Compostaje y vermicompostaje de residuos agrícolas. Su papel en la eliminación de fármacos en el sistema suelo-planta y sobre el desarrollo vegetal
| Autor: | García-España Soriano, Laura |
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| Přispěvatelé: | Boluda Hernández, Rafael, Facultat de Farmàcia |
| Jazyk: | Spanish; Castilian |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | RODERIC: Repositorio Institucional de la Universitat de Valéncia instname RODERIC. Repositorio Institucional de la Universitat de Valéncia |
| Popis: | La investigación dirigida hacia la gestión, tratamiento y aprovechamiento de los residuos agroindustriales para la producción de productos útiles como insumos de otros procesos industriales, ha sido y está siendo uno de los temas prioritarios en los campos de la biotecnología, agroquímica y ciencias medioambientales. Por otro lado, las normativas europeas, nacionales y autonómicas, incorporan capítulos específicos sobre los residuos derivados de la actividad agrícola y ganadera dado que su tratamiento requiere especificidades propias, debido a sus posibles orientaciones estratégicas. La detección de contaminantes emergentes en todos los compartimentos ambientales, así como en muchos residuos, ha creado, en los últimos años, la necesidad de desarrollar procedimientos para su eliminación que puedan aplicarse como técnicas de biorremediación. La utilización de los procesos de compostaje y vermicompostaje se vienen empleando como estrategias para el aprovechamiento y el reciclado de residuos orgánicos y, por ende, para el tratamiento y valorización de los biorresiduos agrícolas; esto puede proporcionar enmiendas orgánicas que mejoren la calidad del suelo y favorezcan el desarrollo vegetal. La necesidad de mejorar, proteger y conservar la calidad de los suelos y su funcionalidad con el fin de incrementar la producción y la seguridad alimentaria, junto con el reciclado de residuos, constituyen una de las bases que marcan el camino hacia la sostenibilidad y contribuyen, en gran parte, a llevar a cabo de manera exitosa las directrices de la economía circular, tanto en el presente como en el futuro. Por todo lo anterior, la presente tesis doctoral se ha centrado en el estudio comparativo de los procesos de compostaje y vermicompostaje de diversos residuos agrícolas. Durante los experimentos realizados se llevó a cabo: la caracterización física y química de los materiales iniciales, el seguimiento de los procesos y la valoración de la calidad y madurez de los productos obtenidos. Para ello se emplearon técnicas convencionales de análisis de residuos, compost, vermicompost, sustratos, suelos y plantas, así como procedimientos específicos mediante HPLC/MS/MS y las técnicas de espectroscopía infrarroja, resonancia magnética nuclear y microscopía electrónica. Además, se llevó a cabo, mediante técnicas metagenómicas, la identificación de la biota presente en los materiales iniciales y productos finales, lo cual permitió conocer los principales microorganismos que participan en el compostaje y vermicompostaje de los residuos agrícolas utilizados, estudiando su presencia y diferencias; este aspecto ha contribuido a ampliar el conocimiento de los procesos que tienen lugar y los microorganismos responsables de la biodegradación y humificación de la materia orgánica. También se estudió el efecto del compostaje y vermicompostaje sobre la eliminación de contaminantes emergentes,como los medicamentos, presentes en lodos de depuradora; los resultados demuestran la viabilidad de estos procesos para eliminar este tipo de contaminantes. Por otro lado, se estudió el papel que ejercen los productos obtenidos sobre la inhibición del desarrollo de ciertos microorganismos patógenos comunes que afectan a vegetales con la finalidad de conocer su efecto biosupresor. Se observó que algunos extractos de los compost y vermicompost obtenidos mostraron efectos inhibidores sobre algunos fitopatógenos. Otros aspectos que se han abordado han sido: el estudio del efecto de los compost y vermicompost obtenidos sobre sobre el desarrollo vegetal en especies de plantas aromáticas de interés, así como su utilización como enmiendas del suelo y su influencia sobre la eliminación de algunos medicamentos en el sistema suelo-planta, analizando la capacidad de absorción y transferencia. Los resultados indicaron que, los compost y vermicompost de residuos de cítricos y maíz mejoran, en general, el desarrollo de plantas aromáticas como Rosmarinus officinalis, Mentha spicata y Lavandula angustifolia. La adición al suelo de compost y vermicompost sobre la eliminación de fármacos y su absorción por la planta mostraron que medicamentos como el paracetamol o benzocaína desaparecen rápidamente en el suelo mientras otros como el ibuprofeno son más persistentes. En general, se observó una acumulación en el sistema radicular. La concentración de medicamentos como el paracetamol y benzocaína disminuyó intensamente con el tiempo, mientras que en los suelos adicionados con quinolona, ácido acetil salicílico y cafeína la absorción fue similar. En el caso del ibuprofeno, se observó un aumento de su acumulación en el sistema radicular tanto a concentraciones bajas como elevadas. La información obtenida, durante la realización de esta Tesis Doctoral, constituye una contribución valiosa en la temática del tratamiento de residuos agrícolas mediante el compostaje y vermicompostaje y el efecto de los productos obtenidos desde diferentes puntos de vista: obtención de sustratos, microorganismos implicados, enmiendas orgánicas y técnicas de biorremediación. Además de su importancia científico-técnica, el conocimiento de todos estos aspectos proporciona una herramienta interesante para el reciclaje y la valorización de los biorresiduos en el camino hacia la sostenibilidad y la economía circular. The research based on the management, treatment and use of agroindustrial residues for developing useful products to be used as consumable goods for other industrial processes, has been, and actually is, one of the main topics investigated in the biotechnological, agrochemical and environmental sciences fields. In addition, european, national and autonomical regulations, introduce specific chapters regarding the residues produced by the agricultural and stock industries, as it’s treatment requires certain unique peculiarities, due to it’s posible strategic orientations. The detection of emergent contaminants in all environmental compartments, as well as other residues, have motivated during the past years the need to develop procedures for it’s elimination, that can be applied as bioremediation techniques. The use of composting and vermicomposting procedures have been employed as exploitation and recycling strategies of organical residues, and therefore, for the treatment and valorisation of agricultural bioresidues; that can produce organic amendments that improve soil quality and stimulate vegetal development. The need of improving, protecting and conserving soil quality and it’s functionality in order to increase the production and food safety, together with the recycling of residues, constitute the basis that set the path towards sustainability and contribute, partly, to the successful implementation of the guidelines of circular economy, both currently and in the future. For all these reasons, this doctoral thesis has focused in the comparative study of the composting and vermicomposting procedures of different agricultural residues. During the experiments milestones such as the physical and chemical characterisation of the initial materials, and monitoring of procedures and valuation of quality and maturity of the obtained products were achieved. For this, conventional techniques to analyse residues, composting, vermicomposting, substrates, soils and plants analysis were used, as well as specific procedures such as HPLC/MS/MS and techniques like infrared spectroscopy, nuclear magnetical resonance and electronic microscopy. Furthermore, by using metagenomical techniques, the present biota in initial materials and final products was identified, and this allowed getting to know the main microorganisms that participate in the composting and vermicomposting of the residues. This aspect has contributed to increase the knowledge of the processes that take place and the microorganisms responsible for the biodegradation and humification of organic material. The effect of composting and vermicomposting on the elimination of emerging contaminants was also analysed, as well as its effect on the presence of medicines that appear in treatment systems muds. The results show the utility of and viability of these procedures in the elimination of these contaminants. On the other side, the role of the obtained products on the inhibition of the development of certain common pathogenic microorganisms that affect vegetals was studied, with the goal to get to know the biosupresor effect of the products. It was observed that some compost and vermicompost extracts obtained showed inhibitor effects on some phytopathogens. Other aspects addressed have been the study of the effect of compost and vermicompost products on vegetal development in certain aromatic species, as well as it’s use as soil amendments and it’s influence on the elimination of some medicines in the system soil – plant, analysing the capacity of absorption and transference. The results indicated that the vermicomposts and composts of citrus and corn improve, in general, the development of aromatic plants such as Rosmarinus officinalis, Mentha spicata and Lavandula angustifolia. The addition of compost and vermicompost to the soil and study of the removal of medicines and its absorption by the plant showed that drugs such as paracetamol or benzocaine disappear fast in the soil while others such as ibuprofen are more persistent. In general, an accumulation of drugs in the radicular system was observed. The concentration of medicines such as paracetamol and benzocaine decreased drastically with time, while soils that have quinolone, acetylsalicylic acid and caffeine had a similar absorption. In the case of ibuprofen, an increase in its accumulation in the radicular system was observed both in low and high concentrations. The obtained information, during the development of the doctoral thesis, constitutes a valuable contribution in the treatment of agricultural residues, through composting and vermicomposting and the effect of the obtained products for different points of view such as the obtainment of substrates, affected microorganisms, organic amendments and bioremediation techniques. Besides of it’s scientific-technical importance, the knowledge of all these aspects provides an interesting tool for the recycling and valorisation of the bioresidues in the path towards sustainability and circular economy. |
| Databáze: | OpenAIRE |
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