediación de aguas residuales con contaminantes orgánicos. En una primera etapa, se abordó la derivatización covalente de un conocido colorante, la Riboflavina (RF), sobre partículas de sílice (SiO2@RF) con el fin de generar una superficie altamente cargada de este colorante orgánico y así modificar sus propiedades fotofísicas. Tras estudiar los procesos fotocatalíticos de eliminación de contaminantes y realizar una exhaustiva caracterización fotofísica, se postuló un nuevo mecanismo fotocatalítico para este nuevo fotocatalizador heterogéneo. Así, debido a la gran proximidad entre las moléculas de Riboflavina en la superficie del fotocatalizador SiO2@RF se evitó que el colorante experimentara cruce intersistemas, excluyendo así la formación del estado excitado triplete y, por lo tanto, del oxígeno singlete. Consecuentemente, se mejoró la fotoestabilidad de la riboflavina heterogenizada en el fotocatalizador SiO2@RF respecto a su comportamiento en medio homogéneo. A su vez, el proceso de fotocatálisis heterogénea de degradación de contaminantes ocurrió mediante reacciones de transferencia electrónica desde el estado excitado singlete. A continuación, se exploró la influencia del grosor de la capa de TiO2 en la eficiencia fotocatalítica de fotocatalizadores soportados de SiO2@TiO2. El objetivo principal fue optimizar la eficiencia del TiO2 en los procesos fotocatalíticos de degradación de contaminantes. Se introdujeron modificaciones en el método sintético sol-gel para los fotocatalizadores SiO2@TiO2, controlando tanto la velocidad de formación como el grosor de la capa de TiO2 sobre las esferas de SiO2. Tras caracterizarlos, se evaluó la eficiencia fotocatalítica en relación con la cantidad de TiO2 presente en cada fotocatalizador SiO2@TiO2. Los resultados revelaron una dependencia significativa de la actividad fotocatalítica con el grosor de la capa de TiO2, que se correlacionó con la respuesta de la fotoluminiscencia de cada muestra. En este sentido, se llevó a cabo la síntesis y caracterización de un fotocatalizador de SiO2@TiO2, así como de lana de vidrio recubierta con TiO2 (GW_TiO2). Estos materiales fueron desarrollados para eliminar un CEC, el sulfametoxazol (SMX), en una matriz simulada de aguas urbanas. Se exploró la incorporación de nanocristales de Fe3O4 en la capa del fotocatalizador SiO2@TiO2 con la intención de que actúen como trampas para los electrones fotogenerados y así, minimizar su recombinación al tiempo que ayudan a la recuperación del fotocatalizador del medio de reacción. La sinergia entre el TiO2 y el Fe3O4 en el nuevo fotocatalizador SiO2@TiO2@Fe3O4 se evaluó en la eliminación de un contaminante orgánico modelo bajo radiación UV-A. Los resultados mostraron que el Fe3O4 unido al TiO2 puede desarrollar reacciones de foto-Fenton a pH neutro. Se evaluaron H2O2 y PMS como promotores de radicales, mejorando en gran medida el poder foto-oxidativo del nuevo fotocatalizador SiO2@TiO2@Fe3O4. Así, el PMS fue más eficiente que el H2O2. Finalmente, se diseñó y sintetizó un nuevo compuesto macroscópico que mejoraba las propiedades fotocatalíticas de los existentes. Este nuevo material está constituido por micropartículas de SiO2@TiO2 unidas covalentemente a lana de vidrio. El material final se implementó en un fotorreactor de flujo continuo especialmente diseñado. / [CA] Les tecnologies convencionals per al tractament d'aigües contaminades no aconsegueixen abordar l'eliminació de contaminants de preocupació emergent (CECs), el que subratlla la necessitat d'implementar noves estratègies que tinguin aplicació a escala industrial. Els Processos d'Oxidació Avançada (AOPs) emergeixen com una opció prometedora per a l'eliminació de contaminants orgànics, gràcies a la seva capacitat per generar espècies altament reactives com els radicals hidroxil en concentracions suficients per purificar l'aigua. Aquí, l'objectiu principal de la present Tesi Doctoral és el disseny i la síntesi de fotocatalitzadors destinats a la remediació d'aigües residuals amb contaminants orgànics. En una primera etapa, es va abordar la derivatització covalent d'un conegut colorant, la Riboflavina (RF), sobre partícules de sílice (SiO2@RF) amb la finalitat de generar una superfície altament carregada d'aquest colorant orgànic i així modificar les seves propietats fotofísiques. Després d'estudiar els processos fotocatalítics d'eliminació de contaminants i realitzar una exhaustiva caracterització fotofísica, es va postular un nou mecanisme fotocatalític per aquest nou fotocatalitzador heterogeni. Així, a causa de la gran proximitat entre les molècules de Riboflavina en la superfície del fotocatalitzador SiO2@RF es va evitar que el colorant experimentés creuament intersistemes, excloent així la formació de l'estat excitat triplet i, per tant de l'oxigen singlet. Conseqüentment, es va millorar la fotoestabilitat de la riboflavina heterogenitzada en el fotocatalitzador SiO2@RF respecte al seu comportament en medi homogeni. Al seu torn, el procés de fotocatàlisi heterogènia de degradació de contaminants va ocórrer mitjançant reaccions de transferència electrònica des de l'estat excitat singlet. A continuació, es va explorar la influència de l'espessor de la capa de TiO2 en l'eficiència fotocatalítica de fotocatalitzadors suportats de SiO2@TiO2. L'objectiu principal va ser optimitzar l'eficiència del TiO2 en els processos fotocatalítics de degradació de contaminants. Es van introduir modificacions en el mètode sintètic sol-gel per als fotocatalitzadors SiO2@TiO2, controlant tant la velocitat de formació com l'espessor de la capa de TiO2 sobre les esferes de SiO2. Després de caracteritzar-los, es va avaluar l'eficiència fotocatalítica en relació amb la quantitat de TiO2 present en cada fotocatalitzador SiO2@TiO2. Els resultats van revelar una dependència significativa de l'activitat fotocatalítica amb l'espessor de la capa de TiO2, que es va correlacionar amb la resposta de la fotoluminiscència de cada mostra. En aquest sentit, es va dur a terme la síntesi i caracterització d'un fotocatalitzador de SiO2@TiO2, així com de llana de vidre recoberta amb TiO2 (GW_TiO2). Aquests materials van ser desenvolupats per eliminar un CEC, el sulfametoxazol (SMX), en una matriu simulada d'aigües urbanes. Es va explorar la incorporació de nanocristalls de Fe3O4 en la capa del fotocatalitzador SiO2@TiO2 amb la intenció que actuïn com a trampes per als electrons fotogenerats i així, minimitzar la seva recombinació alhora que ajudin a la recuperació del fotocatalitzador del medi de reacció. La sinergia entre el TiO2 i el Fe3O4 en el nou fotocatalitzador SiO2@TiO2@Fe3O4 es va avaluar en l'eliminació d'un contaminant orgànic model sota radiació UV-A. Els resultats van mostrar que el Fe3O4 unit al TiO2 pot desenvolupar reaccions de foto-Fenton a pH neutre. Es van avaluar H2O2 i PMS com a promotors de radicals, millorant en gran mesura el poder foto-oxidatiu del nou fotocatalitzador SiO2@TiO2@Fe3O4. Així, el PMS va ser més eficient que el H2O2. Finalment, es va dissenyar i sintetitzar un nou composite macroscòpic que millorava les propietats fotocatalítiques dels existents. Aquest nou materialestà constituït per micropartícules de SiO2@TiO2 unides covalentment a llana de vidre. El material final es va implementar a un fotorreactor de flux continu. / [EN] Conventional technologies for treating contaminated water fail to address the removal of emerging contaminants of concern (CECs), highlighting the need for implementing new strategies applicable on an industrial scale. Among the various techniques used in contaminated water treatment, Advanced Oxidation Processes (AOPs) emerge as a promising option for organic contaminant removal, thanks to their ability to generate highly reactive species like hydroxyl radicals in sufficient concentrations to purify water. In this context, the main objective of this doctoral thesis is to design and synthesize photocatalysts for the remediation of wastewater with high concentrations of organic pollutants. First, the covalent derivatization of Riboflavin (RF) onto silica particles (SiO2@RF) was addressed to generate a highly charged surface of this organic dye and modify its photophysical properties. After studying the photocatalytic processes for contaminant removal and conducting the photophysical characterization, a new photocatalytic mechanism for this novel heterogeneous photocatalyst was proposed. Due to the close distance between Riboflavin molecules on the surface of the SiO2@RF photocatalyst, it prevented the dye from undergoing intersystem crossing, thus excluding the formation of the triplet excited state and therefore singlet oxygen. Consequently, the photo-stability of heterogenized riboflavin in the SiO2@RF photocatalyst was improved compared to its behavior in homogeneous media. Furthermore, the heterogeneous photocatalysis process for contaminant degradation occurred through electron transfer reactions from the singlet excited state. In the subsequent stage of research, the influence of the TiO2 layer thickness on the photocatalytic efficiency of supported photocatalysts SiO2@TiO2 was explored. The main objective was to optimize the efficiency of TiO2 in photocatalytic processes for contaminant degradation. Additionally, modifications were introduced in the sol-gel synthetic method for SiO2@TiO2 photocatalysts, intending to control both the rate of formation and the thickness of the TiO2 layer on the SiO2 spheres. After conducting a comprehensive characterization of these materials, the photocatalytic efficiency was evaluated in relation to the amount of TiO2 present in each SiO2@TiO2 photocatalyst. The results revealed a significant dependence of the photocatalytic activity on the thickness of the TiO2 layer, which correlated with the photoluminescence response of each sample. In this context, the synthesis and characterization of a SiO2@TiO2 photocatalyst, as well as glass wool coated with TiO2 (GW_TiO2), were carried out with the aim of eliminating an emerging contaminant of concern (CEC), sulfamethoxazole (SMX), in a simulated matrix of urban water under solar radiation. Furthermore, the incorporation of Fe3O4 nanocrystals into the shell of the SiO2@TiO2 photocatalyst was explored with the intention of acting as traps for photogenerated electrons, thereby minimizing their recombination while aiding in the recovery of the photocatalyst from the reaction medium. The synergy between TiO2 and Fe3O4 in the new SiO2@TiO2@Fe3O4 photocatalyst was evaluated in the removal of a model organic contaminant under UV-A radiation. The results showed that Fe3O4 attached to TiO2 can perform photo-Fenton reactions at neutral pH. Additionally, H2O2 and peroxymonosulfate (PMS) were evaluated as radical promoters, enhancing the photo-oxidative power of the SiO2@TiO2@Fe3O4 photocatalyst. Hence, PMS was more efficient than H2O2. Finally, a new macroscopic composite was designed and synthesized to improve the photocatalytic properties of existing ones. This new material consists of SiO2@TiO2 microparticles covalently bonded to glass wool, which in turn was coated with a layer of TiO2 crystals of optimized thickness according to previous chapter investigations (approximately 30 nm). The photocatalyst was implemented in a continuous flow photoreactr / Cabezuelo Gandía, O. (2024). Diseño y síntesis de nuevos fotocatalizadores para el tratamiento de aguas residuales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207353

Tesis por compendio / [ES] Esta tesis doctoral pretende aportar conocimientos fundamentales y prácticos sobre la valorización de las algas pardas. Se ha tratado de comprender la relación entre la estructura y funcionalidad de sus polisacáridos y proteínas, considerando sus propiedades funcionales, tecnológicas y bioactivas. Todo ello se ha abordado desde una perspectiva de biorrefinería, enfocada a la economía circular y la sostenibilidad. En primer lugar, se ha llevado a cabo una optimización para la extracción de compuestos valiosos a partir de algas pardas utilizando diversas tecnologías innovadoras. Se investigó un pretratamiento a alta presión de algas pardas (A. nodosum y S. latissima) para extraer alginato y se comparó con el método de extracción convencional. El objetivo era comprender cómo las diferencias iniciales en la composición y estructura de la pared celular de las algas afectaban a la extracción de este polisacárido y a sus propiedades tecnológicas, así como, su capacidad como emulsionante y gelificante. Asimismo, se examinó la extracción de conjugados proteína-polisacárido mediante la aplicación secuencial de varios métodos de extracción, así como sus propiedades funcionales (capacidad de retención de agua y aceite, emulsionante) y bioactivas (actividad antioxidante y capacidad antihipertensiva). En estos estudios se observaron diferencias en la arquitectura de la pared celular de las algas, pertenecientes a distintos órdenes, como Fucales y Laminariales, que influyeron directamente en los compuestos extraídos y en sus propiedades estructurales y tecnológicas. Sin embargo, a pesar de estas diferencias, los resultados mostraron el potencial de los compuestos extraídos como ingredientes en la industria alimentaria y farmacéutica. La segunda sección de esta tesis exploró la valorización de los subproductos generados durante la extracción del alginato. Se realizó un estudio exhaustivo de todas las fracciones y subproductos producidos en este proceso con el objetivo de identificar las fracciones más prometedoras para su valorización. Los resultados mostraron que los residuos sólidos tenían el potencial más significativo debido a su composición fisicoquímica. Por lo tanto, se sugirieron posibles estrategias para valorizar estos residuos, destacando su alto potencial como ingredientes bioactivos, texturizantes o de valor añadido nutricional para aplicaciones alimentarias, de piensos, cosméticos y farmacéuticos. Además, a partir de este trabajo, se investigó la extracción secuencial y combinada por diferentes métodos para recuperar la mayor cantidad posible de proteína intracelular de estos residuos sólidos. Se comprobó que la fracción proteica de los extractos contenía un alto porcentaje de aminoácidos esenciales, adecuadas propiedades funcionales y una interesante actividad antihipertensiva. Finalmente, la tercera parte de esta tesis se centró en la generación de conocimiento a través de la elucidación estructural del alginato. Para ello, se desarrolló un método rápido para determinar la relación M/G del alginato, que mostró valores cercanos al método de referencia (1H NMR), demostrando su precisión. En conjunto, esta tesis doctoral representa un avance significativo en la generación de conocimiento y valorización de la biomasa algal y sus residuos en compuestos de alto valor. Además, estos enfoques son potencialmente aplicables a otras biomasas algales. / [CA] Esta tesi doctoral pretén aportar coneixements fonamentals i pràctics sobre la valorització de les algues marrons. S'ha tractat de comprendre la relació entre l'estructura i funcionalitat dels seus polisacàrids i proteïnes, considerant les seues propietats funcionals, tecnològiques i bioactivas. Tot això s'ha abordat des d'una perspectiva de biorrefinería, enfocada a l'economia circular i la sostenibilitat. En primer lloc, s'ha dut a terme una optimització per a l'extracció de compostos valuosos a partir d'algues marrons utilitzant diverses tecnologies innovadores. Es va investigar un pretractament a alta pressió d'algues marrons (A. nodosum i S. latissima) per a extraure alginat i es va comparar amb el mètode d'extracció convencional. L'objectiu era comprendre com les diferències inicials en la composició i estructura de la paret cel·lular de les algues afectaven l'extracció d'este polisacàrid i a les seues propietats tecnològiques, així com, la seua capacitat com a emulsionant i gelificant. Així mateix, es va examinar l'extracció de conjugats proteïna-polisacàrid mitjançant l'aplicació seqüencial de diversos mètodes d'extracció, així com les seues propietats funcionals (capacitat de retenció d'aigua i oli, emulsionant) i bioactivas (activitat antioxidant i capacitat antihipertensiva). En estos estudis es van observar diferències en l'arquitectura de la paret cel·lular de les algues, pertanyents a diferents ordes, com Fucales i Laminariales, que van influir directament en els compostos extrets i en les seues propietats estructurals i tecnològiques. No obstant això, malgrat estes diferències, els resultats van mostrar el potencial dels compostos extrets com a ingredients en la indústria alimentària i farmacèutica. La segona secció d'esta tesi va explorar la valorització dels subproductes generats durant l'extracció de l'alginat. Es va realitzar un estudi exhaustiu de totes les fraccions i subproductes produïts en este procés amb l'objectiu d'identificar les fraccions més prometedores per a la seua valorització. Els resultats van mostrar que els residus sòlids tenien el potencial més significatiu a causa de la seua composició fisicoquímica. Per tant, es van suggerir possibles estratègies per a valorar estos residus, destacant el seu alt potencial com a ingredients *bioactivos, texturitzants o de valor afegit nutricional per a aplicacions alimentàries, de pinsos, cosmètics i farmacèutics. A més, a partir d'este treball, es va investigar l'extracció seqüencial i combinada per diferents mètodes per a recuperar la major quantitat possible de proteïna intracel·lular d'estos residus sòlids. Es va comprovar que la fracció proteica dels extractes contenia un alt percentatge d'aminoàcids essencials, adequades propietats funcionals i una interessant activitat antihipertensiva. Finalment, la tercera part d'esta tesi es va centrar en la generació de coneixement a través de l'elucidació estructural de l'alginat. Per a això, es va desenvolupar un mètode ràpid per a determinar la relació M/G de l'alginat, que va mostrar valors pròxims al mètode de referència (1H NMR), demostrant la seua precisió. En conjunt, esta tesi doctoral representa un avanç significatiu en la generació de coneixement i valorització de la biomassa algal i els seus residus en compostos d'alt valor. A més, estos enfocaments són potencialment aplicables a altres biomasses algals. / [EN] This doctoral thesis aims to provide fundamental and practical knowledge on the valorization of brown seaweeds. It has sought to understand the relationship between the structure and functionality of their polysaccharides and proteins, considering their functional, technological and bioactive properties. All this has been approached from a biorefinery perspective, focused on circular economy and sustainability. First, an optimization for extracting valuable compounds from brown seaweeds was carried out using various innovative technologies. A high-pressure pre-treatment of brown seaweeds (Ascophyllum nodosum and Saccharina latissima) to extract alginate was investigated and compared with the conventional extraction method. The purpose was to understand how initial differences in algal cell wall composition and structure affected the extraction of this polysaccharide and its technological properties, such as its ability as emulsifier and gelling agent. Likewise, the extraction of protein-polysaccharide conjugates was examined by sequential application of several extraction methods, as well as their functional properties (water, oil retention activity and emulsifying capacity) and bioactive properties (antioxidant activity and antihypertensive capacity). In these studies, differences were observed in the cell wall architecture of the algae, belonging to different orders, such as Fucales and Laminariales, which directly influenced the extracted compounds and their structural and technological properties. However, despite these differences, the results showed the potential of the extracted compounds as ingredients in the food and pharmaceutical industries. The second section of this thesis explored the valorization of by-products generated during alginate extraction. An exhaustive study of all the fractions and by-products produced in this process was carried out to identify the most promising fractions for valorization. The results showed that solid wastes had the most significant potential due to their physicochemical composition. Therefore, possible strategies to valorize these wastes were suggested, highlighting their high potential as bioactive, texturizing, or nutritional value-added ingredients for food, feed, cosmetic, and pharmaceutical applications. Besides, from this work, sequential and combined extraction by different methods was investigated to recover as much intracellular protein as possible from these solid wastes. It was found that the protein fraction of the extracts contained a high percentage of essential amino acids, adequate functional properties, and an interesting antihypertensive activity. Finally, the third part of this thesis focused on generating knowledge through the structural elucidation of alginate. For this purpose, a rapid method was developed to determine the M/G ratio of alginate, which showed values close to the reference method (1H NMR), demonstrating its accuracy. Overall, this PhD thesis represents a significant advance in generating knowledge and valorizing algal biomass and its residues into high-value compounds. Furthermore, these approaches are potentially applicable to other algal biomasses. / The authors wish to acknowledge funds from the grants PID2022- 138328OB-C21 and CEX2021-001189-S funded by MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe” and the project CIRCALGAE (Horizon Europe) under grant agreement 101060607. H. Bojorges acknowledges financial support from the Generalitat Valenciana for the award of a Santiago Grisolía grant (GRISOLIAP/2019/007). The authors acknowledge funds from the project PID2020-117744RJ-I00 and the project CIRCALGAE (Horizon Europe) under grant agreement 101060607. Additionally, the Accreditation as Center of Excellence Severo Ochoa CEX2021-001189-S funded by MCIN/AEI / 10.13039/501100011033 is also fully acknowledged. H. Bojorges expresses gratitude for the financial assistance provided by the Generalitat Valenciana in the form of a Santiago Grisolía grant (GRISOLIAP/2019/007) / Bojorges Gutiérrez, H. (2024). Biorefinery of the relevant brown algae Saccharina latissima and Ascophylum nodosum towards novel, sustainable and functional ingredients [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/211317 / Compendio

[ES] El cangrejo azul Callinectes sapidus es un cangrejo nadador de gran tamaño que se ha asentado en distintos lugares alrededor del mundo como especie invasora, incluida la costa mediterránea española, en la que cuenta con una fuerte presencia. Es natural de la costa atlántica de América, desde Canadá a Argentina. Es eurihalino y euritermo, voraz, y capaz de alcanzar altas densidades de población, por tanto, capaz de provocar graves impactos sobre el ecosistema autóctono. Vive habitualmente en sistemas estuarinos, que las hembras abandonan para completar su complejo ciclo vital. Se trata de una especie de interés comercial, ampliamente explotado en su zona de distribución nativa. En este estudio se han llevado a cabo un total de 7 campañas de muestreo para obtener información sobre cada una de las fases de su ciclo de vida. Para obtener información sobre la etapa inicial de vida planctónica se realizaron arrastres pelágicos. Para capturar megalopas y juveniles se emplearon colectores pasivos, y nasas para capturar adultos. Estas campañas de muestreo proporcionan información espacial y temporal sobre cada una de estas fases. En el caso de los individuos adultos permiten caracterizar su población en base al tamaño promedio de los individuos y la proporción de sexos. Además, se han realizado experimentos de modelado y simulación para determinar su posible impacto sobre las especies locales. Por una parte, se han llevado a cabo experimentos de competencia contra Pachygrapsus marmoratus, y por otra, se ha desarrollado un modelo de la red trófica de L'Albufera en "Ecopath with Ecosim". El conjunto de las campañas de muestreo revela un ciclo vital bien definido, con un periodo de apareamiento en abril-junio, una migración reproductiva en julio, un máximo de zoeas en agosto y el periodo septiembre-noviembre como el más importante a lo largo del año para la colonización de sistemas estuarinos por parte de megalopas y juveniles. Las zoeas fueron más abundantes a 1000 m de la costa, y la población de adultos capturados poseía un tamaño promedio elevado y una proporción de sexos con mayoría de hembras. Se capturaron adultos en todas las estaciones del año. P. marmoratus no se ve especialmente afectado por la presencia de C. sapidus. Según el modelo, la especie más afectada por C. sapidus en L'Albufera es Procambarus clarkii, existiendo impactos variados sobre otras especies. La pesca se revela como un mecanismo eficaz de control de la población de C. sapidus. / [CA] El cranc blau Callinectes sapidus és un cranc nadador de gran grandària que s'ha assentat en diferents llocs al voltant del món com a espècie invasora, inclosa la costa mediterrània espanyola, en la qual compta amb una forta presència. És natural de la costa atlàntica d'Amèrica, des del Canadà a l'Argentina És eurihalino i euritermo, voraç, i capaç d'aconseguir altes densitats de població, per tant, capaç de provocar greus impactes sobre l'ecosistema autòcton. Viu habitualment en sistemes estuarinos, que les femelles abandonen per a completar el seu complex cicle vital. Es tracta d'una espècie d'interés comercial, àmpliament explotat en la seua zona de distribució nativa. En este estudi s'han dut a terme un total de 7 campanyes de mostreig per a obtindre informació sobre cadascuna de les fases del seu cicle de vida. Per a obtindre informació sobre etapa inicial de vida planctònica es van realitzar arrossegaments pelàgics. Per a capturar megalopas i juvenils es van emprar col·lectors, i nasas per a capturar adults. Estes campanyes de mostreig proporcionen informació espacial i temporal sobre cadascuna d'estes fases. En el cas dels individus adults permeten caracteritzar la seua població sobre la base de la grandària mitjana dels individus i la proporció de sexes. A més, s'han realitzat experiments de modelatge i simulació per a determinar el seu possible impacte sobre les espècies locals. D'una banda, s'han dut a terme experiments de competència contra Pachygrapsus marmoratus, i per una altra, s'ha desenvolupat un model de la xarxa tròfica de L'Albufera en "Ecopath with Ecosim". El conjunt de les campanyes de mostreig revela un cicle vital ben definit, amb un període d'aparellament a l'abril-juny, una migració reproductiva al juliol, un màxim de zoeas a l'agost i el període setembre-novembre com el més important al llarg de l'any per a la colonització de sistemes estuarinos per part de megalopas i juvenils. Les zoeas van ser més abundants a 1000 m de la costa, i la població d'adults capturats posseïa una grandària faig una mitjana d'elevat i una proporció de sexes desviada cap a les femelles. Es van capturar individus adults en totes les estacions de l'any. P. marmoratus no es veu especialment afectat per la presència de C. sapidus. Segons el model, l'espècie més afectada per C. sapidus en L'Albufera és Procambarus clarkii, existint impactes variats sobre altres espècies. La pesca es revela com un mecanisme eficaç de control de la població de C. sapidus. / [EN] The blue crab Callinectes sapidus is a large swimming crab that has settled in different places around the world as an invasive species, including the Spanish Mediterranean coast, where it has a strong presence. It is native to the Atlantic coast of America, from Canada to Argentina. It is euryhaline and eurythermic, voracious, and capable of reaching high population densities, therefore, capable of causing serious impacts on the native ecosystem. It usually lives in estuarine systems, which the females leave to complete their complex life cycle. It is a species of commercial interest, widely exploited in its native range. In this study, a total of 7 sampling campaigns were carried out to obtain information on each of the stages of their life cycle. To obtain information on the initial stage of planktonic life, pelagic trawls were used. Collectors were used to capture megalopae and juveniles, and traps were used to capture adults. These sampling campaigns provide spatial and temporal information on each of these stages. In the case of adult individuals, they allow us to characterize the population based on the average size of the individuals and the sex ratio. In addition, modeling and simulation experiments have been carried out to determine their possible impact on local species. On the one hand, competition experiments have been carried out against Pachygrapsus marmoratus, and on the other hand, a model of the food web of L'Albufera has been developed in "Ecopath with Ecosim". The set of sampling campaigns reveals a well-defined life cycle, with a mating period in April-June, a reproductive migration in July, a maximum of zoeas in August and September-November as the most important period throughout the year for the colonization of estuarine systems by megalopae and juveniles. Zoeas were most abundant at 1000 m offshore, and the population of adults captured had a high average size and a sex ratio skewed towards females. Adult individuals were captured in all seasons. P. marmoratus is not particularly affected by the presence of C. sapidus. According to the model, the species most affected by C. sapidus in L'Albufera is Procambarus clarkii, with varied impacts on other species. Fishing is shown to be an effective mechanism for controlling the population of C. sapidus. / Gil Fernández, A. (2024). Adaptación e impacto ecosistémico de Callinectes sapidus Rathbun, 1896 en la costa mediterránea española: caso de L'Albufera de Valencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/211375

Tesis por compendio / [ES] Se ha demostrado que los pavimentos permeables conforman una herramienta eficiente para la mejora de la calidad del agua de escorrentía urbana. No obstante, su funcionamiento puede verse afectado negativamente cuando reciben escorrentías con una elevada carga de sedimento en suspensión, llegando a colmatar la estructura. Además, la fuerte correlación que existe entre el comportamiento de sólidos en suspensión y microplásticos, sugiere pensar que los pavimentos permeables pueden representar un gran potencial para evitar que estos contaminantes alcancen el medio ambiente. De este modo, la presente Tesis Doctoral trata de profundizar en el conocimiento del comportamiento hidráulico de los pavimentos permeables, así como en su capacidad para el tratamiento de la escorrentía urbana, poniendo especial énfasis en la gestión de contaminantes emergentes como los microplásticos. La Tesis Doctoral se presenta en formato por compendio de 4 artículos. El Artículo 1 revisa el estado actual de las normas y criterios de diseño de estructuras de pavimento permeable que recogen las principales guías básicas españolas para el diseño de SUDS. Además, discute las principales y más recientes innovaciones llevadas a cabo en España en el ámbito de esta técnica. Por último, se identifican las principales barreras que impiden formalizar la implementación de los pavimentos permeables en las ciudades, y propone una serie de recomendaciones para ser incorporadas a los documentos de referencia para el diseño de estas estructuras. Con el objetivo de contribuir a resolver las limitaciones identificadas en el capítulo anterior, el Artículo 2 examina el comportamiento hidrológico y ambiental de un pavimento permeable de asfalto poroso, sometido a colmatación prolongada en el tiempo, empleando sedimentos reales de diferentes características físicas y ambientales. Finalmente, se estudia la movilización (distribución y destino) de los sedimentos empleados en la investigación, en función de los procesos de filtración, retención y producción de escorrentía superficial. Los SUDS se confirman como herramientas eficaces en la gestión de contaminantes presentes en las escorrentías urbanas. El reciente descubrimiento de la fuerte correlación entre uno de los contaminantes que más eficientemente retienen (sólidos en suspensión), y los microplásticos, plantea la cuestión sobre cómo responderán ante la presencia de este contaminante emergente. El Artículo 3, muestra una exhaustiva revisión y recopilación del potencial de las diferentes tipologías de SUDS para la gestión de microplásticos presentes en la escorrentía urbana. Además, analiza la capacidad de retención de microplásticos de las técnicas estudiadas, así como la distribución de partículas en su estructura. Por último, se identifican posibilidades de mejora en su diseño. A pesar de que todavía falta mucho por investigar en este campo, cada vez son más los trabajos que estudian los SUDS como herramienta de control de microplásticos. Humedales artificiales, estanques, o elementos de biorretención y filtración, son las tipologías de más analizadas hasta el momento, siendo muy escasos los estudios que se han centrado de los pavimentos permeables. Con el objetivo de ampliar y contribuir al conocimiento respecto de esta técnica, el Artículo 4 examina de manera experimental el comportamiento de varias estructuras piloto de pavimento permeable para el control de microplásticos. Además, determina la capacidad de retención de microplásticos, a nivel global y capa por capa, estudiando la influencia de varios factores como el modo de entrada de agua y de microplásticos en el pavimento permeable, el tipo de superficie permeable empleada, el número de capas de geotextil dispuestas, y la incorporación de material adsorbente en la estructura. / [CA] Ha quedat demostrat que els paviments permeables són una eina eficient per a millorar la qualitat de l'aigua de l'escorrentia urbana. No obstant això, el seu funcionament pot veure's afectat negativament quan reben escorrenties amb una elevada càrrega de sediments en suspensió, arribant a colmatar l'estructura. A més, la forta correlació que existeix entre el comportament dels sòlids en suspensió i els microplàstics suggereix que els paviments permeables poden representar un gran potencial per a evitar que aquests contaminants arriben al medi ambient. D'aquesta manera, aquesta Tesi Doctoral tracta d'aprofundir en el coneixement del comportament hidràulic dels paviments permeables, així com en la seua capacitat per al tractament de l'escorrentia urbana, posant especial èmfasi en la gestió de contaminants emergents com els microplàstics. La Tesi Doctoral es presenta en format de compendi de 4 articles. L'Article 1 revisa l'estat actual de les normes i criteris de disseny d'estructures de paviment permeable que recullen les principals guies bàsiques espanyoles per al disseny de SUDS. A més, discuteix les principals i més recents innovacions realitzades a Espanya en l'àmbit d'aquesta tècnica. Finalment, s'identifiquen les principals barreres que impedeixen formalitzar la implementació dels paviments permeables a les ciutats i es proposen una sèrie de recomanacions per a ser incorporades als documents de referència per al disseny d'aquestes estructures. Amb l'objectiu de contribuir a resoldre les limitacions identificades en el capítol anterior, l'Article 2 examina el comportament hidrològic i ambiental d'un paviment permeable d'asfalt porós, sotmès a colmatació prolongada en el temps, emprant sediments reals de diferents característiques físiques i ambientals. Finalment, s'estudia la mobilització (distribució i destí) dels sediments emprats en la investigació, en funció dels processos de filtració, retenció i producció d'escorrentia superficial. Els SUDS es confirmen com a eines eficaces en la gestió de contaminants presents en les escorrenties urbanes. El recent descobriment de la forta correlació entre un dels contaminants que més eficientment reté (sòlids en suspensió) i els microplàstics planteja la qüestió de com respondran davant la presència d'aquest contaminant emergent. L'Article 3 mostra una exhaustiva revisió i recopilació del potencial de les diferents tipologies de SUDS per a la gestió de microplàstics presents en l'escorrentia urbana. A més, analitza la capacitat de retenció de microplàstics de les tècniques estudiades, així com la distribució de partícules en la seua estructura. Finalment, s'identifiquen possibilitats de millora en el seu disseny. Malgrat que encara falta molt per investigar en aquest camp, cada vegada hi ha més treballs que estudien els SUDS com a eina de control de microplàstics. Aiguamolls artificials, estanys o elements de biorretenció i filtració són les tipologies més analitzades fins al moment, sent molt escassos els estudis que s'han centrat en els paviments permeables. Amb l'objectiu d'ampliar i contribuir al coneixement respecte d'aquesta tècnica, l'Article 4 examina de manera experimental el comportament de diverses estructures pilot de paviment permeable per al control de microplàstics. A més, determina la capacitat de retenció de microplàstics, a nivell global i capa per capa, estudiant la influència de diversos factors com el mode d'entrada d'aigua i de microplàstics en el paviment permeable, el tipus de superfície permeable emprada, el nombre de capes de geotèxtil disposades i la incorporació de material adsorbent en l'estructura. / [EN] Permeable pavements have been demonstrated as an efficient tool for improving the quality of urban runoff water. However, their performance can be negatively affected when they receive runoff with a high suspended sediment load, leading to clogging of the structure. Additionally, the strong correlation between the behavior of suspended solids and microplastics suggests that permeable pavements may hold significant potential in preventing these contaminants from reaching the environment. Thus, this doctoral thesis aims to deepen our understanding of the hydraulic behavior of permeable pavements, as well as their capacity for treating urban runoff, with a special focus on managing emerging contaminants such as microplastics. The thesis is presented in the form of a compendium of four articles. Article 1 reviews the current state of norms and design criteria for permeable pavement structures, based on the main Spanish guidelines for Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS) design. It also discusses recent innovations in Spain related to this technique. Finally, it identifies key barriers hindering the implementation of permeable pavements in cities and proposes recommendations to be incorporated into reference documents for their design. To address the limitations identified in the previous chapter, Article 2 examines the hydrological and environmental behavior of porous asphalt permeable pavement subjected to prolonged clogging over time. Real sediments with different physical and environmental characteristics are used in the investigation. The study also analyzes the mobilization (distribution and fate) of sediments based on filtration, retention, and surface runoff production processes. SUDS are confirmed as effective tools for managing contaminants in urban runoff. The recent discovery of a strong correlation between one of the most efficient contaminants retained (suspended solids) and microplastics raises questions about how permeable pavements will respond to the presence of this emerging pollutant. Article 3 provides a comprehensive review and compilation of the potential of different SUDS typologies for managing microplastics in urban runoff. It also examines the microplastic retention capacity of the studied techniques and the distribution of particles within their structure. Finally, possibilities for improvement in their design are identified. Although much research remains to be done in this field, there is a growing body of work studying SUDS as a tool for microplastic control. With the aim of expanding knowledge in this area, Article 4 experimentally examines the behavior of several pilot permeable pavement structures for microplastic control. It determines the global and layer-by-layer microplastic retention capacity, studying the influence of factors such as water and microplastic entry mode, type of permeable surface used, number of geotextile layers, and the incorporation of adsorbent material into the structure. / García Haba, E. (2024). Análisis del comportamiento hidráulico y ambiental a largo plazo de pavimentos permeables y de su potencial para el control de microplásticos en la gestión avanzada de escorrentías urbanas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207352 / Compendio

[ES] El objetivo principal de la presente tesis doctoral es el estudio y desarrollo de materiales basados en el ácido poliláctico (PLA) y policloruro de vinilo (PVC) con el fin de mejorar las propiedades y poder aplicarlos en el sector industrial. Este estudio se centra principalmente en la mejora de las propiedades térmicas, mecánicas, morfológicas y ópticas, entre otras, así como la modificación de la fragilidad y rigidez inherentes a los materiales poliméricos nombrados anteriormente mediante el empleo de aditivos como agentes plastificantes derivados del ácido cinámico.Los ésteres derivados del ácido cinámico, o cinamatos, resultan ser de gran importancia. Al igual que muchos ésteres, éstos son compuestos de volatilidad media que se emplean mucho en las fragancias y para aportar sabor en el sector alimentario. Se trata de compuestos orgánicos aromáticos con funcionalidades muy interesantes desde el punto de vista químico, ya que la presencia de grupos carboxílicos e insaturaciones permiten llevar a cabo reacciones de polimerización por condensación. Esta tesis doctoral aborda el desarrollo y evaluación del potencial de algunos compuestos de ésteres de ácido cinámico como agentes plastificantes de alto rendimiento medioambiental para mejorar las propiedades dúctiles de PLA. Los cinamatos empleados en el trabajo ofrecieron parámetros de solubilidad () similares al del PLA, resultando una opción técnicamente viable para la mejora de la tenacidad del PLA. El proceso de plastificación se llevó a cabo mediante extrusión y, posteriormente, los materiales se sometieron a un proceso de inyección, validando, de esta manera, la transferencia de los resultados a escala industrial. En particular, se evaluó la influencia de la estructura de diferentes ésteres del ácido cinámico, en una proporción fija del 20 % en peso. Los resultados, demostraron el excepcional efecto plastificante que pueden aportar los cinamatos, con una notable mejora en las propiedades mecánicas dúctiles, así como una disminución considerable de la temperatura de transición vítrea (Tg), propiedad importante en las características de los plastificantes. También se aborda el desarrollo de compuestos con matriz de PLA y refuerzos de residuos de Posidonia oceanica. Esta es una planta acuática presente de manera abundante en el mar Mediterráneo con una gran cantidad de beneficios en los ecosistemas. Dado que la incorporación de fibras de Posidonia oceanica repercute en un incremento de la fragilidad, se incorporaron ésteres del ácido cinámico con el fin de mejorar la tenacidad de los compuestos obtenidos. Se emplearon técnicas de extrusión reactiva (REX) para mejorar las interacciones entre el PLA, las fibras Posidonia oceanica y los plastificantes derivados del ácido cinámico. El proceso de extrusión reactiva se llevó a cabo en presencia de un iniciador de peróxido de dicumilo (DCP), y permite una notable mejora en las propiedades mecánicas dúctiles, estabilidad térmica, plastificación e interacción entre los componentes de los compuestos. Esta investigación también pretende explorar las posibilidades de los ésteres del ácido cinámico en la plastificación de uno de los polímeros que representa el mayor volumen industrial de consumo de plastificantes: el policloruro de vinilo (PVC). Con ello, se pretende validar la utilidad de una nueva familia de plastificantes de tipo cinamato, altamente respetuosos con el medio ambiente, como alternativas al empleo de ftalatos. La mejora en las propiedades mecánicas resultó ser de gran magnitud, en lo referente a las propiedades dúctiles. Además, los films obtenidos mostraron altos niveles de transparencia y mínima absorción de luz visible y ultravioleta. / [CA] L'objectiu principal de la present tesi doctoral és l'estudi i desenvolupament de materials basats en l'àcid polilàctic (PLA) i policlorur de vinil (PVC) amb la finalitat de millorar les propietats i poder aplicar-los en el sector industrial. Aquest estudi es centra principalment en la millora de les propietats tèrmiques, mecàniques, morfològiques i òptiques, entre d'altres, així com la modificació de la fragilitat i rigidesa inherents als materials polimèrics esmentats mitjançant l'ús d'additius com agents plastificants derivats de l'àcid cinàmic.Els èsters derivats de l'àcid cinàmic, o cinamats, resulten ser de gran importància. Igual que molts èsters, aquests són compostos de volatilitat mitjana que s'empren molt en les fragàncies i per a aportar sabor en el sector alimentació. Es tracta de compostos orgànics aromàtics amb funcionalitats molt interessants des del punt de vista químic, ja que la presència de grups carboxílics i insaturacions permeten dur a terme reaccions de polimerització per condensació. Esta tesi doctoral aborda el desenvolupament i avaluació del potencial d'alguns compostos d'èsters de l'àcid cinàmic com agents plastificants d'alt rendiment mediambiental per a millorar les propietats dúctils de PLA. Els cinamats empleats en el treball ofereixen paràmetres de solubilitat (¿) similars al del PLA, resultant una opció tècnicament viable per a la millora de la tenacitat del PLA. El procés de plastificació es va dur a terme mitjançant extrusió i, posteriorment, els materials es van sotmetre a un procés d'injecció, validant, d'aquesta manera, la transferència dels resultats a escala industrial. En particular, es va avaluar la influència de l'estructura de diferents èsters de l'àcid cinàmic, en una proporció fixa del 20 % en pes. Els resultats, demostren l'excepcional efecte plastificant que poden aportar els cinamats, amb una notable millora en les propietats mecàniques dúctils, així com una disminució considerable de la temperatura de transició vítria (Tg), propietat important en les característiques dels plastificants. També s'aborda el desenvolupament de compostos amb matriu de PLA i reforços de residus de Posidonia oceanica. Aquesta és una planta aquàtica present de manera abundant en la mar Mediterrània amb una gran quantitat de beneficis en els ecosistemes. Atés que la incorporació de fibres de Posidonia oceanica repercuteix en un increment de la fragilitat, es van incorporar èsters de l'àcid cinàmic amb la finalitat de millorar la tenacitat dels compostos obtinguts. Es van emprar tècniques d'extrusió reactiva (REX) per a millorar les interaccions entre el PLA, les fibres de Posidonia oceanica i els plastificants derivats de l'àcid cinàmic. El procés d'extrusió reactiva es va dur a terme en presència d'un iniciador de peròxid de dicumil (DCP), i permet una notable millora en les propietats mecàniques dúctils, estabilitat tèrmica, plastificació i interacció entre els components dels compostos. Esta investigació també s'enfonsa en les possibilitats del èsters de l'àcid cinàmic en la plastificació d'un dels polímers que representa el major volum industrial de consum de plastificants, el policlorur de vinil (PVC). Amb això, es pretén validar la utilitat d'una nova família de plastificants de tipus cinamat, altament respectuosos amb el medi ambient, com a alternatives a l'ús de ftalats. La millora en les propietats mecàniques va resultar ser de gran magnitud, referent a les propietats dúctils. A més, els films obtinguts van mostrar alts nivells de transparència i mínima absorció de llum visible i ultraviolada, fent-los candidats per a aplicacions que requerisquen claredat com el sector d'envasos. / [EN] The main objective of this doctoral thesis is the study and development of materials based on polylactic acid (PLA) and polyvinyl chloride (PVC) to enhance their properties for application in the industrial sector. This study primarily focuses on improving thermal, mechanical, morphological, and optical properties, among others, as well as modifying the inherent fragility and rigidity of the aforementioned polymeric materials through the use of additives such as plasticizing agents derived from cinnamic acid. Cinnamic acid is an aromatic carboxylic acid containing a double bond and, therefore, has two geometric isomers. The trans form is the most abundant due to its adopted structure, offering interesting possibilities in the polymer industry. This compound and its derivatives are widely used in various sectors such as medical, cosmetic, food, environmental, and toiletries, among many others. Ester derivatives of cinnamic acid, or cinnamates, are particularly important. Like many esters, they are medium-volatility compounds widely used in fragrances and to impart flavor in the food industry. They are aromatic organic compounds with chemically interesting functionalities, as carboxylic groups and unsaturations enable condensation polymerization reactions. In this regard, they are of special interest in the synthesis and/or modification of polymeric materials. This doctoral thesis addresses the development and evaluation of the potential of some cinnamic acid ester compounds as environmentally friendly high-performance plasticizing agents to improve the ductile properties of PLA. The cinnamates used in the work offer solubility parameters (δ) similar to PLA, making them a technically viable option for improving PLA toughness. The plasticization process was carried out through extrusion, and subsequently, the materials underwent an injection process, thus validating the transferability of the results on an industrial scale. In particular, the influence of the structure of different cinnamic acid esters was evaluated at a fixed proportion of 20 % by weight. The results demonstrate the exceptional plasticizing effect that cinnamates can provide, with a significant improvement in ductile mechanical properties and a considerable decrease in the glass transition temperature (Tg), an important property in plasticizer characteristics. The development of composites with a PLA matrix and reinforcements of Posidonia oceanica residues is also addressed. This aquatic plant is abundant in the Mediterranean Sea and has numerous benefits for ecosystems. Since the incorporation of Posidonia oceanica fibers leads to increased fragility, cinnamic acid esters were added to improve the toughness of the obtained compounds. Reactive extrusion (REX) techniques were employed to enhance interactions between PLA, Posidonia oceanica fibers, and cinnamic acid-derived plasticizers. The reactive extrusion process was carried out in the presence of dicumyl peroxide (DCP) as an initiator, resulting in a significant improvement in ductile mechanical properties, thermal stability, plasticization, and interaction between the components of the compounds. This research paves the way for a variety of environmentally high-performance compounds with improved toughness through reactive extrusion processes. Theis research also aims to explore the possibilities of cinnamic acid esters in the plasticization of one of the polymers representing the largest industrial volume of plasticizer consumption, the polyvinyl chloride. The aim is to validate the utility of a new family of environmentally friendly cinnamate-type plasticizers as alternatives to phthalates. The improvement in mechanical properties, especially in ductile properties, was of significant magnitude. Additionally, the obtained films showed high levels of transparency and minimal absorption of visible and ultraviolet light. / Barandiaran Torres, A. (2024). Procesado y caracterización de plásticos industriales de polímeros con plastificantes derivados de ésteres del ácido cinámico [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/208434

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

Tesis por compendio / [ES] El rápido crecimiento de la acuicultura ha generado una serie de problemas relacionados con la disponibilidad de ingredientes marinos esenciales en la alimentación de peces, debido a su alto contenido en ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC-PUFAs) omega-3. Una estrategia altamente innovadora para la obtención de nuevos ingredientes ricos en LC-PUFAs, consiste en el cultivo intensivo de organismos que sean capaces de producirlos a partir de fuentes que carecen de éstos, como son los subproductos de industrias agroalimentarias. Este enfoque requiere entender la capacidad biosintética del organismo en cuestión, y cómo ésta se puede modular para aumentar la acumulación de estos compuestos. Esta Tesis Doctoral plantea una serie de estudios dirigidos a esclarecer el potencial de los gamáridos para aplicar esta estrategia. La biosíntesis de LC-PUFAs en animales requiere de la acción coordinada de enzimas elongasas y desaturasas, implicadas en la conversión de ácidos grasos relativamente cortos y poco insaturados, en LC-PUFAs de alto valor nutricional. Así pues, esta Tesis Doctoral ha investigado, por un lado, la presencia y la actividad de genes involucrados en la biosíntesis de LC-PUFAs en gamáridos tanto marinos como dulceacuícolas. Por otro lado, ha estudiado cómo diferentes dietas y temperaturas afectan al metabolismo de ácidos grasos, crecimiento y supervivencia, en el gamárido marino Gammarus locusta, tanto a nivel fisiológico y composicional, como a nivel molecular. Los resultados de la primera parte demuestran que los gamáridos tienen varias elongasas, pero carecen de desaturasas. Se identificaron tres tipos de elongasas (elovl4, elovl6, y elovl1/7-like) en el gamárido marino Echinogammarus marinus, siendo elovl4 y elovl1/7-like clave para la elongación de LC-PUFAs. Este mismo patrón de elongasas se repite también para los gamáridos dulceacuícolas. Sorprendentemente, se han encontrado desaturasas front-end (fed), methyl-end (wx-des), y una elongasa del tipo Elovl2/5 únicamente en transcriptomas de gamáridos dulceacuícolas. Posteriores análisis moleculares y filogenéticos han podido determinar que estas secuencias fed, wx-des, y elovl2/5 son propias de rotíferos bdeloideos, epibiontes de gamáridos dulceacuícolas. Estos hallazgos, más allá de apuntar el potencial biosintético de los rotíferos bdeloideos, revela una relación constante entre éstos y los gamáridos en ecosistemas dulceacuícolas. La segunda parte de la Tesis analiza cómo dieta y temperatura modulan el metabolismo de ácidos grasos, crecimiento y supervivencia en Gammarus locusta. Los resultados han mostrado que G. locusta experimenta un mayor crecimiento, aunque también mayores tasas de mortalidad, cuando se cultiva a temperaturas elevadas. La mortalidad en G. locusta también aumenta cuando este se alimenta con una dieta rica en ácidos grasos saturados (SFAs) y carente de LC-PUFAs. Los perfiles de ácidos grasos en gamáridos reflejan las dietas consumidas, independientemente de la temperatura; aunque cabe destacar que los gamáridos alimentados con dietas carentes de LC-PUFAs conservan niveles apreciables de estos compuestos en sus lípidos corporales. A nivel molecular, una dieta sin LC-PUFAs y rica en SFAs disminuye el catabolismo de ácidos grasos y favorece su acumulación modulando la expresión de genes involucrados en estos procesos. Además, estas mismas condiciones afectan negativamente el desarrollo y supervivencia al influir en genes relacionados con el ciclo de muda. Además, se ha observado que temperaturas altas aceleran el desarrollo e incrementan la mortalidad. Según estos resultados, puede concluirse que las temperaturas elevadas y dietas carentes de LC-PUFAs no son adecuadas para el cultivo de G. locusta cuando el objetivo final es la obtención de biomasa rica en estos compuestos, ya que dichas condiciones afectan negativamente al perfil nutricional del animal y a su supervivencia. / [CA] El ràpid creixement de l'aqüicultura ha generat una sèrie de problemes relacionats amb la disponibilitat d'ingredients marins essencials en l'alimentació de peixos, a causa del seu alt contingut en àcids grassos poliinsaturats de cadena llarga (LC-PUFAs) omega-3. Una estratègia altament innovadora per a l'obtenció de nous ingredients rics en LC-PUFAs, consistix en el cultiu intensiu d'organismes que siguen capaços de produir-los a partir de fonts que no els ténen, com són els subproductes d'indústries agroalimentàries. Aquesta estratègia requerix entendre la capacitat biosintètica de l'organisme en qüestió, i com aquesta es pot modular per a augmentar l'acumulació d'estos compostos. Esta Tesi Doctoral planteja una sèrie d'estudis dirigits a esclarir el potencial dels gammàrids per a aplicar esta estratègia. La biosíntesi de LC-PUFAs en animals requerix de l'acció coordinada d'enzims elongases i desaturases, implicats en la conversió d'àcids grassos relativament curts i poc insaturats, en LC-PUFAs d'alt valor nutricional. Així doncs, esta Tesi Doctoral ha investigat, d'una banda, la presència i l'activitat de gens involucrats en la biosíntesi de LC-PUFAs en gammàrids tant marins com dulciaqüícoles. D'altra banda, ha estudiat com diferents dietes i temperatures afecten el metabolisme d'àcids grassos, creixement i supervivència, en el gammàrid marí Gammarus locusta, tant a nivell fisiològic i composicional, com a nivell molecular. Els resultats de la primera part demostren que els gammàrids ténen diverses elongases, però manquen de desaturases. Es van identificar tres tipus d'elongases (elovl4, elovl6, i elovl1/7-like) en el gammàrid marí Echinogammarus marinus, sent elovl4 i elovl1/7-like clau per a l'elongació de LC-PUFAs. Este mateix patró d'elongases es repetix també per als gammàrids dulciaqüícoles. Sorprenentment, s'han trobat desaturases front-end (fed), methyl-end (wx-des), i una elongasa del tipus Elovl2/5 únicament en transcriptomes de gammàrids dulciaqüícoles. Posteriors anàlisis moleculars i filogenètics han pogut determinar que estes seqüències fed, wx-des, i elovl2/5 són pròpies de rotífers bdeloides, epibionts de gammàrids dulciaqüícoles. Estes troballes, més enllà d'apuntar el potencial biosintètic dels rotífers bdeloides, revela una relació constant entre estos i els gammàrids en ecosistemes dulciaqüícoles. La segona part de la Tesi analitza com dieta i temperatura modulen el metabolisme d'àcids grassos, creixement i supervivència en Gammarus locusta. Els resultats han mostrat que G. locusta experimenta un major creixement, encara que també majors taxes de mortalitat, quan es cultiva a temperatures elevades. La mortalitat en G. locusta també augmenta quan este s'alimenta amb una dieta rica en àcids grassos saturats (SFAs) i sense LC-PUFAs. Els perfils d'àcids grassos en gammàrids reflectixen les dietes consumides, independentment de la temperatura; encara que cal destacar que els gamàrids alimentats amb dietes mancants de LC-PUFAs conserven nivells apreciables d'estos compostos en els seus lípids corporals. A nivell molecular, una dieta sense LC-PUFAs i rica en SFAs disminuïx el catabolisme d'àcids grassos i afavorix la seua acumulació modulant l'expressió de gens involucrats en estos processos. A més, estes mateixes condicions afecten negativament el desenvolupament i supervivència al influir en gens relacionats amb el cicle de muda. A més, s'ha observat que temperatures altes acceleren el desenvolupament i incrementen la mortalitat. Segons estos resultats, pot concloure's que les temperatures elevades i dietes mancants de LC-PUFAs no són adequades per al cultiu de G. locusta quan l'objectiu final és l'obtenció de biomassa rica en estos compostos, ja que estes condicions afecten negativament el perfil nutricional de l'animal i a la seua supervivència. / [EN] The rapid growth of aquaculture has generated a series of problems related to the availability of essential marine ingredients in fish feed, due to their high content of omega-3 long-chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFAs). A highly innovative strategy for obtaining new ingredients rich in LC-PUFAs relies on the intensive culture of organisms that are capable of producing LC-PUFAs from sources that lack them, such as the by-products of agri-food industries. This approach requires understanding the biosynthetic capacity of the organism, and how this can be modulated to increase the accumulation of these compounds. This Doctoral Thesis proposes a series of studies aimed at clarifying the potential of gammarids to apply this strategy. LC-PUFA biosynthesis requires the coordinated action of elongase and desaturase enzymes, involved in the conversion of relatively short and poorly unsaturated fatty acids into LC-PUFAs of high nutritional value. Thus, this Doctoral Thesis has investigated, on one hand, the presence and activity of genes involved in the LC-PUFAs biosynthesis in both marine and freshwater gammarids. On the other hand, we have studied how different diets and temperatures affect fatty acid metabolism, growth and survival, in the marine gammarid Gammarus locusta, both at a physiological and compositional level, and at a molecular level. The results of the first part demonstrate that gammarids have several elongases, but lack desaturases. Three types of elongases (elovl4, elovl6, and elovl1/7-like) were identified in the marine gammarid Echinogammarus marinus, being elovl4 and elovl1/7-like key for LC-PUFA elongation. This same pattern of elongases is also present in their freshwater counterparts. Surprisingly, front-end desaturases (fed), methyl-end (wx-des), and an Elovl2/5-type elongase have been found only in transcriptomes built from freshwater gammarids. Subsequent molecular and phylogenetic analyses have been able to determine that these fed, wx-des, and elovl2/5 sequences are typical of bdelloid rotifers, which are epibionts of freshwater gammarids. These findings, beyond pointing out the biosynthetic potential of bdelloid rotifers, reveal a constant relationship between them and gammarids in freshwater ecosystems. The second part of the Thesis focuses on how diet and temperature modulate fatty acid metabolism, growth and survival in Gammarus locusta. The results have shown that G. locusta experiences greater growth, but also higher mortality rates, when grown at higher temperatures. Mortality in G. locusta also increases when it is fed with a diet rich in saturated fatty acids (SFAs) and lacking LC-PUFAs. Fatty acid profiles in gammarids reflect the diets consumed, regardless of temperature; although it is worth noting that gammarids fed with diets lacking LC-PUFAs still show levels of these compounds in their body lipids. At a molecular level, a diet lacking LC-PUFAs and rich in SFAs decreases the catabolism of fatty acids and enhances their accumulation by modulating the expression of genes involved in these processes. Furthermore, these same conditions negatively affect development and survival by influencing genes related to the molting cycle. In addition, it has been observed that higher temperatures accelerate development and increase mortality. According to these results, it can be concluded that higher temperatures and diets lacking LC-PUFAs are not suitable for the culture of G. locusta when the final outcome is to obtain a biomass rich in these compounds, since these conditions negatively affect the nutritional profile of the animal and its survival. / This research was supported by the ERA-NET BlueBio COFUND Project SIDESTREAM (Grant ID 68), co-funded through national funds provided by the Agencia Estatal de Investigación, Spain, grant no. PCI2020-111960/MCIN/AEI/10.13039/501100011033, the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF), FKZ161B0950B, and the Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Por- tugal (BLUEBIO/0005/2019). Additional funding was received through the project IMPROMEGA Agencia Española de Investigación, Spain, grant no. RTI2018-095119-B-100, MCIU/AEI/FEDER/UE/ MCIN/AEI/10.13039/501100011033/ and FEDER ‘A way to make Europe / Ribes Navarro, A. (2024). Biosíntesis de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga en gamáridos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207006 / Compendio

[ES] La amenaza para la prevención y tratamiento de las infecciones bacterianas provocada por la resistencia a los antibióticos es cada vez mayor. En este trabajo hemos estudiado distintos tipos de agua, a fin de obtener información integrada de la contaminación y los patrones locales de resistencia a antibióticos de bacterias indicadoras, con el objetivo de determinar el potencial de estos sistemas acuáticos para actuar como medios de dispersión de determinantes de resistencias a antibióticos en el ambiente, dentro de la perspectiva "One Health". Nuestro objetivo era obtener información acerca del nivel de contaminación por bacterias resistentes a antibióticos (ARB) y la presencia de genes determinantes de resistencias (ARG) en distintos tipos de aguas ambientales, evaluando el origen de esta resistencia, relacionando los patrones de resistencia presentes, valorando los posibles riesgos para la población y proponiendo medidas para combatir el problema. En las muestras de agua recogidas en diversas localizaciones realizamos recuentos bacterianos selectivos de bacterias consideradas indicadores de contaminación fecal, tales como los coliformes totales, Escherichia coli y Enterococcus spp. (enterococos), seleccionados dependiendo del origen de la muestra, con el fin de conocer su calidad higiénico-sanitaria. Empleando E. coli como microorganismo monitor de la resistencia en todos los tipos de agua, junto con Enterococcus spp. en el caso de aguas continentales y marinas, seleccionamos y aislamos un número significativo de cepas, valorando su concentración mínima inhibitoria (CMI) frente a antibióticos de uso frecuente para el tratamiento de infecciones en humanos. Por último, verificamos mediante PCR la presencia o ausencia de diferentes genes de resistencia, tanto en el medio acuático como en las cepas seleccionadas. Los resultados obtenidos reflejan que la calidad higiénico-sanitaria de las aguas procedentes de los efluentes de dos EDAR, aguas de mar y aguas continentales, están dentro de los estándares de calidad establecidos por la normativa española. No ocurre lo mismo con las aguas de riego y las aguas de una de las EDAR, las cuales estaban muy por encima de esos límites. Mediante recuento en medios selectivos adicionados con distintos antibióticos, se observó que un elevado porcentaje de las cepas provenientes de EDAR y aguas de riego eran resistentes a ampicilina, eritromicina, y sulfametoxazol, siendo la resistencia a la ampicilina la más prevalente. Estos resultados fueron confirmados por la CMI en los aislados de E. coli, los cuales mostraron un patrón global de resistencia independientemente del origen de la muestra, siendo la resistencia a ampicilina la más prevalente, seguida de tetraciclina y sulfametoxazol, con un porcentaje muy alto de cepas multirresistentes, especialmente en EDAR y aguas de riego. La mayoría de las cepas presentaron resistencia a los antibióticos betalactámicos, sulfonamidas y tetraciclinas, siendo los perfiles predominantes de multirresistencia similares en todos los tipos de agua. En el caso de Enterococcus spp., el número de cepas resistentes y multirresistentes fue escaso, siendo las resistencias a la eritromicina y tetraciclina las más prevalentes. La determinación por PCR de la presencia de diversos genes de resistencia confirmó que su dispersión en el medio acuático es muy elevada, encontrándose casi todos ellos en todas las muestras de agua, aunque en un menor porcentaje en el agua de mar. Se pudo determinar la existencia de un patrón genómico homogéneo de resistencias en las cepas de E. coli en esta área geográfica. La elevada prevalencia de determinantes de resistencia a los antibióticos encontrados en los distintos tipos de agua supone un riesgo elevado de transferencia horizontal de genes a otras bacterias, y contribuye de forma determinante a su llegada al ser humano. / [CA] L'amenaça per a la prevenció i el tractament de les infeccions bacterianes provocada per la resistència als antibiòtics és cada vegada més gran. En aquest treball hem estudiat diferents tipus d'aigua per obtenir informació integrada de la contaminació i els patrons locals de resistència a antibiòtics de bacteris indicadors, amb l'objectiu de determinar el potencial d'aquests sistemes aquàtics per actuar com a mitjans de dispersió de determinants de resistències a antibiòtics a l'ambient, dins de la perspectiva "One Health". El nostre objectiu era obtenir informació sobre el nivell de contaminació per bacteris resistents a antibiòtics (ARB) i la presència de gens determinants de resistències (ARG) en diferents tipus d'aigües ambientals, avaluant l'origen d'aquesta resistència, relacionant els patrons de resistència presents, valorant els possibles riscos per a la població i proposant mesures per combatre el problema. A les mostres d'aigua recollides en diverses localitzacions realitzem recomptes bacterians selectius de bacteris considerats indicadors de contaminació fecal, com ara els coliformes totals, Escherichia coli i Enterococcus spp. (enterococs), seleccionats depenent de l'origen de la mostra, per tal de conèixer-ne la qualitat higienicosanitària, i valorem el nivell de resistències d'aquests microorganismes davant de diferents antibiòtics d'ús freqüent, mitjançant recomptes en plaques amb medi selectiu a les quals s'havia afegit concentracions estàndard dels mateixos. Emprant E. coli com a microorganisme monitor de la resistència en tots els tipus d'aigua, juntament amb Enterococcus spp. en el cas d'aigües continentals i marines, seleccionem i aïllem un nombre significatiu de ceps, valorant-ne la concentració mínima inhibitòria (CMI) davant d'antibiòtics d'ús freqüent per al tractament d'infeccions en humans. Finalment, verifiquem mitjançant PCR la presència o absència de diferents gens de resistència, tant al medi aquàtic com als ceps seleccionats. Els resultats obtinguts reflecteixen que la qualitat higienicosanitària de les aigües procedents dels efluents de dues EDAR, aigües de mar i aigües continentals, estan dins dels estàndards de qualitat establerts. No passa el mateix amb les aigües de reg i les aigües d'una de les EDAR, que estaven molt per sobre d'aquests límits. Mitjançant recompte en mitjans selectius addicionats de diferents antibiòtics, es va observar que un elevat percentatge dels ceps provinents d'EDAR i aigües de reg eren resistents a ampicil·lina, eritromicina, i sulfametoxazol, sent la resistència a l'ampicil·lina la més prevalent. Aquests resultats van ser confirmats per la CMI als aïllats d' E. coli, els quals van mostrar un patró global de resistència independentment de l'origen de la mostra, sent la resistència a l'ampicil·lina la més prevalent, seguida de tetraciclina i sulfametoxazol, amb un percentatge molt alt de ceps multiresistents, especialment a EDAR i aigües de reg. La majoria de les ceps van presentar resistència als antibiòtics betalactàmics, sulfonamides i tetraciclines, sent els perfils predominants de multiresistència similars en tots els tipus d'aigua. En el cas d' Enterococcus spp., el nombre de ceps resistents i multiresistents va ser escàs, sent les resistències a l'eritromicina i tetraciclina les més prevalents. La determinació per PCR de la presència de diversos gens de resistència va confirmar que la seva dispersió en el medi aquàtic és molt elevada, i gairebé tots es troben en totes les mostres d'aigua, encara que en un menor percentatge a l'aigua de mar. Es va poder determinar l'existència d'un patró genòmic homogeni de resistències als ceps d' E. coli en aquesta àrea geogràfica. L'elevada prevalença de determinants de resistència als antibiòtics trobats en els diferents tipus d'aigua suposa un risc elevat de transferència horitzontal de gens a altres bacteris, i contribueix de manera determinant a l'arribada a l'ésser humà. / [EN] The threat to prevention and treatment of bacterial infections caused by antibiotic resistance is increasing. In this work we have studied different types of water, in order to obtain integrated information on pollution and local antibiotic resistance patterns of indicator bacteria, with the aim of determining the potential of these aquatic systems to act as means of dispersion of determinants of antibiotic resistance in the environment, within the "One Health" perspective. Our objective was to obtain information about the level of contamination by antibiotic-resistant bacteria (ARB) and the presence of resistance-determining genes (ARG) in different types of environmental waters, evaluating the origin of this resistance, relating the present resistance patterns, assessing the possible risks for the population and proposing measures to combat the problem. In water samples collected at various locations, we performed selective bacterial counts of bacteria considered indicators of fecal contamination, such as total coliforms, Escherichia coli and Enterococcus spp. (enterococci), selected depending on the origin of the sample, in order to know its hygienic-sanitary quality, and we assess the level of resistance of these microorganisms against different frequently used antibiotics, through counts on plates with selective medium to which standard concentrations of them had been added. Using E. coli as a monitoring microorganism of resistance in all types of water, together with Enterococcus spp. in the case of continental and marine waters, we selected and isolated a significant number of strains, assessing their minimum inhibitory concentration (MIC) against antibiotics frequently used for the treatment of infections in humans. Finally, we verified by PCR the presence or absence of different resistance genes, both in the aquatic environment and in the selected strains. The results obtained reflect that the hygienic-sanitary quality of the waters from the effluents of two WWTPs, sea waters and continental waters, are within the quality standards established by the Spanish. The same does not occur with irrigation water and water from one of the WWTPs, which were well above those limits. By counting in selective media added with different antibiotics, it was observed that a high percentage of the strains from WWTP and irrigation water were resistant to ampicillin, erythromycin, and sulfamethoxazole, with resistance to ampicillin being the most prevalent. These results were confirmed by the MIC in the E. coli isolates, which showed a global pattern of resistance regardless of the origin of the sample, with resistance to ampicillin being the most prevalent, followed by tetracycline and sulfamethoxazole, with a very high percentage. of multi-resistant strains, especially in WWTP and irrigation water. Most strains presented resistance to beta-lactam antibiotics, sulfonamides and tetracyclines, with the predominant multiresistance profiles being similar in all types of water. In the case of Enterococcus spp., the number of resistant and multiresistant strains was low, with resistance to erythromycin and tetracycline being the most prevalent. The determination by PCR of the presence of various resistance genes confirmed that their dispersion in the aquatic environment is very high, almost all of them were found in all water samples, although in a lower percentage in seawater. It was possible to determine the existence of a homogeneous genomic pattern of resistance in E. coli strains in this geographical area. The high prevalence of antibiotic resistance determinants found in different types of water represents a high risk of horizontal gene transfer to other bacteria, and contributes decisively to their arrival in humans. / Dasí Camaró, DM. (2024). Estudio del agua como fuente de entrada y dispersión de determinantes de resistencia a antibióticos al medio ambiente en el área metropolitana de Valencia y alrededores [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/210135