Tesis doctorales DCIE - ZIES Doktoretza tesiak

Permanent URI for this collection

http://hdl.handle.net/2454/29460

Browse

Now showing 1 - 20 of 36

Open Access
3D-printable composites for magnetic refrigeration based on Ni-Mn-In-Co shape memory alloys
(2023) Khanna, Deepali; Pérez de Landazábal Berganzo, José Ignacio; Sánchez-Alarcos Gómez, Vicente; Ciencias; Zientziak
Las aleaciones con memoria de forma metamagnética (MMSMA) Ni-Mn-Z (Z = In, Sn y Sb) han atraído un gran interés en las últimas décadas debido a sus propiedades asociadas con una transformación estructural llamada Transformación Martensítica (MT) entre un fase austenítica ferromagnética y una fase martensítica débilmente magnética. Como resultado, se produce una variación significativa de la magnetización durante la transformación martensítica. Esta característica permite la inducción de la transformación mediante la aplicación de un campo magnético, lo que da lugar a propiedades multifuncionales tales como la magneto-resistencia gigante, el efecto de memoria de forma magnético y un gran efecto magnetocalórico inverso. Estas propiedades tienen aplicaciones prácticas en detección y refrigeración magnética. Las temperaturas de transformación, la magnetización de las distintas fases, el cambio de entropía asociado a la transformación y otras características magneto-estructurales que determinan las propiedades funcionales dependen de la composición, estructura y microestructura de las aleaciones. Si bien la estructura y la composición (incluido el orden atómico) se han analizado ampliamente, el papel de la microestructura ha recibido menos atención, a pesar de su potencial para controlar las propiedades magneto-estructurales. Por lo tanto, esta tesis doctoral se centra por un lado en examinar la influencia de la microestructura (específicamente en Ni-Mn-In codopado) en las propiedades magneto-estructurales de las micro-partículas producidas por molienda. Por otro lado, el alto MCE que demuestran las aleaciones de Ni-Mn-In-Co las convierte en un material atractivo para su uso en tecnologías de eficiencia energética. Sin embargo, estas aleaciones son muy quebradizas y su uso en dispositivos comerciales (por ejemplo, intercambiadores de calor) se limita a geometrías simples. Para superar este problema, el presente trabajo de tesis demuestra que el uso de compuestos sintetizados empleando micropartículas con memoria de forma magnética (funcionalidad) y polímeros (integridad geométrica) podría ser una alternativa en el futuro. El objetivo principal es poder obtener micro-partículas con propiedades funcionales mejoradas (tamaños compatibles con una boquilla de impresora 3D estándar) que se puedan incrustar en una matriz polimérica que dé como resultado un compuesto magnético imprimible en 3D homogéneo. En este marco, se emplearon tratamientos termo-mecánicos (que incluyen trituración manual, molienda de bolas y recocido térmico) para producir micro-partículas de Ni45Co5Mn36.7In13.3. Se ha analizado la influencia d la molienda mecánica en las propiedades estructurales y magnéticas (características de la MT, estructuras cristalográficas, magnetización de saturación y susceptibilidad magnética) y en los parámetros microestructurales como las tensiones internas y los tamaños de cristalitos de las micropartículas. El análisis se realizó en muestras molidas tanto en austenita como en martensita y sometidas a diferentes tiempos de molienda. Se logró una comprensión más profunda del papel que desempeña la microestructura en las propiedades magneto-estructurales de estas aleaciones meta-magnéticas con memoria de forma. Para cada tiempo de molienda, las partículas se tamizaron en diferentes intervalos de tamaño y se realizó un análisis comparativo de los parámetros magnetoestructurales y microestructurales de las partículas dentro del mismo rango de tamaño. La correlación entre el grado de deformación y el tamaño de partícula abrió nuevas posibilidades para mejorar las propiedades funcionales de las aleaciones, donde con la mera selección del tamaño de partícula (independientemente de la duración, el tiempo y el entorno de la molienda), se puede seleccionar unas propiedades magneto-estructurales específicas con características de transformación definidas. Se ha estimado el MCE y el poder refrigerante de aquellas partículas aptas para ser embebidas en filamentos poliméricos imprimibles. Finalmente, se llevó a cabo la fabricación de compuestos magnéticos en base a mezclas polímero-MMSMA. Se ha analizado el efecto de la adición de las micropartículas sobre las transformaciones de fase y la estabilidad térmica de los polímeros. Los filamentos se extruyeron a partir de los materiales compuestos con una alta concentración de partículas y se obtuvo una adecuada consistencia mecánica. También se demostró la capacidad de impresión de estos filamentos. Como prueba de concepto, se imprimió un intercambiador de calor en 3D para refrigeración magnética utilizando el filamento desarrollado.
Embargo
Alterations of oxidative status induced by amino acid synthesis-inhibiting herbicides in sensitive and target-site resistantpopulations of Amaranthus palmeri
(2023) Eceiza, Mikel Vicente; Royuela Hernando, Mercedes; Zabalza Aznárez, Ana; Ciencias; Zientziak; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa, UPNA20-6138
Entre los métodos de control de malas hierbas, los herbicidas aparecen como métodos rápidos y efectivos, y conforman el método más utilizado para el control de malas hierbas. Dos de los grupos de herbicidas más importantes son los inhibidores de la 5-enolpiruvilsiquimato-3-fosfatosintasa (EPSPS) y la acetolactato sintasa (ALS). El único inhibidor de la EPSPS que se conoce es el glifosato, el herbicida más utilizado a nivel mundial; mientras, los inhibidores de la ALS incluyen numerosas sustancias activas. La EPSPS y la ALS son enzimas importantes que forman parte de la biosíntesis de aminoácidos aromáticos y aminoácidos ramificados, respectivamente. Cómo el glifosato o los inhibidores de la ALS bloquean estas rutas de biosíntesis de aminoácidos está estudiado a fondo, pero la secuencia de eventos fisiológicos que ocurre entre la aplicación del herbicida y la muerte de la planta no se conoce del todo. Los efectos fisiológicos establecidos hoy en día para ambos grupos de herbicidas son bastante parecidos (a pesar de que las enzimas diana sean diferentes). Algunos estudios muestran que entre estos efectos fisiológicos provocados por el glifosato y los inhibidores de la ALS está el estrés oxidativo, pero su origen (si está ligado a la inhibición de la EPSPS o ALS o es un efecto secundario aparte) y la importancia del daño oxidativo y las alteraciones en los sistemas antioxidantes (como el glutatión) inducidos en la cascada fisiológica que termina con la muerte de la planta no se conocen. En este contexto, el objetivo principal de esta tesis fue evaluar el papel del estrés oxidativo y el metabolismo del glutatión en el modo de acción del glifosato y los inhibidores de la ALS, tratando de elucidar si está relacionado con el mecanismo de acción de ambos grupos de herbicidas. Se crecieron cuatro poblaciones de la mala hierba Amaranthus palmeri S. Wats.: sensible a glifosato (GFS), resistente a glifosato (GFR), sensible a inhibidores de la ALS (AIS) y resistente a inhibidores de la ALS (AIR). En las dos poblaciones resistentes, la resistencia venía dada por mecanismos target-site (TSR). Las poblaciones GFS y GFR fueron tratadas con diferentes dosis de glifosato, mientras que las poblaciones AIS y AIR fueron tratadas con dosis diferentes de nicosulfuron (una sulfonilurea, inhibidor de la ALS). Se realizaron varios análisis fisiológicos y se compararon, en las hojas de estas poblaciones: acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS), daño oxidativo, sistemas antioxidantes (con especial énfasis en el metabolismo del glutatión) y señalización hormonal.Casi no hubo diferencias entre las plantas sensibles y resistentes no tratadas en los parámetros analizados, mostrando que la TSR no viene acompañada por un estado oxidativo basal diferente. Las plantas GFS y AIS tratadas murieron con todas las dosis de glifosato o nicosulfuron; en cambio, todas las plantas resistentes sobrevivieron. Las plantas GFS y AIS tratadas mostraron una producción y acumulación de ROS mayor que las no tratadas, un efecto que no ocurrió en las resistentes. Esta sobreproducción de ROS en las plantas sensibles tratadas provocó una peroxidación lipídica proporcional a la dosis de herbicida, un indicador inequívoco de estrés oxidativo, y cambios en los sistemas antioxidantes. Solo las plantas sensibles de las dos poblaciones mostraron un incremento de la actividad y expresión génica de la glutatión Stransferasa (GST), indicando la implicación del glutatión como antioxidante. La presencia de estrés oxidativo solo en las plantas sensibles tratadas con glifosato o nicosulfuron y su ausencia en las plantas TSR indica que el estrés oxidativo está relacionado con la inhibición de la EPSPS o la ALS, aunque los mecanismos exactos permanecen sin esclarecer. El daño oxidativo se probó como otro efecto común de ambos herbicidas, pero fue demasiado leve para provocar por sí solo la muerte de la planta. Por otra parte, los dos herbicidas alteraron el perfil hormonal, pero indujeron hormonas diferentes. Así, los cambios observados en el perfil hormonal muestran un efecto diferente de la acción herbicida. Los mecanismos que provocan estos cambios hormonales siguen siendo desconocidos, pero la inducción de ciertas hormonas puede estar relacionada con el estrés oxidativo.
Embargo
Belowground forest ecology: an empirical and modelling study on fine roots and their environment in Pinus sylvestris-Fagus sylvatica mixed stands
(2023) Yeste Yeste, Antonio; Blanco Vaca, Juan Antonio; Imbert Rodríguez, Bosco; Ciencias; Zientziak
Las temáticas principales de este trabajo son la investigación en bosques mixtos, específicamente en rodales de pino silvestre (Pinus sylvestris) y de haya europea (Fagus sylvatica), y la ecología del suelo forestal, evaluando las raíces finas de estas dos especies y las condiciones del suelo. En primer lugar, se llevó a cabo un estudio exploratorio abordando parámetros de raíces finas (biomasa y rasgos funcionales), la interacción de ambas especies a nivel de suelo y su efecto sobre las características químicas del suelo. Posteriormente, se llevó a cabo un experimento de alteración de la disponibilidad de nutrientes para evaluar la plasticidad de cada especie en las respuestas a los cambios en los recursos del suelo. Se establecieron tratamientos de fertilización, control y exclusión de hojarasca. Los estudios se llevaron a cabo en el Suroeste de los Pirineos (Navarra, norte de España). El rodal estudiado se originó en primer lugar con la regeneración natural de pinos silvestres (edad promedio actual ∼58 años) y luego por la regeneración natural de haya (edad promedio actual 43 años). La regeneración de hayas se produjo de forma ∼ heterogénea, por lo que actualmente se pueden encontrar zonas con similitud a monocultivos de pino (donde solo está presente P. sylvestris) y zonas donde ambas especies crecen juntas. Ambos tipos de zonas se ubican a una distancia próxima y mantienen condiciones ambientales similares, creando un buen escenario para la realización de estudios comparativos de cada especie y su mezcla. La biomasa y rasgos funcionales de las raíces finas de cada especie difirieron en gran medida, con valores más altos de biomasa, longitud específica y densidad del tejido radicular en el caso del haya. Además, se observó un efecto negativo sobre la biomasa de raíces finas del pino, disminuyendo cuando éste crecía cerca de un haya. Por lo tanto, aunque se observaron diferencias en términos de morfología de raíces finas, los resultados no sugieren un efecto de complementariedad entre las dos especies. En su lugar, muestran interacción competitiva sobre la colonización del volumen del suelo en la que el haya tiene ventaja sobre el pino silvestre. Esta conclusión es coherente con los resultados obtenidos en el experimento de alteración de la disponibilidad de nutrientes. La biomasa y la morfología de las raíces finas del pino se mostraron muy poco plásticas, sin apenas respuesta a la alteración de los nutrientes del suelo. Por su parte, las hayas aumentaron su biomasa de raíces finas después de aplicar la fertilización y modificaron su morfología, elongándose para explotar aún más el volumen del suelo alcanzando valores más altos de longitud específica y menor densidad del tejido radicular. El tratamiento de fertilización tuvo un mayor impacto sobre los parámetros químicos del suelo que el de exclusión de hojarasca. Los principales cambios después de la fertilización fueron una reducción del pH y del contenido de NH4 + , y un aumento del nitrógeno total del suelo, del fósforo disponible y del fósforo microbiano.
Open Access
Carbon/nitrogen relations in C3 cereal crops within a climate change context: implications on grain yield and quality
(2021) Ben Mariem, Sinda; Aranjuelo Michelena, Iker; Morales Iribas, Fermín; Arrese-Igor Sánchez, César; Ciencias; Zientziak; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
El objetivo principal de este trabajo es el uso de la aplicación de nuevos criterios de selección de trigo para identificar, de manera integradora, genotipos y prácticas de manejo de cultivos que confieran alta eficiencia en el uso de nitrógeno para alcanzar mayor rendimiento y mejor calidad de grano en condiciones ambientales cambiantes ([CO2] elevado y baja disponibilidad de agua).
Embargo
Catalizadores soportados de metales de transición para la valorización de CO2 mediante hidrogenación
(2023) González Rangulan, Vigni Virginia; Gandía Pascual, Luis; Bimbela Serrano, Fernando; Ciencias; Zientziak
El objetivo general de esta tesis doctoral es contribuir al desarrollo de catalizadores para llevar a cabo la reacción de metanación de CO2. Para la consecución de este objetivo general se han establecido una serie de objetivos específicos: Estudio preliminar y revisión bibliográfica de los aspectos fundamentales para el desarrollo, formulación, preparación y evaluación de catalizadores de Ni y Co soportados para la reacción de hidrogenación de CO2: naturaleza del soporte, método de preparación, incorporación de la carga de metal, condiciones de Capítulo 1 activación y condiciones de operación durante la reacción, entre otros, a fin de establecer las bases que guíen el diseño de un catalizador activo, selectivo y estable. Desarrollo de catalizadores de Ni y Co en forma de polvo empleando diversos óxidos metálicos como soportes, a fin de poner de manifiesto el efecto de la interacción metal-soporte en la conversión del CO2. Estudio del efecto las variables operacionales más relevantes en la reacción: temperatura de reacción, tiempo de reacción y temperatura de reducción de los catalizadores, prestando especial atención a la conversión del reactante evaluado (CO2) y el rendimiento a CH4 y a CO. Realización de ensayos de actividad catalítica que permitan efectuar la evaluación del comportamiento de los diferentes catalizadores preparados en la reacción de hidrogenación de CO2 mediante la determinación de la actividad específica por centro activo y la energía de activación aparente. Relacionar las propiedades de los catalizadores con su comportamiento durante la reacción de hidrogenación del CO2 para obtener claves que guíen el diseño racional de los mismos a través del análisis conjunto de los resultados de los ensayos catalíticos y de caracterización físico-química. Análisis de los resultados y selección de aquellos catalizadores con resultados más prometedores, a fin de evaluarlos con el sistema de análisis mediante espectroscopía de infrarrojo operando FTIR y obtener información relevante que permita contribuir a elucidar el mecanismo de reacción para la metanación del CO2.
Open Access
Desarrollo de catalizadores basados en rodio y otros metales de transición para la producción de gas de síntesis a partir de biogás
(2021) Navarro Puyuelo, Andrea; Gandía Pascual, Luis; Bimbela Serrano, Fernando; Reyero Zaragoza, Inés; Ciencias; Zientziak
El objetivo último de esta tesis doctoral es formular catalizadores de Rh y Co y desarrollar, a partir de las mejores formulaciones, sistemas catalíticos estructurados para la producción de gas de síntesis mediante el reformado de biogás. Se han considerado como rutas de reformado las reacciones de reformado seco y su combinación con la oxidación parcial de metano, a través del reformado combinado de tipo ‘oxy‐CO2’.
Embargo
Desarrollo de sensores basados en el efecto de magnetoimpedancia gigante empleando materiales magnéticos amorfos obtenidos mediante técnicas de enfriamiento ultrarrápido
(2018) Beato López, Juan Jesús; Gómez Polo, Cristina; Pérez de Landazábal Berganzo, José Ignacio; Ciencias; Zientziak
El presente trabajo tiene un claro carácter práctico y aplicado. El principal objetivo es el desarrollo de sensores basados en el efecto de magnetoimpedancia gigante (o efecto GMI) empleando materiales magnéticos amorfos obtenidos mediante técnicas de enfriamiento ultrarrápido, para su aplicación en ámbitos tecnológicos de interés. La elección de este efecto como principio de operación de los sensores se fundamenta en la necesidad de desarrollar dispositivos que muestren una alta sensibilidad, rapidez en el tiempo de respuesta, bajo consumo y bajo coste. El efecto GMI se basa en las grandes variaciones de impedancia, tanto en su parte real como imaginaria, de un conductor ferromagnético blando al pasar una corriente eléctrica de alta frecuencia, tras la aplicación de un campo magnético estático externo. Dichos cambios son debidos a la modificación de la profundidad de penetración de la corriente eléctrica, como consecuencia de la variación de la permeabilidad magnética de la muestra. No obstante, el campo magnético no es el único parámetro capaz de modificar la impedancia de la muestra. Entre otros, las tensiones mecánicas aplicadas a la muestra son capaces de producir modificaciones cuantificables de la impedancia, fenómeno conocido como efecto Giant Stress Impedance, GSI. Los sensores diseñados se basarán en las variaciones de impedancia experimentadas bajo el efecto de ambos parámetros. En este trabajo se han desarrollado los siguientes sensores: sensor magnetoelástico (sensor μDiaS-ME); sensor de posición no contacto (sensor μDiaS-NC); sensor para la detección y cuantificación de nanopartículas magnéticas (Sensor NanoMagS)
Open Access
Diseño de nuevos productos postbióticos para su aplicación en la acuicultura de trucha arcoíris
(2024) Quintanilla Pineda, Mario Alejandro; Marzo Pérez, Florencio; Ciencias; Zientziak; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
El uso de los postbióticos como herramientas de control biológico se fundamenta en la utilización de los productos metabólicos derivados del cultivo controlado de los microorganismos. Estos postbióticos pueden ser aplicados para mejorar la salud de los animales que lo consumen. Suponiendo una opción asequible, segura y natural que promueva el bienestar animal por su fácil administración, particularmente en acuicultura. En este contexto, esta tesis pretende desarrollar un producto postbiótico innovador que beneficie a la industria acuícola y mejore la salud de la trucha arcoíris, abordando tanto la selección de microorganismos, la producción de postbióticos y la evaluación de eficacia de producto en condiciones in vivo. Por lo cual, se propusieron los siguientes objetivos: (1) Seleccionar aislados bacterianos obtenidos de peces en función de su capacidad para inhibir los patógenos Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida y Yersinia ruckeri para el diseño de un producto postbióticos; (2) Estandarizar el proceso de fabricación del producto postbiótico a escala de laboratorio, evaluando cambios en las características del producto bajo diferentes diseños experimentales; (3) Estudiar la efectividad del producto en experimentos in vivo, analizando el impacto de la administración de pienso suplementado con postbióticos en la salud de trucha arcoíris; (4) Determinar el efecto del producto postbiótico en la resistencia a las enfermedades yersiniosis y forunculosis a través de modelos de infección experimental. Para el aislamiento de microorganismos candidatos para el diseño del producto postbiótico, se obtuvieron muestras de tejidos de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) y tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus). Los microorganismos obtenidos fueron evaluados en experimentos in vitro frente a A. salmonicida subsp. salmonicida y Y. ruckeri seleccionando aquellos con mayor actividad antibacteriana. Posteriormente, estos fueron identificados y empleados para la fabricación de producto postbiótico, con el cual se determinó a través de enfrentamientos por cocultivo y ensayo de microdiluciones si estos conservan la actividad antibacterial previamente reportada. Se seleccionaron dos bacterias, con las cuales se diseñó el proceso de fabricación, perfilando características como la supervivencia de los microorganismos en diferentes pH y porcentaje de sales biliares de trucha arcoíris, su capacidad hidrofóbica y potencial enzimático. Así mismo, el producto postbiótico fue fabricado bajo diferentes condiciones experimentales, determinando la sinergia que existe entre ambos microorganismos, la influencia del tiempo de incubación previo a la inactivación y la influencia del medio de cultivo empleado en la actividad antimicrobiana. Además, el producto fue sometido a diferentes temperaturas y enzimas proteolíticas determinando su termoestabilidad y el aporte de las fracciones proteicas en la actividad antimicrobiana. Se realizó una experiencia in vivo donde se alimentó a trucha arcoíris con pienso suplementado con postbiótico al 0.5%, y con pienso sin suplementar, tomando muestras en puntos específicos del período de suplementación. Para el estudiar el efecto inmunomodulador, se tomaron muestras de riñón cefálico y se estudiaron cinco citoquinas a través de real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR). Para el estudio de cambios en la microbiota intestinal se tomaron muestras de mucus intestinal, que fueron procesadas en medios de cultivo selectivos para evaluar cambios en las concentraciones de bacterias ácido-lácticas y aeróbicos totales. Al finalizar el estudio los peces fueron pesados para determinar cambios en el peso final. Finalmente, los animales que consumieron el pienso suplementado y control fueron sometidos a infecciones experimentales con los patógenos A. salmonicida subsp. salmonicida y Y. ruckeri, para poder determinar cambios en la supervivencia y evaluando la contribución del pienso suplementado a la mejora en la resistencia de los animales a las enfermedades de yersiniosis y forunculosis. Se aislaron 369 microorganismos de las muestras iniciales, de los cuales se identificaron 12. Cuatro pertenecían a Pediococcus acidilactici, siete a W. cibaria, y uno a Weissella paramesenteroides. Se fabricaron postbióticos utilizando estos aislados y se determinó que dos aislados de W. cibaria exhibían la mayor actividad antibacteriana contra los patógenos de interés. Se confirmó que las proteínas en el producto postbiótico eran principalmente responsables de su actividad antibacteriana. A pesar de la pérdida parcial de eficacia durante el proceso de fabricación en medios de cultivo vegetal, cocultivo y exposición al calor, la actividad antibacteriana seguía siendo significativa. La administración de pienso suplementado con postbiótico aumentó las concentraciones de bacterias acidolácticas en el intestino de la trucha arcoíris. Además, se observó una modulación en la expresión de citoquinas proinflamatorias y una mejora en la supervivencia frente a Y. ruckeri y A. salmonicida subsp. salmonicida. Es necesario seguir avanzando en la investigación de alternativas al uso de antibióticos, especialmente enfocado en el desarrollo de postbióticos aplicables en la acuicultura y otras áreas de producción animal. Estas innovadoras opciones buscan no solo reemplazar los antibióticos, sino también erradicar su uso en la cría de animales, con el objetivo de prevenir la propagación de genes de resistencia en los animales, su entorno y, en última instancia, en los consumidores.
Open Access
Environmental and agronomic challenges in organic fertilization: long-term biosolid application in agricultural soil
(2024) Zaragüeta, Armelle; Enrique Martín, Alberto; Orcaray Echeverría, Luis; Ciencias; Zientziak
Las nuevas políticas de la Unión Europea van encaminadas a mitigar y adaptarse al cambio climático, mientras se garantiza la sostenibilidad y seguridad alimentaria. Paralelamente, la población mundial genera gran cantidad de aguas residuales las cuales, como consecuencia de su depuración, generan lodos. Estos, una vez estabilizados, pueden ser utilizados en agricultura como enmienda orgánica bajo el nombre de biosólido. El uso de enmiendas orgánicas como el biosólido, se plantea como una buena herramienta para alcanzar estos objetivos ambientales y agronómicos al permitir el reciclado de nutrientes. Sin embargo, su uso no está exento de posibles problemas medio ambientales. Bajo este contexto, la presente tesis profundiza en los posibles efectos ambientales, edáficos y agronómicos que supone aplicar biosólido procedente de residuos urbanos en un suelo agrícola calcáreo durante un periodo largo de tiempo en un clima mediterráneo. También se evalúan distintas estrategias fertilizantes para dar respuesta a las necesidades agronómicas y medio ambientales actuales de forma simultanea.
Embargo
Estudio de la hidrogenación de CO2 con catalizadores de níquel y cobalto soportados
(2024) Navarrete Rodríguez, Luisa Fernanda; Gandía Pascual, Luis; Bimbela Serrano, Fernando; Garcés Polo, Siby Inés; Ciencias; Zientziak; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
El objetivo general de la presente tesis doctoral es evaluar el desempeño de catalizadores de Ni y de Co soportados en la hidrogenación de CO2 como ruta de valorización de este compuesto hacia la obtención de productos químicos con baja huella de carbono, en particular metano, como tecnología facilitadora de la integración del hidrógeno de origen renovable en la industria química y el mix energético.
Embargo
Estudio de sistemas foto-termocatalíticos para la hidrogenación de CO2 con energía solar
(2025) Imizcoz Aramburu, Mikel; Gandía Pascual, Luis; Navajas León, Alberto; Pellejero, Ismael; Ciencias; Zientziak; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
En el contexto actual de crisis climática producida por las elevadas emisiones de CO2 antropogénico, la vía de la catálisis fototérmica explorada en este trabajo posibilita la producción limpia de metano neutro en emisiones de carbono, por medio de la reacción de Sabatier, utilizando la luz solar como fuente de energía e hidrógeno de origen renovable. De este modo, hemos preparado materiales consistentes en nanopartículas de rutenio y níquel (metales activos para la metanación de CO2 por vía térmica) soportadas sobre diferentes óxidos metálicos, los hemos caracterizado por diferentes técnicas y hemos evaluado su actividad foto-termocatalítica bajo iluminación con luz artificial. Una parte fundamental del trabajo la hemos centrado en tratar de estudiar de manera diferenciada los procesos fotoquímicos y termoquímicos producidos en los catalizadores iluminados durante la reacción, lo cual es fundamental para futuros desarrollos orientados a aprovechar al máximo el espectro de la radiación solar. Así mismo, hemos llevado a cabo la validación de estos catalizadores en condiciones relevantes de reacción con luz solar real concentrada mediante la adaptación del reactor empleado en el laboratorio. Por último, hemos explorado nuevas vías para la preparación de catalizadores multimetálicos en un solo paso a partir de la pirólisis/calcinación de MOFs, así como el diseño y fabricación de microrreactores como posible tecnología para la intensificación de la producción de metano solar a una escala superior a la de laboratorio. En el capítulo 1 ofrecemos una introducción general sobre las estrategias de actuación para paliar la crisis climática actual, las tecnologías de captura, almacenamiento y utilización de CO2 y la reacción de Sabatier como proceso clave en la obtención de combustibles solares. En el capítulo 2 se describen los principales objetivos del trabajo. En el capítulo 3 abordamos la preparación y caracterización de catalizadores de rutenio soportado sobre óxidos metálicos y comparamos los efectos del método de preparación y del soporte empleado en la actividad catalítica de los materiales para la reacción de Sabatier asistida por luz solar simulada. En el capítulo 4 incluimos una serie de estudios sobre la actividad fototermocatalítica de los mismos catalizadores a los que se refiere el capítulo III, que tiene como objetivo último analizar de forma desacoplada los procesos fotoquímicos y termoquímicos que tienen lugar al iluminar los materiales durante la reacción. En el capítulo 5 recogemos el estudio de los mismos catalizadores a los que se refiere en el capítulo III en condiciones relevantes de reacción, empleando la luz como única fuente de energía. En este capítulo incluimos el estudio realizado bajo luz solar real concentrada. En el capítulo 6 mostramos la preparación y caracterización de catalizadores de níquel soportado sobre TiO2 y estudiamos el efecto del método de preparación asistida con borohidruro sódico en la actividad catalítica de los materiales para la reacción de Sabatier por las vías termocatalítica y foto-termocatalítica. En el capítulo 7 exploramos el empleo de MOFs como soportes de nanopartículas de rutenio y como precursores para la preparación de catalizadores a partir de tratamientos térmicos de pirólisis o calcinación. En el capítulo 8 mostramos el trabajo realizado en la puesta a punto del sistema de reacción y el reactor catalítico y exploramos el diseño y fabricación de microrreactores. En el capítulo 9 recogemos las conclusiones generales de esta tesis y las líneas de trabajo futuro propuestas.
Open Access
Evaluation of main drivers and barriers of local climate action in Europe: cities taking action for the sustainable development goals
(2023) Rivas Calvete, Silvia; Bertoldi, Paolo; Ciencias; Zientziak
No existe un 'Planeta B'. Hace décadas que diversos factores tanto naturales como antropogénicos hacen inviable la persistencia del sistema tierra a largo plazo tal y como lo conocemos. El calentamiento global y sus efectos , lo que conocemos como cambio climático, es un hecho demostrado que urge a las naciones, los gobiernos de todo tipo y a la sociedad civil a tomar medidas. Porque la amenaza climática no solo pone en peligro el medio ambiente y los recursos naturales, es una amenaza que afecta directamente a las sociedades, su equilibrio y seguridad. Los paneles intergubernamentales de expertos concuerdan que la acción local climática es fundamental en los esfuerzos globales para mitigar y adaptarse a los efectos del cambio climático. Esta Tesis evalúa en profundidad la acción local climática en materia de mitigación y adaptación en Europa. Así, dentro del marco de una de las iniciativas mas importante en la materia, y en base a los únicos y primeros datos de monitorización existentes, se evalúan de manera cuantitativa así como cualitativa los factores que han determinado la eficiencia y eficacia de las acciones destinadas a mitigar y adaptarse a los efectos del cambio climático. Así, el primero de los cuatro artículos desarrollados y publicados durante mis años de doctorado que conforman esta Tesis analiza los factores que han determinado la eficiencia en el seguimiento de la implementación de medidas de mitigación del cambio climático en ciudades de Europa. Una vez identificados los factores que han facilitado o impedido a las ciudades adheridas a la iniciativa el implementar y monitorizar las medidas locales de acción climática proyectadas, el segundo articulo cuantifica los resultados reales obtenidos por las ciudades en sus territorios. Una vez evaluadas la eficiencia y eficacia de la acción local climática en Europa en el periodo 2008-2020, se ha procedido a estudiar la relevancia, sostenibilidad e impacto de estas acciones, estudiando primero el nivel de ambición de las ciudades europeas para el siguiente periodo de actuación climática local (2020-2030) , cuyos resultados viene descritos en el tercer articulo de esta Tesis. 24 Por ultimo y dado que en 2015 se incluyo en la iniciativa el pilar de adaptación contra el cambio climático, el cuarto articulo evalúa los principales factores y características de los planes de acción en la materia . Como se describe a continuación, veremos que estos 4 artículos dan un enfoque global o análisis ex post de la primera experiencia en materia de acción climática monitorizada de manera armonizada en Europa, evaluando los principales factores que han determinado el éxito o fracaso de los resultados e indicando el camino a tomar en la lucha local frente al cambio climático en el siguiente periodo de actuación con objetivos para el 2030.
Open Access
Extraction of bioactive compounds from agrifood byproducts and wild plants. Study of their bioaccessibility and applications
(2024) Pires Nogueira, Danielle; Ancín Azpilicueta, Carmen; Odriozola Serrano, Isabel; Cantos Villar, Emma; Ciencias; Zientziak
Este estudio examinó la composición y posible aplicación de subproductos de la agroindustria y extractos de plantas silvestres. Se estudió el extracto de residuos de cebolla para determinar su contenido fenólico y su actividad antioxidante y antiproliferativa. Se evaluó cómo las digestiones gastrointestinales y colónicas in vitro del extracto de rosa mosqueta (Rosa canina L.) afectaron su concentración de compuestos fenólicos bioaccesibles y su capacidad antioxidante. Se utilizaron productos de raspón de uva Mazuelo para explorar la posibilidad de sustituir el anhídrido sulfuroso (SO2), un conservante común del vino, en vinos de la variedad Tempranillo. Los resultados sugieren aplicaciones potenciales de extractos de residuos de cebolla como ingredientes funcionales con propiedades antioxidantes y antiproliferativas, particularmente en enfermedades relacionadas con el estrés oxidativo como el cáncer, al tiempo que promueven principios de economía circular a través de la valorización de residuos. Los extractos de rosa mosqueta han mostrado potencial como ingredientes funcionales a pesar de las transformaciones causadas por la digestión. En cuanto a los vinos, los cambios en la composición físico-química durante el almacenamiento no influyeron en las características organolépticas. El análisis sensorial mediante una prueba triangular no reveló diferencias entre los vinos con la adición de extracto de Mazuelo y el control positivo, lo que sugiere el potencial del extracto de raspón de Mazuelo como una estrategia viable para la sustitución de SO2. Sin embargo, se necesitan más investigaciones para determinar completamente la efectividad de los usos propuestos de los extractos estudiados.
Open Access
Fisiología de la resistencia múltiple a los herbicidas glifosato e inhibidores de acetolactato sintasa en amaranthus palmeri
(2022) Barco Antoñanzas, María; Zabalza Aznárez, Ana; Royuela Hernando, Mercedes; Ciencias; Zientziak; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
Este trabajo se plantea en el marco de la necesidad de profundizar en el conocimiento de la fisiología de las plantas resistentes a herbicidas, lo que requiere, no solo identificar y dilucidar las bases moleculares de las resistencias, sino también abordar el plano fisiológico, analizando la respuesta a nivel de metabolismo a la aplicación de estos herbicidas. La utilización de plantas que ya han desarrollado resistencia múltiple a estos herbicidas es una buena herramienta para desarrollar métodos para su detección, aportar claves para su manejo y prevenir su aparición. Además, el establecimiento de la acción herbicida en plantas resistentes permite comprender cómo y por qué son letales estos herbicidas (conocimiento del modo de acción herbicida), ayudando a que su utilización sea más racional y sostenible. Se ha profundizado en la fisiología de una población de A. palmeri con resistencia múltiple (RM) a los herbicidas glifosato y piritiobac (inhibidor de ALS) y en los efectos fisiológicos de estos herbicidas. Para ello, se han caracterizado a nivel molecular los mecanismos de resistencia, y se ha abordado la acción herbicida estudiando la respuesta fisiológica a diferentes niveles tras el tratamiento con glifosato, piritiobac o la mezcla de ambos. Este trabajo proporciona nuevos detalles acerca de la caracterización y de la fisiología de la población RM y aporta información novedosa en cuanto a los efectos fisiológicos provocados en las plantas sensibles y resistentes por los herbicidas IBAR e IBAA. Estos resultados son, potencialmente, de interés práctico para el sector agrícola, por la importancia global de las malas hierbas resistentes a glifosato, herbicida más usado a nivel mundial y a inhibidores de ALS, grupo de herbicidas que incluye un gran número de materias activas. Todo ello, unido al incesante incremento de resistencias múltiples a ambos tipos de herbicidas, hace necesarios los estudios que profundicen en el conocimiento fisiológico de este tipo de resistencias para avanzar hacia un manejo más sostenible y duradero.
Open Access
From model to crop: root functional analysis of Medicago forage legumes to face drought stress at the whole plant level
(2022) Echeverría Obanos, Andrés; González García, Esther; Ciencias; Zientziak; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
Las leguminosas son el segundo cultivo más importante en la Tierra y ocupan alrededor del 15% del área total cultivada. Son ecológicamente importantes debido a su capacidad de fijar nitrógeno atmosférico y representan una de las mayores fuentes de proteínas para la dieta humana y animal. Entre las diferentes especies, la alfalfa (Medicago sativa, Ms) es una de las más conocidas y más ampliamente cultivada a lo largo del mundo, mientras que Medicago truncatula (Mt), que esta filogenéticamente relacionada con la alfalfa, se puede encontrar en la zona semiárida del Mediterráneo. En el escenario actual de cambio climático, donde la sequía es cada vez más intensa, y la población mundial aumenta año a año, existe una preocupación global por la disponibilidad de alimento para los seres humanos y las especies animales. Es aquí donde el papel de estas dos especies de leguminosas cobra gran importancia para afrontar los requerimientos nutricionales de la población mundial. El estudio de las respuestas de las plantas frente a la sequía es fundamental para lograr estos objetivos en seguridad alimentaria. El objetivo general de este trabajo es entender las respuestas de Ms y Mt en condiciones de sequía en relación con el metabolismo del carbono a nivel global de planta y con especial atención al órgano radicular. En este contexto hemos incluido el estudio de varias parcelas de alfalfa de secano en Bardenas reales que nos gustaría utilizar en el futuro para valorar marcadores de estrés identificados en condiciones controladas bajo condiciones naturales.
Open Access
Hybrid and lanthanide-doped xerogels, and modified titanosilicalites: synthesis, characterisation and application in sensorics and photocatalysis
(2024) Cruz Quesada, Guillermo; Garrido Segovia, Julián José; López Ramón, María Victoria; Espinal Viguri, Maialen; Ciencias; Zientziak; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
La investigación presentada en esta memoria tiene como objetivo preparar xerogeles híbridos de silicio y silicalitas de titanio modificadas, utilizando diversos precursores orgánicos, y estudiar la influencia de su naturaleza en las propiedades texturales y químicas de los nuevos materiales, con el fin de controlar su química superficial y textura, buscando la mayor versatilidad y el material mejor adaptado a la aplicación concreta que se le pretende dar, que son, en este estudio, la preparación de membranas de sensores químicos de fibra óptica y la degradación fotocatalítica de venlafaxina.
Open Access
Influence of microstructure in the martensitic transformation and in the physical and magnetic properties in metamagnetic shape memory alloys
(2019) López García, Javier; Recarte Callado, Vicente; Rodríguez Velamazán, José Alberto; Ciencias; Zientziak
In this work we have focused in the study of the influence of the microstructure in metamagnetic shape memory alloys (Ni-Mn-In and Ni-Mn-Sn systems) together with the effect of Co-doping, in order to gain insight into these effects and to control and improve the properties of these materials. Starting with the ternary Ni-Mn-Sn system, we have stablished the correlation between microstructural parameters and magnetostructural properties in these alloys. We have characterized the different microstructural states induced by thermo-mechanical treatments and correlated them with the properties of the alloys. The cobalt-doped quaternary system, Ni-Co-Mn-Sn-Co has been the next subject of study. With the aim of obtaining further understanding of the effect of Cobalt doping the magnetic coupling, we have selected the Ni-Mn-In system as case study. Since in the systematic study of the effect of milling we have observed that long milling times lead to amorphous states, we have extended our study to the recrystallization processes in Ni-Co-Mn-Sn and Ni-Co-Mn-In alloys, with the analysis of the evolution of the different phases, the cell parameters and microstrutural parameters as grain size, micro and macrostrains.
Open Access
Integrative approaches for the analysis of abiotic stress responses in the legume-Rhizobium symbiosis: from shoots to roots
(2020) Rubia Galiano, María Isabel; Arrese-Igor Sánchez, César; Larrainzar Rodríguez, Estíbaliz; Ciencias; Zientziak
La actual población mundial junto con las predicciones de un mayor crecimiento sugieren que es necesario incrementar el rendimiento de los cultivos a nivel mundial. Las leguminosas son el segundo cultivo más importante para alimentación después de los cereales, y gracias a su capacidad de establecer una relación simbiótica con bacterias del suelo, se reduce el impacto del uso de fertilizantes nitrogenados sobre el medio ambiente. Esta simbiosis da lugar al proceso conocido como fijación biológica de nitrógeno (FBN), que consiste en la reducción de nitrógeno molecular a amonio, a partir del cual, las plantas sintetizan compuestos orgánicos nitrogenados esenciales para su nutrición. Desafortunadamente, la FBN es un proceso muy sensible a estreses bióticos y abióticos tales como salinidad, sequía o limitación de nutrientes, entre otros. El objetivo general de este trabajo es ampliar los conocimientos sobre la regulación de la FBN y los mecanismos fisiológicos y bioquímicos que activan las plantas en respuesta a estreses abióticos. Para contrarrestar los efectos negativos de estreses osmóticos, las plantas y las bacterias son capaces de sintetizar compuestos osmoprotectores para mantener la viabilidad de las células, por ejemplo, el aminoácido prolina. El primer paso clave para entender las múltiples funciones de esta molécula bajo situaciones de estrés osmótico es una monitorización del uso de prolina a tiempo real. En el capítulo uno nuestros resultados mostraron que, en bacteroides, la acumulación de prolina no ocurre durante la fase de estrés, si no durante la recuperación, una vez las condiciones óptimas para el crecimiento de la planta se han reestablecido. En el capítulo dos, se llevó a cabo un estudio proteómico y metabólico dirigido para ampliar el conocimiento sobre el metabolismo de aminoácidos en nódulos de guisante. En el modelo clásico de intercambio de nutrientes entre simbiontes, la planta suministra energía en forma de dicarboxilatos a los bacteroides fijadores de nitrógeno a cambio de amonio. Sin embargo, este modelo clásico fue cuestionado por la observación de que las mutaciones en los transportadores de aminoácidos ABC, AapJQMP and BraDEFGC, en Rhizobium leguminosarum dieron lugar a síntomas de falta de nitrógeno en plantas tanto de guisante como de alubia. Se encontró que era esencial la absorción de aminoácidos de cadena ramificada (AACRs) para una efectiva FBN, al menos en especies de R. leguminosarum. Otro enfoque experimental para comprender mejor el papel del metabolismo de los aminoácidos en los nódulos es la aplicación de compuestos que inhiben la biosíntesis de AACRs en las células de las plantas tales como los herbicidas del grupo B. Estos enfoques nos permitieron verificar como la inhibición del transporte de AACRs entre simbiontes tuvo un mayor efecto en el metabolismo nodular que la inhibición de la biosíntesis de AACRs. De hecho, la biosíntesis de AACRs fue también inhibida debido a la doble mutación de aap/bra. En el capítulo dos, también evaluamos el efecto del estrés hídrico sobre el proteoma nodular, ya que entre las estrategias que usan las plantas en respuesta a estreses abióticos hay varias relacionadas con el metabolismo de aminoácidos. Este estudio destaca la relevancia de aminoácidos poco abundantes, como metionina, aminoácidos aromáticos o el ácido γ-aminobutírico, en la respuesta al estrés hídrico. Finalmente, hasta ahora no se ha intentado llevar a cabo un enfoque integral en el que se analicen los posibles cambios causados por sequía en la distribución de carbono (C) y, además, se analice el efecto sobre el consumo o la acumulación de metabolitos en todos los órganos de la planta. Con este propósito, en el capítulo tres, se analizó el efecto de la sequía tanto en la distribución de [U-13C]-sacarosa como en el contenido ureidos, ácidos orgánicos y carbohidratos. Descubrimos que la sequía disminuyó el transporte de 13C a los tejidos sumidero y cambió la prioridad en la distribución de C entre los órganos sumideros.
Open Access
An integrative, multidisciplinary approach to the study of the impact of climate change on legume agro-physiology and metabolism
(2021) Soba Hidalgo, David; Aranjuelo Michelena, Iker; Munné Bosch, Sergi; Arrese-Igor Sánchez, César; Ciencias; Zientziak; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
Las leguminosas son la segunda familia, tras los cereales, en importancia agrícola, cubriendo el 14% de la superficie cultivada. En el contexto actual y en un futuro cercano, la producción de leguminosas se ve amenazada por diversos estreses abióticos asociados con el cambio climático. Estos se espera que aumenten en número y severidad durante las próximas décadas. Debido al importante desafío para la seguridad alimentaria, es clave comprender cómo se pueden mejorar los futuros cultivos de leguminosas para resistir condiciones ambientales adversas. El objetivo general de esta tesis es obtener más conocimientos sobre los mecanismos implicados en la respuesta de las leguminosas a las condiciones ambientales ([CO2], sequía y temperatura) mediante la integración de medidas de biomasa, procesos fisiológicos y bioquímicos y niveles de metabolitos y otros compuestos.
Open Access
Iron based nanostructures: synthesis, characterization and environmental applications
(2022) Cervera Gabalda, Laura María; Gómez Polo, Cristina; Ciencias; Zientziak; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
En los últimos años, la contaminación ambiental se ha convertido en un tema de preocupación pública. Debido a diferentes actividades, diversos compuestos orgánicos e inorgánicos acaban en el medio ambiente afectando sobre todo a las fuentes de agua potable y a la calidad del aire. Existen numerosos métodos para la eliminación de contaminantes. Entre ellos, destaca el método de adsorción debido a su simplicidad, bajo coste y elevada eficiencia. La estabilidad, porosidad, elevada área superficial, capacidad de transferencia electrónica entre otras propiedades, hacen que los nanomateriales se utilicen ampliamente como eliminación de contaminantes. En particular, las nanoestructuras magnéticas son ampliamente utilizadas como adsorbentes debido a la posibilidad de separarlos del entorno en el que están inmersos empleando un campo magnético externo. Además, está característica mejora la posibilidad de reciclar y reutilizar estos nanomateriales para reducir los costes del proceso. Concretamente, los nanomateriales basados en hierro y carbono se proponen como adsorbentes altamente eficientes debido a la elevada capacidad de adsorción del carbono. Además, la abundancia natural del hierro, su bajo cote, sus propiedades magnéticas y químicas y su baja toxicidad hacen que estos nanomateriales sean muy interesantes para su utilización en el campo de la reparación del daño medioambiental. Por otro lado, los fotocatalizadores también tienen interés en la eliminación de contaminantes. En este contexto, nuevamente, las nanopartículas magnéticas tienen gran interés debido a sus propiedades fisicoquímicas. Concretamente, las ferritas con diferentes cationes se utilizan como fotocatalizadores gracias a la posibilidad de diseñar semiconductores con valores de energía de band-gap reducidos y óptimas propiedades magnéticas y fotocatalíticas. Particularmente, en esta tesis se han analizado ferritas de Co-Zn como fotocatalizadores activos en el visible. En este trabajo, se han sintetizado en primer lugar nanoestructuras de Fe-C utilizando tres procedimientos diferentes teniendo como estrategia común la utilización de azúcar (glucosa, fructosa o sacarosa) como fuente de carbono. El primer procedimiento consiste en preparar una disolución acuosa que contiene una mezcla de sales de hierro (Fe3+) con diferentes azúcares como fuente de carbono. A continuación, la disolución se seca y se calcina a diferentes temperaturas. El segundo procedimiento de síntesis para obtener nanoestructuras de Fe-C está basado en la reducción de nanopartículas de Fe3O4 mediante la descomposición térmica de la fructosa. Finalmente, el calentamiento por inducción magnética se ha utilizado como nuevo método para recubrir con carbono nanopartículas magnéticas de Fe3O4. Las nanoestructuras obtenidas mediante cada uno de los métodos ateriores fueron caracterizadas estructuralmente utilizando diferentes técnicas como el Análisis Termogravimétrico (TGA), Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR), Difracción de Rayos X (XRD), Microscopía Electrónica, o Espectroscopia Raman. La caracterización magnética de las muestras se ha llevado a cabo mediante magnetometría SQUID. La combinación de la caracterización estructural y magnetica de las muestras ha permitido analizar comparativamente los diferentes métodos de síntesis empleados para obtener nanoestructuras de Fe-C. Una vez se caracterizaron ampliamente las nanoestructuras de Fe-C, se evaluó la capacidad de adsorción de algunas muestras seleccionadas de cada uno de los métodos de síntesis, así como su reutilización. Para ello, se eligieron Cr (VI) y fenol como modelos de contaminantes orgánico e inorgánico, respectivamente. Además, el calentamiento por inducción magnética se estudió como un método alternativo de desorción de fenol y se comparó con un tratamiento térmico convencional. Finalmente, se sintetizaron nanopartículas de CoxZn1-xFe3O4 mediante el método de co-precipitación. Se caracterizaron estructuralmente (Difracción de rayos X, Espectroscopia de Fluorescencia de Rayos X y Microscopia Electrónica de Barrido), ópticamente (Espectroscopia UV-Vis por Reflectancia Difusa (DRS) y Espectroscopia de Fotoluminiscencia) y magnéticamente (magnetometría SQUID). Además, se realizaron mediciones de Espectroscopia de Emisión Óptica con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP), área superficial y potencial Zeta para completar la caracterización de las nanopartículas. La actividad fotocatalítica de las ferritas de Co-Zn se evaluó utilizando fenol y tolueno como modelos de contaminantes en medio acuoso y en aire respectivamente.

Browse

Browsing Tesis doctorales DCIE - ZIES Doktoretza tesiak by Title

Results Per Page

Sort Options