Experimental design, kinetic modelling and environmental impact in processes of fish discard valorisation

Abstract

It is a well-recognized fact that worldwide fishing activity has been responsible for producing high quantities of discards, presenting important negative impacts, both economic and environmental. The establishment of an integrate and sustainable exploitation of fish resources is crucial, considering that fish wastes cannot be avoided most of time and the presentation of different valorisation processes represents an important solution to minimize this problem. The optimal valorisation of fish discards is essential and new high-added value marine products can be produced with interest in the nutraceutical and medical sectors. Besides, reuse and valorisation of fish discards is a key process for marine resources conservation, considering that this symbiosis reports an economical benefit to the processing factories that collect the fish discards, and also to port activities in which the discards are generated, since the port avoids the costs of their disposal as a residue. The aim presented in this thesis is the study of fish discards valorisation processes, improving the process of production and reducing their environmental impact, when possible. For the different valorisation processes, experimental conditions and the optimal experiment will be established. With the compiled data, kinetic models will be developed, based on tools for parameter estimation, with the goal of obtaining the dynamic description of the processes. These models will be important to simulate the configurations of the processes before to industrial implementation, as well as to control the different operation problems. In addition, different ecological indicators will be applied, such as the Environmental Risk Assessment (ERA), the Ecological Footprint (EF), Material Flows Analysis (MFA), with the aim of evaluating the environmental impacts produced in each valorisation process. Besides, different scenarios will be established with the goal of evaluating the possible reduction of the generated impacts in each of the valorisation processes, considering that these tools help to identify the stages susceptible to be modified, in order to optimize process sustainability of fish discards valorisation.

Es bien reconocido que las distintas pesquerías de todo el mundo son responsables pela producción de elevadas cuantidades de descartes, representando un importante impacto negativo tanto a nivel económico como ambiental. El establecimiento de una explotación integrada y sostenible de los recursos pesqueros es fundamental, teniendo en cuenta que la producción de descartes pesqueros son inevitables la mayoría de las veces y la presentación de diferentes procesos de valorización representa una de las soluciones para minimizar este problema. La valorización óptima de los descartes pesqueros puede producir compuestos de alto valor añadido de interés en la industria alimentaria y farmacéutica. Además, la reutilización y la valorización de descartes pesqueros es el objetivo clave para la conservación de los recursos marinos, puesto que esta simbiosis aporta un beneficio económico tanto para las industrias como para la actividad pesquera, teniendo en cuenta que evita gastos relativos con la disposición o tratamiento de los residuos. El objetivo presentado en esta tesis es el estudio de distintos procesos de valorización de descartes pesqueros mejorando dichos procesos y reduciendo el impacto ambiental de los mismos, siempre que sea posible. Para eso, serán establecidas diferentes condiciones experimentales y será definido el diseño óptimo experimental de cada proceso. Con los datos recompilados serán desarrollados modelos cinéticos, basados en herramientas de estimación de parámetros, con el fin de obtener la descripción de la dinámica de los procesos. Dichos modelos serán importantes para la simulación de las configuraciones de los procesos antes de una implementación a la escala industrial, bien como para controlar los distintos problemas de operación. Adicionalmente, serán aplicados en cada proceso de valorización distintos indicadores ambientales, tales como la Evaluación del Riesgo Ambiental (ERA), la Huella Ecológica (HE), Análisis de Flujos de Materiales (AFM), entre otros, con el fin de evaluar los impactos ambientales producidos. Además, distintos escenarios serán establecidos con el fin de evaluar la posible reducción de los impactos generados en cada uno de los procesos de valorización. Estas evaluaciones pueden contribuir para una medida de sostenibilidad de la gestión y valorización de los descartes pesqueros.

É ben recoñecido que as distintas actividades pesqueiras de todo o mundo son responsables pola produción de elevadas cantidades de descartes, representando un importante impacto negativo tanto a nivel económico como ambiental. O estabelecemento de una explotación integrada e sostible dos recursos pesqueiros é fundamental, tendo en conta que a produción de descartes pesqueiros son inevitables a maioría das veces e a presentación de diferentes procesos de valorización representa unha das soluciones para minimizar este problema. A valorización óptima dos descartes pesqueiros pode producir compostos de alto valor engadido de interese para a industria alimentaria e farmacéutica. Ademais, a reutilización e a valorización de descartes pesqueiros é o obxectivo clave para a conservación dos recursos mariños, posto que esta simbioses aporta un beneficio económico tanto para as industrias como para a actividade pesqueira, tendo en conta que evita gastos relativos coa disposición ou tratamento dos residuos. O obxectivo presentado en esta tese é o estudio de distintos procesos de valorización de descartes pesqueiros mellorando dichos procesos e reducindo o impacto ambiental dos mesmos, sempre que sexa posible. Para iso, serán establecidas diferentes condiciones experimentais e será definido o deseño óptimo experimental de cada proceso. Con os datos recompilados serán desenvolvidos modelos cinéticos, baseados en ferramentas de estimación de parámetros, co fin de obter a descrición da dinámica dos procesos. Dichos modelos serán importantes para a simulación das configuracións dos procesos antes de una implementación á escala industrial e también para controlar os distintos problemas de operación. Adicionalmente, serán aplicados distintos indicadores ambientais tales como a Avaliación do Risco Ambiental (ARA), a Pegada Ecolóxica (HE), Análises de Fluxos de Materiais (AFM), entre outros, serán aplicados en cada proceso de valorización co fin de avaliar os impactos ambientais producidos. Ademais, distintos escenarios serán establecidos co fin de avaliar a posible redución dos impactos xerados en cada uno dos procesos de valorización. Estas avaliacións poden contribuír para una medida de sostenibilidade da xestión e valorización dos descartes pesqueiros.