ESCUELA DE DOCTORADO

 
Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá
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OPTIMIZATION OF PRODUCTION AND USES OF ARUNDO DONAX L. AS ENERGY CROP
Autor/aCano Ruiz, Judith
DepartamentoFísica y Matemáticas
Director/aMauri Ablanque, Pedro Vicente
Codirector/aLobo Bedmar, María Carmen
Fecha de defensa15/02/2019
CalificaciónSobresaliente
ProgramaCiencias (RD 99/2011)
Mención internacionalSi
ResumenEl objetivo de esta tesis es desarrollar estrategias sostenibles para optimizar y valorizar el cultivo de Arundo donax L. con fines energéticos. En primer lugar se evaluó la eficacia de la propagación del cultivo mediante fragmentos de tallo y se observó además el efecto de las plantas enraizadas tras establecerse en el campo. Los resultados indicaron que la posición fue determinante en términos de rebrote y enraizamiento. El número de tallos formados y la longitud de las raíces tuvieron una gran importancia en términos de tasa de supervivencia de las plantas tras su implantación en campo; y la densidad de los tallos durante el enraizamiento permitió obtener plantas de mejor calidad. Por otra parte, se han evaluado diferentes manejos agrícolas para la producción del cultivo en condiciones de campo, ensayando distintas dosis de fertirrigación nitrogenada (0N, 60N y 120N) así como el efecto de lodos residuales tratados como enmienda orgánica (compostados con restos de poda y secados térmicamente). En relación al uso de la fertirrigación, se ha constatado la efectividad de esta técnica para el cultivo de A. donax. En términos de eficiencia del uso de nitrógeno, la dosis óptima fue la intermedia de las tres evaluadas (60Kg·ha-1). La aplicación de los lodos tratados aumentó de forma significativa la producción de biomasa, el poder calorífico de la misma, así como otras características de la planta. Por otra parte el efecto de las enmiendas contribuyó a la mejora de las propiedades del suelo, sin aumentar la concentración de metales por encima de los límites legislativos. Dada la importancia del consumo de agua por parte de este cultivo, se ensayó el efecto combinado de diferentes dosis de riego y fertilización (orgánica e inorgánica) a fin de evaluar su incidencia en el desarrollo del cultivo en un ensayo en macetas. En general, se observó una reducción en la producción de biomasa con la disminución del riego en todos los tratamientos estudiados, siendo menor dicha reducción en aquellos en los que se aplicó lodos de depuradora como enmienda orgánica. La adaptabilidad del cultivo a suelos con diferentes características e incluso a suelos contaminados con metales pesados hace que este cultivo sea potencialmente idóneo para ser usado en procesos de fitorremediación. En este sentido se ha desarrollado un ensayo en condiciones in vitro con el fin de establecer la tolerancia de plántulas de Arundo donax a concentraciones crecientes de distintos metales pesados (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn). Los resultados mostraron una elevada tolerancia de las plantas a los metales ensayados. En el caso del Cu, la acumulación de altas concentraciones hace que esta planta pueda ser considerada hiperacumuladora para este metal. Con el fin de valorizar la biomasa del Arundo donax se han realizado diferentes ensayos para evaluar su capacidad para producción de biogás y aceites microbianos. Se han ensayado diferentes métodos de hidrólisis para la producción de aceite microbiano, precursor del biodiesel, obteniendo mejores resultados al realizar consecutivamente hidrólisis ácida con HCl seguida de hidrolisis enzimática. El manejo del cultivo varía la composición de lignina determinante en la obtención de glucosa, que tras la fermentación modificará la producción de ácidos grasos. En cuanto a la producción de biogás, se ha evaluado el efecto de la dosis de fertilización nitrogenada sobre la biomasa de A. donax en el proceso de digestión anaeróbica, obteniendo mejores resultados en producción de biogás por hectárea en la dosis intermedia (60 kg·ha-1) que fue la que presentó la mayor eficiencia en el uso del nitrógeno.