| Data: |
2026 |
| Resum: |
Des dels inicis de la revolució agrícola, les fibres naturals han estat el pilar de la indústria humana. Avui dia, el cotó (Gossypium spp. ) domina gairebé la meitat del mercat tèxtil mundial, un sector que es preveu que assoleixi una valoració de 23,0 milions d'USD l'any 2030. Aquesta preferència es deu a l'alt contingut de cel·lulosa cristal·lina del cotó, que proporciona un equilibri inigualable entre transpirabilitat i resistència. No obstant això, el recorregut industrial des de la fibra en brut fins al tèxtil acabat és ecològicament costós; els processos necessaris per a l'eliminació d'impureses, especialment el blanqueig, són notòriament intensius en energia i exigents a nivell químic. Un dels principals reptes és la generació d'efluents molt contaminats durant el procés de desiguatge, on l'eliminació d'agents basats en el midó resulta en una Demanda Química d'Oxigen (DQO) excepcionalment alta. Tot i que existeixen diverses estratègies de mitigació, els enfocaments industrials actuals poques vegades se centren en la revalorització, fet que representa una oportunitat perduda per transformar un flux de residus en un recurs sostenible. En aquesta tesi, les aigües residuals del prerentat de cotó es van identificar com un substrat viable per a la generació in situ de H2O2per al blanqueig. Per aconseguir-ho, es va seleccionar l'enzim bacterià NagOX mutant L251R de Ralstonia solanacearum pel seu rendiment robust a pH 9. 0 i 50°C. La NagOX es va fusionar amb Mòduls d'Unió a Carbohidrats (CBM3 i CBM9) per permetre un procés de purificació i immobilització en un sol pas dins d'un sistema d'expressió d'E. coli. Aquest bioprocés es va escalar a una fermentació d'alimentació discontínua (fed-batch) de 50 litres, assolint un cultiu d'alta densitat amb una activitat de 237 AU·g¿¹DCW. Crucialment, l'enfocament CBM3 va evitar la interferència de les catalases natives de l'hoste, que normalment degraden l'H2O2, garantint així l'estabilitat del producte final. El procés de blanqueig es va optimitzar mitjançant un model estadístic de Box-Behnken, identificant els 90°C i el pH 7. 0 com els criteris industrials ideals. Tot i que el color fosc natural de les aigües residuals va dificultar inicialment l'eficàcia, un pretractament amb carbó actiu al 5% v/v va eliminar amb èxit el 70% dels sòlids interferents. El biocatalitzador dissenyat es va provar posteriorment en diferents configuracions de reactor. Mentre que un Reactor de Llit Empaquetat Continu (CPBR) va patir la degradació oxidativa del suport cel·lulòsic, un Reactor de Tanc Agitat Discontinu (DSTR) va demostrar ser altament eficaç. Aquesta configuració va generar fins a 56. 6 mM d'H2O2utilitzant aigües residuals reals del processament de cotó, demostrant la viabilitat del sistema a una escala de 5 litres. Finalment, l'aigua residual rica en H2O2es va utilitzar amb TAED per tractar teixits de cotó en brut, assolint un objectiu de blancor d'entre 50 i 56 graus Berger. Tot i que aquests valors compleixen els estàndards industrials, l'avantatge real va ser la preservació del material; el cotó bioblanquejat va mostrar propietats mecàniques superiors i graus de polimerització més alts en comparació amb les fibres blanquejades tradicionalment. Mitjançant l'ús dels mateixos contaminants que solen dificultar el tractament d'aigües residuals, aquest procés crea una economia circular dins de la planta tèxtil, reduint els costos químics i protegint alhora la integritat estructural del producte final. |
| Resum: |
Desde los albores de la revolución agrícola, las fibras naturales han sido el pilar de la industria humana. Hoy en día, el algodón (Gossypium spp. ) domina casi la mitad del mercado textil mundial, un sector que se proyecta alcanzará una valoración de 23,0 millones de USD para 2030. Esta preferencia se debe al alto contenido de celulosa cristalina del algodón, que proporciona un equilibrio inigualable entre transpirabilidad y resistencia. Sin embargo, el viaje industrial desde la fibra en bruto hasta el textil acabado es ecológicamente costoso; los procesos necesarios para la eliminación de impurezas, especialmente el blanqueo, son notoriamente intensivos en energía y exigentes a nivel químico. Un desafío principal es la generación de efluentes muy contaminados durante el proceso de descrudado, donde la eliminación de agentes basados en almidón resulta en una Demanda Química de Oxígeno (DQO) excepcionalmente alta. Aunque existen diversas estrategias de mitigación, los enfoques industriales actuales rara vez se centran en la revalorización, lo que representa una oportunidad perdida para transformar una corriente de residuos en un recurso sostenible. En esta tesis, se identificaron las aguas residuales del prelavado de algodón como un sustrato viable para la generación in situ de H2O2 para el blanqueo. Para lograrlo, se seleccionó la enzima bacteriana NagOX mutante L251R de Ralstonia solanacearum por su robusto rendimiento a pH 9. 0 y 50°C. La NagOX se fusionó con Módulos de Unión a Carbohidratos (CBM3 y CBM9) para permitir un proceso de purificación e inmovilización en un solo paso dentro de un sistema de expresión de E. coli. Este bioproceso se escaló a una fermentación de alimentación discontinua (fed-batch) de 50 litros, logrando un cultivo de alta densidad con una actividad de 237 AU·g¿¹DCW. Crucialmente, el enfoque CBM3 evitó la interferencia de las catalasas nativas del huésped, que normalmente degradan el H2O2, asegurando así la estabilidad del producto final. El proceso de blanqueo se optimizó utilizando un modelo estadístico de Box-Behnken, identificando 90°C y pH 7. 0 como los criterios industriales ideales. Aunque el color oscuro natural de las aguas residuales dificultó inicialmente la eficacia, un pretratamiento con carbón activo al 5% v/v eliminó con éxito el 70% de los sólidos interferentes. El biocatalizador diseñado se probó posteriormente en diferentes configuraciones de reactor. Mientras que un Reactor de Lecho Empaquetado Continuo (CPBR) sufrió la degradación oxidativa del soporte celulósico, un Reactor de Tanque Agitado Discontinuo (DSTR) demostró ser altamente eficaz. Esta configuración generó hasta 56. 6 mM de H2O2 utilizando aguas residuales reales del procesamiento de algodón, demostrando la viabilidad del sistema a una escala de 5 litros. Finalmente, el agua residual rica en H2O2se utilizó con TAED para tratar tejidos de algodón en bruto, alcanzando un objetivo de blancura de entre 50 y 56 grados Berger. Si bien estos valores cumplen con los estándares industriales, la verdadera ventaja fue la preservación del material; el algodón bioblanqueado mostró propiedades mecánicas superiores y mayores grados de polimerización en comparación con las fibras blanqueadas tradicionalmente. Al utilizar los mismos contaminantes que suelen plagar el tratamiento de aguas residuales, este proceso crea una economía circular dentro de la planta textil, reduciendo los costes químicos y protegiendo al mismo tiempo la integridad estructural del producto final. |
| Resum: |
2O_2. |
| Resum: |
Since the dawn of the agricultural revolution, natural fibers have remained the cornerstone of human industry. Today, cotton (Gossypium spp. ) dominates nearly half of the global textile market, a sector projected to reach a valuation of USD 23. 0 million by 2030. This preference is driven by cotton's high crystalline cellulose content, providing an unmatched balance of breathability and strength. However, the industrial journey from raw fiber to finished textile is ecologically taxing; the processes required for impurity removal, particularly bleaching, are notoriously energy-intensive and chemically demanding. A primary challenge is the generation of heavily polluted effluents during the desizing process, where the removal of starch-based agents results in an exceptionally high Chemical Oxygen Demand (COD). While various mitigation strategies exist, current industrial approaches rarely focus on revalorization, representing a missed opportunity to transform a waste stream into a sustainable resource. In this thesis, cotton pre-wash wastewater was identified as a viable substrate for the in-situ generation of. |
| Nota: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Biotecnologia |
| Drets: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria.  |
| Llengua: |
Anglès |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Matèria: |
Biocatàlisi ;
Biocatalysis ;
Biocatálisis ;
Revalorització ;
Revalorization ;
Revalorización ;
Peròxid d'hidrogen ;
Hydrogen Peroxide ;
Peróxido de hidrógeno ;
Ciències Experimentals |
visitant ::
identificació
