La sostenibilidad es el gran reto de nuestra época y el único camino que asegura la supervivencia de la humanidad. Lamentablemente, este camino todavía no se ha emprendido con la determinación que requiere la gravedad de los problemas que amenazan las bases físicas de nuestra civilización. Las Agendas 21 son un instrumento de planificación para el desarrollo sostenible que cuentan con más de 15 años de historia. Teóricamente, como instrumento son muy poderosas porque se basan en la participación de los actores y en el máximo consenso social, pero prácticamente en su mayoría quedan como documentos vacíos de poder que no influyen en las decisiones y las políticas importantes. El objetivo de esta tesis es, a través del análisis de la Agenda Local 21 de la Comarca del Bages (Cataluña) y de la del Ayuntamiento de Calvià (Mallorca), señalar estos problemas de las AL21 y, a pesar de estos, demostrar su utilidad como instrumento de planificación, especialmente en casos como Kalamata, una típica ciudad griega que se enfrenta a varios retos y problemas. / Sustainability is the great challenge of our time and the only way that ensures the survival of humanity. Unfortunately this route has not yet been undertaken with the firmness required by the serious problems that threaten the physical basis of our civilization. Agenda 21 is a planning instrument for sustainable development with more than 15 years of history. In theory, as an instrument they are powerful because they are based on the participation of all the stakeholders and on the maximum social consensus but in practice the majority of them end up being empty documents unable to influence important decisions and policies. The aim of this thesis is, through the analysis of the Local Agenda 21 of the region (Comarca) of Bages (Catalonia) and the one of the Municipality of Calvià (Majorca), to point out these problems of the LA21 and, despite them, demonstrate its usefulness as a planning instrument, especially in cases such as Kalamata, a typical Greek city that is facing several challenges and problems.

El fosfato de L-histidina ácido fosfórico (LHP) cristaliza formando una estructura monoclínica no centrosimétrica debido a la presencia de un catión quiral. La estructura de estos cristales está formada por capas de histidina y de fosfato con ácido fosfórico alternadas. Las moléculas están unidas por una compleja red de puentes de hidrógeno, algunos de ellos muy fuertes.La densidad electrónica de este material ha sido determinada experimentalmente a partir de difracción de rayos X y neutrones. Para obtener la densidad electrónica, se midió un conjunto de intensidades de rayos X que comprendía reflexiones de alto ángulo. Tanto en el experimento como en el posterior tratamiento de los datos de rayos X se tuvo especial cuidado en obtener un conjunto de datos de alta calidad, condición indispensable para poder observar la reducida contribución de la densidad de deformación a las intensidades experimentales. La densidad electrónica se obtuvo tras ajustar un modelo de pseudoátomos a las intensidades experimentales, tomando como punto de partida un modelo de átomos independientes de la densidad electrónica construído a partir de la estructura de alto orden de rayos X y la estructura de neutrones.La densidad electrónica de pseudoátomos fue comparada con el resultado de cálculos ab inito sobre las moléculas del LHP aisladas y con la geometría del cristal. En general se observa un buen acuerdo entre densidad de pseudoátomos y ab initio para las propiedades topológicas en los puntos críticos de enlace para todas las interacciones excepto los enlaces covalentes H-X (X=C,N,O), donde se producen fuertes discrepancias. La integración de la carga y el momento dipolar sobre los volúmenes atómicos, definidos a partir de las líneas de gradiente de la densidad electrónica, muestra la existencia de importantes transferencias de carga entre el fosfato y el ácido fosfórico relacionadas con los fuertes puentes de hidrógeno que unen estas moléculas. No se observan grandes cambios en el momento dipolar de las moléculas del LHP a causa del entorno cristalino, si bien se producen incrementos significativos en el momento dipolar del fosfato y el ácido fosfórico.El análisis del potencial electrostático, calculado a partir del modelo de pseudoátomos sobre conjuntos aislados de moléculas con la configuración del cristal, muestra la presencia de bandas electrófilas y nucleófilas alternadas sobre las láminas de fosfato y ácido fosfórico. Sobre estas bandas aparecen los puntos donde las moléculas de L-histidina interaccionan con estas láminas, explicando así la disposición de estas moléculas en el cristal.Para profundizar en el análisis del potencial electrostático, se desarrolló un programa capaz de calcular las líneas de campo eléctrico y de detectar los puntos críticos del potencial electróstático además de sus propiedades topológicas. Este programa fue utilizado para analizar varios modelos de pseudoátomos, entre ellos el LHP, mostrando cómo las líneas de campo eléctrico y los puntos críticos del potencial electrostático delimitan las zonas de influencia de los grupos electrófilos y nucleófilos.El análisis topológico del potencial electrostático muestra que entre dos átomos enlazados aparece un punto crítico de enlace similar al de la densidad electrónica, situándose ambos puntos críticos en posiciones diferentes. Las propiedades topológicas en este punto crítico muestran dependencias exponenciales con la distancia de enlace similares a las observadas en los puntos críticos de la densidad electrónica para los puentes de hidrógeno. Las relaciones entre propiedades topológicas de la densidad electrónica y el potencial electrostático en estos puntos críticos de enlace revela que, mientras algunas propopiedades topológicas presentan una verdadera dependencia exponencial, en el resto de propiedades esta dependencia es sólo aparente. / The phosphate of L-histidinium phosphoric acid (LHP) forms monoclinic crystals with a non-centrosymmetric structure due to the presence of a quiral cation. The structure of these crystals is described by the stacking of histidinium and phosphate with phosphoric acid layers. A complex network of hydrogen bonds, some of them very strong, join the molecules.The electron density in this material has been experimentally determined from X-ray and neutron diffraction data. For obtaining the electron density, a set of X-ray intensities comprising high order reflections was measured. Along the experiment and in the subsequent data treatment of the X-ray data special care was put in obtaining a high quality dataset. This is necessary for observing the small contribution of the deformation electron density to the experimental intensities. The electron density was obtained after adjusting a pseudoatom model to the experimental intensities, taking as starting point an independent atom model of the electron density which was build from the structures from X-ray high order and neutron data.The pseudoatom electron density was compared with the results of ab initio calculations on the LHP molecules isolated and with the crystal geometry. In general, a good agreement between pseudoatom and ab inito densities is observed for the topological properties in the bond critical points for all interactions but covalent H-X (X=C, N, O) bonds, where strong discrepancies are observed.The integration of the charge and the dipolar moment over the atomic volumes, defined from the gradient lines of the electron density, shows important charge transfer between phosphate and phosphoric acid related with the strong hydrogen bonds joining these molecules. There are no large changes in the dipolar moment of the LHP molecules due to the crystal environment, but a significant increase in the phosphate and phosphoric acid dipolar moments is observed.The analysis of the electrostatic potential, which was calculated from the pseudoatom model in isolated clusters of molecules with the crystal configuration, shows the presence of electrophilic and nucleophilic bands in the phosphate and phosphoric acid layers. In these bands the points to which the molecules of L-histidinium interact with the layer are found, explaining the disposition of these molecules in the crystal.In order to increase the capability of the electrostatic potential analysis, a program was written for the calculation of the electric field, the detection of the electrostatic potential critical points and the calculation of their topological properties. This program was used for analysing a set of pseudoatom models, including the LHP. The results show the way in which the electric field lines and the electrostatic potential critical points delimit the volume where the influence of the electrophilic and nucleophilic groups extends.In the topological analysis of the electrostatic potential, a bond critical point between two bonded atoms similar to the one observed in the electron density is observed, being both bond critical points at different positions. The topological properties in this critical point show exponential dependencies with the bond distance similar to the ones observed in the electron density critical points for the hydrogen bonds.The relationship between the topological properties of the electron density and the electrostatic potential in the bond critical points reveals than, while some topological properties present a true exponential dependency, in the rest of properties this dependency is only seeming.

Soil and freshwater are two absolutely essential resources for ecosystems and humanity. Agriculture depends very much on these resources, and so, without their correct management, farmland practices can trigger many adverse impacts on the environment and jeopardise the availability of soil and water for future agricultural activities. Agricultural lands represent only 12% of the world’s land area. However, roughly 70% of water withdrawals from nature are for irrigated agriculture and 30-40% of the agricultural land is affected by soil degradation. Desertification, irreversible soil degradation, is one of the main problems for sustainability in drylands, areas that cover 40% of the earth’s surface. For these reasons, the environmental impacts of the use of water and land by agricultural activities should be measured. Life cycle assessment (LCA) is a method to construct the environmental profile of production systems. It was initially developed for industrial production, but a considerable amount of research has been undertaken in recent years to adapt LCA to agricultural systems as well. Conventional LCA methodology does not determine the environmental impacts of water and land use, which is a very significant shortcoming when evaluating the environmental performance of agricultural systems. Furthermore, contrary to other global environmental impact categories such as global warming, the environmental impacts of water and land use vary in every location of the globe, depending on the spatio-temporal conditions of the location, requiring therefore an extension of current LCA methodology. This thesis focuses on the development of the LCA methodology to incorporate the environmental impacts arising from the use of water and land. The spatio-temporal variability of these resources is taken into account in the proposed methods using the complementary tool of geographic information systems (GIS). For water use, two screening frameworks are built to capture the impacts of soil-water consumption by plants, when, until now, efforts have been directed towards evaluating the environmental impacts of irrigation water consumption. For land use, a multi-indicator approach for a new impact category, desertification, until now never modelled in the LCA context, is provided, as well as a methodology for including soil erosion impacts, in which the soil loss has been related to the loss of organic carbon, as a measure of the soil quality, and finally, to the loss of biomass productivity of ecosystems. The methods developed deal with the life cycle inventory (LCI) and the life cycle impact assessment (LCIA) phases. In addition, to verify the applicability of the developed location-dependent methods and characterisation factors, these are applied to agricultural crop rotations with energy crops growing in Spain, with the aim of quantifying the side effects of producing bioenergy on the disputed water and land resources in the country. The outcomes indicate that there is no best solution of a single crop rotation grown in a specific location capable of minimising water and land use environmental impacts simultaneously. This is because, firstly, rainfed crop rotations exhibit higher land use related impacts but, in contrast, they are not irrigated. And secondly, locations with more surface, ground and soil water reserves are subjected to more intensive and erosive rainfalls, thus, to higher land use damages. Among other important follow-up lines of research, future work should focus on the study of suitable functional units for agricultural LCA, calculate the uncertainties of the developed methods as well as try to identify a feasible and relevant geographical scale at which to address the spatial differentiation of the characterisation factors for water and land use impacts, and in general, for any location-dependent impact category. / Suelo y agua dulce son dos recursos imprescindibles para los ecosistemas y la humanidad. La agricultura depende de la disponibilidad de estos recursos, que por tanto, debe gestionar correctamente. En caso contrario, las prácticas agrícolas pueden provocar impactos adversos en el medio ambiente y poner en peligro la disponibilidad de suelo y agua para futuras actividades agrícolas. Los suelos agrícolas representan sólo el 12% de la superficie terrestre mundial. Sin embargo, aproximadamente el 70% de las extracciones de agua de la naturaleza se utilizan en la agricultura de irrigación y el 30-40% de los suelos destinados a la agricultura están degradados. La desertificación, entendida como la degradación irreversible del suelo, es uno de los mayores problemas para la sostenibilidad de las tierras áridas, áreas que cubren el 40% de la superficie terrestre. Por estos motivos, deben evaluarse los impactos ambientales debidos al uso del suelo y del agua en la agricultura. El análisis de ciclo de vida (ACV) es un método para evaluar el perfil ambiental de sistemas productivos. El ACV se desarrolló inicialmente para estudiar la producción industrial, pero en los últimos años la investigación se ha dirigido a la adaptación del método para poder aplicarlo también en los sistemas agrícolas. La metodología convencional de ACV no determina los impactos ambientales debidos al uso del suelo y del agua, siendo ésta una importante deficiencia para evaluar el perfil ambiental de los sistemas agrícolas. Además, al contrario de otras categorías de impacto ambiental global, como el calentamiento global, los impactos ambientales derivados del uso del suelo y del agua son distintos en cada lugar del planeta, en función de las condiciones espacio-temporales del sitio. Por tanto, es necesario extender la metodología actual de ACV. Esta tesis se centra en el desarrollo de la metodología de ACV para incorporar los impactos ambientales resultantes del uso del suelo y del agua. La variabilidad espacio-temporal de estos recursos se tiene en cuenta en los métodos propuestos utilizando la herramienta complementaria de los sistemas de información geográfica (SIG). Para el uso del agua, se presentan dos métodos de aproximación para medir los impactos debidos al consumo de agua de las reservas del suelo, cuando, hasta la fecha, los estudios han intentado evaluar los impactos ambientales debidos al consumo de agua para la irrigación. Para el uso del suelo, se propone una aproximación multi-indicador para modelar el impacto de la desertificación, una categoría nunca antes incluida en ACV, así como una metodología para incluir los impactos de la erosión del suelo, donde la pérdida de suelo se relaciona con la pérdida de carbono orgánico, como medida de la calidad del suelo, y finalmente, con la disminución de producción de biomasa de los ecosistemas. Los métodos desarrollados comprenden las fases de inventario de ciclo de vida (ICV) y de evaluación de impacto de ciclo de vida (EICV). Además, para comprobar la aplicabilidad de los métodos regionalizados de ACV y de los factores de caracterización desarrollados, estos se aplican en rotaciones de cultivos con cultivos energéticos en España, con el objetivo de cuantificar los efectos colaterales de producir bioenergía sobre los recursos suelo y agua, muy disputados en el país. Los resultados revelan que no hay una solución idónea, con una rotación de cultivos sembrados en una zona específica del país, que sea capaz de reducir, simultáneamente, los impactos ambientales debidos al uso de suelo y agua. Esto se debe, en primer lugar, a que los cultivos de secano muestran mayores impactos relacionados con el uso del suelo, pero, al contrario, no utilizan agua de irrigación. Y en segundo lugar, a que las zonas con más reservas de agua en superficie, acuíferos y suelos están también sometidas a lluvias más intensas y erosivas, y en consecuencia, a un mayor deterioro del suelo. Entre otras importantes líneas de investigación a seguir, próximos trabajos deben centrarse en el estudio de unidades funcionales adecuadas para el ACV de sistemas agrícolas, el cálculo de las incertidumbres de los métodos desarrollados en la tesis, así como en la identificación de una escala geográfica significativa y de aplicación factible que aborde la diferenciación espacial de los factores de caracterización para los impactos del uso del suelo y del agua, y, en general, para cualquier categoría de impacto ambiental regional.

La presente investigación pretende dar una respuesta al problema de la equidad intergeneracional estudiando las limitaciones del análisis convencional, proponiendo una alternativa y contrastando la necesidad de incorporar el requisito de sostenibilidad.Con este objetivo, en primer lugar se analiza la postura convencional y las alternativas. Se elabora una propuesta alternativa y se estudia el entramado institucional necesario para garantizar la sostenibilidad.A continuación se estudia la ponderación intergeneracional que se deriva de las preferencias de los individuos, así como las condiciones de optimalidad de las inversiones intergeneracionales.Se hace un análisis de los modelos empleados en el cambio climático, quizás el principal problema intergeneracional, y se orienta un análisis coherente con el desarrollo sostenible.Finalmente, se analiza la relación entre crecimiento económico y presión ambiental para el caso español, lo que permite contrastar la necesidad de implantar el requisito de sostenibilidad y políticas ambientales adecuadas. / This research deals with the problem of intergenerational equity. It studies the shortcomings of conventional analysis, proposes an alternative and contrasts the need to incorporate the sustainability requirement.With this object, it first analyses the conventional approach and the alternatives. It constructs an alternative and studies the institutional framework needed for ensuring sustainability.Next, it studies the intergenerational weighting derived from individual preferences, as well as the optimality conditions of intergenerational investments.The research analyses the models used for climate change, the main intergenerational problem, and give the guidelines for an analysis coherent with sustainable development.Finally, the relationship between economic growth and environmental pressure is analyzed for the Spanish case. This allows the research to contrast the necessity of implementing the sustainability requirement and appropriate environmental policies.

El presente trabajo que lleva por título ¿Mercados de servicios ambientales? Análisis de tres experiencias Centroamericanas, se basa en información recabada en Puerto Barrios, en Guatemala, Jesús de Otoro en Honduras y San Pedro del Norte en Nicaragua. Los datos presentados en esta investigación fueron recabados como parte del proyecto "Eco-mercados: estableciendo relaciones entre el marco institucional y el funcionamiento de los mercados ambientales" del Instituto de Ciencia y Tecnología Ambiental (ICTA) de la Universidad Autónoma de Barcelona. Para la realización del presente documento se obtuvo información adicional y se profundizó el análisis de los datos, lo que permitió ir más allá de lo establecido en dicho proyecto. El equipo de trabajo del proyecto estaba integrado por cinco miembros, fue liderado por los Doctores Joan Martínez-Alier y Roldán Muradian y financiado por la Fundación BBVA (Banco Bilbao Vizcaya Argentaria). El estudio tuvo una duración de veinte meses, con fase de recolección de información en campo de ocho meses. El posterior análisis de la información para presentarlo en este documento tuvo una duración de dos años, tiempo durante el cual se contó con la dirección de los Doctores Emilio Padilla Rosa y Joan Martínez-Alier. El objetivo general planteado en esta investigación consiste en hacer un análisis comparativo de caso que permita entender el surgimiento de los esquemas de Pago por Servicios Ambientales (PSA), su funcionamiento, principales logros, problemas y limitaciones. Así como establecer si funcionan dentro de un mercado en el que se cumple con los principios económicos de eficiencia, eficacia y equidad. / This study analyses three experiences in Central America. It is based on information gathered from Puerto Barrios, Guatemala, Jesús de Otoro in Honduras, and San Pedro del Norte in Nicaragua. The information presented in this research was collected as a part of the project "Ecomercados" of the Institute of Science and Environmental Technology (ICTA) from the Autonomous University of Barcelona. For this document additional information was gathered, and the data was analyzed in depth, which allowed going beyond the original objectives of this project. The Project team was integrated by five members, and leaded by professors Joan Martínez-Alier and Roldán Muradian. The work was sponsored by the Foundation BBVA (Banco Bilbao Vizcaya Argentaria). The study was developed in twenty months. The field research lasted eight months, and the analysis required to present it in this document lasted two years. During this time, Emilio Padilla Rosa and Joan Martínez-Alier have provided advisory support. The overall objective was to analyze study cases to understand the origins of Payment for Environmental Services (PES) schemes, the way it works, its main achievements, problems and limitations. In order to establish if they work under market conditions, accomplishing the principles of efficiency, efficacy and equity.

En aquest treball es proposa un procés biotecnològic respectuós del medi ambient per reduir l'impacte negatiu de l'augment dels residus industrials, a causa de l'acceleració del creixement de la població mundial en les últimes dècades. Consisteix en la valorització de residus locals riques en nitrogen, com la fibra de soja, els residus de pel i closca de cafè, per fermentació en estat sòlid (SSF) per obtenir un catalitzador biològic, com ara proteases. Es van dur a terme experiments de SSF en 0,5, 4,5, 10 i 55 L reactors en condicions adiabàtiques al llarg dels 1, 2 i 3 setmanes. Es va proporcionar ventilació contínua per assegurar la prevalença de condicions aeròbiques i l'activitat biològica es va mesurar mitjançant el control de la concentració d'oxigen durant l'assaig. Es van produir proteases alcalines com a conseqüència de la degradació d'aquests materials, abans considerats residus, pels microorganismes desenvolupats. No va ser necessari esterilitzar els materials ni la inoculació de microorganismes purs per al desenvolupament del procés. No obstant això, una inoculació específic amb Bacillus thuringiensis es va avaluar també per millorar la producció de proteasa. D'altra banda, el material orgànic final obtingut en el procés presentar un grau d'estabilitat similar a la de compost i podria ser utilitzat com una esmena del sòl. En conseqüència, dirigint-se a la SSF en aquestes condicions, l'escalat del procés es presenta com una tasca fàcil amb resultats prometedors. La major activitat de les proteases alcalines en extractes crus es va determinar a 3, 7 o 14 dies del procés d'acord amb la naturalesa dels recursos assajats. També es va dur a terme una caracterització bioquímica parcial dels extractes crus. L'aplicació potencial de les proteases extretes s'ha estudiat amb èxit en depilat de pells de vaca, el que representa un avantatge significatiu sobre el procés químic. A més, un estudi preliminar sobre la síntesi cinèticament controlat de oligopèptids s'ha realitzat en una estada de recerca en un laboratori a l'estranger als Estats Units. A més, les emissions gasoses, així com l'energia consumida al llarg del procés es van avaluar per estimar la sostenibilitat econòmica i mediambiental del procés. Aquesta tesi representa el començament d'una nova línia de recerca en el Grup de Recerca de Compostatge al Deparment d'Enginyeria Química de la Universitat Autònoma de Barcelona sobre l'ús de SSF amb materials orgànics utilitzats com una eina adequada per valoritzar-los i generar nous productes com enzims d'alt valor afegit. / En este Trabajo se propone un proceso biotecnológico respetuoso con el medio ambiente para reducir el impacto negativo del aumento de los residuos industriales, debido a la aceleración del crecimiento de la población mundial en las últimas décadas. Consiste en la valorización de residuos locales ricos en nitrógeno, como la fibra de soja, residuos de pelo y cáscara de café, por fermentación en estado sólido (SSF) para obtener catalizadores biológicos, tales como proteasas. Se llevaron a cabo experimentos de SSF en 0,5, 4,5, 10 y 55 L en reactores en condiciones adiabáticas a lo largo 1, 2 y 3 semanas. Se proporcionó aireación continua para asegurar la prevalencia de condiciones aeróbicas y la actividad biológica se midió mediante el control de la concentración de oxígeno durante el ensayo. Como consecuencia de la degradación de estos materiales, antes considerados residuos, por los microrganismos desarrollados se produjeron proteasas alcalinas. No fue necesario esterilizar los materiales como tampoco la inoculación de microorganismos puros para el desarrollo del proceso. Sin embargo, se evaluó también la inoculación con Bacillus thuringiensis para mejorar la producción de proteasas. Por otra parte, el material orgánico final obtenido en el proceso presentó un grado de estabilidad similar a la de compost pudiendo ser utilizado como una enmienda del suelo. En consecuencia, llevando a cabo la SSF en estas condiciones, el escalado del proceso se presenta como una tarea fácil con resultados prometedores. La mayor actividad de las proteasas alcalinas en extractos crudos se determinó a 3, 7 o 14 días del proceso de acuerdo con la naturaleza de los residuos usados. También se llevó a cabo una caracterización bioquímica parcial de los extractos crudos. La aplicación potencial de las proteasas extraídas se ha estudiado con éxito en el depilado de pieles de vaca, lo que representa una ventaja significativa sobre el proceso químico. Además, un estudio preliminar sobre la síntesis controlada cinéticamente de oligopéptidos se ha realizado en una estancia de investigación en un laboratorio en los Estados Unidos (Rensselaer Polytechnic Institute). Por otro lado, se evaluaron las emisiones gaseosas así como la energía consumida a lo largo del proceso para estimar la sostenibilidad económica y medioambiental del proceso. Esta tesis representa el comienzo de una nueva línea de investigación en el Grupo de Investigación de Compostaje en el Deparment de Ingeniería Química de la Universitat Autònoma de Barcelona sobre el uso de SSF con materiales orgánicos como una herramienta adecuada para valorizarlos asi como también se generan nuevos productos como enzimas de alto valor. / An environmental-friendly biotechnological process is proposed in this work to reduce the negative impact of the increasing industrial residues due to the faster growth of the world population in the last decades. It consists on the valorization of nitrogen-rich local residues, such as soy fiber, hair waste and coffee husk, by solid-state fermentation (SSF) to obtain a biological catalyst such as proteases. SSF experiments were undertaken in 0.5, 4.5, 10 and 55 L near-toadiabatic reactors along 1, 2 and 3 weeks. Continuous aeration was provided to ensure the prevalence of aerobic conditions and the biological activity was measured by monitoring the oxygen concentration during the assay. Alkaline proteases were produced as a consequence of the degradation of these materials, formerly considered residues, by the microorganisms developed. It was no necessary to sterilize the materials and no inoculation of pure microorganisms was needed for the development of the process. However, a specific inoculation with Bacillus thuringiensis was also evaluated to improve the protease production. Moreover, the final organic material obtained in the process presented a stability degree similar to that of compost and could be used as a soil amendment. Consequently, addressing the SSF under these conditions, the scaleup of the process is presented as an easy one with promising results. The highest activity of the alkaline proteases in crude extracts was determined at 3, 7 or 14 days of the process according to the nature of the resources assayed. Partial biochemical characterization of the crude extracts was also carried out. Potential application of the extracted proteases has been successfully studied on dehairing cowhides, representing a significant advantage over the chemical process. Also, a preliminary study on kinetically controlled synthesis of oligopeptides has been performed in a research stay at an abroad laboratory in The United States. Furthermore, the gaseous emissions as well as the energy consumed along the process were evaluated to estimate the environmental and economic sustainability of the process. This thesis represents the beginning of a new research line in the Composting Research Group (GICOM) at the Deparment of Chemical Engineering of the Universitat Autònoma de Barcelona on the use of SSF with organic used materials as a suitable tool to valorize them while generating new products as enzymes of high value.

La gran mayoría de la población europea habita en ciudades y el mejoramiento de la calidad de vida en zonas urbanas constituye un objectivo primordial de las políticas gubernamentales. Las ciudades se ven típicamente afectadas por apiñamientos, tráfico intenso, contaminación atmosférica y acústica, y factores que aumentan su vulnerabilidad con respecto a riesgos naturales. Esta Tesis explica cómo los ecosistemas contribuyen a mejorar la habitabilidad de las ciudades, con foco en zonas urbanas europeas medianas, sirviéndose para ello de estudios empíricos integrados (por ejemplo cualitativos y cuantitativos o socio-ecológicos), así como estudios relevantes con respecto a las medidas a tomar por las autoridades gubernamentales. Explora cómo y porqué las zonas urbanas pueden beneficiarse, en términos del bienestar de sus habitantes y de la reducción de las vulnerabilidad frente a riesgos naturales, de una más amplia gama de medidas y soluciones cuando se tienen en cuenta en forma apropriada los aspectos ecológicos utilizando diferentes escalas geográficas. La revisión de la literatura consultada para esta Tesis comprueba que las funciones reguladoras de los sistemas ecológicos a menudo proveen alternativas eficientes y rentables o soluciones complementarias para las infraestructuras que contribuyen a asegurar el bienestar de la población urbanas y reducir el riesgo de desastres. La investigación empírica en la ciudad de Colonia (Alemania) demuestra que las variables medioambientales juegan un rol central y decisivo, ya que determinan las características de la vulnerabilidad del sistema socio-ecológico urbano por ejemplo cuando es afectado por olas de calor. A su vez, en Barcelona (España), el asesoramiento de servicios reguladores ejemplifica cómo una ciudad compacta se beneficia al estar rodeada de una vasta superficie verde adyacente, que le permite alcanzar un nivel de rendimiento ecológico y un potencial regulador de amenazas naturales comparables con otras ciudades más “verdes” de la Europa occidental. Por lo tanto, aparte de las dimensiones sociales, económicas y físicas bien exploradas de la vulnerabilidad, también su dimensión ecológica debe ser tenida en cuenta en el estudio de las zonas urbanas. En este sentido, dos aspectos revelan ser esenciales cuando se analiza la fragilidad urbana: los impactos de la urbanización en los sistemas ecológicos locales que tienden a agudizar aún más los daños causados por el sistema social-ecológico cuando azota un riesgo; y las conexiones del centro de la urbe con las zonas verdes circundantes. La investigación presentada en esta Tesis provee asimismo conclusiones teóricas respecto a la naturaleza de las interacciones y el acoplamiento de los sistemas sociales y ecológicos al asesorar la vulnerabilidad relacionada con amenazas naturales. Subraya cómo el sistema social depende del ecosistema para reducir la exposición a tales riesgos y aumentar la resiliencia. Para ello se requiere también la inclusión de datos ecológicos detallados concernientes la salud del ecosistema. El ecosistema, especialmente en caso de degradación, puede perder efectividad o fallar en la provisión de servicios en caso de amenazas, exacerbando así la vulnerabilidad de la populación humana. Volviendo atrás los pasos que llevaron en el pasado a la configuración y distribución actual de zonas verdes en y alrededor de la ciudad de Colonia y en especial de Barcelona, la investigación contribuye a caracterizar las dimensiones históricas y políticas de los ecosistema pertinentes, y por lo tanto, de la vulnerabilidad en zonas urbanas. Los ecosistemas, a más de ser determinados por características biofísicas del territorio, son el producto del enfrentamiento de diferentes articulaciones sociales valuatorias que son a menudo antagónicas. Los conflictos referentes a la gestión de zonas verdes son evidentes en su mayor parte en las zonas urbanas dado el alto valor del espacio y la lucha por obtenerlo. Los ecosistemas por lo tanto pueden ser vistos como construcciones sociales que no solamente requieren ser asesoradas y valorizadas, sino también ser incluídas en un proceso más amplio de toma de decisiones en el que se discuten los conflictos de intereses en forma participative. Finalmente, en cada uno de los capítulos que enfocan los diferentes grados de dependencia de la población urbana de los servicios proporcionados por los ecosistemas (tanto en el ámbito urbano propiamente dicho como en cuencas y vertientes), la investigación demuestra que, a pesar del foco tradicional concentrado en la escala local, el ecosistema urbano alberga en si mismo diferentes niveles anidados que complementan los servicios prestados a los habitantes de la ciudad. Esta definición más comprensiva de lo que los ecosistemas urbanos abarcan implica la ampliación del conjunto de medidas y soluciones políticas que tienen como objetivo favorecer las zonas urbanas. / The large majority of the population in Europe lives in cities and the improvement of the quality of life in urban areas is a policy objective of primary importance. Cities are typically affected by crowding, traffic, air and noise pollution and present features that make them more vulnerable to natural hazards. This Thesis explains how ecosystem services help improve the livability of cities, with a focus on European medium-sized urban areas, using empirical, integrated (e.g. qualitative and quantitative or social-ecological) and policy relevant studies. It explores how and why urban areas can benefit, in terms of well-being and reduction of vulnerability to hazards, from a broader range of policies when ecological aspects are properly accounted for at different geographical scales. The literature reviews of this Thesis find that the regulating functions of ecosystems often provide efficient, cost-effective alternatives or complementary solutions to hard infrastructures for the wellbeing of populations and disaster risk reduction in urban areas. Empirical research in the city of Cologne (Germany) shows that environmental variables play a central role in shaping the vulnerability of the urban social-ecological system to heat waves. While, in Barcelona (Spain), the assessment of regulating and cultural services supplied by the Collserola peri-urban Natural Park, demonstrates how a compact city benefits from the presence of a vast adjacent green area that enables it to reach an environmental performance and a hazards regulation potential comparable to that of other greener, western urban areas. Thus, besides the well-explored social, economic and physical dimensions of vulnerability, information about the ecological dimension needs also to be taken into account in urban vulnerability studies. In this respect, two features are found to be essential with respect to the vulnerability of urban areas: the impacts of urbanization on the local and surrounding ecosystems, which tend to further increase the damages that the social-ecological system can cause when a hazard strikes; and the connections of the urban core with surrounding green areas. The research presented in this Thesis also yields theoretical conclusions about the nature of the interactions and coupling between the social and the ecological systems in the vulnerability assessment to natural hazards. It highlights how the social system depends on the ecosystem for exposure reduction and increased resilience. Detailed ecological information on ecosystem health should also be included. The ecosystem, especially if degraded, might not be effective or fail in supplying services when a hazard strikes, exacerbating the vulnerability of the human population. Tracing back the steps that led to the present configuration and distribution of green areas in and around Cologne and especially in Barcelona, the research contributes to the characterization of the historical and political dimension of ecosystem services, and thus of vulnerability, in urban areas. Ecosystem services, besides being determined by the biophysical features of the territory, are the outcome of the controversy between different and more often than not antagonistic social articulations of value. Conflicts over the management of green areas are mostly evident in urban areas due to the highly contested nature of space. Ecosystem services can thus be seen as socially constructed and need not only to be assessed and valued, but also to become part of a broader, participatory decision making process in which conflicting interests are discussed. Finally, in each of the chapters focusing on different scales of the dependence of the urban population on ecosystems (from the properly urban to the watershed), the research shows that, despite the traditional focus on the local scale, the urban ecosystem presents different nested levels which are complementary in terms of the ecosystem services they provide to the city’s inhabitants. This broader definition of urban ecosystems has implications in terms of an enlarged set of more targeted policies that can benefit urban areas.

Aquesta investigació examina el succeit al panorama de les producciones televisives de ficció nortamericanes nascudes al nou segle a través de l’anàlisi en profunditat de l’estat de la ficció actual i l’aplicació d’aquest model a una serie de ciència-ficció paradigmàtica del moment, Battlestar Galactica. Així, intentarem demostrar que existeixen noves formes de pensar, fer i consumir el drama, que el criteri de qualitat ha quedat diluit en el context actual fent necessària una nova aproximació a aquest i que Battlestar Galactica és un producte singular de l’època que ha permès incloure els gèneres marginals als nous discursos de qualitat, per finalment poder legitimar l’existència de la Tercera Edat Daurada de la Televisió. / La presente investigación examina lo ocurrido en el panorama de las producciones televisivas de ficción norteamericanas nacidas en el nuevo siglo a través del análisis en profundidad del estado de la ficción actual y la aplicación de dicho modelo a una serie de ciencia-ficción paradigmática de la época, Battlestar Galactica. Así, intentaremos demostrar que existen nuevas formas de pensar, hacer y consumir el drama, que el criterio de calidad ha quedado diluido en el contexto actual haciendo necesaria una nueva aproximación a éste y que Battlestar Galactica es un producto singular de la época que ha permitido incluir los géneros marginales en los nuevos discursos de calidad, para finalmente poder legitimar la existencia de la Tercera Edad Dorada de la Televisión. / This research examines the changes in the landscape of American fiction television productions born in the new century through the in-depth analysis of the current state of the new drama model and by applying this model to a paradigmatic science-fiction series of the time, Battlestar Galactica. Thus, we will try to demonstrate that there are new ways of thinking, making and consuming the television series, that the quality concept has been diluted by a wide and unifying new approach, and that Battestar Galactica is a unique product of its time that has allowed to bring marginal television genres to the new quality discourses, to finally legitimize the existence of the Third Golden Age of Television.

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.