Tesis Doctorado
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Browsing Tesis Doctorado by Subject "Acción CLIMÁTICA"
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Item Optimización de huertos frutales y proyecciones climáticas en cultivos anuales: Un enfoque estratégico para la agricultura del Valle Central de Chile(Universidad de Concepción, 2025) Quezada Henríquez, Luciano Alexis; Holzapfel Hoces, Eduardo AntonioLa sostenibilidad de los sistemas agrícolas enfrenta presiones crecientes derivadas del aumento en la demanda alimentaria, la escasez de recursos hídricos y los impactos acelerados del cambio climático. Estos desafíos se manifiestan con especial intensidad en el Valle Central de Chile, donde la agricultura bajo riego constituye una actividad clave. En este contexto, la planificación agrícola predial requiere herramientas que integren de forma sistemática variables técnicas, económicas y climáticas, permitiendo decisiones estratégicas y adaptativas en escenarios de alta incertidumbre. Esta tesis propone el uso de modelos de optimización y simulación como instrumentos para fortalecer la planificación agrícola, aplicados en huertos frutales y cultivos anuales bajo distintas condiciones de manejo y horizontes temporales. Con el fin de optimizar la planificación frutícola en el largo plazo, se desarrolló un modelo de optimización no lineal para determinar el patrón óptimo en huertos frutales con un horizonte de planificación de 20 años. El modelo considera la distribución anual de agua disponible, la volatilidad de precios, la disponibilidad de mano de obra y otras restricciones operativas, con el objetivo de maximizar las utilidades netas prediales. Los resultados muestran que el modelo permite identificar combinaciones de especies más rentables y adaptadas a las restricciones del predio, concluyendo que la disponibilidad de agua y mano de obra son factores críticos en la planificación de largo plazo. Posteriormente, el modelo fue aplicado a una empresa agrícola, donde se evalúan tres patrones de establecimiento utilizados en distintos periodos, integrando datos reales sobre superficie plantada, especies cultivadas y escenarios operativos. Además, se analizó cómo distintos niveles de eficiencia en el uso del agua afectan la rentabilidad y sostenibilidad del sistema. El patrón optimizado propuesto aumentó las utilidades netas en un 32.7% respecto al patrón del año 2000. El análisis de sensibilidad mostró que variables como la disponibilidad hídrica y las condiciones de mercado pueden alterar significativamente la rentabilidad, lo que evidencia la necesidad de analizar los patrones de establecimiento bajo distintos escenarios. Estos resultados confirman el potencial del modelo como herramienta de apoyo a la toma de decisiones para mejorar la planificación predial en huertos frutales. Finalmente, se utilizó el modelo de simulación AquaCrop para evaluar los impactos proyectados del cambio climático (escenario RCP8.5) en, la demanda hídrica y el rendimiento de los cultivos de maíz, remolacha azucarera y trigo en la cuenca del río Itata para el periodo 2035–2065. Los resultados evidenciaron una marcada heterogeneidad espacial y temporal en los requerimientos netos de riego, siendo la remolacha el cultivo más demandante de agua. Las proyecciones indicaron incrementos en el rendimiento y en la productividad del agua de riego para trigo y remolacha, mientras que el maíz mostró una respuesta menos favorable, afectada por la reducción en la duración del ciclo fenológico y su menor sensibilidad fisiológica al incremento de CO2. El adelanto en la fecha de siembra permitió extender el ciclo de los cultivos, mejorar el rendimiento y reducir el requerimiento neto de riego, lo cual demuestra su eficacia como medida de adaptación agroclimática. En conjunto, la tesis entrega herramientas robustas que permiten apoyar decisiones productivas resilientes frente a escenarios de cambio climático y operativa creciente.Item Producción de biohidrógeno sustentable a partir de residuos orgánicos: Estudio de la fermentación oscura del mucílago de café bajo diferentes estrategias operacionales(Universidad de Concepción, 2026) Correa Villa, Cindy Yurani; De Bruijn, Johannes Petrus FlorentiusLa transición energética hacia la neutralidad de carbono posiciona al hidrógeno como un vector estratégico, lo que exige que su producción migre desde rutas basadas en combustibles fósiles hacia alternativas renovables. Entre ellas, la fermentación oscura en cultivos mixtos ofrece una alternativa atractiva al valorizar residuos orgánicos y promover la economía circular; sin embargo, su estabilidad se ve comprometida por la dinámica microbiana, especialmente en residuos ricos en carbohidratos donde proliferan bacterias ácido lácticas. Aunque el ácido láctico se ha descrito tradicionalmente como un inhibidor de bacterias productoras de hidrógeno (BPH), evidencia reciente indica que, bajo limitación de carbohidratos, este metabolito puede actuar como sustrato para BPH y contribuir a la estabilidad del proceso al disminuir la competencia microbiana. En esta investigación se evaluó la producción de biohidrógeno mediante fermentación oscura usando mucílago de café (Coffea arabica) acidificado naturalmente como sustrato enriquecido en ácido láctico, analizando el efecto combinado del tiempo de retención hidráulica (TRH: 0,5-3,5 días) y la concentración de ácido láctico en la alimentación (CAL: 5-35 g/L) sobre el desempeño operativo, la cinética y la comunidad microbiana en un biorreactor semicontinuo operado bajo condiciones mesofílicas (31,0 ± 1,0 °C) y pH 6,7. Los resultados indican que combinaciones de TRH ≤ 1 día y CAL de 10 - 20 g/L favorecieron la producción de hidrógeno y ácido butírico, con baja acumulación de ácido propiónico, consistente con el predominio de rutas fermentativas butíricas. El ajuste cinético con el modelo de Gompertz modificado evidenció coincidencia temporal entre el máximo consumo de ácido láctico y la máxima actividad hidrogenogénica. Desde la perspectiva microbiológica, el régimen operativo actuó como una presión de selección, favoreciendo la persistencia de un núcleo funcional resiliente. Se identificaron géneros clave como Lysinibacillus, Bacillus y Enterobacter, cuya presencia se asoció a las altas tasas de producción de hidrógeno a TRH de 0,5 días y CAL de 20 g/L. En conclusión, el acoplamiento estratégico de TRH y CAL es crítico para la estabilidad y configuración funcional del consorcio microbiano durante la fermentación oscura semicontinua impulsada por lactato. Finalmente, el mucílago de café acidificado demostró ser un sustrato viable y representativo, lo que abre posibilidades para extrapolar estos principios hacia otros residuos agroindustriales ricos en ácido láctico, consolidando esta ruta como alternativa biotecnológica robusta para la producción de energía limpia.