During the last years, the implementation of new Wastewater Treatment Plants has lead to a significant increase of sludge production. As a response, sludge valorisation in agriculture is the preferred option nowadays, ensuring the return of organic constituents, nutrients and microelements to crop fields. In practice, sludge treatments should provide a final product suitable for land application, with reasonable investment as well as operational and maintenance costs. In this sense, sludge treatment wetlands (STW) appear as a suitable technology for sludge management from an economic and environmental point of view. The main objective of this research work was to assess the suitability of STW for sludge management; with special focus on small communities of the Mediterranean Region. To this end, technical, environmental and economic aspects of the treatment were studied in 3 full-scale systems and in a pilot plant located in Catalonia. A comparison with conventional treatments for sludge management is presented in order to establish the most favourable solution for the Catalan context. As the final result from this work, design and operation criteria are proposed as a guide for STW implementation in small Mediterranean communities. The study of the performance of the full-scale STW suggests good treatment efficiency. Moisture content was reduced by 16-30%, reaching efficiencies similar to those of conventional dewatering technologies. On the other hand, VS were reduced up to 30-49%VS/TS, suggesting the progressive sludge stabilisation and mineralisation. Similar values were found at the end of the treatment in the pilot plant. In this case the sludge volume was reduced around 80% and TS increased up to 16-24%. However, the observed VS reduction (up to 50%VS/TS) after 2 months without feeding, indicates that longer resting periods should be applied in order to increase mineralisation of the sludge. A finite element model able to simulate sludge dewatering in STW was developed by combining the evapotranspiration (ET) and the Terzaghi¿s consolidation theory representing water percolation. The model allows for the determination of the most appropriate feeding frequency as a function of the sludge height stored on the wetland. Similarly, the sludge loading rate is determined as a function of ET, feeding frequency and sludge height. On the whole, the model implemented is a useful tool for the establishment of standardised criteria of STW operation. The characterisation of the final product from the pilot plant and from three full-scale systems demonstrated the suitability of biosolids as organic fertilisers. DRI values indicated the partial stabilisation of the product. Moreover, the absence of phytotoxicity and the heavy metals concentrations below the legal thresholds confirmed their viability to be reused in agriculture. However, in the pilot plant, pathogens were still present after 2 resting months, confirming the necessity of a longer resting period. Monitoring the stabilisation degree as phytotoxicity, heavy metals and pathogens' concentration during the final resting period would help optimising its duration. Looking at the environmental aspects, the static chamber method was successfully adapted to the determination of gas emissions from STW. Aerobic conditions before sludge feeding, characterised by low methane emissions and high nitrous oxide emissions, were strongly altered by fresh sludge feeding, which increases CH4 emissions and reduces N2O emissions. According to the measured emissions, the Global warming potential of STW corresponds to 17kgCO2eq/PE¿y, which is from 2 to 9 times lower than that of sludge centrifugation and transport. Besides,the economic and environmental assessment indicates STW with direct land application as the most cost-effective technique, which is also characterised by the lowest environmental impact.Thus STW are the best solution to manage waste sludge in decentralised small communities.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Determina si los gases de efecto invernadero del sector agricultura, silvicultura y cambio del uso del suelo, a través del tiempo, se comportan de manera positiva o negativa en relación a las emisiones y absorciones netas, en la provincia de Manabí, Ecuador, en un período comprendido de diez años (2004 – 2013). Para ello, se evaluaron todas las categorías y subcategorías de este sector que emiten gases de efecto invernadero, así como los sumideros terrestres de dióxido de carbono, siguiendo las guías y directrices emitidas por el Panel Intergubernamental de Cambio Climático, IPCC. El estudio utilizó dos metodologías propuestas por el IPCC, la primera correspondiente a las hojas de cálculo del IPCC 1996 y la segunda al software IPCC 2006. La información procesada se obtuvo de fuentes oficiales de los Ministerios de Agricultura y Ambiente, consulta a expertos y análisis de interpolación y extrapolación. Con ambas metodologías, los resultados del modelo de regresión mostraron, a través de la estimación de la pendiente (b1), que las emisiones de gases de efecto invernadero en la provincia aumentarán en 52,963 Gg CO2-eq. y en 35,537 Gg CO2-eq., con el aumento de cada año, para las metodologías IPCC 1996 & IPCC 2006, respectivamente. La prueba de T Student reflejó una evidencia muy significativa de la diferencia entre las emisiones de gases de efecto invernadero de ambas metodologías. Con la metodología IPCC 1996, las emisiones netas en el año 2013 fueron de 1909,041 Gg CO2-eq, con una incertidumbre de ± 17,33%, con un incremento del 21,03%; y la incertidumbre de la tendencia fue de ± 9,22%. Con la metodología IPCC 2006, las emisiones netas en el año 2013 fueron de 1500,024 Gg CO2-eq, con una incertidumbre de ± 21,55%. El incremento fue del 17,67%; y la incertidumbre de la tendencia fue ± 8,45%. / Tesis

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Forestal

Seminario de Título entregado a la Universidad de Chile en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al Título de Químico Ambiental. / El desafío de enfrentar el cambio climático ha llevado a nuestro país a suscribirse a numerosos tratados y acuerdos internacionales desde su adhesión a la Convención Marco de las Naciones Unidas Para el Cambio Climático (CMNUCC) en 1994, hasta el más reciente Acuerdo de París en 2015. Una de las políticas implementadas para reducir las externalidades negativas sobre el medio ambiente, han sido los Acuerdos de Producción Limpia (APL), implementados por la Agencia de Sustentabilidad y Cambio Climático (ASCC). Estas herramientas se han desarrollado como una propuesta de dialogo público-privado a fin reducir la generación de residuos y emisiones mediante la implementación de mejoras en la eficiencia productiva de las empresas buscando generar un modelo de desarrollo sustentable. Desde el año 2012, debido a su capacidad para reducir la generación de gases de efecto invernadero, los Acuerdos de Producción Limpia son incluidos dentro de las Acciones Nacionales Apropiadas de Mitigación (NAMA’s) que reporta nuestro país en el marco de la Conferencia de Copenhague (COP 15). La necesidad de mayor confianza en estos instrumentos impulsa la búsqueda de cadena de mejoras en la exactitud y la precisión de los parámetros y modelos utilizados para cuantificar el impacto ambiental, sobre todo en la reducción de emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI). Este trabajo, se centra en la revisión y generación de propuestas de mejora sobre los modelos y parámetros utilizados para la estimación de emisiones de Gases de Efecto Invernadero realizado por la Agencia de Sustentabilidad y Cambio Climático en el marco de los Acuerdos de Producción Limpia. Para ello se utilizó como referencia los modelos de estimación utilizados para los Mecanismos de Desarrollo Limpio (CDM) y la evaluación de los parámetros realizada mediante la aplicación de una escala tipo Likert. A partir de ello, se seleccionaron y contrastaron los modelos y parámetros utilizados por la Agencia, con los aceptados y/o recomendados por investigadores y las agencias técnicas y/o regulatorias que estiman los mismos tipos de impactos a nivel global. Mediante la metodología de la Simulación de Monte Carlo se cuantifico la incertidumbre para las categorías estudiadas. Los resultados de las simulaciones se consideran en un intervalo alto de incertidumbre, relacionado principalmente con la falta de desarrollo científico y tecnológico sobre parámetros más precisos en el área de la estimación de emisiones de gases de efecto invernadero. Pese a esta limitación, esta metodología permitió identificar los principales parámetros a mejorar para lograr estimaciones más precisas y que entreguen mayor confianza. / The challenge of facing climate change has led our country to sign several treaties and international agreements since its adhesion to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) in 1994, to the most recent Paris Agreement in 2015. One of the policies implemented to reduce the negative externalities on the environment, has been the Clean Production Agreement (CPA), implemented by The Agency of Sustainability and Climate Change (ASCC). These tools have been developed as a proposal of public-private dialogue for the purpose of reducing waste and emissions. This has been done by improving the productive efficiency in the companies that aim to generate a sustainable development model. Since 2012, due to its ability to reduce the generation of greenhouse gases, the Clean Production Agreement has been included in the Nationally Appropriate Mitigation Actions (NAMAs) that reports our country on the framework of the Copenhagen Conference (COP 15). The necessity to reach the highest confidence levels on these tools, drives the search for improvement in the exactitude and precision of the parameters and models used to quantify the environmental impact, especially in the reduction of greenhouse gases emissions. This work is based on the revision and generation of proposals of improvement on the models and parameters used in the estimation of greenhouse gases emission for The Agency of Sustainability and Climate Change in the framework of the Clean Production Agreement. For this purpose, the estimation models used for The Clean Development Mechanism (CDM) and the evaluation for the parameters by the application of a Likert scale were used as references. From it, the models and parameters used by The Agency were selected and contrasted with the parameters and models accepted and recommended by investigators and technical/regulatory agencies that estimate the same impacts in a global level. The uncertainty of the concerned categories was quantified through the methodology of Monte Carlo Simulation. The results from the simulation are considered in a high level of uncertainty, related mainly to the lack of scientific and technological development about more precise parameters in the estimation area of greenhouse gases emission. Despite this limitation, the methodology allowed to identify the main parameters to be improved to achieve more precise and reliable estimations.

Las actividades que se desarrollan en las ciudades dinamizan la economía global; no obstante, estos procesos urbanos son, actualmente, intensivos en emisión de gases de efecto invernadero (GEI). Es de interés mundial reducir estas emisiones con la transición a sistemas de bajo consumo de carbono. Para ello, se implementa, en los subsistemas urbanos, tecnologías de captación de recursos endógenos donde se aborda el nexo energía – agua – alimento. El estudio posee dos objetivos: (i) determinar el grado de autosuficiencia energética, hídrica y alimentaria para afianzar la seguridad respectiva; (ii) cuantificar la reducción de GEI respecto del contexto actual. Asimismo, la investigación se sustenta en: (a) prevenir la discontinuidad del suministro y reducir la dependencia de fuentes externas; (b) el cumplimiento del compromiso medioambiental del Acuerdo de París, Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (2016). Para el análisis, se han seleccionado tres ciudades por cada región geográfica de Perú: Ica, Ayacucho y Pucallpa; cada una con una climatología, morfología urbana y un mix eléctrico regional particular. Estas ciudades son representativas porque se encuentran en las regiones climatológicas donde se concentra la mayor parte de la población nacional. Por ello, éstas se han caracterizado en demanda y oferta con datos de energía solar incidente, temperatura, pluviometría y consumo de agua, electricidad y alimentos. Posteriormente, a partir del plano urbano, ArcGis 10.3 cuantifica la superficie de cubierta disponible. Como último paso para obtener el potencial real, se aplican una serie de factores de corrección por área y eficiencia. Los resultados indican que los recursos endógenos permiten satisfacer la demanda; específicamente, en energía. Asimismo, el análisis ambiental con el método IPCC 2013 en Simapro v8.2 evidencia una importante reducción de emisiones de GEI, la cual varía en cada ciudad según el mix eléctrico particular con el que es comparado. Finalmente, a través del análisis de sensibilidad, se determina valores ideales que ciertos parámetros de crecimiento urbano deben mantener para afianzar la seguridad entre el nexo urbano descrito y la sostenibilidad ambiental. / Cities concentrate global development through different economic activities. However, currently urban processes are highly intensive in terms emission of greenhouse gas (GHG) emissions. The reduction of these emissions is a global concern that has triggered the transition to low carbon systems. Thus, it is imperative to implement technologies of endogenous resources in urban subsystems that can deal with the energy-water–food nexus. Therefore, this dissertation has two main objectives. On the one hand, to determine the selfsufficiency factor in energy, water and food to strengthen their respective security. On the other hand, the establishment of a quantification framework to calculate GHG emission reductions with respect to the current situation. The importance of this study is based on an effort to decentralize the supply of energy, water and food in urban environments, reducing the dependence on external sources. For this, the underutilization of rooftops was identified as a potential vector to generate endogenous resources in cities. Three cities (i.e., Ica, Ayacucho and Pucallpa) were selected for analysis, each of them representing a particular climatic region of Peru. These cities were deemed representative because they are in the climatic regions where most of the Peruvian population is concentrated. Hence, they were characterized by their demand and supply through data of incident solar energy, temperature, precipitation and water, electricity and food consumption. Subsequently, based on land registry plans, ArcGis 10.3 quantify the surface of available rooftops. As the final step to obtain the real potential, correction factors were applied by area and efficiency. The results indicate that endogenous resources allow meeting the demand of electricity, water and horticulture products. In addition, environmental analysis using Life Cycle Assessment with the IPCC 2013 assessment method showed that there is a significant reduction of GHG emissions, which varies in each city due to the particular electric mix of comparison. Finally, through the sensitivity analysis, particular values that certain parameters of urban growth should keep are determined in order to secure the safety between the urban nexus and the environmental sustainability. / Tesis

La contaminación del aire ha venido tratándose en nuestro país en los últimos años con mayor responsabilidad, debido en gran parte a que dicho problema es hoy en día reconocido por parte de las autoridades de gobierno a nivel central, regional y local, por el abastecimiento insuficiente e inestable de energía a precios asequibles, pero también por el daño ambiental causado. Esta investigación busca principalmente, cuantificar los beneficios y costos económicos de la producción de las centrales térmicas y el impacto de las emisiones de gases efecto invernadero sobre la salud, biodiversidad, cultivos, materiales de construcción y cambio climático utilizando el método de análisis costo-beneficio (ACB). Los resultados que se obtienen demuestran que los beneficios económicos son mayores a la suma de los costos privados y sociales de la generación eléctrica en nuestro país.

Después de la revolución industrial, la humanidad ha sido responsable de la emisión de grandes cantidades de gases de efecto invernadero (GEI) en el planeta. Estas emisiones han ido afectando la temperatura global, provocando cambios en las variables climáticas de forma exponencial en el tiempo, lo que actualmente se conoce como Cambio Climático. De esta manera, los seres humanos, como una especie dependiente de su entorno físico y social, se encuentran afectados en distintas formas por esta problemática de nivel internacional. Una de estas es el aumento de problemas de salud, particularmente, en el grupo de bebes recién nacidos. De esta manera, en la revisión de literatura, se encontró que diferentes estudios empíricos recientes en el campo de la economía hallaron una relación causal entre las variables climatológicas y la salud de los recién nacidos. Sin embargo, la mayor parte de estos estudios se realizaron para los casos de países desarrollados, casos diferentes al contexto latinoamericano, en especial al Perú. Por lo tanto, el objetivo principal del trabajo de investigación es estimar el impacto de diversos factores climatológicos sobre el estado de salud natal en recién nacidos en el Perú, durante el periodo 2010 – 2020. En ese sentido, se plantea la hipótesis que ante la presencia de cambios en las precipitaciones y en las temperaturas durante la etapa prenatal afectan negativamente la salud del neonato. Por consiguiente, en base al trabajo econométrico propuesto por Andalón et al. (2016), se espera encontrar que existe una relación causal negativa entre dichas variables. / After the industrial revolution, mankind has been responsible for the emission of large quantities of greenhouse gases (GHG) on the planet. These emissions have been affecting the global temperature, causing changes in climatic variables exponentially over time, which is currently known as Climate Change. In this way, human beings, as a species dependent on their physical and social environment, are affected in different ways by this international problem. One of these is the increase in health problems, particularly in the group of newborn babies. Thus, in the literature review, it was found that different recent empirical studies in the field of economics found a causal relationship between climate variables and the health of newborns. However, most of these studies were conducted for the cases of developed countries, cases different from the Latin American context, especially Peru. Therefore, the main objective of this research is to estimate the impact of various climatological factors on the health status of newborns in Peru during the period 2010 - 2020. In this sense, it is hypothesised that changes in precipitation and temperature during the prenatal stage negatively affect the health of the newborn. Therefore, based on the econometric work proposed by Andalón et al. (2016), it is expected to find that there is a negative causal relationship between these variables.

A finales del 2019, el mundo se vio afectado por la aparición del virus SARS-CoV-2. Esto conllevó a un aislamiento social obligatorio en muchos países. Únicamente los trabajos de primera necesidad debían seguir asistiendo de forma presencial. La pandemia ocasionó que los alumnos de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), ubicada en Lima (Perú), lleven sus cursos de manera virtual. Ante esta nueva realidad, surge la necesidad de contrastar los diferentes valores de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) generados en la modalidad presencial como en la modalidad virtual. De esta forma analizar el efecto de las variaciones de las actividades que realizaban los alumnos de la facultad de ingeniería civil. Por tanto, este estudio analizará la huella de carbono de los estudiantes de la especialidad de ingeniería civil de la PUCP en la modalidad virtual (se tomará como data la información del año 2020) y se comparará con la modalidad presencial antes de la pandemia (se tomará como data la información del año 2019). En síntesis, la huella de carbono generada en las casas de estudios debe de ser siempre estudiada y monitoreada. A diferencia de los demás estudios realizados en la modalidad presencial; con el fin de, analizar, comparar y sacar conclusiones acerca de los GEI que estamos mitigando. Por eso, con los resultados obtenidos, se observa que de la muestra tomada durante la pandemia se ha emitido 63.05 t CO2 eq menos a comparación a un año normal de estudio. Sin embargo, la energía eléctrica consumida durante un año de estudio virtual en pandemia es 2.5 veces mayor a un ciclo presencial. Es importante dar a conocer la huella de carbono generada por la modalidad virtual. Para finalmente, poder brindar posibles soluciones para la reducción de estas emisiones. / Towards the end of the year 2019 the world was affected by the emergence of the SARS-COV- 2 virus. This phenomenon led to mandatory lockdowns throughout several countries. Frontline workers were the only people that had to keep attending in person. The pandemic forced the students from the Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) located in Lima, Perú, to continue their courses online. From this new reality arose the necessity to contrast the different values for Greenhouse Gases (GHG) issued from the virtual as well as in-person modality. Thus, to analyze the outcome of the change in activities done by the students of the Civil Engineering faculty. Therefore, this study will analyze the carbon footprint generated by the students of Civil Engineering from PUCP within the virtual modality (for this purpose data from the year 2020 will be taken) and will be compared with the in-person before the pandemic (for this purpose data from the year 2019 will be taken). In short, the carbon footprint generated in universities must be studied and supervised, unlike other studies carried for the in-person modality, in order to analyse, compare and to draw conclusions of the greenhouse gases we are emitting. Therefore, with the results obtained from the sample data taken during the pandemic, it shows that 63.05 tons less of CO2 eq has been emitted during the pandemic in comparison to a full in-person modality year. Nevertheless, the electric energy consumed during a year of online study amid the pandemic was 2.5 times than a year of in-person modality. It is important to emphasize the carbon footprint generated by the online modality. Thus, we can bring possible solutions to reduce these emissions.

Airborne emissions from livestock production are nowadays one of the major concerns of this activity. For this reason, the reduction of these emissions is a requirement in many countries. The development of abatement techniques for the reduction of emissions needs for accurate knowledge about their magnitude. Emission measurement techniques arise then as a key issue. The development of measurement techniques considering not only the accuracy of the results but also the optimization of resources is needed. In this sense, in this thesis a tool and three options for the rationalization on the use of resources when measuring airborne emissions are investigated. The tool is the uncertainty analysis and the three options are: downscaling measurements, indirect measurement of airflow rates and reduction of sampling rates. In this thesis, theoretical and practical studies were conducted to determine the suitability of these techniques to obtain reliable data from more rational measurements on airborne emissions. Firstly, an uncertainty model was developed in order to assess the trustworthiness of the results when determining N2 and N2O emissions from a biological scrubber using a combined N-balance in air and water. This model was later partially validated throughout an experimental work in a chemical scrubber. The uncertainty model and the experimental work agreed in the key results of both studies, finding that N-balances were not successful for the proposed aims. Secondly, a flux chamber for the measurement of gas emissions from rabbits was designed and built. A measuring protocol for gas emissions from both animals and their manure was also developed. This chamber was later used to determine the CO2 emission rate from fattening rabbits during the whole fattening cycle. Using this CO2 emission rate from fattening rabbits, the carbon dioxide balance was tested as an option to determine the ventilation rate from fattening rabbit houses. The results of these balances were compared with direct measurements of ventilation rates finding no statistical differences. Finally, the effect of reducing sampling when measuring ammonia emissions from livestock facilities was evaluated. Emissions calculated using semi-continuous measurements of NH3 concentrations and airflow rates were compared with emissions calculated on 24-hour average values for these parameters. The error committed with these low time-resolution measurements resulted to be low in comparison with other error sources committed when measuring emissions from livestock facilities. The main conclusion of this work is that there are available techniques that allow optimizing the use of resources of measurement processes, by keeping the accuracy of the results. / Estellés Barber, F. (2010). Development and evaluation of methods for the measurement of airborne emissions form animal houses [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/9036

[EN] Natural gas is not only the cleanest fossil fuel available today but, unlike other fossil fuels decline, still abundant in Europe and on other continents, so it is a vital component of the energy mix. The demand for energy continues to rise, so natural gas plays a crucial role in the current energy policy of the European Union (EU). Natural gas is a key player in the transition to a low carbon economy and a more sustainable energy system. The substitution of coal and oil to gas is necessary if we want to reduce emissions of greenhouse gases by 2030. In addition, the parallel development of techniques such as carbon capture and storage (CCS), will enable the gas to become a technology with carbon even lower in the near future. Moreover, the abundance of gas in their favor to complement renewables, covering their flashes that occur at sources such as wind or solar and allowing easy adaptation to peak demands. / [ES] El gas natural no solo es el combustible fósil más limpio disponible en la actualidad sino que, a diferencia de otros combustibles fósiles en declive, sigue siendo abundante tanto en Europa como en otros continentes, por lo que constituye un componente vital del mix energético. La demanda de energía sigue aumentando, por lo que gas natural juega un papel crucial en la política energética actual de la Unión Europea (UE). El gas natural es un actor clave en la transición hacia una economía baja en carbono y un sistema energético más sostenible. La sustitución del carbón y del petróleo por el gas es necesaria si queremos reducir las emisiones de gas de efecto invernadero de aquí a 2030. Además, el desarrollo paralelo de técnicas como la captura y almacenamiento de carbono (CCS) , harán posible que el gas se convierta en una tecnología con una emisión de carbono todavía más baja en un futuro próximo. Por otro lado, la abundancia del gas juega a su favor como complemento de las energías renovables, cubriendo las intermitencias que se producen en fuentes como la eólica o la solar y permitiendo una fácil adaptación a los picos de demanda. / [CA] El gas natural no sols és el combustible fòssil més net disponible en l'actualitat sino que, a diferència d'altres combustibles fòssils en declivi, segueix sent abundant tant en Europa com en altres continents, per la qual cosa constitueix un component vital del MIX ENERGÈTIC. La demanda d'energia segueix augmentant, per això gas natural juga un paper crucial en la política energètica actual de l'Unio Europea (UE). El gas natural és un actor clau en la transició cap a una economia baixa en carboni i un sistema ENERGÈTIC més sostenible. La Sustitució del carbó i del petroli pel gas és necessària si volem reduir les emissions de gas d'efecte hivernacle d'ací a 2030. A més, el desenvolupament paralel de tècniques com la captura i l'emmagatzematge de carboni (CCS) , faran possible que el gas es convertisca en una tecnologia amb una emissió de carboni encara més baixa en un futur pròxim. D'altra banda, l'abundància del gas juga al seu favor com a complement de les energies renovables, cobrint les intermitències que es produeixen en fonts com l'eòlica o la solar i permetent una fàcil adaptació als pics de demanda. / Lloret Bassecourt, P. (2015). ESTADO DE LA TECNOLOGÍA EN LA CADENA DE VALOR DEL GAS NATURAL: APLICACIONES A NUEVOS PRODUCTOS Y SERVICIOS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53239