The concrete is one of the most important construction materials. Its sustainability is determined by its durability, its low maintenance and its ability to be reused, recycled or recovered. Hence, the use of recycled aggregates produced from CDW (Construction and Demolition Wastes) can further contribute to the sustainability of the concretes, generating many environmental benefits and allowing the ideal closure of the life cycle of this material. However, the following aspects govern the sustainability of recycled aggregates used in concrete production: the recycled aggregate should be available at short distances, and the recycled concrete produced should not impact the environment and must be as durable as its equivalent conventional option. In Spain, the number of producers of recycled aggregate is high enough to make viable the use of this material. However, the supply of recycled aggregates suitable, according to national legislation, for production of concretes is quite low. The use of mixed recycled aggregates for production of concrete should be better valued since it is a very important step into the consolidations of this recycling sector in the country. Therefore, this study aims to analyze the sustainability of concretes made with recycled aggregates produced in Spain that do not meet the requirements of the current national legislation for concrete production. These investigations were conducted through the evaluation of the durability and the environmental impact, done by the leaching analysis. The evaluation of durability and environmental impact were done by an extensive experimental campaign with concretes produced using different proportions of coarse recycled aggregates (20%, 50% and 100%). Two types of recycled aggregates have been chosen: one mainly comprised of mortar, concrete and unbound aggregates elements, but with a significant amount of asphalt elements (aggregate AH), and another comprised of a large amount of ceramic elements (aggregate AC). Also, concretes made with 100% of conventional aggregate were produced as reference. The properties examined were: porosity, absorption, compressive strength, elastic modulus, drying shrinkage, mercury intrusion porosimetry, capillary absorption, carbonation, chloride penetration, and leaching of both the granular and the monolithic materials. The estimation and evaluation of the sustainability of the recycled concretes produced in this work has been done through indexes and indicators of the forecast lifespan and of the environmental impact created from mathematical models available in the literature and/or experimental results from this study. Finally, a new approach to the sustainable use of recycled concretes is advocated. The results obtained have been analyzed and compared, in order to validate the method developed and to define technical and environmental quality levels for recycled aggregates used in concretes in accordance with the needs, limitations and strengths of each situation. / El hormigón es considerado uno de los materiales más importantes de la construcción civil. Su valor como material sostenible se determina por su durabilidad, necesidad de poco mantenimiento y capacidad de reutilizarse, reciclarse o recuperarse. En este sentido, el uso de árido reciclados provenientes de RCD puede contribuir aún más para la sostenibilidad de un hormigón, pues produce diversos beneficios ambientales y permite el cierre ideal de su ciclo productivo. La sostenibilidad de uso de áridos reciclados en la producción de hormigones, sin embargo, se establece por los siguientes aspectos: el árido reciclado debe estar disponible a cortas distancias, y el hormigón reciclado producido no puede generar impacto al medio y debe ser tan durable como su opción convencional equivalente. En España, la disponibilidad de productores de árido reciclado es lo suficientemente alta para viabilizar el uso de este material. En cambio, la oferta de áridos reciclados que se adecuen a las condiciones impuestas por la normativa española actual para la producción de hormigones es bastante reducida. El uso de áridos reciclados mixtos en la producción de hormigones debe ser valorado pues es un paso muy importante para consolidar este tipo de reciclaje en el país. A tal efecto, este estudio propone el análisis de la sostenibilidad de hormigones producidos con áridos reciclados españoles que no cumplen los requisitos impuestos por la normativa española actual para la producción de hormigones, a partir del análisis de su durabilidad e impacto ambiental. Se ha realizado una amplia campaña experimental donde se ha evaluado la durabilidad y el impacto ambiental por lixiviación de hormigones producidos con distintas proporciones de áridos reciclados gruesos (20%, 50% y 100%). Dos tipos de áridos reciclados han sido escogidos: uno compuesto mayoritariamente por elementos de mortero, hormigón y áridos no ligados, pero con una cantidad importante de elementos asfalticos (árido AH), y uno compuesto con una importante cantidad de elementos cerámicos (árido AC). Como referencia, se ha producido un hormigón hecho con 100% de árido convencional. Las propiedades analizadas han sido: porosidad, absorción, resistencia a compresión, módulo de elasticidad, retracción por secado, porosimetría de intrusión de mercurio, absorción capilar, carbonatación, penetración de cloruros, y lixiviación del material granular y del material monolítico. La evaluación y medida de la sostenibilidad de los hormigones reciclados producidos en este trabajo se ha realizado a través de índices y indicadores de previsión de vida útil y de impacto ambiental por lixiviación creados a partir de modelos matemáticos disponibles en la bibliografía y/o resultados obtenidos en la etapa experimental. Finalmente, se defiende un nuevo enfoque para el uso sostenible de hormigones reciclados. Se ha realizado el análisis y la comparación de los resultados obtenidos entre si, con el objetivo de validar el método desarrollado y de definir niveles de calidad técnicos y ambientales de uso de áridos reciclados en hormigón de acuerdo con las necesidades, deficiencias y calidades de cada situación.

La recogida actual de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE) es muy reducida, sobre todo para la categoría de los pequeños aparatos eléctricos y electrónicos. Con el objetivo de aumentar esta recogida, se propone un modelo alternativo que permite recoger y reciclar juguetes con componentes eléctricos y electrónicos. El sistema actual consiste en llevarlos a los puntos limpios y de allí al reciclaje, aunque actualmente la mayoría de pequeños RAEE son depositados en el contenedor junto con la fracción de rechazo de los residuos sólidos urbanos. Este nuevo modelo separa los juguetes reutilizables y los incorpora nuevamente al mercado, y recicla los materiales de los que se consideran residuos. De todos los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos se han elegido los juguetes con componentes eléctricos y electrónicos porque forman parte de la actividad de los niños, hecho que puede ayudar a sensibilizar a los propios niños y a sus familias respecto a la importancia de una buena gestión de este tipo de residuos. El modelo propone que, por mediación de los profesores, en las escuelas se pueda realizar una acción de sensibilización que facilite la separación de estos residuos a través de campañas de comunicación, y la disposición de los mismos en un contenedor específico situado en la propia escuela. También es necesario el apoyo de la administración pública para que el modelo funcione. Así, en esta tesis doctoral se ha realizado una experiencia piloto de este modelo durante dos años en un número reducido de municipios, y se ha evaluado la sostenibilidad del mismo. Se ha realizado una evaluación ambiental calculando los impactos ambientales que el modelo propuesto ahorraría respecto del sistema actual de recogida. Asimismo, se ha realizado una evaluación económica del sistema aplicando la metodología del coste-beneficio e incluyendo los beneficios indirectos asociados al ahorro de impacto ambiental obtenido. Y, por último, se han realizado los primeros pasos para una evaluación social del modelo, llegando a proponer una serie de indicadores para dicha evaluación. A partir de los resultados de las pruebas piloto se ha realizado una extrapolación del modelo tanto geográfica como temporal. Así, se ha evaluado ambiental y económicamente qué supondría extender el modelo propuesto a un ámbito geográfico mayor (Catalunya y España) y ampliar a 10 años la recogida de juguetes / The current rate of waste electrical and electronic equipment (WEEE) collection is very low, especially within the category of small electrical and electronic appliances. In order to increase the collection rate, we propose an alternative model that permits collection and recycling of electrical and electronic toys. Presently, nearly all small appliances go to recycling centers, since most of them are disposed in the bin along with a non-recyclable portion of local solid waste. The proposed model counts on the separation of electrical and electronic waste toys from reusable ones. That waste would go to recycling while the rest goes to the second hand market. Out of all discarded electrical and electronic appliances, we chose toys because they are a critical part of children¿s activity and, therefore, they can serve as a catalyst to raise the consciousness of their families about the importance of good management of such waste. The new model proposes that, through teachers, schools can sharpen the awareness of their students¿ families for the need to separate the recyclable and non-reusable portions of such waste. We propose to accomplish this by means of communication campaigns and the placement of a specialized container in the school. Support of the school¿s administration will be needed to implement the model. For two years we have run pilot model in a small number of municipalities, and we have assessed their sustainability. Also, we have calculated the environmental impact that the proposed model would have in terms of savings versus the current collection system. In tandem, we have included an economic assessment by applying a cost-benefit methodology against our proposed model, including indirect benefits associated with the reduced environmental impact. Finally, we have been the first steps towards a social evaluation model, and to this end we propose a set of indicators for such evaluation. The results of the pilot model have been extrapolated geographically and through time. We have calculated the results if this proposed model were to be implemented in a larger geographic area (Catalunya and Spain) and the toys collection period is extended to 10 years.

CATALA La contaminació de les aigües superficials i subterrànies representa el problema mediambiental més greu a què s'ha d'enfrontar la indústria minera, a causa de les denominades aigües àcides de mina (AAM), generades com a resultat de la lixiviació dels residus finals dipositats a les basses d'emmagatzematge. Els jaciments minerals que contenen sulfurs metàl·lics són una font potencial d'AAM. L'exposició d'aquests materials als agents atmosfèrics, com l'oxigen i l'aigua, dóna lloc a la generació d'un lixiviat fortament contaminat, amb una elevada acidesa (pH&#61500;4), alts continguts de SO42- (100-7000 mg dm-3) i quantitats variables de ions metàl·lics. En aquestes noves condicions d'acidesa i d'oxidació-reducció, les AAM poden escórrer-se pel sòl i els elements químics poden viatjar amb les aigües subterrànies, amb les consegüents repercussions per a l'ecosistema aquàtic.El tractament de les aigües subterrànies ha generat un gran interès en el camp de la biotecnologia ambiental. La tècnica més recent és el tractament in situ del plomall contaminat mitjançant una barrera permeable reactiva (BPR), que consisteix en la instal·lació d'un material reactiu a l'aqüífer capaç d'induir processos fisicoquímics i biològics que eliminin els contaminants de l'aigua. La tecnologia de les BPR per al tractament d'AAM és relativament moderna, sense precedents a Europa fins la instal·lació, l'any 2000, d'una BPR a l'aqüífer del riu Agrio, fortament contaminat per AAM després del trencament de la bassa de residus de la mina d'Aznalcóllar. L'enfocament biològic per al tractament de les AAM mitjançant una BPR es basa en l'ús de bacteris sulfato-reductors (BSR), capaços de reduir SO42- a S2-, que precipiten en presència de metalls en forma de sulfurs metàl·lics.L'objectiu primordial d'aquesta tesi és el d'estudiar, a escala de laboratori, els processos físico-químics i biològics involucrats en el tractament d'AAM mitjançant una BPR com la instal·lada a Aznalcóllar.Amb aquest propòsit, es va procedir a simular la barrera en experiments en columna, en què es va avaluar la capacitat de mescles reactives -a base de compost vegetal, calcita i puntualment Fe0- per al tractament d'una AAM sintètica. Els resultats van mostrar que el compost utilitzat és una font de carboni massa poc biodegradable per promoure l'activitat dels BSR. Malgrat la falta de condicions sulfato-reductores, la majoria dels metalls fou eliminada de forma significativa, la qual cosa va suggerir l'existència de processos diferents de la precipitació de sulfurs. En experiments posteriors es va demostrar que la precipitació d'(oxi)hidròxids i carbonats metàl·lics, la co-precipitació amb aquests, i l'adsorció sobre el compost són responsables de la disminució de la concentració de metalls. Aquest darrer mecanisme va ser objecte d'un estudi més exhaustiu, que va demostrar que els grups àcids presents a la superfície del compost poden adsorbir Zn i Cu. Posteriorment, i constatada la poca idoneïtat del compost per engegar un procés de sulfato-reducció bacteriana, l'objecte d'estudi es va orientar cap a la recerca d'altres matèries orgàniques, i més concretament, d'una metodologia per predir-ne la biodegradabilitat. Es va comparar, així, la composició química de quatre substrats orgànics (compost vegetal, fulles vegetals, i fems d'ovella i de cavall) amb la seva capacitat de promoure condicions sulfato-reductores. Els resultats van mostrar que la biodegradabilitat d'una matèria orgànica està estretament relacionada amb el seu contingut de lignina, i que aquest pot ser utilitzat per a la predicció de la seva biodegradabilitat. Dels substrats orgànics assajats, la mostra de fems d'ovella va resultar ser la més favorable, per la qual cosa es va seleccionar per a experiments posteriors en el tractament d'AAM. Els resultats d'aquests últims experiments van indicar que la presència de metalls a altes concentracions a l'aigua a tractar pot exercir efectes toxicològics als BSR i inhibir-ne el metabolisme. / ANGLES The contamination of surface and groundwater represents the most serious environmental concern associated with the mining industry around the world, owing to the so-called acid mine drainage (AMD), which is generated as the result of the leaching of the residual wastes disposed of in open-air impoundments.Mineral deposits containing metal sulphides represent a potential source of AMD. The exposition of these residues to the atmospheric agents, like oxygen and water, results in the generation of a heavily contaminated-leachate characterised by a high acidity (pH<4), high contents in SO42- (100-7000 mg dm-3) and variable amounts of metallic ions. In these new acidic and redox conditions, these acidic waters can drain through the soil and enter into the groundwater system, resulting in a potential risk to aquatic and terrestrial ecosystems.The treatment of such groundwaters has in the last decades drawn the attention in the field of environmental biotechnology. A recent economically attractive technology in the in-situ treatment of AMD are the permeable reactive barriers (PRB), which consist of the installation into the aquifer of an appropriate reactive material able to induce physico-chemical and biological processes that remedy contaminated groundwater that flows through it. The PRB technology has emerged as a cost-effective alternative, without any precedent in Europe until the installation, in 2000, of a PRB into the Agrio river aquifer, which was heavily contaminated by AMD after the break down of the tailing pond in the pyritic mine of Aznalcóllar. The biological approach of the AMD treatment by means of a PRB is based on the use of sulphate-reducing bacteria (BSR), able to reduce SO42- to S2-, which can precipitate in presence of metals as metal sulphides.The present Thesis forms part of the research work on the PRB in Aznalcóllar, and its aim is the study, at the laboratory-scale, of the physico-chemical and biological processes taking place in the PRB in Aznalcóllar.For this purpose, the PRB was simulated in column experiments, in which the capacity of reactive mixtures -based on vegetal compost, calcite, and occasionally Fe0- was evaluated in the treatment of a synthetic AMD. The results showed that the compost used in this study is a too poor biodegradable carbon source to promote the SRB activity. Despite the lack of sulpahte-reducing conditons, most of metals were significantly removed, suggesting the existence of other processes than the sulphide precipitation. In subsequent experiments, the metallic (oxy)hydroxide and carbonate precipitation, the co-precipitation with them, and sorption onto the compost were demonstrated to be responsible of the decrease of the metal concentration. This latter mechanism was object of a more exhaustive study, which demonstrated that acidic groups on the compost surface can sorb Zn and Cu present in the solution. Subsequently, and because compost was found to be not suitable in promoting the bacterial sulphate-reducing process, the object of the study was directed towards the research of other organic matters and, more specifically, of a methodology for predicting their biodegradabity. The chemical composition of four organic substrates (vegetal compost, vegetal leaves, and sheep and poultry manure) and their ability in promoting sulphate-reducing conditions in a metal-free medium were compared. Results showed that the biodegradability of an organic matter is closely linked to its lignin content, which can be used as a predictable parameter. Among the assessed organic substrates, sheep manure resulted to be the most favourable in terms of sulphate-reduction, and was selected for the treatment of AMD. Results of these further experiments indicated that the presence of metals at high concentrations in the water can exert toxicological effects to the SRB and inhibit their metabolism.

La correcta gestió dels residus orgànics és un dels principals reptes actuals a la Unió Europea, en resposta al fort increment en la seva producció en les darreres dècades. Les creixents limitacions en la incineració i el dipòsit en abocador de residus orgànics ha conduit cap a un increment en el reciclatge en el sòl d'aquests residus en forma d'esmena orgànica, perfilant-se aquesta com la principal via de gestió actual i futura. Malgrat tot, els residus orgànics són també el destí final de contaminants originats amb les activitats humanes. Per tant, el reciclatge de residus orgànics en sòls pot també representar un risc, ja que podria malmetre de manera irreparable els organismes edàfics i les funcions que duen a terme, bàsiques per al funcionament dels ecosistemes terrestres i les societats humanes.Actualment, a la Unió Europea no existeixen requeriments de qualitat mínima per a permetre el reciclatge de residus en el sòl, amb l'excepció dels fangs de depuradora, pels quals existeix una legislació específica. A més, en els escassos casos en què existeix aquesta avaluació de qualitat, el criteri utilitzat és exclusivament basat en anàlisis químiques, i fins ara, els bioassaigs no han estat incorporats en la legislació malgrat els seus avantatges en termes de rellevància per a situacions reals. Malgrat tot, un pas necessari per a aquesta incorporació és la definició de quins bioassaigs són adients per a aquesta finalitat.En aquesta tesi, diversos bioassaigs amb organismes terrestres i aquàtics (Microtox, cladòcers, microorganismes del sòl, plantes, lumbrícids, enquitreids i col·lèmbols), paràmetres biològics (letals i subletals), i procediments (fase sòlida o extractes dels residus) són comparats per al seu ús el l'avaluació de risc ecotoxicològic de diversos residus orgànics per tal de seleccionar-ne els més adients. Posteriorment, per cada residu, i a partir d'un conjunt de dades de toxicitat per a diversos organismes habitants del sòl, s'estimen dosis segures d'esmena, les quals es comparen amb les dosis habituals i amb treballs de camp sobre els efectes d'esmenes orgàniques en la biota del sòl. Finalment, s'estudia la validesa dels resultats de toxicitat d'un residu orgànic obtingut en el sòl artificial OECD per a fer extrapolacions de resultats en sòls naturals. A més, s'avalua la influència de les propietats tant en els organismes test com en la pròpia toxicitat d'un mateix residu. / Correct organic wastes management is one of the main challenges in the European Union given its production increase in the last decades. Increasing limitations to organic waste incineration and landfilling, together with its fertilizing potential, has lead to their recycling as soil amendment. In fact, waste use in soil is currently the main waste management option, and it is predicted to increase in the next years. However, organic wastes also are the final sink of pollutants released by human activities. Disposal in soil might lead to irreparable damage for soil organisms and their functions, which play a central role in terrestrial ecosystems and human societies.No requirements of a minimum organic wastes quality exist in the European Union for their recycling in soils, with the exception of sewage sludge, for which specific legislation exist. In this particular case, only chemical assays are taken into account and, to date, bioassays are not considered for this purpose, despite their advantages in terms of relevance for real situations. However, a first step for the inclusion of bioassays into legislation for the quality assessment of wastes is to define suitable methods for this purpose.In this thesis, a wide range of bioassays (Microtox, daphnids, soil microorganisms, plants, earthworms, enchytraeids, and collembolans), endpoints (lethal and sublethal), and procedures (waste's solid-phase and eluates), are evaluated to be used for the ecotoxicological risk assessment of different organic wastes (dewatered, composted and thermally-dried sewage sludges, and thermally-dried pig slurry) in order to select the most suitable methods for this purpose. Furthermore, safe amendment rates for each waste are derived from laboratory data and compared with usual amendment rates and with published field works on waste effects on soil-dwelling organisms. Finally, the validity of OECD artificial soil for waste testing is also assessed by comparison of toxicity results in different natural soils using the same waste. In addition, the biasing influence of soil properties on waste toxicity results is also evaluated, through their effects on the test organisms as well as through their influence on the toxicity of wastes.

Tesi Alícia RubalcabaLa creixent complexitat dels efluents residuals així com la manifesta oposició pública cap a determinades tècniques convencionals per a la gestió de residus, com és la incineració, ha accelerat el desenvolupament de tractaments econòmics i respectuosos amb el medi ambient. Hi ha pocs dubtes sobre que els processos de degradació biològica continuïn sent els més utilitzats pel tractament d'aigües residuals. Malgrat això, quan els processos biològics s'apliquen al tractament d'efluents industrials, no sempre arriben a nivells de depuració satisfactoris, ja que moltes substàncies orgàniques produïdes per les indústries químiques són inhibidores, tòxiques o resistents a l'oxidació biològica. L'Oxidació Humida Catalítica (CWAO, de l'anglès Catalytic Wet Air Oxidation) és una de les tecnologies més prometedores per al tractament d'aigües que continguin una alta càrrega orgànica o amb presència de contaminants biotòxics. A més a més, el procés CWAO ha demostrat recentment la seva eficàcia com a pretractament químic, produint efluents que poden ser tractats posteriorment mitjançant un sistema biològic. Una opció per suavitzar les condicions d'operació de la CWAO o per al tractament de contaminants resistents a aquest procés és afegir petites quantitats d'un oxidant més potent que l'aire, com ara el peròxid d'hidrogen. Aquest procés s'anomena Oxidació Humida Catalítica Promoguda amb Peròxid d'Hidrogen (PP-CWAO, de l'anglès Peroxide Promoted Catalytic Wet Air Oxidation). Per a l'estudi d'aquest procés recentment desenvolupat, l'activitat i l'estabilitat del carbó actiu (AC) s'han provat a la PP-CWAO de solucions aquoses de fenol. Aquest compost s'ha elegit com a model degut a que els residus fenòlics són uns dels contaminants més habituals als efluents de les indústries químiques, que a més es caracteritzen per una elevada toxicitat i una escassa biodegradabilitat. A aquesta tesi, les solucions fenòliques s'han tractat en un reactor de llit fix de goteig a condicions de pressió i temperatura mitjanes (<15 bar, <150 ºC), amb aire com a principal agent oxidant i peròxid d'hidrogen com a promotor de la oxidació. En primer lloc, s'ha estudiat l'efecte sinèrgic o promotor de l'H2O2 per a facilitat la reacció d'oxidació del fenol sobre AC. A continuació, el procés PP-CWAO s'ha aplicat al tractament d'altres compostos fenòlics a unes condicions d'operació seleccionades. Finalment, s'han preparat uns catalitzadors de ferro suportat sobre AC i s'han aplicat a la oxidació de fenol. Els resultats d'aquest estudi s'han avaluat en funció de la reducció de la càrrega orgànica i l'augment de la biodegradabilitat de les solucions tractades. Es pot concloure que el procés PP-CWAO podria ser inclòs entre els pretractaments químics aplicables a aigües residuals tòxiques o concentrades, que, un cop optimitzat, produiria efluents innocus per un posterior tractament biològic. / Thesis Alícia RubalcabaThe increasing complexity of wastewater streams as well as the unfavourable public opinion about some conventional waste management techniques, e.g. incineration, is forcing the development of cost-competitive and environmentally acceptable waste treatments. There is little doubt that biological processes will continue to be employed as a baseline treatment processes for most wastewater. However, when biological processes are applied to treatment of industrial effluents, they do not always give satisfactory results, sine many organic substances produced by the chemical and related industries are inhibitory, toxic and/or resistant to biological oxidation. The Catalytic Wet Air Oxidation (CWAO) process is one of the most promising technologies for the remediation of concentrated and/or biotoxic water pollutants, when a stable and active catalyst can be provided. In addition, CWAO has recently proved to be effective as chemical pre-treatment that could give effluents suitable for a subsequent biological end treatment. An alternative to lower CWAO operation conditions or to treat some refractory compounds is to supply little amount of a stronger oxidant such as hydrogen peroxide in a process referred as to Peroxide Promoted Catalytic Wet Air Oxidation (PP-CWAO). To study the potentialities of this newly developed oxidation process, the catalytic activity and stability of activated carbon (AC) was tested in the PP-CWAO of phenolic aqueous solutions. Phenol was chosen as model compound because of phenolic wastes are one of the most prevalent forms of chemical pollutants, characterised by a high toxicity and a poor biodegradability. In this work, phenolic water was treated in a trickle bed reactor (TBR) at mild pressure and temperature conditions (<15 bar, <150 ºC), using air as main oxidant agent and hydrogen peroxide merely being a promoter. First, the synergistic or promoting ability of H2O2 to facilitate the oxidation reaction of phenol over AC was analysed. Secondly, some selected conditions were tested for the oxidation of other phenolic compounds such as o-cresol and p-nitrophenol. Finally, iron containing AC catalysts were prepared and applied to the oxidation of phenol. Results were evaluated in terms or organic load removal and biodegradability improvement. It can be concluded that this newly developed process could be included among chemical pre-treatments for toxic and concentrated wastewater that, once optimised, could lead to innocuous effluents for a subsequent biological process.

Focussing on the treatment of industrial effluents with high content of organic compounds, the advanced oxidation processes (AOPs) develop technologies such as the catalytic wet peroxide oxidation of organic compounds (CWPO). The improvement of this process is based on the variation either of the catalyst or the oxidant source. The present research work proposes to get advantage of the catalytic activity of homogeneous catalysts, avoiding the metal contamination of the reaction media by the heterogenization of Cu(II) ions over polymeric matrices, to finally use them as catalysts in the CWPO of phenol. From the group of synthesised catalysts, it was identified two suitable catalysts: Cu(II) adsorbed onto poly(4-vinylpyridine) with 2% of cross-linking and Cu(II) loaded in poly (DVB-co-VBC) functionalised with imino diacetic acid. Both catalysts demonstrated high catalytic activity without Cu(II) release, concluding that heterogenization of catalysts for the CWPO is an ascertained decision to promote phenol degradation. / Entre los tratamiento de efluentes industriales con alto contenido de material orgánico, se encuentran los procesos de oxidación avanzada (AOPs) que desarrollan tecnologías como la oxidación húmedo catalítica con peroxido de hidrógeno de compuestos orgánicos (CWPO). El mejoramiento de éste proceso está basado en la variación tanto del catalizador como de la fuente oxidante. El presente trabajo de investigación propone aprovechar la actividad catalítica de catalizadores homogéneos, evitando la contaminación por metal del efluente mediante la heterogeneización de iones de Cu(II) sobre matrices poliméricas, para luego ser usados como catalizadores en la CWPO del fenol. Del grupo de catalizadores sintetizados, se identificaron dos catalizadores: Cu(II) adsorbido sobre poly(4-vinylpyridine) con 2% de entrecruzamiento y Cu(II) soportado en poli (DVB-co-VBC) funcionalizado con ácido aminodiacetico. Ambos catalizadores demostraron alta actividad catalítica sin liberación de Cu(II), concluyendo que la heterogeneización de catalizadores homogéneos para la CWPO es una decisión acertada cuando se desea promover la degradación del fenol.

Nitrate groundwater pollution in the Osona region is a persistent and widespread problem. Nitrate concentrations are commonly above the drinking water threshold of 50 mg/L in wells and springs. ANOVA and logistic regression analyses showed that nitrate concentration is more dependent on land use than on the geological setting of springs. Nitrate content presented stationary values in most of the springs over time, while discharge and electrical conductivity evolution depends on the geological setting and rainfall events. This is attributed to a homogenization of the subsurface processes that determine nitrate infiltration after decades of intensive fertilization. A multiple linear regression model to assess groundwater vulnerability determined that the factors that significantly influence nitrate pollution are: nitrogen load, aquifer type, presence of well-drained and deep soils, irrigation and occurrence of denitrification processes. Vulnerability maps for unconfined, leaky and confined aquifers were developed and can be used for improving groundwater resources management / La contaminació per nitrats de les aigües subterrànies a Osona és un problema persistent i generalitzat, amb concentracions superiors a 50 mg/L. Les anàlisis ANOVA i regressió logística mostren que la concentració de nitrats és més dependent dels usos del sòl que del context geològic de les fonts. El contingut de nitrats es manté estacionari en la majoria de les fonts al llarg del temps, mentre que l’evolució del cabal i la conductivitat elèctrica depenen del context geològic i la precipitació. Aquesta uniformitat s’atribueix a una homogeneïtzació dels processos que tenen lloc al subsòl i que determinen la infiltració de nitrats. Un model de regressió lineal múltiple per avaluar la vulnerabilitat de les aigües subterrànies ha determinat que els factors que influeixen significativament a la contaminació per nitrats són: la càrrega de nitrogen, el tipus d'aqüífer, la presència de sòls ben drenats i profunds, la irrigació i l’existència de processos de desnitrificació. Els mapes de vulnerabilitat desenvolupats per aqüífers lliures, semi-confinats i confinats són útils per millorar la gestió de les aigües subterrànies

Aquesta tesi versa sobre la problemàtica de la gestió de llots de purga generats a les depuradores urbanes. La directiva 86/278/EEC referent als llots de depuradora, regula l’ús i les propietats dels llots estabilitzats i recomana la reutilització i valorització de fangs en front a la deposició en abocador. El tractament actual de llots de depuradora es basa en la digestió anaeròbia en rang mesofílic (33ºC), però la majoria d’aquest fang no acompleix amb les condicions per a la seva reutilització com a fertilitzant, generalment en quantitat de microorganismes patògens. La proposta d’aquesta tesi està dirigida a desenvolupar estratègies per a la reutilització i revalorització de llots de depuradora, concretament en la migració a temperatures de tractament en rang termòfil (>50ºC) tan anaerobi com aerobi, i en la utilització de pretractaments tèrmics i químics (H2O2). Es pretén estudiar diferents processos per reduir tant la toxicitat com la quantitat de llots generats, i simultàniament estudiar la seva transformació en vectors d’energia verda, com ara el metà / This thesis deals with the problem of excess sludge management generated in urban wastewater treatment plants. The adoption of the European directive 86/278/EEC concerning sewage sludge regulates the use and properties of stabilized sludge. Specifically the directive recommends and promotes the reuse and recovery of sludge. Anaerobic digestion at mesophilic temperature (~33°C) is the most common sludge treatment process used in wastewater treatment plants (WWTP) to stabilize urban sludge, however generally this digested sludge not ensure sanitary conditions imposed for fertilize uses. The proposal of this thesis is to develop strategies for reuse and upgrading of sewage sludge, specifically the migration into thermophilic (>50ºC) in both anaerobic and aerobic digestion, and the use of thermal and chemical pretreatments (H2O2). The aim is to develop different processes for reducing both the toxicity and the amounts of sludge produced and simultaneously study their transformation into green energy vectors such as methane.

Actualmente, la problemática que enfrentan las zonas costeras del Mediterráneo en general y la Comunidad Valenciana en particular, es la generación de grandes cantidades de agua residual urbana, principalmente durante la época estival, que son vertidas a través de los emisarios submarinos al medio ambiente marino/costero. Esta carga de contaminantes es tan grande que, en ocasiones, el medio receptor es incapaz de asimilarla a corto plazo, provocando episodios de polución que afectan de forma negativa la calidad de las aguas de baño. En este trabajo, se analizaron los procesos físicos, químicos y biológicos involucrados en la dinámica de los ambientes costeros y la calidad del agua en tres zonas afectadas por el vertido de los emisarios submarinos de Pinedo, Cullera y Gandía, en la Costa Valenciana. De forma concreta, los datos registrados en diversas campañas de campo permitieron evidenciar que la introducción de agua residual en estas zonas someras, con hidrodinámica suave y diferentes condiciones de vertido, genera una serie de afecciones significativas a corto-medio plazo sobre éste ecosistema costero. Las altas concentraciones de bacterias y nutrientes en la superficie, encontradas en las estaciones cercanas al punto de vertido, demuestran que la presencia de los diferentes contaminantes, en el medio receptor, se debe a que fueron liberados a través del efluente vertido por el emisario submarino. Además, se constató que, en algunos casos, no se cumple con la normativa europea sobre calidad de las aguas de baño. En la parte numérica, se realizó la calibración y validación de los modelos ROMS, LIMMIX y VISUAL PLUMES, que fueron utilizados para simular los diferentes efluentes vertidos a través de los emisarios submarinos. A pesar de que los modelos ROMS y LIMMIX no pudieron reproducir satisfactoriamente la zona del campo cercano, debido a la complejidad de los procesos que se conjugan en la superficie y de sus interacciones, con el modelo VISUAL PLUMES fue posible establecer una alternativa de mejora para el diseño de los vertidos de los emisarios submarinos de Gandía y Cullera. De este modo, se pudo comprobar que es posible realizar un diseño del emisario que garantice una mayor dilución y, sobre todo, que cumpla con la Normativa Europea para la calidad de las aguas de baño, incluso en el caso de que la calidad de los efluentes sea muy pobre, como sucede en el caso de agua poco o nada tratada / Actualment, la problemàtica que afronten les zones costaneres del Mediterrani en general i el País Valencià en particular, consisteix en la generació de grans quantitats d’aigua residual urbana, principalment durant l’època estival, que són abocades al medi ambient marí/costaner mitjançant els emissaris submarins. Aquesta càrrega de contaminants és tan gran que, a vegades, el medi receptor és incapaç d’assimilar-la a curt termini, provocant episodis de pol·lució que afecten de forma negativa la qualitat de las aigües de bany. En aquest treball, s´han analitzat els processos físics, químics i biològics involucrats en la dinàmica dels ambients costaners i la qualitat de l’aigua en tres zones afectades per l’abocament dels emissaris submarins de Pinedo, Cullera i Gandia, a la Costa Valenciana. De forma concreta, les dades enregistrades en diverses campanyes de camp van permetre evidenciar que la introducció d’aigua residual en aquestes zones somes, amb hidrodinàmica suau i diferents condicions d’abocament, genera una sèrie d’afeccions significatives a curt-mig termini sobre aquest ecosistema costaner. Les altes concentracions de bacteris i nutrients en la superfície, trobades en les estacions properes al punt d’abocament, demostren que la presència dels diferents contaminants, en el medi receptor, és deguda a que van ser alliberats a través de l’efluent abocat per l’emissari submarí. A més a més, es va constatar que, en alguns casos, no es compleix la normativa europea sobre qualitat de les aigües de bany. En la part numèrica, s’ha realitzat el calibrat i la validació dels models ROMS, LIMMIX i VISUAL PLUMES, que han estat utilitzats per simular els diferents efluents abocats a través dels emissaris submarins. Malgrat que els models ROMS i LIMMIX no han pogut reproduir satisfactòriament la zona del camp proper, degut a la complexitat dels processos que tenen lloc a la superfície i de les seves interaccions, amb el model VISUAL PLUMES ha estat possible establir una alternativa de millora per al disseny dels abocaments dels emissaris submarins de Gandia i Cullera. D’aquesta manera, s’ha pogut comprovar que és possible realitzar un disseny de l’emissari que garanteixi una major dilució i, sobre tot, que compleixi amb la Normativa Europea per a la qualitat de les aigües de bany, fins i tot en el cas que la qualitat dels efluents sigui molt pobre, como succeeix en el cas d’aigua poc o gens tractada. / One of the most important problems that occur in the Mediterranean coastal areas and particularly in the Valencian Community is the generation of large quantity of urban wastewater especially during the summer season, that is discharged into the sea through marine outfalls. These effluents may carry important loads of contaminants that often the environment is unable to assimilate, causing episodes of pollution that negatively affect the quality of bathing water. This work analyzed the physical, chemical and biological processes involved in the dynamics of coastal environments and water quality on three areas affected by the marine outfalls of Pinedo, Cullera and Gandia in the Valencia coast. The data were acquired in several field campaigns showed that the introduction of wastewater into these shallow areas with weak hydrodynamic and different discharge conditions generates a number of significant conditions, short to medium term, in this coastal environment. High concentrations of bacteria and nutrients in the surface at stations close to the discharging point, demonstrate the presence of different pollutants in the receiving waters due to the effluent discharged by the outfall. In addition, it was found that in some cases, it does not fulfill with the European Water Framework Directive for bathing water. In the numerical work, the calibration and validation of models ROMS, LIMMIX y VISUAL PLUMES was carried out. These numerical models were used to simulate the different effluents discharged through the marine outfalls. While ROMS and LIMMIX models could not satisfactorily reproduce the near field zone due to the complexity of the physical processes and their interactions that take place in the surface, it was with VISUAL PLUME model which made it possible to establish an improved design for Gandia and Cullera marine outfalls. Thus, it was found that it is possible to make a design to ensure higher dilution and, especially that satisfies the bathing water regulations, even in the case that the effluent quality is poor, as in the case of poor or untreated water.

Las nuevas tendencias en la Ingeniería Sísmica, reconocen la necesidad de evaluar la vulnerabilidad de los edificios en entornos urbanos. De hecho, es allí donde se concentra la mayor parte de la población mundial, las infraestructuras y los servicios. Así pues, el comportamiento de los edificios ante la ocurrencia de sismos intensos, es el responsable de evitar verdaderas catástrofes sísmicas, como las que hasta la fecha, continúan dejando pérdidas económicas millonarias y un número inaceptable de víctimas mortales. De lo anterior, se deduce la motivación del presente trabajo, que ha sido estructurado en tres grandes bloques. En el primero de ellos, se han analizado los aspectos conceptuales y metodológicos relacionados con la evaluación de la vulnerabilidad y el riesgo sísmico de edificios en entornos urbanos. En la segunda parte, se ha analizado detalladamente, el comportamiento sísmico esperado de los edificios porticados de hormigón armado, situados en la ciudad de Manizales (Colombia), caracterizada por una amenaza sísmica alta. El desarrollo y aplicación de métodos y técnicas avanzadas de análisis del desempeño, vulnerabilidad y fragilidad de las edificaciones, ha permitido establecer, de forma cuantitativa, la importancia que, para la minoración del riesgo sísmico, tiene el diseño y construcción sismo-resistente. La tercera parte, se ha dedicado al análisis del riesgo sísmico en la ciudad de Barcelona (España), que por hallarse situada en un entorno de amenaza sísmica entre moderada y baja, no ha incorporado en sus costumbres y hábitos constructivos, ninguna conciencia ni precaución sísmica, lo que ha resultado en una elevada vulnerabilidad y fragilidad de sus edificios y, por lo tanto, en un considerable riesgo. Las metodologías utilizadas en este trabajo, han sido desarrolladas a partir de consideraciones estocásticas, que permiten tener en cuenta, de forma natural, las incertidumbres en la acción dinámica, en las características materiales y estructurales de los edificios y, en consecuencia, en los resultados obtenidos. Diversos análisis de sensibilidad han permitido constatar, una vez más, la importancia de una correcta y ajustada definición de la acción sísmica, que, en caso de ser posible, debe fundamentarse en acelerogramas registrados en la zona de estudio. La ciudad de Manizales en Colombia, ha sido uno de los escenarios que ha permitido una aplicación clara de la importancia de preferir espectros compatibles con acciones reales sobre otros espectros generales que promedian una gran cantidad de información y que, finalmente, pueden llegar a no ser representativas de ninguna, como es el caso incluso, de los espectros de respuesta simplificados que proveen las normativas y códigos de diseño sísmico. Esta elevada sensibilidad de los resultados a las características de la acción ha quedado también patente en el otro escenario elegido, Barcelona. Los resultados obtenidos demuestran cómo la adopción de unas medidas sencillas de protección sísmica, pueden llegar a disminuir hasta en un grado el daño esperado, mientras que la ausencia de memoria sísmica, la despreocupación y abandono de unas precauciones mínimas, lo puede incrementar en un grado. / New trends in earthquake engineering confirm the need of evaluating the buildings vulnerability in urban areas, where, In addition, most of man-made facilities and structures, and world population are concentrated. Therefore, it is necessary to evaluate the performance of the buildings before an earthquake occurs in order to avoid the occurrence of seismic catastrophes, which continue causing great economic losses and an unacceptable number of deaths. This work has been divided into three parts. The first one, contains conceptual and methodological aspects related to the evaluation of the vulnerability and seismic risk of buildings in urban areas. Secondly, we realize a detailed analysis of the seismic behavior of the reinforced concrete frame buildings, typical of the city of Manizales (Colombia), which is located in a high seismic hazard zone. The development and application of new methods and techniques facing to the analysis of vulnerability, fragility and seismic performance of buildings, have clearly indicated the importance of the earthquake-resistant design and construction to reduce the seismic risk. Finally, the third part has been devoted to the seismic risk analysis of Barcelona (Spain). This city is located in a low to moderate seismic hazard area and, their buildings were constructed without any seismic consideration showing a high seismic vulnerability and fragility. The methodologies used in this work, have been considered in a probabilistictic way, allowing us to consider uncertainties both in the seismic action and in buildings material and structural characteristics. We also performed some sensitivity tests which have confirmed the importance of a fine definition of the seismic action, that preferently should be based on real accelerograms recorded in the zone of study. In particular, the results obtained for Manizales show the importance of using seismic spectra compatible with real records. In fact, the response spectra provided by seismic codes are smoothed averages, from many individual seismic actions, which may not be representative for the place where a particular building is analyzed. This high sensitivity of the results to the characteristics of the action has also been clear in the other seismic scenario we have analyzed: Barcelona. The obtained results cleraly show how the damage can be reduced up to one degree, by using very simple seismic protection measures. On the contrary, the absence of seismic memory linked to the unconcern and abandonment of some minima cautions, may increase it up to one degree. / Les noves tendències a l'enginyeria sísmica confirmen la necessitat d'avaluar la vulnerabilitat dels edificis a les grans ciutats, on així mateix, es concentra la majoria de la població mundial i de les seves estructures i infrastructures. Per tant és necessari avaluar el comportament dels edificis abans de què succeeixi un terratrèmol per tal d'evitar que segueixin succeint les catàstrofes sísmiques que, a hores d'ara, continuen causant grans pèrdues econòmiques i un nombre inacceptable de vides humanes. Aquest treball consta de tres parts. La primera conté els aspectes metodològics i conceptuals relacionats amb l'avaluació de la vulnerabilitat i del risc sísmics. En segon lloc es realitza una anàlisi detallada del comportament sísmic dels edificis porticats de formigó armat, típics de la ciutat de Manizales (Colòmbia), la qual està situada en una regió amb un alt perill sísmic. El desenvolupament i aplicació de nous mètodes i tècniques orientades a l'anàlisi del la vulnerabilitat, fragilitat i comportament sísmic dels edificis, han indicat amb claredat, la importància del disseny i construcció sismo-resistent per minorar el risc sísmic. Finalment, la tercera part s'ha dedicat al anàlisi del risc sísmic a Barcelona (Espanya). Aquesta ciutat es troba en una zona on el perill sísmic és entre moderat i baix però els seus edificis han estat construïts sense cap consideració de tipus sísmic per la qual cosa presenten una vulnerabilitat i fragilitat elevades. Els mètodes emprats en l'estudi han estat considerats de forma probabilista, i han permès incorporar les incerteses en les propietats materials i constructives dels edificis i en l'acció sísmica. Tanmateix, s'han efectuat alguns tests de sensibilitat que han confirmat la importància que té una definició acurada de l'acció sísmica, que cal es basi en accelerogrames reals enregistrats a la zona d'estudi. En particular, els resultats obtinguts a Manizales demostren la importància d'emprar espectres sísmics compatibles amb registres reals de la zona d'estudi. De fet, els espectres de resposta previstos a les normatives sísmiques, s'obtenen suavitzant els valors migs corresponents a una gran nombre d'espectres de resposta individuals, i poden no representar de forma adequada l'acció sísmica esperada en un lloc concret. Aquesta alta sensibilitat dels resultats a les característiques de l'acció ha estat també palesa a l'altre escenari sísmic considerat: Barcelona. Elsresultats obtinguts mostren clarament com el dany es pot reduir fins a una grau quan s'adopten mesures força senzilles de protecció sísmica. Pel contrari, l'absència del record sísmic unit amb la despreocupació i abandonament d'unes precaucions mínimes poden augmentar fins a un grau el nivell de danys esperats.