Les cel·les microbianes d’electròlisi (MEC) són sistemes biocatalitzats que ofereixen la possibilitat de valoritzar aigües residuals produint hidrogen, el qual és un bon vector energètic i un reactiu àmpliament utilitzat a la indústria química. L’aportació d’energia és necessària per a dur a terme el procés, i per tant la implementació d’aquesta tecnologia només serà possible si s’assoleix un balanç energètic positiu entre l’energia subministrada i l’energia obtinguda en forma d’hidrogen. La configuració de MEC en una sola cambra i sense membrana redueix els requeriments energètics del procés a més a més de simplificar-ne el disseny i la complexitat en l’operació, sent a priori una configuració més adient de cara a l’escalat del sistema. El principal inconvenient d’aquesta configuració és la disponibilitat de l’hidrogen per altres microorganismes, que en redueix la producció i la puresa. En aquesta tesi, es varen considerar diferents mesures per a millorar el rendiment de MEC en una sola cambra i sense membrana, amb l’objectiu d’augmentar les oportunitats d’escalat d’aquest sistema. El desenvolupament d’un biofilm exoelectrogen adequat va ser clau per a millorar l’eficiència del sistema. L’eficiència coulòmbica es va utilitzar com a paràmetre per a avaluar la inoculació de l’ànode en configuració de cel·la microbiana de combustible, estudiant els efectes de paràmetres de disseny tals com l’àrea de càtode o la resistència externa. Es va observar que una àrea de càtode òptima podria existir i que treballar a la resistència externa òptima era important. El biofilm catòdic també es va investigar, observant-ne un efecte barrera per a l’oxigen que permetia mantenir l’ànode en condicions anaeròbies. Es va observar que l’ús d’elevades resistències externes durant el procés d’inoculació afavoria electroactivitat del biofilm exoelectrogen, i es va investigar com a possible procediment de selecció que permetés créixer biomassa que fes servir de manera eficient l’aportació d’energia en MEC. En vista a l’ús de les MEC per a tractar aigües residuals reals, es va bioaugmentar el biofilm anòdic amb un consorci microbià constituït per bacteris fermentadors amb capacitat de degradar substrats complexes a compostos simples i per bacteris exoelectrògens. Per tal d’augmentar la producció i la puresa de l’hidrogen produït, es va estudiar a llarg termini una estratègia per a reduir el temps de retenció d’hidrogen al sistema i així evitar la metanogènesi en MEC d’una sola cambra. L’estratègia, que consistia en arrossegar l’hidrogen del sistema per bombolleig de nitrogen, va ser efectiva tot i que va presentar limitacions depenent del substrat consumit, indicant la necessitat de combinar aquesta estratègia amb d’altres. A més a més, es va estudiar l’ús d’una pila de combustible com a una eina econòmica de monitorització de producció biològica d’hidrogen a escala de laboratori. La senyal obtinguda correlacionava correctament amb l’hidrogen subministrat, sent tan eficient com la cromatografia de gasos. L’ús d’aquest instrument podria arribar a permetre la implementació d’estratègies de control i optimització en el procés. Finalment, es va investigar l’oportunitat de produir hidrogen del glicerol residual provinent de la indústria del biodiesel en MEC d’una sola cambra, que es veié limitada com a resultat del metabolisme de bacteris homoacetògens. El metanol, sovint contingut en el glicerol residual, es va usar de manera efectiva com a substrat en MEC. L’electrofermentació de glicerol sintètic també es va estudiar com a possible tecnologia per a valoritzar les aigües residuals de la indústria del biodiesel afavorint la producció de 1,3-propanodiol. Amb el treball desenvolupat es va concloure que l’escalat d’una MEC d’una sola cambra per a la producció d’hidrogen té opcions d’implementació si: (i) es desenvolupa un biofilm anòdic adequat, molt electroactiu i amb capacitat de tractar un rang ampli de substrats, (ii) s’usen aigües residuals amb baixa tendència a la proliferació de poblacions metanogèniques i (iii) s’opera a baix temps de retenció de l’hidrogen i baix temps de retenció hidràulic. / Microbial electrolysis cells (MEC) are microbially catalyzed systems that offer the possibility to valorize wastewater by producing hydrogen, which is a valuable energy carrier and a widely used reactant in the chemical industry. Some energy input is required to drive the process, therefore real implementation of this technology will only be possible if a positive energy balance between the energy obtained as hydrogen and the energy supplied is achieved. A single chamber membrane-less configuration of MEC reduces energy requirements and design and operation complexity, being a priori a more convenient configuration for scale-up. The main drawback of a single chamber configuration is hydrogen availability for other microorganisms, which decreases hydrogen production and purity. Different approaches were taken in this thesis to increase the performance of single chamber membrane-less MEC, having the aim to increase the chances for this system to be scaled up. A proper exoelectrogenic biofilm development on the anode was key to ensure better system efficiencies. Coulombic efficiency was used to evaluate the inoculation of the anode in microbial fuel cell configuration, studying the effects of design parameters such as the area of cathode or the external resistance. It was observed that an optimal area of cathode might exist and that working at the optimal external resistance was of importance. The cathodic biofilm was also investigated, observing an oxygen barrier effect that maintained the anode in anaerobic conditions. The use of high external resistances during the inoculation process was observed to enhance the electroactivity of the exoelectrogenic biofilm, and it was also investigated as a selection procedure to allow the growth of biomass that efficiently deals with the energy input in MEC. In view of a real use of MEC treating wastewater, a consortium between fermentative bacteria that could degrade complex substrates to simpler compounds and exoelectrogenic bacteria was developed and used to bioaugment the anodic biofilm. In order to improve hydrogen production and purity, a strategy to avoid methanogenesis in single chamber MEC by reducing the hydrogen retention time was tested in the long term for both readily biodegradable synthetic wastewater and complex synthetic wastewater. The strategy, consisting in hydrogen stripping by sparging nitrogen, was effective but presented limitations depending on the complex substrate consumed, showing the need to combine it with other strategies. Also, a fuel cell was tested as a low cost monitoring tool for biohydrogen producing systems at lab scale. The signal obtained correlated well with hydrogen supplied and was as efficient as other reference analytical methodologies such as gas chromatography. The use of this device could allow the implementation of system control and optimization strategies in the process. Finally the opportunities for crude glycerol to produce hydrogen in single chamber MEC were explored, seeing that it was constraint as a result of homoacetogenic bacteria metabolism. Methanol, often contained in crude glycerol, was used effectively in MEC. Electrofermentation of synthetic glycerol was also studied as a possible technology to give an added value to biodiesel industry wastewater by enhancing the production of 1,3-propanediol. With the work developed in this thesis it was concluded that scaling up single chamber MEC for hydrogen production has opportunities if a series of strategies are addressed: (i) the development of efficient anodic biofilms, highly electroactive and with capacity to treat a wide range of compounds, (ii) the use of wastewater with low methanogenesis potential and (iii) operation at low hydrogen retention time and low hydraulic retention time.

Climate change is one of the most important challenges of the 21st century. The increase in the concentration of CO2 in the atmosphere, in temperatures, and changes in the precipitation pattern are expected to alter the dynamics of forest ecosystems and the process of natural disturbances like fire or pests. Thus, it seems necessary to adopt policies to increase the resilience of forest ecosystems through management practices. At the same time, forest ecosystems can play an important role to mitigate climate change impacts through the sequestration of carbon. This thesis aims to integrate a biogeochemical and an economic model in order to determine the optimal management regime of a forest under climate change. It analyses the capacity of Mediterranean forests to adapt to new environmental conditions, to an increase in wildfires, and evaluate the associated costs and benefits. Likewise, it determines forest carbon sequestration costs, so that they can be compared with the costs of other mitigation policies / El canvi climàtic es un dels reptes mes importants del segle XXI. L’increment en l’atmosfera de la concentració de CO2, en les temperatures i en el règim pluvial, comportarà canvis en la dinàmica dels ecosistemes forestals així com en els processos de pertorbació naturals com els incendis o les plagues. Per tant sembla necessari adoptar polítiques que augmentin la resiliencia dels ecosistemes forestals a través de la gestió. Al mateix temps, els propis ecosistemes forestals poden ajudar a mitigar els impactes del canvi climàtic mitjançant l’emmagatzematge de carboni. La present tesis integra un model biogeoquímic amb un d’econòmic per determinar la gestió òptima d’una parcel·la forestal en presencia de canvi climàtic. Això permet analitzar la capacitat dels boscos mediterranis d’adaptar-se a les condicions climàtiques canviants i a l’increment d’incendis forestals, avaluant d’aquesta manera els costos i els beneficis associats. A més, també es determinen els costos de l’emmagatzematge de carboni amb la finalitat que puguin ser comparats amb els costos d’altres polítiques de mitigació

L'objectiu general va ser determinar la prevalença de Aeromonas spp en les 1365 soques identificades, 543 provenien d’aigua, 416 de mostres clíniques humanes i 203 procedents de peixos (carpes i truites), hortalisses i mariscs. S’investiga la seva presencia en agua regenerada procedent d’un tractament terciari per llacunatge i per llum UV i clor (UV + Cl). aquesta ultima utilitzades per el re d’hortalisses. El llacunatge només va reduir en un 82% la concentració de Aeromonas que s’eliminaren totalment després del tractament UV + Cl. No obstant això, es va observar recreixement en aquesta l'aigua emmagatzemada utilitzada per al reg. La mateixa soca de A. caviae s’aillá en l'aigua de rec i en l'enciam regat amb aquesta aigua, i el mateix va passa amb una soca de A. saranelli trobada en el julivert i en els tomàquet. Es fa pales per tant que l'aigua regenerada utilitzada per al rec es la fon de dispersió d’ especies patògenes de Aeromonas. L'espècie A. schubertii va ser recuperada per primer cop de musclos i l'espècie A. dhakensis del d'un dofí mort per una pneumònia. La identificació dels aïllats clínics en el MALDI-TOF va mostrar menys d'un 10% d'identificacions errònies. Això es degut a que la base de dades esta poc actualitzada e inclou, a més, soques erròniament etiquetades. Les soques clíniques corresponien a 9 espècies A. caviae (61,6%), A. veronii (21,6%), A. hydrophila (6,4%), A. media (4,5%) i A. dhakensis (1,2%), seguides de A. allosaccharophila, A. salmonicida i A. bestiarum (amb una incidència de 0,5% o inferior) i a 2 noves espècies recuperades de femta humana. A més, es van descobrir 5 noves espècies, 4 a partir d'aigua de llac i una a partir de mol•luscs bivalves. / El objetivo general fue determinar la prevalencia de Aeromonas spp, a partir de 1365 cepas, 543 procedentes de agua, 416 de muestras clínicas humanas y 203 de peces (carpas y truchas), hortalizas y mariscos. Se investigo su presencia en agua regenerada (tratamiento terciario) procedente de lagunaje y de un tratamiento de luz UV y cloro (UV + Cl), esta ultima utilizada para el riego de hortalizas. El sistema de lagunaje sólo redujo la concentración de Aeromonas en un 82% pero se eliminaron totalmente con UV + Cl. Sin embargo, esta última agua presento de nuevo estas bacterias al ser almacenada para el riego. La misma cepa de A. caviae (con igual genotipo) se aíslo en el agua utilizada para el riego y en la lechuga regada con dicha agua, como ocurrió con una cepa de A. saranelli encontrada en el perejil y los tomates. Se demostró por tanto que el agua regenerada utilizada para el riego es la fuente de dispersión de especies patogenas de Aeromonas. La especie A. schubertii fue recuperada por primera vez de mejillones y la especie A. dhakensis de un delfín muerto por una neumonía. La identificación de los aislados clínicos mediante MALDI-TOF generó un 10% de identificaciones erróneas. Esto es debido a que la base de datos esta poco actualizada e incluye, además, especies erróneas. Las cepas clínicas pertenecieron a 9 especies conocidas: A. caviae (61,6%), A. veronii (21,6%), A. hydrophila (6,4%), A. media (4,5%) y A. dhakensis (1,2%), seguidas de A. allosaccharophila, A. salmonicida y A. bestiarum (con una incidencia de 0,5% o inferior) y a 2 nuevas especies recuperadas de heces humanas. Además, se descubrieron 5 nuevas especies más 3 procedentes de agua de lago y otra a partir de moluscos bivalvos. / The general objective of this PhD Thesis was to determine the prevalence of Aeromonas spp. found by sequencing the rpoD gene among the 1365 identified strains. Two types of tertiary treated reclaimed water, one after a lagooning and the other after UV and chlorine (UV+ Cl) treatment were, together with other environmental waters, the dominating origin of the isolates (n=543), followed by 416 strains from human clinical samples and 203 that came from fish (carp and trout’s), vegetable irrigated with the reclaimed water and shellfish. The most relevant findings were that the lagooning system only reduced in an 82% the concentration of Aeromonas vs the 100% elimination after UV+Cl. However, re-growth was observed in the stored water use for irrigation. The same strain (ERIC genotrype) of A. caviae was found in the water used for irrigation and in the irrigated lettuce, as occurred for a strain of A. saranelli found in the parsley and in the tomatoes, indicating the origin for the strains in the reclaimed irrigation water. The species A. schubertii was recovered from the first time from mussels and the species A. dhakensis in the longs of a dolphin with a fatal pneumonia. MALDI-TOF showed less that 10% of erroneous identifications of the clinical isolates, that are generated by the poorly updated database that includes in addition erroneous species. The clinical strains corresponded to 9 know species i.e. A. caviae (61.6%), A. veronii (21.6%), A. hydrophila (6.4%), A. media (4.5%) and A. dhakensis (1.2%) followed by A. allosaccharophila, A. salmonicida and A. bestiarum (with an incidence of 0.5% or lower) and to 2 new species recovered from human faeces. In addition, 4 new species were discovered from water bodies associated to cyanobacteria blooms and a new species from bivalve molluscs.

Frente a las limitaciones de la ciencia convencional para abordar la complejidad y los retos del cambio socio-ambiental global, la ciencia de la sostenibilidad emerge como un enfoque científico estratégico. Desde este enfoque, se enfatiza la necesidad de conectar múltiples fuentes de conocimiento con la correspondiente acción en contextos específicos, para facilitar interacciones y transiciones hacia la sostenibilidad. Por su potencial transformador y de aprendizaje, la ciencia de la sostenibilidad ofrece oportunidades metodológicas para la generación de conocimiento práctico, la incorporación de múltiples perspectivas, también desde fuera de la academia, y la integración de distintos valores e intereses políticos. En este contexto, la presente tesis doctoral aporta una recopilación de tres artículos científicos que tratan el desarrollo de nuevas metodologías participativas que integran el arte, y más específicamente, el teatro participativo, para generar espacios abiertos de diálogo y aprendizaje en contextos específicos de acción relacionados con la sostenibilidad. El arte ha sido ampliamente reconocido por su capacidad de transformar la consciencia humana a través del refinamiento de los sentidos, la expansión de la imaginación colectiva y el establecimiento de conexiones significativas y emocionales entre las personas y su entorno. En el actual contexto de necesidad de herramientas y metodologías integradoras que aborden la complejidad del socio-ecosistema, el arte aporta un medio de exploración minucioso, capaz de combinar múltiples lenguajes y de conectarnos con nuestro pensamiento intuitivo y con formas de conocimiento emocional y vivencial. Teniendo estas premisas en cuenta, el primer artículo revisa y evalúa el potencial de métodos innovadores de aprendizaje para la sostenibilidad que integran el teatro participativo. La revisión incluye diversas experiencias en el mundo académico y en el campo de la sostenibilidad e introduce la noción de métodos performativos, identificando cinco funciones potenciales asociadas a los mismos. De esta manera, se proporciona un marco para valorar hasta qué punto estas nuevas propuestas participativas basadas en el teatro pueden ser de relevancia para el aprendizaje y la ciencia de la sostenibilidad. El segundo artículo aterriza la discusión y explora el uso del teatro como método participativo en el contexto de la gestión comunitaria de recursos naturales, mediante una experiencia empírica en una comunidad indígena en Michoacán, México. Para ello, se creó una obra teatral interactiva con el objetivo de llevar al diálogo comunitario las perspectivas de los jóvenes sobre la gestión comunitaria del bosque y abrir espacios no convencionales de interacción social, diálogo empático y estético, y reconocimiento de la diversidad. Finalmente, el tercer artículo amplía la discusión al ilustrar una aplicación específica de estos métodos performativos en el contexto de la construcción de escenarios de futuro dentro de programas educativos. Tal aplicación práctica exploró el potencial y las limitaciones de un ejercicio prospectivo teatral –escenarios performativos- orientado a apoyar un proceso de aprendizaje con jóvenes en la Reserva de la Biosfera de la Sepultura, Chiapas, México. En su conjunto, los tres artículos aportan reflexiones teóricas y empíricas de actualidad sobre el campo emergente de la investigación basada en las artes, y su aplicación dentro de la ciencia, práctica y aprendizaje de la sostenibilidad. Al facilitar un marco teórico para contextualizar y evaluar el potencial de los métodos performativos y ofrecer experiencias concretas de uso práctico de los mismos, esta tesis confirma la idoneidad de las prácticas basadas en el arte, y en particular, del teatro participativo, para contribuir de forma transformadora al aprendizaje y ciencia de la sostenibilidad. / In face of the challenges posed by global socio-environmental change, participatory sustainability science emerges as a strategic scientific approach linking multiple sources of knowledge with action in specific contexts to foster transitions towards sustainability. Its transformative and learning potential provides methodological opportunities for the generation of actionable knowledge, the incorporation of multiple perspectives, also from outside academia, and the integration of different values and political interests. Within this context, this doctoral dissertation presents a compilation of three research articles that address the development of novel participatory methods integrating the Arts, and more specifically, participatory theatre, to facilitate engaging, open and creative learning spaces in specific contexts of sustainability action. The Arts are well-known for their potential to transform people’s consciousness by refining the senses, expanding collective imagination and establishing meaningful and emotional connections between people and their environment. Faced with the necessity of integrative tools and methods to deal with social-ecological systems’ complexity, the Arts can provide insightful explorative means and combine different system’s languages, connecting us to intuitive thinking and emotional and experiential insight. With these assumptions in mind, the first article reviews and assesses the potential of innovative theatre-based participatory tools and methods aimed at supporting sustainability learning and agent transformations. Such review includes experiences applying theatre-based methodologies in the academic and sustainability fields and introduces the notion of performative methods as an integrative research and learning approach. Five potential functions of performative methods were identified and a general framework provided to assess to what extent these new approaches can be of relevance in participatory sustainability science and learning. The second article grounds the discussion and explores the use of drama as a participatory method in Community-based Natural Resource Management, through an empirical experience in an indigenous community in Michoacán, Mexico. An interactive theatrical play was created with the aim of introducing the views of young people on community forest management into community dialogue. By doing so, such action research helped open up non-conventional, aesthetically rich spaces for new ways of social interaction, diversity recognition and empathic dialogues. Finally, the third article expands the discussion by illustrating a concrete empirical application of performative methods in the field of futures thinking in education. Such research explored the potential and the limitations of a theatrical prospective exercise - performative scenarios, oriented towards supporting a learning process with young people in a Man and Biosphere Reserve in Chiapas, Mexico. Altogether, the papers in this dissertation provide both fresh theoretical reflections and empirical insights into the emerging field of Arts-based practices within sustainability science, learning and practice. By providing an analytical framework assessing the potential role of performative methods, and by giving concrete examples on how these methods can be used in practice, this dissertation has proven the suitability of such novel Arts-based practices, and in particular theatrical performance, to contribute in a transformative way, to the field of sustainability.

En un mundo cada vez más urbanizado, el papel de los espacios verdes en las ciudades se destaca cada vez más por su capacidad para proporcionar servicios de los ecosistemas. Sin embargo, el valor de los espacios verdes urbanos todavía está ampliamente pasado por alto. Esta tesis investiga la multifuncionalidad y la multiplicidad de valores asociados a los espacios verdes urbanos en el marco del apoyo a las decisiones en las policticas de planeamineto y en la gobernanza urbana. En primer lugar, investigamos a través de una revisión de la literatura el carácter multifuncional de los espacios verdes urbanos y los beneficios que generan para los humanos mediante la provisión de servicios de los ecosistemas. En segundo lugar, el pluralismo de valores asociados a los servicios de los ecosistemas urbanos se examina a través de casos de estudio de los espacios verdes urbanos en Barcelona, España. En estos casos de estudio, las percepciones aociadas a distintos tipos de valor son examinadas mediante una combinación de métodos, incluyendo teledetección, observaciones participativas, entrevistas, encuestas, análisis estadísticos y sistemas de información geográfica. Por último, mediante una revisión del conocimiento existente sobre análisis multicriterio para la toma de decisiones, se exploran las vías para desarrollar una valoración integrada de los servicios de los ecosistemas en el marco de la planificación urbana. La tesis muestra el carácter multifuncional de los espacios verdes urbanos mediante la generación de servicios y resalta su importancia específica para la provisión de servicios de los ecosistemas culturales. Adoptando la perspectiva del pluralismo de valores en relación a los servicios de los ecosistemas proporcionados por los espacios verdes urbanos, los datos obtenidos demuestran que la percepción de valores divergentes está determinada principalmente por las características del “valorador”, el contexto social e institucional, así como por los diferentes lenguajes de valoración adoptados. Laperspectiva del pluralismo de valores, tal como se demuestra en esta tesis, subraya la necesidad de una valoración integrada de los servicios de los ecosistemas para informar la toma de decisiones y la gobernanza. La tesis destaca el análisis multicriterio como una herramienta con gran potencial para facilitar la valoración integrada de los serviciso de los ecosistemas en el contexto de la planificación y la gobernanza urbana. Mediante la aplicación de métodos que ponen de relieve el valor de los servicios de los ecosistemas para el binestar humano, esta tesis pretende ofrecer herramientas para informar políticas que permitan avanzar hacia ciudades más sostenibles y resilientes que reconozcan la dependencia de las ciudades de ecosistemas saludables para asegurar la calidad de vida. / In an increasingly urbanizing world, the role of green spaces in cities is increasingly highlighted for their capacity to provide ecosystem services for human well-being. Yet, the value of urban green spaces is still widely overlooked in urban policy and planning. This dissertation examines the evidence base for the multi-functionality and values of urban green spaces, in the context of decision support and for priority setting in urban policy and governance. First, the multi-functional character of urban green spaces and the many benefits they provide to humans through the delivery of ecosystem services is studied through a literature review. Secondly, the pluralism of values is examined through case studies from urban green spaces in Barcelona, Spain. Within these case studies, value perceptions, value emergence and value dimensions are scrutinized by combining different methods, including remote sensing, participatory observations, interviews, surveys, statistical analysis and geographical information systems. Finally, pathways for an integrated valuation of ecosystem services in urban planning are explored through a review of state-of-the-art knowledge on multi-criteria decision analysis applied in relation to ecosystem services. The dissertation shows the multi-functional character of urban green spaces and outlines their specific importance for the provision of cultural ecosystem services. It contributes to operationalize the perspective of value pluralism in the assessment of ecosystem services from urban green spaces. It is noted that the perception of diverging values is mainly determined by the characteristics of the ‘valuator’, the socio-institutional context, as well as different valuation languages through which values are assessed. The perspective of value pluralism endorsed in this thesis, underlines the need for an integrated valuation of ecosystem services to inform decision-making and governance. The thesis examines the potential of multi-criteria decision analysis as a tool to facilitate such integrated valuation of ecosystem services, in the context of urban planning. By putting forward the value of ecosystem services for humans, the thesis intents to provide a cornerstone for policies towards more sustainable and resilient cities that recognize the interconnection and dependency of cities on healthy ecosystems worldwide.

El treball desenvolupat a la present tesis es centra en l’estudi de la família dels Hidrocarburs Aromàtics Policíclics (HAPs). Aquesta família de contaminants orgànics és d’interès prioritari degut a les propietats d’aquests compostos com a POPs, a la seva amplia distribució en el medi ambient i la seva elevada toxicitat sobre els essers vius. Per aquests motius, en aquests darrers anys, s’ha aixecat un gran interès en aquests tipus de compostos pel que respecta la seva presència i control tant a l’aire que respirem com en els aliments que ingerim. Així, la present tesis s’ha centrat en l’estudi i el coneixement d’aquesta complexa família de compostos tant en el camp ambiental com en el de l’alimentació. I. S’han desenvolupat mètodes cromatogràfics tant per HPLC-FLU com per HRGC-MS (EI/SIM) per a la determinació de 24 HAPs. S’ha prioritzat aconseguir un mínim temps d’anàlisis amb resolucions adequades entre els pics a estudi. Així, ha estat necessari treballar amb columnes amb fases estacionàries específiques per a aquest tipus de compostos i amb dimensions que afavorien maximitzar l’eficàcia i la velocitat (UHPLC i Fast GC). II. Degut a la gran nombre de compostos que formen aquesta família de contaminants i a la complexitat de la seva separació, s’han considerat interesant l’ampliació dels models de predicció basats en les metodologies QSRR, per aconseguir descriure el mecanisme que regeix la separació dels HAPs quan es treballa amb sistemes de cromatografia líquida o de gasos. D’aquesta manera, s’aconsegueix no només el coneixement teòric del mecanisme de separació sinó que permet ampliar el conjunt de HAPs a estudi. Amb el coneixement cromatogràfic adquirit s’ha treballat amb aquests contaminants en diferents matrius. III. S’ha desenvolupat un procediment per a la determinació de HAPs en mostres d’aire ambient a partir de la fracció PM10 de material particulat, amb la finalitat de poder complir el RD 102/2011. El procediment posat a punt ha estat acreditat per la norma 17025:2005. Per això, ha estat necessari dur a terme un conjunt d’activitats per aconseguir la seva acreditació (validació, càlcul d’incertesa a més d’una sèrie de controls continus i rutinaris, que permeten assegurar la validesa dels resultats obtinguts). A més, en aquest cas, el procediment acreditat s’ha aplicat a l’anàlisi de les mostres de la XVPCA corresponents als anys 2009 a 2012 de tot el territori Català. De manera, que ha estat possible realitzar un estudi de la presència d’aquests contaminants en l’aire, tant a nivell estacional com de l’àrea de captació (relacionat amb l’entorn d’emissió).. IV. Finalment, s’han desenvolupat procediments per a la determinació dels HAPs en dues matrius alimentaries: llets crues i cafè en gra, tant verd com torrat. En aquests casos, ha estat necessari optimitzar convenientment l’etapa de preparació de mostra amb la finalitat de reduir l’efecte matriu i aconseguir arribar als baixos nivells en que aquests contaminats es troben en aquestes mostres. Aquests procediments han estat aplicats a diferents mostres amb la finalitat de determinar el nivell d’aquests contaminants i per comprovar si durant el processat es generen HAPs. / El trabajo desarrollado en la presente tesis se centra en el estudio de la familia de los Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAPs). Esta familia de contaminantes orgánicos es de interés prioritario debido a sus propiedades como compuestos orgánicos persistentes, a su amplia distribución en el medio ambiente y a su elevada toxicidad sobre los seres vivos. Por estos motivos, en estos últimos años, se ha despertado un elevado interés en este tipo de compuestos en lo que respecta a su presencia y control tanto en el aire que respiramos como en los alimentos que ingerimos. Así, la presente tesis se ha centrado en el estudio y conocimiento de esta compleja familia de compuestos tanto en el campo ambiental como en el de la alimentación. I. Se han desarrollado métodos cromatográficos tanto por HPLC-FLU como por HRGC-MS (EI/SIM) para la determinación de 24 HAPs. En la optimización, se ha priorizado conseguir un mínimo tiempo de análisis con resoluciones adecuadas entre los picos a estudio. Por ello, ha sido necesario trabajar con columnas con fases estacionarias específicas para la separación de este tipo de compuestos y con dimensiones que favorecían maximizar la eficacia y la velocidad (UHPLC y Fast GC). II. Debido al gran número de compuesto que forman esta familia de contaminantes y a la complejidad de la separación, se ha considerado interesante la aplicación de los modelos de predicción basados en las metodologías QSRR, para conseguir describir el mecanismo que rige la separación de los HAPs cuando se trabaja con sistemas de cromatografía líquida o de gases. De esta manera, se consigue no sólo el conocimiento teórico del mecanismo de separación sino que permite ampliar el conjunto de HAPs a estudio. Con los conocimientos cromatográficos adquiridos, ha sido posible determinar estos contaminantes en diferentes matrices. III. Se ha desarrollado un procedimiento para la determinación de HAPs e muestras de aire ambiente a partir de la fracción PM10 de material particulado, con la finalidad de cumplir el RD 102/2011. El procedimiento puesto a punto, ha sido acreditado por la norma 17025:2005. Por ello, ha sido necesario realizar un conjunto de actividades para poder asegurar la validez de los resultados. Además, en este caso, el procedimiento acreditado se ha aplicado al análisis de las muestras de la XVPCA captadas entre los años 2009 a 2012, de todo el territorio catalán. De esta manera, ha sido posible realizar un estudio de la presencia de estos contaminantes en el aire, tanto a nivel estacional como de área de captación. IV. Finalmente, se han desarrollado procedimientos para la determinación de los HAPs en dos matrices alimentarias: leche cruda y café en grano (verde o tostado). En estos casos, ha sido necesario optimizar convenientemente la etapa de la preparación de la muestra con la finalidad de reducir el efecto matriz y conseguir llegar a los bajos niveles en que estos contaminantes se encuentran en las m muestras. Además, estos procedimientos han sido aplicados con éxito al análisis de muestras. / This thesis focusses on the study of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. These compounds are of priority interest because of its properties as persistent organic pollutants, their wide distribution in the environment and its high toxicity. For these reasons, in recent years, it has created a high interest in these group of compounds both in the air and in food. So, this thesis has focused on the knowledge of this complex family of compounds in the environmental and food. I. Chromatographic methods have been developed for determination 24 PAHs by HPLC-FLU and HRGC-MS (EI/SIM). In optimization process, it has prioritized getting a minimum chromatographic time with suitable resolution between peaks. Therefore, it has been necessary to work with specific stationary phases and columns with dimensions that have been allowed maximize efficiency and speed (UHPLC and Fast GC columns). II. Due to the large number of compounds that are PAHs and complexity of their separation, it has been considered interesting to apply predictive models based on methodologies QSSR. They can describe the mechanism governing the separation of PAHs when working both LC and GC. And they allow to extend some compounds of the same family that have not been included in the model. III. A procedure for the determination of PAHs in ambient air (samples from PM10 fraction of particulate matter) has been developed, in order to meet the RD 102/2011. This procedure has been accredited by UNE-EN ISO 17025: 2005 standard. For accreditation, it has been necessary to perform a set of activities to ensure the validity of results (validation, estimation uncertainty, system suitability, interlaboratory and periodic analysis of a certified reference material). Apart from that, with this procedure has been analyzed XVPCA samples (2009 to 2012). Thus, it has been possible to make a study of the presence of these pollutants in the air, according to season or catchment area. IV. Finally, it has been developed procedures for determining PAHs in two food samples: raw milk and coffee beans (green or roasted). In these cases, it has been necessary to optimize sample preparation in order to reduce the matrix effect and determining low concentration levels that these pollutants are in samples. Moreover, these methods have been successfully applied to the analysis of samples.

La incineració amb recuperació energètica representa una opció proposada per la Unió Europea com a valorització dels residus que no poden ser reciclats ni reutilitzats. No obstant això, per reduir o evitar les emissions procedents de les instal·lacions d'incineració, és necessària una caracterització completa del residu que es va a incinerar. En la present Tesi Doctoral s'han desenvolupat mètodes per a la determinació d'halògens i sofre en residus orgànics. S'ha desenvolupat i validat un mètode per a la determinació de iode en residus sòlids orgànics mitjançant combustió en bomba calorimètrica i posterior determinació per cromatografia de parell iònic en fase inversa, amb detector UV. S'han desenvolupat dos mètodes per a la determinació de clor i sofre en residus líquids i sòlids orgànics, per combustió en bomba calorimètrica i posterior determinació per cromatografia iònica, sense i amb supressió, i detector de conductivitat. S'ha realitzat un estudi comparatiu de tots dos mètodes mitjançant l'avaluació dels paràmetres de qualitat de cadascun d'ells. S'ha realitzat un estudi comparatiu de la determinació de fluor per combustió i cromatografia iònica o potenciometria, avaluant la influència de la tècnica d'anàlisi, la concentració de la solució d'absorció, i del nivell de la concentració de fluor. S'ha desenvolupat i validat un mètode per a la determinació simultània de fluor, clor, brom i sofre en residus líquids orgànics, per combustió en bomba calorimètrica i posterior determinació per cromatografia iònica amb supressió i detector de conductivitat. S'ha participat en estudis comparatius entre laboratoris d'anàlisis de clor i sofre, en mostres d'olis minerals i biomassa, utilitzant els mètodes desenvolupats, obtenint resultats plenament satisfactoris. / La incineración con recuperación energética representa una opción propuesta por la Unión Europea como valorización de los residuos que no pueden ser reciclados ni reutilizados. No obstante, para reducir o evitar las emisiones procedentes de las instalaciones de incineración, es necesaria una caracterización completa del residuo que se va a incinerar. En la presente Tesis Doctoral se han desarrollado métodos para la determinación de halógenos y azufre en residuos orgánicos. Se ha desarrollado y validado un método para la determinación de yodo en residuos sólidos orgánicos mediante combustión en bomba calorimétrica y posterior determinación por cromatografía de par iónico en fase inversa, con detector UV. Se han desarrollado dos métodos para la determinación de cloro y azufre en residuos líquidos y sólidos orgánicos, por combustión en bomba calorimétrica y posterior determinación por cromatografía iónica, sin y con supresión, y detector de conductividad. Se ha realizado un estudio comparativo de ambos métodos mediante la evaluación de los parámetros de calidad de cada uno de ellos. Se ha realizado un estudio comparativo de la determinación de flúor por combustión y cromatografía iónica o potenciometría, evaluando la influencia de la técnica de análisis, la concentración de la solución de absorción, y del nivel de la concentración de flúor. Se ha desarrollado y validado un método para la determinación simultánea de flúor, cloro, bromo y azufre en residuos líquidos orgánicos, por combustión en bomba calorimétrica y posterior determinación por cromatografía iónica con supresión y detector de conductividad. Se ha participado en estudios comparativos entre laboratorios de análisis de cloro y azufre, en muestras de aceites minerales y biomasa, utilizando los métodos desarrollados, obteniendo resultados plenamente satisfactorios. / Incineration with energy recovery has been proposed by the European Union as a technique for waste recovery than cannot be recycled neither reused. However, in order to reduce or avoid the emission from incineration plants, it is necessary to completely characterize the waste to be incinerated. In the actual PhD, several methods have been developed for halogens and sulfur determination in organic waste. In has been developed and validated a method for the determination of iodine in organic solid waste. The determination has been carried out by initial combustion with bomb calorimeter and further ion-pair chromatography in reverse phase, using UV detection. Two methods have been developed for the determination of chlorine and sulfur in solid and liquid organic waste. The determination has been developed using bomb calorimeter and further ion chromatography, with and without suppression, using conductivity detection. Both methods have been compared through the evaluation of the each quality parameter. It has been developed a comparative study for the determination of fluorine by combustion and ion chromatography or potentiometry. It this study it has been evaluated the influence of the analytical technique, the concentration of the absorbance solution and the fluorine concentration. It has been developed and validated a method for the simultaneous determination of fluorine, chlorine, bromine and sulfur in liquid organic waste. The method has been carried out using bomb calorimeter and further determination with ion chromatography with suppression and conductivity detector. It has been participated in comparative studies between analysis laboratories of chlorine and sulfur, in mineral oil and biomass samples, using the developed methods and obtaining satisfactory results.

The main aim of this thesis is to define an environmental tax on products and services based on their carbon footprint. Hybrid-LCA is recognized as the most appropriate methodological tool for identifying the emission intensities on which the tax is based. The research highlights the significance of considering non-CO2 GHG emissions in environmental tax policies. Despite the fact that CO2 is the most important GHG and it is in the spotlight of most climate change mitigation actions, there are also other gases with higher global warming potential which are usually not considered. The potential impacts of the taxation are also assessed by using a Leontief price model, which allows the introduction of the tax on selected sector to induce changes in the production price. The effects of the tax both on the economy, on the environment and on the society are estimated. The results show that there is a clear trade-off between the environment, economy and society. The environmental and economic goals cannot be met at the same time with the environmental taxation unless there is a way in which the public revenues could be used to compensate those who are negatively affected by the tax. Furthermore, the implication of international trade between Spain and its important partners (import and export) in terms of emissions embodiment is also examined by constructing multi-regional input-output (MRIO) model. It highlights the high pollution embedded in the products imported from China. If pollution was taxed, then these imported products would have higher prices, making more competitive local markets. / El objetivo principal de esta tesis es definir un impuesto medioambiental sobre los productos y servicios basado en su huella de carbono. Hybrid-LCA se reconoce como la herramienta metodológica más adecuada para la identificación de las intensidades de emisión en las que se basa el impuesto. La investigación pone de relieve la importancia de considerar las emisiones de GEI distintas del CO2 en las políticas fiscales ambientales. A pesar del hecho de que el CO2 es el GEI más importante, y es el centro de atención de la mayoría de las acciones de mitigación del cambio climático, también hay otros gases con alto potencial de calentamiento global, que generalmente no se consideran. Se evalúan también los impactos potenciales de los impuestos mediante el uso de un modelo de precios de Leontief, que permite la introducción del impuesto sobre el sector seleccionado para inducir cambios en el precio de producción. Asimismo, se estiman los efectos de los impuestos tanto sobre la economía, el medio ambiente y la sociedad. Los resultados muestran que hay un claro compromiso entre estos tres sectores. Los objetivos ambientales y económicos no se pueden cumplir al mismo tiempo con la fiscalidad ambiental, a menos que haya una manera en la que los ingresos públicos pudieran utilizarse para compensar a aquellos que se vean afectados negativamente por el impuesto. Por otra parte, la implicación del comercio internacional entre España y sus socios importantes (importación y exportación), en términos de inclusión de emisiones también son examinados por la construcción del Modelo de Input-Output Multiregional (MRIO). Se destaca la alta contaminación contenida en los productos importados de China. Si la contaminación se grabara, entonces estos productos importados tendrían precios más altos, por lo que los mercados locales serían más competitivos.

Els sistemes integrats Fotovoltaics (FV) de doble pell, són components de l'edifici que combinen les funcions d'envolvent, amb les d'il·luminació natural, generació d'electricitat i generació d'energia tèrmica. La modelització dels processos de transferència d'energia d'aquests components, especialment en situacions de convecció natural, planteja una alta complexitat i és un dels inconvenients principals per a una disseminació massiva d'aquesta tecnologia. En les últimes dècades s'han dut a terme diferents intents per a superar aquest inconvenient i s'han desenvolupat diferents models de simulació. No obstant això, molt pocs estudis s'han enfrontat a una anàlisi detallat del rang de validesa d'aquestes correlacions i models i tampoc de les limitacions inherents en la seva definició. El segon inconvenient per a una àmplia propagació d'aquests components FV complexos, està relacionat amb la dificultat per a dur a terme campanyes experimentals de mesura del seu comportament energètic en condicions reals. A més dels mencionats inconvenients, s'hi afegeix una gran manca de coneixement per a la cal·libració dels models de simulació de components FV ventilats. Aquesta tesi doctoral aborda aquests inconvenients i introdueix una metodologia general per a la caracterització energètica i la validació experimental dels components FV ventilats. Aquesta investigació també contribueix a augmentar el coneixement sobre mètodes per a integrar el desenvolupament de models de simulació dinàmica, amb enfocaments innovadors per a la seva cal·libració. / Los sistemas integrados Fotovoltaicos (FV) de doble piel, son components del edificio que combinan las funciones de envolvente, con las de illuminación natural, generación eléctrica y generación de energía térmica. La modelización de los procesos de transferència de energía de estos components, especialmente en situaciones de convección natural, plantea una alta complejidad y es uno de los inconvenientes principales para una diseminación masiva de esta tecnología. En las últimas décadas, se han llevado a cabo diferentes intentos para a superar este inconveniente y se han desarrollado diferentes modelos de simulación para evaluar la eficiéncia energética global de estos sistemas. Sin embargo, muy pocos estudios se han enfrentado al análisis detallado del rango de validez de estas correlaciones y modelos y tampoco de las limitaciones inherentes en su definición. El segundo inconvenient para una amplia propagación de estos components FV complejos, está relacionado con la dificultad para llevar a cabo campañas experimentales de medida de su comportamento energético en condiciones reales. Además de estos inconvenientes, se constata una carencia significativa de conocimiento sobre métodos para la calibración de los modelos de simulación de componentes FV ventilados . Esta tesis doctoral aborda todos estos inconvenientes mencionados anteriormente e introduce una metodología general para la caracterización energética y la validación experimental de los componentes FV ventilados. Esta investigación también contribuye a aumentar el conocimiento sobre métodos para integrar el desarrollo de modelos de simulación dinámica, con estrategias innovadoras para su calibración. / Double skin semi transparent components with Photovoltaic integrated systems are building components which combine functions of the building envelope with natural lighting, electricity and thermal energy generation. The energy transfer modeling of these components, especially under free convection situations, raises a high complexity and is the first main drawback for a massive dissemination of this technology. Many attempts to fill this gap have been undertaken and some dynamic simulation models of these components have been obtained in the last decades. However, very few studies have faced a detailed analysis of the valid range of these mathematical expressions and simulation models and of the restrictions entailed. The second drawback for a wide spread of these complex PV components is related to the difficulty in setting up monitoring and experimental campaigns to measure their real energy performance with sufficient accuracy and precision. Besides these drawbacks, there is also a lack of knowledge on methods for calibrating building energy simulation models in general, and specifically in the calibration of dynamic models of ventilated PV components. This PhD thesis addresses these existing drawbacks and introduces an overall methodology for the energy characterization and experimental validation of ventilated PV components. This research also contributes in increasing the knowledge on methods for coupling the mathematical development of dynamic simulation models with innovative approaches for its calibration with experimental measures.

Organoleptic properties of water are the only means whereby a consumer can assess water quality and safety. Among these properties, taste and odour are the most important. The first part of this study displays the water bottles that showed obnoxious odour with the aim of relating the analyte that generated that off-odour to a defined smell. The second part contains a deep study about the analytes coming from the packaging, cleaning and bottling processes. To isolate the volatile (VOCs) and semivolatile (SVOCs) organic compounds capable of generating off odours, the extraction method Closed Loop Stripping Analysis (CLSA) has been optimized. In relation to packaging materials, SDE (Simultaneous Distillation Extraction, aka Likens-Nickerson) extraction method has been applied. Liquid-liquid extraction method has also been applied in several isolations. As regard identification and quantification of compounds extracted a method has been established by means of gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). Quality parameters of the most meaningful compounds, which have been found most frequently, have been calculated. Smell descriptors like "earthy-musty", "rotten", and "gasoil" have been matched with their generating compounds. Several compounds coming from the bottles, caps and cleaning processes have been isolated and identified. In addition, several causes that could generate some off-flavour in water have been suggested. / Les propietats organolèptiques de l'aigua són la única via per la que un consumidor pot avaluar la seva qualitat i seguretat. De les esmentades propietats, el gust i la olor són les més importants. En la primera part d'aquest estudi s'han analitzat mostres d'aigua envasada que presentaven olors anòmales amb l'objectiu de relacionar l'analit que generava la mala olor amb una olor definida, i en la segona part s'ha profunditzat més en els analits provinents de l'envàs i dels processos de neteja de l'embotellament. Per a l'aïllament dels compostos orgànics volàtils (VOCs) susceptibles de generar l'olor anòmala s¿'ha optimitzat el mètode d'extracció closed loop stripping analysis (CLSA) mentre que per a l¿'estudi dels materials de l'envàs s'ha emprat la tècnica de destil·lació i extracció continua (SDE) també coneguda com a Likens Nickerson. Pel que fa a la identificació i la quantificació dels VOCs s'ha establert un mètode amb la tècnica de cromatografia de gasos acoblada a un detector d'espectrometria de masses (GC-MS). S'han calculat els paràmetres de qualitat del compostos més significatius trobats amb més freqüència. S'han pogut definir descriptors d'olors com "terra/mullada", "podrit" i "derivats de petroli". S'han descrit una sèrie de compostos provinents de l'ampolla, dels taps, dels processos de neteja de l'embotellament i de la contaminació externa. També es proposen una sèrie de causes que justificarien la presència dels compostos en aigua envasada trobats en aquets estudi. La concentració dels analits determinats en aquets estudi és de l'ordre de ng/L i no suposen cap risc per a la salut.