L'objectiu d'aquesta tesi és contribuir a trobar mètodes d’eliminació de soroll en imatges de ressonància magnètica funcional, que difereixin dels tradicionals i que permetin una major extracció d’informació durant el procés d’anàlisis. El primer capítol fa una introducció a la ressonància magnètica funcional. El segon capítol explica molt breument la problemàtica que provoquen les altes concentracions de soroll a les dades. El capítol número tres fa un repàs de les contribucions portades a terme durant la realització d’aquest treball. El quart capítol exposa de manera breu les estades de recerca portades a terme. El cinquè capítol està dedicat a resoldre el problema de la presència de soroll en les imatges de ressonància magnètica i planteja l’ús de diferents tècniques de filtratge. El capítol sis es focalitza en els resultats obtinguts, tant amb dades artificials com experimentals i fa una discussió de les implicacions d’aquests. Finalment, el setè capítol mostra les conclusions. / El objetivo de esta tesis es contribuir a encontrar métodos de eliminación de ruido en imágenes de resonancia magnética funcional, que difieran de los tradicionales y que permitan una mayor extracción de información durante el proceso de análisis. El primer capítulo hace una introducción a la resonancia magnética funcional. El segundo capítulo explica muy brevemente la problemática que provocan las altas concentraciones de ruido en los datos. El capítulo número tres hace un repaso de las contribuciones realizadas durante la realización de este trabajo. El cuarto capítulo expone de manera breve las estancias de investigación llevadas a cabo. El quinto capítulo está dedicado a resolver el problema de la presencia de ruido en las imágenes de resonancia magnética y plantea el uso de diferentes técnicas de filtrado. El capítulo seis se focaliza en los resultados obtenidos, tanto con datos artificiales como experimentales y hace una discusión de las implicaciones de estos. Finalmente, el séptimo capítulo muestra las conclusiones. / The aim of this thesis is to contribute to find methods of noise removal in functional magnetic resonance imaging, which differ from the traditional and allow a greater extraction of information during the process of analysis. The first chapter introduces the functional magnetic resonance imaging. The second chapter explains briefly the problems that cause high levels of noise in the data. The chapter number three is a review of the contributions carried out during the realization of this work. The fourth chapter presents briefly the research stays performed. The fifth chapter focuses on solving the problem of the presence of noise in magnetic resonance imaging and proposes the use of different filtering techniques as a solution. The chapter 6 is focused on the results, with both artificial and experimental data and discusses the different results. Finally, the seventh chapter shows the conclusions.

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L'objectiu d'aquesta tesi és estudiar l'aplicació de tancs d'emmagatzematge d'energia tèrmica en una bomba de calor convencional. En aquesta tesi s'inclou un estudi experimental on dos tancs d'emmagatzematge d'energia són acoblats a una bomba de calor aigua-aigua amb l'objectiu d'emmagatzemar energia tèrmica per després utilitzar-la per cobrir la demanda de refrigeració d'un cubicle, produint un desplaçament de la corba de la demanda d'hores puntes a hores valls. En aquest estudi s'analitza el comportament tèrmic del tanc i es realitza una comparativa entre la utilització de PCM i aigua com a medis d'emmagatzematge d'energia tèrmica. En aquesta tesi també s'inclou una descripció de sistemes similar publicats a la literatura, un estudi teòric on es descriu un model matemàtic per simular la descàrrega del tanc i un anàlisi d'incerteses dels paràmetres d'entrada, i finalment, un estudi de corrosió de diferents metalls quan treballen en contacte amb PCM aptes per ser utilitzats en sistemes actius de climatització. / El objetivo de esta tesis es estudiar la aplicación de tanques de almacenamiento de energía térmica en una bomba de calor convencional. En esta tesis se incluye un estudio experimental en donde dos tanques de almacenamiento de energía son acoplados a una bomba de calor agua-agua con el objetivo de almacenar energía térmica para posteriormente utilizarla para cubrir la demanda de refrigeración de un cubículo, produciendo un desplazamiento de la curva de la demanda desde las horas punta a las horas valle. En este estudio se analiza el comportamiento térmico del tanque i se realiza una comparativa entre la utilización de PCM i agua como medios de almacenamiento térmico. En esta tesis también se incluye una descripción de sistemas similares publicados en la literatura, un estudio teórico en donde se describe un modelo matemático para simular la descarga del tanque y un análisis de incertidumbres de los parámetros de entrada, y finalmente, un estudio de corrosión de diferentes metales cuando éstos trabajan en contacto con PCM aptos para ser utilizados en sistemas activos de climatización. / The objective of this thesis is to study the application of thermal energy storage tanks (TES) in a standard heat pump. This thesis includes an experimental study where two TES tanks are coupled to a water-to-water heat pump in order to accumulate thermal energy for later use. The system is used for shifting the cooling load of a small house-like cubicle, shifting the load from on-peak to off-peak periods. The thermal behaviour of the TES tank and a comparison between PCM and water as energy storage medium are evaluated in this study. Moreover, this thesis also includes a state-of-the-art review of similar studies found in the literature, a theoretical study where a mathematical model is developed to predict the thermal behaviour of the TES tank during discharging process, an uncertainties analysis of the input parameters, and finally, a corrosion study of different metals when work in contact with potential PCM to be used in HVAC systems.

The exponential increase of the atmospheric concentration of green-house gases due to human activities is responsible for the acceleration of global warming and climate change. Recently, scientific studies have pointed at wastewater treatment systems as relevant sources of fugitive green-house gases (GHGs) such as nitrous oxide (N2O) and methane (CH4). Nitric oxide (NO) can also be emitted during wastewater treatment, and it is a potent ozone-depleting compound and a precursor of N2O. Due to the high global warming potential of N2O and CH4, emission of these gases (even at low levels) may be relevant and increase severely the overall carbon footprint of a wastewater treatment system. / L’acceleracio en l’escalfament global i el canvi climatic son consequencia de l’increment exponencial de la concentracio de gasos d’efecte hivernacle en l’atmosfera degut, en part, a l’activitat humana. Estudis cientifics publicats recentment apunten a alguns sistemes de tractament d’aigues residuals com a fonts rellevants de gasos d’efecte hivernacle com l’oxid nitros (N2O) i el meta (CH4). A mes, l’oxic nitric (NO), un potent destructor de la capa d’ozo a mes de ser un precursor del N2O, tambe pot ser emes durant el tractament d’aigues residuals. Degut a l’alt potencial d’escalfament atmosferic del N2O i el CH4, l’emissio d’aquests gasos (inclus a baixes concentracions) pot ser rellevant, incrementant de forma significativa la petjada ecologica dels sistemes de tractament d’aigues residuals.

Esta tesis aborda el diseño de productos que se adaptan a necesidades cambiantes, alargando su vida de uso. Ya existen actualmente productos que alargan su vida de uso, pero no existen metodologías que asistan al diseñador en su ideación y evaluación. Además de asistir al diseñador, también es necesario ayudar al usuario a conocer las ventajas que proporcionan este tipo de productos, sobre todo cuando el nuevo producto soluciona problemas en los que el usuario no tiene experiencia previa. El objetivo de la tesis es desarrollar pautas que permitan conceptualizar y evaluar nuevos conceptos de productos que alargan su vida de uso mediante el aumento del valor de uso función, implementando nuevas funcionalidades que cubran necesidades futuras del usuario, prolongando su utilización en el tiempo o incrementando la frecuencia de utilización del mismo. La parte final de la tesis describe un experimento realizado para analizar la percepción del usuario ante este tipo de productos. Este experimento ha servido para comprobar la aceptación del producto antes de su lanzamiento al mercado detectando inconsistencias de diseño a mejorar en fases posteriores. / This thesis addresses the design of products that adapt to changing needs, extending their service life. Nowadays, there are products that extend their useful life, but ther are no methodologies which assist the designer in his ideation and evaluation. In addition to attending the designer, it is also necessary to help the user to understand the advantages provided by this type of product, especially when the new product solves problems which the user has no previous experience for. The aim of the thesis is to develop guidelines that allow conceptualising and evaluating new product concepts that extend their useful life by increasing the value of use function, implementing new features that solve future needs, prolonging its use over time or increasing the frequency of use. The final part of the thesis describes an experiment conducteb to analyse the user perception to these products. This experiment has served to verify the acceptance of the product before market release, so design inconsistencies can be detected in order to improve it in later phases.

In combined sewer systems (CSS) wastewater and stormwater flow through the same pipes. During severe rain episodes, the excess combined flow of untreated wastewater and stormwater is released out from the system through overflow structures, producing the combined sewer overflows (CSO). CSOs represent a threat for water quality of receiving water bodies and for human health, for what current (and future) legislation on the protection of water quality, are demanding more control on this transient discharges. This research focuses on developing a low-cost monitoring method to determine the occurrence and duration of CSOs, and making use of the obtained data to gain better understanding of the performance of CSSs. / En els sistemes de col•lectors unitaris (SCU) l’aigua residual i l’aigua pluvial és transportada conjuntament a través d’un sol sistema de col•lectors. Durant episodis de pluja intensos, l’excés d’aquest cabal combinat és descarregat fora del sistema a través d’unes estructures de sobreeiximent, produint el que s’anomena com descàrrega de sistemes unitaris (DSU). Aquestes DSUs representen una amenaça per la qualitat dels medis aquàtics receptors i per la salut humana, per el que les legislacions actuals (i futures) requereixen més control sobre aquestes descàrregues transitòries. La recerca presentada en aquesta tesi es centra en desenvolupar un mètode de baix cost per determinar la ocurrència i duració de les DSUs, i el tractament de les dades per aprofundir coneixement en el rendiment dels sistemes unitaris.

The accumulation of sediments in combined sewer systems may give rise to significant quality problems, which sometimes are overlooked. Solids deposited in the network may lead to more frequent overflows into natural waters, where are often discharged without treatment during the beginning of storms events. When organic solids, released from in-sewer deposits, reach natural receiving waters, may produce serious impacts. Waters environments are degraded due mainly to the high oxygen biochemical demand, the ammonia contribution and other pollutants. This study focuses on the release of highly-organic sediments having being accumulated inside a combined sewer network. After prolonged dry-periods, typical in Mediterranean region, sediments are re-suspended and conveyed when storm runoff appears. The aim of the research is to develop a methodology able to predict their potential erosion and subsequent mobilization through the network. To achieve that goal, it is needed to improve the knowledge on the processes occurring during long dry-periods, and analyse the variables involved that might affect the erodibility of the deposits. To achieve reliable results in water quality modelling, it is essential the availability of consistent and detailed field data. Highly-organic non-homogeneous sediment samples collected from a combined sewer system were used for the laboratory assessment of the characteristics and the behaviour regarding erosion. Varying strength of the bed with depth allow for a more appropriate representation of the movement of solids in sewerage by introducing in the model a more realistic behaviour. The results obtained have shown that the prediction of organic sediment mobilization and transport is complex but possible to accomplish. However, more effort is needed to ensure the transferability of the results for a more general application of the predictive model obtained. This research has mainly contributed in a more detailed knowledge of the organic sediment bed structure regarding strength to erosion. The acquired knowledge can be applied for improvements in the prediction of pollutant loads that can reach watercourses, pursuing the receiving waters protection as a final goal. / Los depósitos de sedimentos en sistemas unitarios de alcantarillado pueden dar lugar a importantes problemas de calidad de aguas, muchas veces ignorados. La acumulación de sedimentos en estos sistemas puede generar el aumento en la frecuencia de vertidos a medios naturales receptores durante una tormenta. La presencia de sólidos de origen orgánico en los vertidos de aguas sin tratar puede producir impactos perjudiciales en las aguas receptoras. Los medioambientes acuáticos son afectados principalmente por las altas demandas de oxígeno y las contribuciones de nitrógeno originados en los sedimentos orgánicos. Este estudio se centra en los procesos de re-suspensión de sedimentos altamente orgánicos que se han acumulado en las redes de alcantarillado unitario. Luego de largos períodos secos típicos en la región Mediterránea, los depósitos de sedimentos son re-movilizados y transportados a través del sistema por la escorrentía producida por una tormenta. El objetivo de la investigación es desarrollar una metodología que sea capaz de predecir el potencial de erosión y posterior movilización de los sedimentos orgánicos a través del sistema. Para ello, es necesario mejorar el conocimiento que se tiene sobre los procesos que ocurren durante largos períodos sin lluvias y analizar las variables involucradas que puedan influir en la erosión de los depósitos. Contar con la disponibilidad de datos de campo confiables es esencial en el logro de resultados válido en un modelo de calidad de aguas. Muestras de sedimento no homogéneo y altamente orgánico se recogieron en un sistema de alcantarillado unitario. A través de ensayos en laboratorio, estos sedimentos se utilizaron para la evaluación de sus características y comportamiento vinculado a la erosión. La introducción en el modelo de una ley de tensión crítica de arrastre más realista permite una mejor representación de la movilización de los sedimentos. Los resultados obtenidos muestran que la predicción del transporte de sedimentos orgánicos de alcantarillado es posible de realizar aunque es un tema muy complejo. Mayores esfuerzos son aún necesarios para lograr la transferencia directa de los resultados para una aplicación más generalizada del modelo predictivo obtenido. Una de las principales contribuciones de esta investigación está vinculada al logro de un conocimiento más detallado de la estructura de los depósitos de sedimento orgánico en relación a su resistencia a la erosión. El conocimiento adquirido podría ser aplicado en la mejora en las predicciones de cargas contaminantes que llegan a cursos de agua naturales durante vertidos. Todo ello, siguiendo como objetivo final, la protección de las aguas naturales receptoras.

Water of quality constitutes a scarce and essential resource for life and public health, and its sustainable management is of crucial importance. Thus, wastewater treatment, reuse and reclamation represent a key practice in that approach. Nevertheless, there is a generalized concern about the occurrence and possible adverse effects of emerging organic contaminants such as pharmaceutical and personal care products in the environment, which are often not well removed in conventional wastewater treatment plants. Constructed wetlands have shown promise in their ability to remove a variety of these contaminants, and represent a good alternative for wastewater treatment in small communities, having low operational and maintenance expenses. However, there is a need in increasing the knowledge about the conditions that promote the removal of these compounds within this ecotechnology. This thesis aims at evaluating the capacity of different wetland configurations (vertical subsurface flow, horizontal subsurface flow and free water surface), as well as the effect of various design and operational factors (primary treatment, operation strategy, loading frequency, grain size, use of active aeration, hydraulic loading rate) on the removal of a variety of emerging organic contaminants, including three non-steroidal anti-inflammatory drugs (ibuprofen, diclofenac and acetaminophen), three personal care products (tonalide, triclosan and oxybenzone) and two endocrine disrupting compounds (ethinylestradiol and bisphenol A). Assays were carried out at experimental and pilot scale in constructed wetland systems in Spain and Germany. In order to achieve approximate steady state conditions of the influent concentrations of the target emerging organic contaminants and to obtain a more reliable estimate of the removal efficiency of the systems, continuous injection experiments were performed at experimental-scale systems. The performance of horizontal subsurface flow wetlands exhibited a seasonal pattern. The use of a hydrolitic upflow sludge blanket reactor -as opposed to a conventional settler- for the primary treatment of wastewater resulted in reduced performance. Conversely, operating the horizontal wetlands in batch, alternating cycles of saturation and unsaturation, promoted the existence of higher redox conditions, enhancing the removal of target compounds. The identification of an intermediate product of bisphenol A (promoted by the operation in batch) suggests that aerobic biodegradation could constitute a principal removal mechanism of this substance when a higher redox status prevail. In VF wetlands, a higher loading frequency (bi-hourly vs. hourly) showed to perform significantly worse on the removal of some EOCs. The occurrence of gravel (4-8 mm) as opposed to sand (1-3 mm) in this type of systems exhibited a significantly lower treatment performance. Conversely, the use of active aeration in a saturated vertical flow wetland did not show to enhance contaminant removal in respect to the typical unsaturated vertical wetland. A hybrid treatment system based on a vertical wetland stage and a horizontal subsurface flow and free water surface wetlands in series has proved to be a very robust technology for wastewater treatment in small communities, producing a final effluent suitable for its reuse in various applications. Overall removal efficiency of emerging contaminants was very high (90 ± 11%), even under high hydraulic loads, presumaby due to the combination of various abiotic/biotic removal mechanisms (e.g. biodegradation, sorption, volatilization, hydrolysis, photodegradation). Toxicological assays performed together with the injection of antibiotics at high hydraulic loading rates showed that general toxicity, estrogenicity and dioxin-like activities were well removed along the different units of the treatment system. / El agua constituye un recurso escaso y esencial para la vida y la salud pública, y por ende su gestión sostenible es de vital importancia. Por esta razón, el tratamiento del agua residual y su reutilización constituyen una práctica clave en este planteamiento. Sin embargo, existe una preocupación generalizada por la presencia y posibles efectos adversos de contaminantes emergentes orgánicos en el medio natural, tales como los fármacos y productos del cuidado personal, los cuales, en muchos casos, no son eliminados de manera eficiente en las plantas de tratamiento de agua residual convencionales. Los humedales construidos han demostrado ser eficientes en su capacidad para eliminar muchos de estos contaminantes, y representan una buena alernativa para el tratamiento de agua residual en pequeñas comunidades ya que suponen bajos costes de operación y mantenimiento. Sin embargo, existe poca información acerca de las condiciones (ya sean las características de diseño o las estrategias de operación) que promueven la eliminación de estos compuestos en esta ecotecnología. Este trabajo de investigación tiene como objetivo evaluar la capacidad de diferentes configuraciones de humedales construidos (vertical de flujo subsuperficial, horizontal de flujo subsuperficial y de flujo superficial), así como el efecto de varios factores de diseño y funcionamiento (tratamiento primario, estategia de operación, frecuencia de alimentación, granulometría, uso de aireación activa, carga hidráulica) en la eliminación de un conjunto de contaminantes emergentes orgánicos, incluyendo tres fármacos anti-inflamatorios no-esteroideos (ibuprofeno, diclofenaco y acetaminofen), tres productos del cuidado personal (tonalide, triclosan y oxibenzone) y dos disruptores endocrinos (etinilestradiol y bisfenol A). Se realizaron varios ensayos a escala experimental y piloto en sistemas de humedales construidos en Barcelona y Sevilla (España), y en Leipzig (Alemania). Para lograr aproximar condiciones de estabiidad en las concentraciones de contaminantes emergentes orgánicos en el afluente, y obtener así una estimación más fiable de la eficiencia de eliminación de los sistemas, se realizaron experimentos de inyección continua en los sistemas a escala experimental. La eliminación de los contaminantes estudiados en humedales horizontales de flujo subsuperficial exhibió un patrón estacional, posiblemente debido a una mayor biodegradación, volatilización e incorporación por las plantas a mayores temperaturas. En este tipo de humedal el uso de un reactor anaeróbico de flujo ascendente para el tratamiento primario -en vez de un decantador convecional- confirió condiciones más reducidas al sistema, lo cual promovió un menor rendimiento. En cambio, al operar el humedal horizontal en batch, alternando ciclos de saturación e insaturación, promovieron la existencia de mayores condiciones redox, lo cual mejoró notablemente la eliminación de los compuestos estudiados. La identificación de un intermedio de degradación del bisfenol A en este sistema de tratamiento (en la línea operando en batch) sugiere que la biodegradación aeróbica podría constituir un mecanismo predominante de elminación de esta sustancia cuando prevalencen conditiones más oxidantes. En humedales de flujo vertical, la frecuencia de alimentación (horaria/bihoraria) mostró diferencias significativas en la eliminación de algunos compuestos. Esto podria atribuirse a un menor tiempo de contacto y reducida renovación del oxígeno que se dan a frecuencias de alimentación menores. Además, la presencia de grava (4-8 mm) en lugar de arena (1-3 mm) en el lecho principal de los humedales verticales exhibió una eficiencia de elminación significativamente menor. El tamaño más pequeño de la arena se traduce en poros más pequeños que proporcionan una mejor capacidad de filtración, un área superficial mayor para el crecimiento de biofilm y un tiempo de contacto mayor. Por el contrario, el uso de aireación activa en un humedal de flujo vertical saturado no demostró mejorar la eliminación del contaminantes con respecto al tipo convencional insaturado. Un sistema de tratamiento híbrido basado en una primera fase de humedal vertical y un humedal horizontal de flujo subsuperficial y uno de flujo superficial en serie, ha demostrado ser una tecnología muy robusta para el tratamiento de agua residual en pequeñas comunidades, produciendo un efluente final adecuado para su reutilización para varios fines. La eficiencia general de eliminación de contaminantes emergentes fue muy alta (90 ± 11%), incluso bajo cargas hidráulicas altas, posiblemente debido a la combinación y sinergia de varios mecanismos de eliminación abióticos/bióticos (e.g., biodegradación, sorción, volatilización, hidrólisis, fotodegradación). Ensayos toxicológicos realizados junto con las inyecciones de antibióticos durante la campaña de cargas hidráulicas más altas demostraron que la toxicidad general, estrogenicidad y actividades de tipo dioxina fueron eliminadas satisfactoriamente a lo largo de las diferentes unidades del sistema de tratamiento. / L'aigua constitueix un recurs escàs i essencial per a la vida i la salut pública, i per tant la seva gestió sostenible és de vital importància. Per aquesta raó, el tractament de l'aigua residual i la seva reutilització constitueixen una pràctica clau en aquest plantejament. No obstant això, hi ha una preocupació generalitzada per la presència i possibles efectes adversos de contaminants emergents orgànics en el medi natural, com ara els fàrmacs i productes de la cura personal, els quals, en molts casos, no són eliminats de manera eficient a les plantes de tractament d'aigua residual convencionals. Els aiguamolls construïts han demostrat ser eficients en la seva capacitat per eliminar molts d'aquests contaminants, i representen una bona alternativa per al tractament d'aigua residual en petites comunitats ja que suposen baixos costos d'operació i manteniment. No obstant això, hi ha poca informació sobre les condicions (ja siguin les característiques de disseny o de les estratègies d'operació) que promouen l'eliminació d'aquests compostos en aquesta ecotecnologia. Aquest treball de recerca té com a objectiu avaluar la capacitat de diferents configuracions d'aiguamolls construïts (vertical de flux subsuperficial, horitzontal de flux subsuperficial i de flux superficial) , així com l'efecte de diversos factors de disseny i funcionament (tractament primari, estratègia d'operació, freqüència d'alimentació, granulometria, ús de ventilació activa, càrrega hidràulica) en l'eliminació d'un conjunt de contaminants emergents orgànics, incloent tres fàrmacs antiinflamatoris no-esteroïdals (ibuprofè , diclofenac i acetaminofè ), tres productes de la cura personal (tonalide , triclosan i oxibenzone) i dos disruptors endocrins (etinilestradiol i bisfenol A). Es van realitzar diversos assajos a escala experimental i pilot en sistemes d'aiguamolls construïts a Barcelona i Sevilla (Espanya), i a Leipzig (Alemanya). Per aconseguir aproximar condicions d’estabilitat en les concentracions de contaminants emergents orgànics en l'afluent, i obtenir així una estimació més fiable de l'eficiència d'eliminació dels sistemes, es van realitzar experiments d'injecció contínua en els sistemes a escala experimental. L'eliminació dels contaminants estudiats en aiguamolls horitzontals de flux subsuperficial exhibeixen un patró estacional, possiblement a causa d'una major biodegradació, volatilització i incorporació per les plantes a majors temperatures. En aquest tipus d'aiguamoll l'ús d'un reactor anaerobi de flux ascendent per al tractament primari - en comptes d'un decantador convencional - conferir condicions més reduïdes al sistema, el qual va promoure un menor rendiment. En canvi, en operar l'aiguamoll horitzontal en batch, alternant cicles de saturació i insaturació, van promoure l'existència de majors condicions redox, la qual cosa va millorar notablement l'eliminació dels compostos estudiats. La identificació d'un intermedi de degradació del bisfenol A en aquest sistema de tractament (en la línia operant en batch) suggereix que la biodegradació aeròbica podria constituir un mecanisme predominant d' eliminació d'aquesta substància quan prevalen condicions més oxidants. En aiguamolls de flux vertical, la freqüència d'alimentació (horària/bihoraria) va mostrar diferències significatives en l'eliminació d'alguns compostos. Això es podria atribuir a un menor temps de contacte i reduïda renovació de l'oxigen que es donen a freqüències d'alimentació menors. A més , la presència de grava (4-8 mm) en lloc de sorra (1-3 mm) al llit principal dels aiguamolls verticals van exhibir una eficiència d’eliminació significativament menor. La mida més petita de la sorra es tradueix en porus més petits que proporcionen una millor capacitat de filtració, una àrea superficial més gran per al creixement de biofilm i un temps de contacte més gran. Per contra, l'ús de ventilació activa en un aiguamoll de flux vertical saturat no va demostrar millorar l'eliminació del contaminants respecte al tipus convencional insaturat. Un sistema de tractament híbrid basat en una primera fase de l'aiguamoll vertical i un aiguamoll horitzontal de flux subsuperficial i un flux superficial en sèrie, ha demostrat ser una tecnologia molt robusta per al tractament d'aigua residual en petites comunitats, produint un efluent final adequat per a la seva reutilització per a diversos fins. L'eficiència general d'eliminació de contaminants emergents va ser molt alta (90 ± 11%), fins i tot sota càrregues hidràuliques altes, possiblement a causa de la combinació i sinergia de diversos mecanismes d'eliminació abiòtics/biòtics (e.g. biodegradació, sorció, volatilització, hidròlisi, fotodegradació). Assaigs toxicològics realitzats juntament amb les injeccions d'antibiòtics durant la campanya de càrregues hidràuliques més altes van demostrar que la toxicitat general, estrogenicitat i activitats de tipus dioxina van ser eliminades satisfactòriament al llarg de les diferents unitats del sistema de tractament.

Ongoing efforts within synthetic biology have been directed towards the building of artificial computational devices using engineered biological units as basic building blocks. Such efforts, are limited by the wiring problem: each connection of the basic computational units (logic gates), must be implemented by a different molecule. We propose a non-standard way of implementing logic computations that reduces wiring requirements thanks to a multicellular design with distribution of the output among cells. Practical implementations are presented using a library of engineered yeast cells, in which each genetic construct defines a logic function. This shows the great potential for re-utilization of genetic elements to build distinct cells. The cells are combined in multiple ways to easyly build diferent complex synthetic circuits. In the first manuscript, we proposed a multi-layer design. The engineered cells can perform the IDENTITY, NOT, AND and N-IMPLIES logics and are able to communicate with two different wiring molecules. As a proof of principle, we have implemented many logic gates and more complex circuits such as a 1--bit adder with carry. In the second manuscript, a general architecture to engineer cellular consortia that is independent of the circuit’s complexity is proposed. This design involves cells, performing IDENTITY and NOT logics, organized in two layers. The key aspect of the architecture is the spatial insulation. That design, permits implementation of complex logical functions, such as 4to1—multiplexer only with one wire. / En el camp de la biologia sintètica els esforços s'han dirigit a construir dispositius computacionals artificials connectant les unitats lògiques bàsiques (portes lògiques). Aquests esforços, estan limitats per l'anomenat “wiring problem”: cada connexió entre les unitats lògiques s'ha d'implementar amb una molècula diferent. En aquesta tesi es mostra una manera no-estàndard d'implementar funcions lògiques que redueix el nombre de cables necessaris gràcies a un disseny multicel·lular amb una distribució de la sortida en diferents cèl·lules. Es presenta una implementació pràctica utilitzant una llibreria de cèl·lules de llevat enginyeritzades, on cada constructe genètic defineix una funció lògica. Això posa de manifest el gran potencial que suposa la re-utilització dels elements genètics per construir les diferents cèl·lules. Al mateix temps, les cèl·lules es poden combinar de múltiples maneres permetent la construcció fàcil de diferents circuits sintètics complexes. En el primer article, proposem un disseny en múltiples capes. Les cèl·lules modificades genèticament poden realitzar les lògiques: IDENTITY, NOT, AND i NIMPLIES i són capaces de comunicar-se utilitzant dues connexions diferents. Com a demostració experimental, s'han implementat varies portes lògiques i circuits més complexos tals com un sumador d'un bit. En el segon article, es proposa una arquitectura general, que defineix un consorci cèl·lular, capaç d'implementar qualsevol circuit independentment de la seva complexitat. Aquest disseny es basa en cèl·lules que realitzen les lògiques IDENTITY i NOT, organitzades en dues capes. L’aspecte clau d’aquesta arquitectura és l’aïllament espaial. Aquest disseny permet implementar funcions lògiques molt complexes tals com multiplexor—4a1 utilitzant una sola molècula cable.

Earth Observation systems monitor our Planet by measuring, at different wavelengths, the electromagnetic radiation that is reflected by the surface, crosses the atmosphere, and reaches the sensor at the satellite platform. In this process, clouds are one of the most important components of the Earth's atmosphere affecting the quality of the measured electromagnetic signal and, consequently, the properties retrieved from these signals. This Thesis faces the challenging problem of cloud screening in multispectral and hyperspectral images acquired by space-borne sensors working in the visible and near-infrared range of the electromagnetic spectrum. The main objective is to provide new operational cloud screening tools for the derivation of cloud location maps from these sensors' data. Moreover, the method must provide cloud abundance maps --instead of a binary classification-- to better describe clouds (abundance, type, height, subpixel coverage), thus allowing the retrieval of surface biophysical parameters from satellite data acquired over land and ocean. In this context, this Thesis is intended to support the growing interest of the scientific community in two multispectral sensors on board two satellites of the European Space Agency (ESA). The first one is the MEdium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS), placed on board the biggest environmental satellite ever launched, ENVISAT. The second one is the Compact High Resolution Imaging Spectrometer (CHRIS) hyperspectral instrument, mounted on board the technology demonstration mission PROBA (Project for On-Board Autonomy). The proposed cloud screening algorithm takes advantage of the high spectral and radiometric resolution of MERIS, and of the high number of spectral bands of CHRIS, as well as the specific location of some bands (e.g., oxygen and water vapor absorption bands) to increase the cloud detection accuracy. To attain this objective, advanced pattern recognition and machine learning techniques to detect clouds are specifically developed in the frame of this Thesis. First, a feature extraction based on meaningful physical facts is carried out in order to provide informative inputs to the algorithms. Then, the cloud screening algorithm is conceived trying to make use of the wealth of unlabeled samples in Earth Observation images, and thus unsupervised and semi-supervised learning methods are explored. Results show that applying unsupervised clustering methods over the whole image allows us to take advantage of the wealth of information and the high degree of spatial and spectral correlation of the image pixels, while semi-supervised learning methods offer the opportunity of exploiting also the available labeled samples. / Los sistemas de observación de la Tierra observan nuestro planeta midiendo, en diferentes longitudes de onda, la radiación electromagnética que es reflejada por la superficie, atraviesa la atmósfera, y llega al sensor en el satélite. En este proceso, las nubes son uno de los componentes más importantes ya que afectan a la señal electromagnética medida. Esta Tesis aborda el problema de la detección de nubes en imágenes multiespectrales e hiperespectrales adquiridas por sensores de satélite que trabajan en el rango visible e infrarrojo cercano del espectro electromagnético. El objetivo principal es desarrollar herramientas operativas que proporcionen mapas con la ubicación de las nubes a partir de los datos de satélite adquiridos. Además, el método debe proporcionar mapas de la abundancia de nubes (en lugar de una clasificación binaria) para describir mejor las nubes (abundancia, tipo, altura, cobertura subpixel). En este contexto, esta Tesis analiza dos sensores multiespectrales a bordo de dos satélites de la Agencia Espacial Europea (ESA). El primero de ellos es el MEdium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS), a bordo del satélite medioambiental Envisat. El segundo es el instrumento hiperespectral Compact High Resolution Imaging Spectrometer (CHRIS), a bordo del satélite de demostración tecnológica PROBA. El algoritmo de detección de nubes propuesto aprovecha la alta resolución espectral y radiométrica de MERIS, y el número de bandas espectrales de CHRIS, así como la ubicación específica de algunas bandas (absorción del oxígeno y vapor de agua) para aumentar la precisión de la detección de las nubes. Para alcanzar este objetivo, técnicas avanzadas de reconocimiento de patrones y aprendizaje máquina han sido específicamente desarrolladas en el marco de esta. En primer lugar, se lleva a cabo la extracción de características basadas en fundamentos físicos con el fin de proporcionar información relevante a los algoritmos empleados. Después, el algoritmo de detección de nubes se ha concebido tratando de hacer uso de la riqueza de las muestras sin etiquetar de las imágenes, por lo que se exploran métodos de aprendizaje no supervisados y semisupervisados. Los resultados muestran que los algoritmos de agrupamientos no supervisados sobre la imagen completa nos permite aprovechar la riqueza de la información y el alto grado de correlación espacial y espectral de los píxeles de la imagen, mientras que los métodos de aprendizaje semisupervisado ofrecen también la oportunidad de explotar las muestras etiquetadas disponibles.