http://hdl.handle.net/10498/6839 2026-11-05T19:17:26Z 2026-11-05T19:17:26Z Díaz Domínguez, Encarnación http://hdl.handle.net/10498/36407 2025-05-30T00:07:02Z 2025-01-24T00:00:00Z

Biorrefinería basada en la generación de ácidos grasos volátiles y biohidrógeno a partir de biosólidos: alternativas de mejora Díaz Domínguez, Encarnación La presente Tesis Doctoral se centra en la aplicación de distintas estrategias de operación, analizando su influencia en las diferentes fases del proceso de un sistema anaeróbico de separación en fases de temperatura (TPAD). Estas posibles modificaciones del proceso buscan favorecer la obtención de diferentes subproductos de valor añadido: efluentes ricos en ácidos orgánicos, con posibilidades de uso en producción de precursores de bioplásticos, así como vectores energéticos (biohidrógeno y biometano). En el desarrollo del estudio se parte de la co-digestión de biosólidos y vinazas bajo un enfoque de biorrefinería. Éste se desarrolló en las etapas experimentales de un proyecto de I+D+i perteneciente al Programa Operativo FEDER Andalucía, titulado Integración de la Biorrefinería Anaerobia en el Tratamiento de Co digestión de Biosólidos y Residuos Agroalimentarios 2020-2023 (Ref: FEDER-UCA18 107460), financiado por la Unión Europea, dentro del Programa Operativo FEDER 2014 2020, y por la Consejería de Transformación Económica, Industria, Conocimiento y Universidades de la Junta de Andalucía. El trabajo experimental desarrollado se puede dividir en dos grupos de estudios, en uno se analiza la influencia de los pre-tratamientos y en otro de variables de operación como el tiempo de retención hidráulico (TRH) y tiempo de retención de sólidos (TRS). Los estudios focalizados en los pre-tratamientos, se pueden subdividir en dos fases secuenciales. La primera de ellas fue la aplicación del pre-tratamiento con ozono, el uso de nanopartículas de hierro encapsuladas en carbono y su combinación, al reactor acidogénico (primera etapa del TPAD), y estudiar su influencia en la producción de biohidrógeno, ácidos grasos volátiles (AGV) y características del efluente. En una segunda fase, el efluente de cada escenario fue sometido a ensayos de potencial de producción de biometano (BMP), para observar la influencia de estas estrategias en la producción de metano. De forma paralela, el efluente procedente de la fermentación oscura, tras su paso por un sistema de membrana, previamente optimizado, permitió la obtención de un permeado a partir del cual se evaluó el potencial de producción de polihidroxialcanoatos (PHA). El resultado global del estudio ha sido la determinación del grado mejora en la producción de los diferentes subproductos, tras la aplicación de estas estrategias. Adicionalmente, estos estudios se han complementado con el análisis de producción de otro ácido orgánico como el ácido láctico (LA), precursor de bioplásticos (poliácido láctico, PLA), con la aplicación de otros tipos de estrategias de mejora como el pre tratamiento de cavitación y la adición de un biocatalizador comercial compuesto por extracto de levadura. El resultado de este estudio determina el grado de mejora de producción de LA a partir de estas herramientas. En un segundo grupo de estudios, se abordó el efecto de las condiciones de operación, basándose en los TRH y TRS más adecuados. Éste también se puede subdividir en dos fases secuenciales. La primera de ellas fue la aplicación de diferentes combinaciones de TRH y TRS en el reactor acidogénico, evaluando la producción de biohidrógeno y AGV en cada escenario, así como las características del efluente. Y, en una segunda, los efluentes procedentes del reactor acidogénico operado a diferentes TRH y TRS, fueron utilizados para ensayos BMP, para observar la influencia de estas variables de operación en la producción de biometano. El resultado global del estudio ha sido la determinación del TRH y TRS óptimo para la producción de cada subproducto. La presente Tesis Doctoral se ha estructurado en cinco capítulos. En el primero de ellos se realiza la justificación de la investigación realizada y se describen los objetivos planteados. En el segundo capítulo se exponen los principales antecedentes bibliográficos del trabajo presentado. En el tercero se describen la metodología, los equipos y los principales materiales utilizados durante la fase experimental. El cuarto capítulo esta subdividido en siete subapartados, cada uno de ellos correspondiente a los distintos estudios experimentales realizados, presentados en formato de artículo científico en inglés. Estos subapartados se corresponden y dan respuesta a los diferentes objetivos planteados en el primer apartado. Los dos primeros subapartados se centran en el primer objetivo, estudiando la influencia en la fermentación oscura del pre-tratamiento con ozono, la adición de las nanopartículas y la combinación de ambas. Los otros cinco subapartados dan respuesta al objetivo segundo, en el que se optimizan las variables de operación TRH y TRS en la fermentación oscura y su posterior influencia en la fase metanogénica (segunda etapa del TPAD). Así como la influencia de los pre tratamientos en la fase metanogénica y el potencial del efluente de la fermentación oscura para la producción de precursores de bioplásticos. Finalmente, el quinto capitulo corresponde a las Conclusiones Generales de la Tesis Doctoral.

2025-01-24T00:00:00Z Martín García, Ana Pilar http://hdl.handle.net/10498/36247 2025-05-10T00:07:51Z 2025-02-20T00:00:00Z

Microplásticos en aguas residuales urbanas: aplicación de tecnologías para su eliminación Martín García, Ana Pilar El constante crecimiento de la población mundial demanda cada vez más recursos y causa una mayor huella en el medio natural debido a las actividades antrópicas, sobreexplotando el entorno. En este contexto, la contaminación ambiental ha deteriorado multitud de ambientes naturales, de entre los cuales las aguas son de especial preocupación por la importancia que tienen como recurso indispensable para la vida. Dentro del amplio espectro de contaminantes que llegan a las aguas, los microplásticos han sido identificados como uno de los contaminantes más preocupantes debido a su ubicuidad, su alta resistencia a la degradación y su persistencia en el medio ambiente, presentando además una alta movilidad entre compartimentos. Estos microcontaminantes encuentran una de las principales vías de acceso a las aguas a través de las estaciones depuradoras de aguas residuales, a las que llegan procedentes del consumo diario de materiales plásticos por el ser humano. En la presente Tesis Doctoral se ha abordado la problemática de la presencia de microplásticos en las aguas residuales que llegan a las estaciones de depuración convencionales, las cuales, a pesar de ser una eficaz barrera de contención para estos contaminantes, no consiguen retirarlos en su totalidad. Por ello, se ha propuesto la aplicación de tratamientos avanzados antes del vertido del agua al medio para tratar de conseguir una mayor retirada de microplásticos, concretamente, tratamientos de filtración intermitente con lechos porosos de arena y coque de petróleo y tratamientos con membranas de microfiltración y ultrafiltración. Esta Tesis se presenta como compendio de publicaciones, con un total de cuatro artículos en los que se han recogido los resultados más importantes obtenidos en los estudios llevados a cabo. En primer lugar, se realizó una caracterización inicial de las aguas residuales de la planta depuradora de Medina Sidonia, en la provincia de Cádiz, para conocer la cantidad de microplásticos que llegan a ella y la que queda tras los tratamientos que se aplican al agua. Adicionalmente, se estudió la influencia de algunos factores como el momento y método del muestreo en la cantidad de microplásticos encontrada en el agua residual. Se encontraron hasta 744,40 MPs/L en el agua de entrada de la planta y hasta 47,64 MPs/L en el agua de salida y, a pesar de que la planta presentó una eficacia de retirada de estos contaminantes de hasta el 98,54 %, los microplásticos encontrados en el efluente que se vierte al medio pusieron de manifiesto la necesidad de aplicar los tratamientos avanzados propuestos para mejorar la depuración de estos compuestos. Seguidamente, se realizaron ensayos en condiciones controladas de laboratorio mediante la construcción de filtros de arena y de coque para conocer la efectividad del tratamiento en agua potable a la que se le añadieron microplásticos de polipropileno y en agua residual real procedente de la salida del decantador secundario de la depuradora de Medina Sidonia. Se encontró que el tratamiento reducía en hasta un 89,56 % los microplásticos presentes en agua potable y en hasta un 92,79 % en el agua residual, reduciéndose esta eficacia a medida que disminuye el tamaño de los microplásticos. El filtro de coque fue el que mejor rendimiento presentó en todos los casos. Tras los prometedores resultados obtenidos en este estudio, se construyó una planta piloto con los mismos tipos de filtros empleados con anterioridad y se pusieron a prueba trabajando en condiciones reales de planta, estudiando la influencia de parámetros de operación en la eficacia del tratamiento. Se redujo la cantidad de microplásticos presentes en el agua residual en hasta un 98,26 %, siendo el filtro de arena y coque la opción más recomendable considerando la relación entre el coste de construcción y mantenimiento y la eficacia obtenida. Finalmente, se instaló una planta piloto de membranas a la salida del decantador secundario de la estación depuradora de Medina Sidonia para estudiar la eficacia de dos membranas de microfiltración y ultrafiltración en la retirada de microplásticos. Ambas membranas mostraron un rendimiento muy similar, consiguiendo retirar más del 99 % de los microplásticos del agua, recomendando la utilización de un tipo de membrana u otro en función de otros factores como el coste, las características del agua residual o el tipo de uso que se le quiera dar al agua tras el tratamiento.

2025-02-20T00:00:00Z Sakali, Ayda http://hdl.handle.net/10498/30342 2024-01-28T10:18:29Z 2023-01-01T00:00:00Z

Studies of microplastics present in sewage sludge, effects on amended agricultural soils Sakali, Ayda Intensive plastic usage aims at making life easier, with the highest value and the lowest input of resources. Global environmental alarm and social sensitivity revealed that microplastics (MPs) are the most notable type of plastic degradation and pollution that has attracted much attention among researchers, who have detected MP traces in marine and terrestrial environments. Facing the problem of MPs accumulation that will undoubtedly cause leaks clogging over time and that are still no proven methods by the scientific community, several harmonious procedures have been proposed to determine MPs in any type of matrix. This study presents a scoop of MPs extraction in dry-weighed sludge samples. Given a variety of protocols, differing retention times and digestion efficacy have been compared, using the principle of density separation followed by filtration with size fractioning, the results in each protocol have been different. Four protocols were intercompared to assert the major and apply it on a real mud. For the validation of the method, 30 g of sludge was used (ielab 0301-Spain) with 2 types of polyolefins and nylon. The sludge had undergone a division into 2 fractions according to four protocols, each protocol running triplicates and blanks. The first Hcl-based protocol was inspired by Cole et al., (2014) study. The second protocol of n-hexane. Instead of Hcl, the recommendation of Shim et al., (2016) to use n-hexane was followed to increase the potential for comparability. The third H2O2 enzyme two-step protocol was an alternative, stable against most of the mild chemical existing treatments. Two portions of H2O2 were used given its property of bleaching while rational heating, according to Sujathan et al., (2017). The last protocol was an enhanced version of Löder et al., (2017) study. Data collection depicted by an optical visualization and chemical identification, via microscopy and Infrared Spectroscopy (FT-IR) to record polymer spectra was established to interpret the potential retrieval. The results revealed that MP recuperation with the third protocol based on hemicellulase and H2O2 was more efficient, there was no large fluctuation in MP number nor interference caused by the reaction reagents. Then, the optimal extraction method for MPs in sewage sludge is suggested to be digested with hemicellulase at 50 ºC, followed by bleaching with H2O2. Conclusively, in the short run, it is recommended to optimize this protocol to claim a faster and more economical operational system while seeking to increase MPs' recovery rates. Moreover, a higher quantity of MPs in real sludges was found, ranging from 96 to 769 particles/g dry sludge (ds), with an average of 392.4 ± 72.01 particles/g ds, with the dominance of 100-355 m sizes, commonly fibres. Thermoplastics, ethylene derivatives, polyethylene terephthalate and polyamide were the dominant MPs. The estimation of MPs for the province of Cádiz (2.34 × 108 MPs/tonne) made it possible to estimate an average number of MPs for Spain at 2.80 × 1014 MPs per year, which can go to other terrestrial environmental compartments through the sludge generated by the WWTPs of the country. To know the possible impact of MPs on the use of sludge as agricultural fertilization, the presence of MPs in agricultural soils previously treated with sludge or compost from sewage treatment plants for fertilization, and their exposure to earthworms in southern Spain was evaluated. Composts were used, selected at different stages of the composting process (humid, semi-dried and fine composts), and different types of fertilised soils at ascending doses (S1, S2 and S3), taking samples at different depths (0-5, 5-10 and 10-20 cm) to study the shape, size, type and abundance of MPs using FT-IR. Two earthworm species have been also studied as bioindicators to check the level of ingestion at increasing doses of the common MPs encountered (0.9, 2.1 and 3% w/w). Research on MPs contamination in soils was not either surprising, as soils are a grave of fragmented agricultural mulch film, organic fertilizer, sewage irrigation, sludge/compost amendment, atmospheric deposition and surface runoff. So far, results indicated the presence of higher amounts of 408.3 ± 12.4 × 106 and 176.2 ± 15.5 × 106 MPs/tonne, in studied composts and soils respectively. The distribution of MPs types, most of them were fibres, differentiated by size and types (polytetrafluoroethylene, thermoplastic polyamide elastomer, polypropylene, polyvinyl chloride and polyethylene terephthalate) evolved differently, the predominant size was 250 m. Continuously, and in order to demonstrate the transition of the micropollutants to the biota, the results revealed significant ingestion of MPs in earthworms with increasing doses of the common MPs encountered ranging from 2.1 to 3% w/w, characterized mostly by polypropylene, as the most ingested polymer type. From a future perspective, the research topic highlights one of the most important problems at present, such as the contamination of MPs from daily use and the lives of people, which reach the terrestrial environment through the sludge of the treatment plants The utility of this doctoral thesis is twofold: on the one hand, it sheds light so that future regulations (both for wastewater treatment and the application of sewage sludge) take into account the need to control this pollutant, which has come to stay. On the other hand, it reveals the impact that it may be generating for decades and unknowingly on the terrestrial microbiota. From my point of view, further advanced toxicity tests are recommended that shed light on the impact it may have, in this case on earthworms.; El uso intensivo de plástico tiene como objetivo hacer la vida más fácil, con el mayor valor y la menor entrada de recursos. La alarma ambiental global y la sensibilidad social revelaron que los microplásticos (MPs) son el tipo más notable de degradación y contaminación plástica que ha llamado mucho la atención entre los investigadores, quienes han detectado rastros de MPs en ambientes marinos y terrestres. Ante el problema de la acumulación de MPs que indudablemente provocará la obstrucción de fugas con el tiempo, se han propuesto varios procedimientos armoniosos para determinar MPs en cualquier tipo de matriz. Este estudio presenta una primicia de extracción de MPs en muestras de lodos pesados en seco. Dada una variedad de protocolos, se han comparado diferentes tiempos de retención y eficacia de la digestión, utilizando el principio de separación por densidad seguida de filtración con fraccionamiento por tamaño, los resultados en cada protocolo han sido diferentes. Se intercompararon cuatro protocolos para optimizar el mejor y aplicarlo sobre un lodo real. Para la validación del método, se emplearon 30 g de lodo de referencia ielab 0301-España con 2 tipos de poliolefinas y nylon. El lodo había sufrido una división en 2 fracciones de acuerdo con cuatro protocolos, cada protocolo ejecutando triplicados y controles. El primer protocolo basado en Hcl se inspiró en el estudio de Cole et al., (2014). El segundo protocolo de n-hexano. en lugar de Hcl, según la recomendación de Shim et al., (2016) de usar n-hexano para aumentar el potencial de comparabilidad. El tercer protocolo de dos fases de H2O2 - enzima fue una alternativa estable frente a la mayoría de los tratamientos químicos suaves existentes. Se utilizaron dos porciones de H2O2 dada su propiedad de blanquear mientras se calienta, según Sujathan et al., (2017). El último protocolo fue una versión mejorada del estudio de Löder et al., (2017), se estableció la recopilación de datos representados por una visualización óptica e identificación química a través de microscopía y espectroscopía infrarroja (FT-IR) para registrar espectros de polímeros e interpretar la recuperación potencial. Los resultados revelaron que la recuperación de MPs con el tercer protocolo basado en hemicelulasa y H2O2 fue más eficiente, no hubo una gran fluctuación en el número de MPs ni interferencias causadas por los reactivos de reacción. Luego, se sugiere que el método óptimo de extracción de MPs en lodos de depuradora sea digerir con hemicelulasa a 50 ºC, seguido de blanqueo con H2O2. En conclusión, a corto plazo, se recomienda optimizar este protocolo para reclamar un sistema operativo más rápido y económico mientras se busca aumentar las tasas de recuperación de los MPs. Además, se encontró una mayor cantidad de MPs en los lodos reales, que van desde 96 a 769 partículas/g lodo seco (ps, peso seco), con un promedio de 392,4 ± 72,01 partículas/g ps, y con predominio de tamaños de 100-355 μm, comúnmente fibras. Los termoplásticos, los derivados del etileno, el tereftalato de polietileno y la poliamida fueron los MPs dominantes. La estimación de MPs para la provincia de Cádiz (2.34 × 108 MPs/tonelada) permitió estimar una cantidad promedio de MPs para España en 2,80 × 1014 MPs al año, que pueden ir a otros compartimentos ambientales terrestres a través de los lodos generados por las EDARs del país. Para conocer el posible impacto por MPs del uso de lodos como fertilización agrícola, se evaluó la presencia de MPs en suelos agrícolas previamente tratados con lodos o composta de depuradoras para su fertilización, y su exposición a las lombrices en el sur de España. Se utilizaron compostas seleccionadas en diferentes etapas del proceso de compostaje (compostas húmedas, semisecas y finas), y diferentes tipos de suelos fertilizados en dosis ascendentes (S1, S2 y S3), tomando muestras a diferentes profundidades (0-5, 5-10 y 10-20 cm) para estudiar la forma, tamaño, tipo y abundancia de MPs usando FT-IR. También se han estudiado dos especies de lombrices de tierra como bioindicadores para comprobar el nivel de ingestión en dosis crecientes de los MPs comunes encontrados (0,9, 2,1 y 3 % p/p). La investigación sobre la contaminación de MPs en los suelos tampoco fue sorprendente, ya que los suelos son una tumba de películas de mantillo agrícola fragmentada, fertilizantes orgánicos, riego de aguas residuales, enmienda de lodo/composta, deposición atmosférica y escorrentía superficial. Hasta el momento, los resultados indicaron la presencia de cantidades mayores de 408.3 ± 12.4 × 106 y 176.2 ± 15.5 × 106 MPs/tonelada, en compostas y suelos estudiados respectivamente. La distribución de los tipos de MPs, la mayoría de ellos de fibra, diferenciados por tamaño y tipos (politetrafluoroetileno, elastómero de poliamida termoplástica, polipropileno, cloruro de polivinilo y tereftalato de polietileno) evolucionó de manera diferente, el tamaño predominante fue el de 250 μm. Continuamente, y con el fin de demostrar la transición de los microcontaminantes a la biota, los resultados revelaron una ingestión significativa de MPs en las lombrices de tierra con dosis crecientes de los MPs comunes encontrados que oscilaban entre 2,1 y 3 % p/p, y el polipropileno fue el tipo de MPs más ingerido. Desde las perspectivas futuras, el tema de investigación pone de relieve uno de los problemas más importantes en la actualidad como es la contaminación de MPs procedentes del uso cotidiano y de la vida de las personas, que llegan al medio terrestre a través de los lodos de las depuradoras. La utilidad de esta tesis doctoral es doble: por un lado, aporta luz para que las futuras normativas (tanto de depuración de aguas residuales, como de aplicación de lodos de depuradora) tengan en cuenta la necesidad de controlar este contaminante, que ha venido para quedarse. Por otro lado, pone de manifiesto el impacto que puede estar generando desde décadas y sin saberlo sobre la microbiota terrestre. Desde mi punto de vista, se recomiendan más ensayos avanzados de toxicidad que arrojen conocimiento sobre el impacto que pueda tener, en este caso sobre las lombrices de tierra.; L'utilisation intensive du plastique vise à rendre la vie plus facile, avec la valeur la plus élevée et l'apport le plus faible en ressources. L'alarme environnementale mondiale et la sensibilité sociale ont révélé que les microplastiques (MPs) sont le type le plus notable de dégradation et de pollution plastique qui a attiré beaucoup d'attention parmi les chercheurs, qui ont détecté des traces de MPs dans les environnements marins et terrestres. Face au problème de l'accumulation des MPs qui causera sans aucun doute le colmatage des fuites au fil du temps et qui n'a pas encore fait l'objet de méthodes éprouvées par la communauté scientifique, plusieurs procédures harmonieuses ont été proposées pour déterminer les MPs dans n'importe quel type de matrice. Cette étude présente un scoop d'extraction des MPs dans des échantillons de boues pesées sèches. Plusieurs protocoles ont été comparés, avec des temps de rétention et des efficacités de digestion différents, en utilisant le principe de la séparation par densité suivie d'une filtration avec fractionnement de la taille, les résultats de chaque protocole étant différents. Quatre protocoles ont été comparés entre eux afin d'affirmer la méthode principale et de l'appliquer à une boue réelle. Pour la validation de la méthode, 30 g de boue ont été utilisés (ielab 0301-Espagne) avec 2 types de polyoléfines et du nylon. La boue a été divisée en deux fractions selon quatre protocoles, chaque protocole comportant des triplicats et des blancs. Le premier protocole à base de Hcl a été inspiré par l'étude de Cole et al., (2014). Le second protocole de n-hexane. Au lieu du Hcl, la recommandation de Shim et al., (2016) d'utiliser le n-hexane a été suivie pour augmenter le potentiel de comparabilité. Le troisième protocole en deux étapes H2O2 – enzyme était une alternative, stable contre la plupart des traitements chimiques doux existants. Deux portions de H2O2 ont été utilisées en raison de sa propriété de blanchir tout en chauffant rationnellement, selon Sujathan et al., (2017). Le dernier protocole était une version améliorée de l'étude de Löder et al., (2017). La collecte de données décrite par une visualisation optique et une identification chimique, via la microscopie et la spectroscopie infrarouge (FT-IR) pour enregistrer les spectres de polymères a été établie pour interpréter la récupération potentielle. Les résultats ont révélé que la récupération des MPs avec le troisième protocole basé sur l'hémicellulase et le H2O2 était plus efficace, qu'il n'y avait pas de fluctuation importante du nombre de MPs ni d'interférence causée par les réactifs de réaction. Il est donc suggéré que la méthode optimale d'extraction des MPs dans les boues d'épuration soit la digestion par l'hémicellulase à 50 ºC, suivie d'un blanchiment au H2O2. En conclusion, à court terme, il est recommandé d'optimiser ce protocole pour prétendre à un système opérationnel plus rapide et plus économique tout en cherchant à augmenter les taux de récupération des MPs. En outre, une plus grande quantité de MPs dans les boues réelles a été trouvée, allant de 96 à 769 particules/g de boue sèche (ds), avec une moyenne de 392,4 ± 72,01 particules/g ds et avec la dominance des tailles de 100-355 μm, généralement des fibres. Les thermoplastiques, les dérivés de l'éthylène, le polyéthylène téréphtalate et le polyamide étaient les MPs dominants. L'estimation des MPs pour la province de Cadix (2,34 × 108 MPs/tonne) a permis d'estimer le nombre moyen de MPs pour l'Espagne à 2,80 × 1014 MPs par an, qui peuvent se retrouver dans d'autres compartiments de l'environnement terrestre, par le biais des boues générées par les stations d'épuration du pays. Afin de connaître l'impact possible des MPs sur l'utilisation des boues comme fertilisation agricole, la présence de MPs dans les sols agricoles préalablement traités avec des boues ou du compost provenant de stations d'épuration pour la fertilisation, et leur exposition aux vers de terre dans le sud de l'Espagne ont été évaluées. Des composts ont été utilisés, sélectionnés à différents stades du processus de compostage (composts humides, semi-séchés et fins), et différents types de sols fertilisés à des doses croissantes (S1, S2 et S3), en prélevant des échantillons à différentes profondeurs (0-5, 5-10 et 10-20 cm) pour étudier la forme, la taille, le type et l'abondance des MPs à l'aide de la FT-IR. Deux espèces de vers de terre ont également été étudiées en tant que bioindicateurs pour vérifier le niveau d'ingestion à des doses croissantes des MPs courants rencontrés (0,9, 2,1 et 3 % p/p). La recherche sur la contamination des sols par les MPs n'est pas non plus surprenante, car les sols sont la tombe des fragments provenant des paillis agricoles, engrais organiques, irrigation des eaux usées, amendement des boues/compost, dépôts atmosphériques et du ruissellement de surface. Jusqu'à présent, les résultats ont indiqué la présence de quantités plus élevées de 408,3 ± 12,4 × 106 et 176,2 ± 15,5 × 106 MPs/tonne, dans les composts et les sols étudiés respectivement. La distribution des types de MPs, dont la plupart étaient des fibres, différenciées par la taille et les types (polytétrafluoroéthylène, élastomère polyamide thermoplastique, polypropylène, chlorure de polyvinyle et polyéthylène téréphtalate) évoluait différemment, la taille prédominante était de 250 μm. De manière continue, et afin de démontrer la transition des micropolluants vers le biote, les résultats ont révélé une ingestion significative de MPs chez les vers de terre avec des doses croissantes des MPs communs rencontrés allant de 2,1 à 3% w/w, caractérisés principalement par le polypropylène, en tant que type de polymère le plus ingéré. Dans une perspective d'avenir, le sujet de recherche met en lumière l'un des problèmes les plus importants à l'heure actuelle, à savoir la contamination par les MPs provenant de l'utilisation quotidienne et de la vie des gens, qui atteignent l'environnement terrestre par le biais des boues des stations d'épuration. L'utilité de cette thèse de doctorat est double : d'une part, elle éclaire pour que les réglementations futures (tant pour le traitement des eaux usées que pour l'application des boues d'épuration) tiennent compte de la nécessité de contrôler ce polluant, qui s'est imposé. D'autre part, elle révèle l'impact qu'il peut générer depuis des décennies et à son insu sur le microbiote terrestre. De mon point de vue, il est recommandé de procéder à des tests de toxicité plus poussés, afin de mettre en lumière l'impact qu'il peut avoir, en l'occurrence sur les vers de terre.

2023-01-01T00:00:00Z Rivas Zaballos, Ignacio Javier http://hdl.handle.net/10498/29199 2023-09-13T00:33:02Z 2023-01-01T00:00:00Z

Evaluación de diferentes tecnologías para la inactivación de organismos fitoplanctónicos en aguas de lastre Rivas Zaballos, Ignacio Javier Debido a que la mayor parte del transporte internacional se realiza a través de buques y el tráfico marítimo anual cada vez es mayor, el intercambio de aguas de lastre se ha convertido en uno de los principales problemas ambientales, principalmente por el intercambio de especies transportadas en el agua de lastre que pueden convertirse en especies invasoras. En torno a 10 000 millones de toneladas de agua de lastre son intercambiadas anualmente provocando una nueva invasión de especies marinas cada nueve semanas según datos de la Organización Marítima Internacional (OMI). Para solventar este problema, la OMI aprobó en el año 2004 el Convenio internacional para el control y la gestión del agua de lastre y los sedimentos de los buques (BWMC), entrando en vigor en el año 2017 y representando el conjunto de los 94 países firmantes a principios de 2023 más del 92% de la flota mercante internacional. El BWMC, en su regla D-2 establece unos estándares para la concentración máxima de organismos viables en el agua de lastre descargada. Para cumplir con los estándares establecidos por el BWMC, los buques deberán contar, antes del 8 de septiembre de 2024, con un sistema de gestión del agua de lastre (BWMS). En la presente tesis doctoral, se han evaluado y optimizado algunas tecnologías de tratamiento de aguas de lastre, con aplicación a la inactivación de organismos fitoplanctónicos (microalgas y cianobacterias), debido a que la mayoría de las investigaciones realizadas hasta la actualidad han estado focalizadas en bacterias. Las tecnologías estudiadas han sido la radiación ultravioleta (UV) aplicada con lámparas de mercurio de baja presión (BP) y con LEDs, ozonización, procesos de oxidación avanzada (POAs) y tratamientos térmicos. En el caso de la radiación UV también se ha evaluado la posibilidad de evitar la fotoreactivación (mecanismos de reparación del daño al ADN dependientes de la luz visible) mediante un postratamiento de cinco días de oscuridad. Finalmente se ha realizado un estudio energético y económico de los distintos tratamientos como orientación para la selección de una determinada tecnología a la hora de implantar un BWMS a bordo de un buque. La radiación UV combinada con un postratamiento de cinco días de oscuridad y la ozonización son tratamientos competitivos económicamente. A pesar de que la ozonización es más económica los bajos costes de ambas tecnologías hacen más interesante la radiación UV por ser más sencillos los procesos de homologación de los BWMS sin el uso de sustancias activas y también por ser un tratamiento más simple, seguro y respetuoso con el medio ambiente. Aunque los LEDs UVC son más eficaces en cuanto a la inactivación que las lámparas UV de mercurio de BP, actualmente el tratamiento con estas últimas sigue siendo más económico. Como organismos estudiados en los diferentes experimentos se han utilizado las microalgas Phaeodactylum tricornutum y Tetraselmis suecica y las cianobacterias Anabaena sp. y Synechococcus sp. Actualmente el BWMC, en la regla D-2 sobre las concentraciones máximas de organismos en el agua de lastre descargada no considera, más allá de tres bacterias especificadas nominalmente, los organismos menores a 10 µm en dimensión mínima, a pesar de representar estos una proporción mayor a los organismos por encima de ese tamaño y tampoco propone un organismo de prueba normalizado (STO) dentro de las categorías sí contempladas (entre 10 y 50 µm y mayores a 50 µm de dimensión mínima). En la presente tesis se ha propuesto la cianobacteria Synechococcus sp. como STO para los tratamientos basados en radiación UV en la categoría de organismos menores a 10 µm y a la microalga Tetraselmis suecica para la categoría entre 10 y 50 µm de dimensión mínima.; As most international transport is carried by ships and annual maritime traffic is increasing, ballast water exchange has become one of the major environmental problems, mainly due to the exchange of species carried in ballast water that can become invasive species. Some 10 billion tonnes of ballast water are exchanged each year, resulting in a new invasion of marine species every nine weeks, according to the International Maritime Organization (IMO). To address this problem, the IMO adopted the International Convention for the Control and Management of Ships’ Ballast Water and Sediments (BWMC) in 2004, which entered into force in 2017 and whose 94 signatory countries together represent more than 92% of the international merchant fleet at the beginning of 2023. The BWMC, in its regulation D-2, establishes standards for the maximum concentration of viable organisms in discharged ballast water. To meet the standards established by the BWMC, ships must have a Ballast Water Management System (BWMS) in place by 8 September 2024. In this doctoral thesis some ballast water treatment technologies have been evaluated and optimized, with application to the inactivation of phytoplanktonic organisms (microalgae and cyanobacteria), since most of the research carried out to date has focused on bacteria. The technologies studied have been ultraviolet (UV) radiation applied with low-pressure (LP) mercury lamps and LEDs, ozonation, advanced oxidation processes (AOPs) and thermal treatments. In the case of UV radiation, the possibility of avoiding photoreactivation (visible light-dependent DNA damage repair mechanisms) by a five-day dark post-treatment has also been evaluated. Finally, an energy and economic study of the different treatments has been carried out as a guide for the selection of a particular technology for the implementation of a BWMS on board a ship. UV radiation combined with a dark post-treatment of five days and ozonation are economically competitive treatments. Although ozonation is cheaper, the low costs of both technologies make UV radiation more interesting, as it is simpler for the approval process of BWMS without the use of active substances and because it is a simpler, safer, and more environmentally friendly treatment. Although UVC LEDs are more effective in terms of inactivation than LP mercury UV lamps, treatment with the latter is currently still more economical. The microalgae Phaeodactylum tricornutum and Tetraselmis suecica and the cyanobacteria Anabaena sp. and Synechococcus sp. have been used as study organisms in the various experiments. Currently the BWMC, in regulation D-2 on maximum concentration of organisms in discharged ballast water does not consider, beyond three nominally specified bacteria, organisms smaller than 10 µm in minimum dimension, even though they represent a higher proportion of organisms above that size, nor does it propose a standard test organism (STO) within the categories it does consider (between 10 and 50 µm and larger than 50 µm minimum dimension). In this thesis, the cyanobacterium Synechococcus sp. has been proposed as STO for UV-based treatments in the category of organisms smaller than 10 µm and the microalga Tetraselmis suecica for the category between 10 and 50 µm minimum dimension.

2023-01-01T00:00:00Z