Los bosques tropicales juegan un papel clave en la conservación de la biodiversidad, la regulación hidrológica, el clima regional y global, y son vitales para el sustento de sus habitantes. Sin embargo, la extensión actual y la intensidad de los cambios de usos del suelo y de cobertura en los bosques tropicales están propiciando su pérdida, fragmentación y degradación a un ritmo alarmante. Por lo tanto, comprender los factores subyacentes a la pérdida y al empobrecimiento de los bosques tropicales es un asunto de enorme importancia para que se puedan implementar políticas de conservación más eficaces. En esta tesis doctoral llevo a cabo un estudio de caso sobre las tierras ancestrales de indígenas Tsimane', una sociedad indígena de cazadores-recolectores y agricultores nativos de la Amazonía boliviana, con los objetivos principales de cartografiar, cuantificar y evaluar los efectos de diferentes factores sociales que subyacen a las tendencias recientes en el cambio de la cubierta forestal y los niveles de conservación biológica y cultural. En concreto, dedico el primer capítulo de investigación a elaborar un enfoque eficaz para mapear con precisión clases generales de usos del suelo/cobertura, que incluyen tanto los bosques en regeneración como los maduros, como base para la evaluación de las tendencias en el cambio de la cubierta forestal y del grado de conservación forestal. En el segundo capítulo de investigación evalúo el efecto de diferentes sistemas de tenencia de la tierra en el cambio de la cubierta forestal, mientras que en el tercero investigo el papel potencial del conocimiento ecológico tradicional indígena en la conservación de los bosques maduros, en un momento en que el conocimiento se está perdiendo debido a un proceso de aculturación rápida. Aunque la tenencia de la tierra y el cambio cultural pueden ser factores subyacentes a los cambios en la cobertura forestal, y por tanto determinantes de su grado de conservación, hasta la fecha sus efectos no han sido adecuadamente examinados, por lo que esta tesis doctoral tiene como objetivo contribuir a la escasa investigación existente sobre estos temas. Los Tsimane' constituyen un excelente caso de estudio para lograr los objetivos de esta tesis porque sus asentamientos están dispersos en diferentes sistemas de tenencia de la tierra, y porque muestran la mayor variación entre los nativos amazónicos bolivianos con respecto a la integración del mercado, lo que también se refleja en una gran variación en cuanto a conocimientos ecológicos tradicionales y aculturación. Además, debido a que han sido ampliamente estudiados en los últimos 15 años y a que hay estudios históricos acerca de ellos, puedo recurrir a los datos y resultados existentes para interpretar mejor mis resultados. Mis resultados contribuyen a mejorar los métodos existentes para mapear y cuantificar los cambios de usos del suelo y de cubiertas en paisajes tropicales heterogéneos, lo cual es difícil y sin embargo fundamental para mejorar las estimaciones de carbono en bosques, las evaluaciones sobre biodiversidad, la gestión de los recursos naturales, y la planificación territorial. Además, uso un enfoque novedoso para integrar y analizar los datos derivados de las imágenes de satélite con datos obtenidos encuestas sociales, lo cual continúa siendo una tarea complicada en la ciencia del cambio de usos del suelo y de cubiertas. A nivel teórico, mis resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre los efectos de la tenencia de la tierra y el conocimiento indígena en la conservación de los bosques tropicales, que son factores todavía poco conocidos tanto en la cuenca del Amazonas como otros lugares. Mis resultados tienen implicaciones importantes para las políticas públicas para el desarrollo socioeconómico y la conservación del medio ambiente en la Amazonía y doy algunas recomendaciones en materia de políticas públicas, desde una perspectiva de conservación biocultural. Por ejemplo, mis resultados sobre los efectos de la tenencia de la tierra sobre los cambios en la cubierta forestal demuestran que los territorios indígenas puede ser tan eficaces como las áreas protegidas para la conservación forestal, lo que sugiere los beneficios de ampliar el número y/o tamaño de los territorios indígenas, y la necesidad de fortalecer la gobernanza indígena. Los resultados también muestran que las concesiones madereras pueden ser muy eficaces para prevenir los bosques de la deforestación, y que algún incentivo de conservación es necesario en terrenos privados para reducir sus altos niveles (y crecientes) de la deforestación y la degradación forestal. En cuanto al papel del conocimiento ecológico tradicional de los pueblos indígenas en la conservación forestal, mis resultados muestran que los niveles de ambos están significativamente asociados, y que existe entre ellos una superposición espacial muy importante, algo que no había sido evaluado con rigor a escala local, y que puede sugerir la existencia de un conexión funcional entre la diversidad cultural y biológica. Este hallazgo implica que las políticas de conservación forestal deben buscar también la protección del conocimiento indígena, lo cual tiene importantes implicaciones para los derechos indígenas sobre la tierra y los recursos naturales. / Tropical forests play a key role in biodiversity conservation, hydrological regulation, regional and global climate, and are vital to support the livelihoods of their dwellers. Nevertheless, the current extent and intensity of land use/cover change in tropical forests is driving their loss, fragmentation, and degradation at alarming rates. Therefore, it is a matter of the utmost importance to understand the underlying driving forces of loss and impoverishment of tropical forests so that more effective conservation policies can be enacted. In this PhD thesis I carry out a case study on the ancestral lands of Tsimane' Amerindians, an indigenous society of hunter-gatherers and farmers native to the Bolivian Amazon, with the primary goals of mapping, quantifying and assessing the effects of different social factors underlying recent trends in forest cover change and levels of biological and cultural conservation. Specifically, I devote the first research chapter to devise an efficient remote sensing classification approach to accurately map broad land cover classes, including both early-growth and old-growth forests, as a basis for the assessments of trends in forest cover change and of forest conservation. In the second research chapter I assess the effects of different land tenure systems on forest cover change, while in the third one I evaluate the potential role of indigenous traditional ecological knowledge in old-growth forest conservation at a time such knowledge is being lost due to a rapid acculturation process. Although land tenure and cultural change may underlie tropical forest cover change and thus forest conservation, to date their effects have not been adequately examined, and this PhD thesis aims to contribute to previous research on such topics. The Tsimane' constitute an excellent case study to accomplish the goals of this thesis because their settlements are currently scattered across different land tenure systems, and because they display the largest variation amongst native Bolivian Amazonians regarding market integration, which also reflects on a great variation regarding traditional ecological knowledge and acculturation. Also, because they have been extensively studied in the last 15 years and there are historical studies about them, so I can draw on previous data and results to better interpret my findings. My results contribute to improving methods for mapping and quantifying land use/cover change in tropical heterogeneous landscapes, which is challenging and nevertheless critical to enhance carbon mapping, biodiversity assessments, natural resource management, and territorial planning. In addition, I use a novel approach to integrate and analyze data derived from remote sensing imagery with data obtained from social surveys, which remains a challenging task in land change science. At a theoretical level, my findings provide new insights into the effects of land tenure and indigenous knowledge on tropical forest conservation, which are factors still poorly understood in the Amazon basin and elsewhere. My results have significant implications for public policies aimed at socioeconomic development and environmental conservation in the Amazon and I give some policy recommendations drawn from a biocultural conservation perspective. For instance, my results on the effects of land tenure on forest cover change show that indigenous territories may be as effective as protected areas for forest conservation, which suggests the benefits of expanding the number and/or size of indigenous territories and the need of strengthening indigenous governance. Results also show that logging concessions may be very effective to prevent forest from clear-cutting, and that conservation incentives are needed in private lands to curtail their high and increasing levels of deforestation and forest degradation. As regards the role of indigenous traditional ecological knowledge in forest conservation, I find both their levels are significantly associated, and that there is a very significant spatial overlap, something that had not been assessed at the local scale, and that suggests the existence of a functional connection between both cultural and biological diversity. This finding implies that forest conservation policies should proceed hand in hand with the protection of indigenous knowledge, which has important implications for indigenous rights to land and natural resources management.

Una Declaración Ambiental de Producto (DAP) es un tipo de ecoetiqueta que ofrece información cuantitativa neutra, basada en la metodología del Análisis de Ciclo de Vida (ACV), sobre los impactos ambientales que ocasiona un producto a lo largo de su ciclo de vida. La DAP puede ser utilizada tanto por los fabricantes para mejorar sus productos, como por los compradores para hacer una selección informada de los mismos. Este potencial de la DAP para estimar la producción y consumo de productos ambientalmente más correctos, ha hecho que desde finales de los años 90 esté presente en diferentes políticas europeas, que hayan proliferado en todo el mundo programas para su desarrollo (especialmente en el sector de la construcción) y que organizaciones como ISO y CEN hayan y continúen trabajando intensamente en su normalización. Con el objetivo de averiguar si tanto la información declarada como el proceso de obtención de una DAP tienen un efecto positivo en el medio ambiente, se ha evaluado su estado de desarrollo, se ha ganado conocimiento práctico sobre su elaboración, se ha analizado su efectividad y, finalmente, se han identificado medidas para potenciar sus efectos positivos. A pesar de que no ha sido posible medir el efecto ambiental real que puede atribuirse exclusivamente a una DAP, el análisis de resultados intermedios y efectos indirectos relativos a fabricantes y compradores, permite concluir que efectivamente las DAP pueden ser útiles para reducir la huella ambiental de los productos. / An Environmental Product Declaration (EPD) is a type of ecolabel which offers neutral quantitative information, based on the Life Cycle Assessment (LCA) methodology, about the environmental impact generated by a product throughout its life cycle. EPDs can be used either by producers in order to improve their products, or by consumers to help them to make informed purchase decisions. Due to its potential to foster the production and consumption of environmentally friendlier products, EPDs have been present in different European policies since the 90s, different ecolabelling programs have been developed worldwide (especially in the construction sector), and organisations such as ISO and CEN have been intensively working on the standardisation of EPDs. In order to find out if both the declared information and the EPD development process itself have a positive effect on the environment, the following tasks have been undertaken: evaluation of EPD’s current stage of development; gaining of practical knowledge about its preparation; assessment of its effectiveness and suggestion of measures to enhance its positive effects. Despite it not having been possible to measure the real environmental effect which could solely be attributed to EPDs, the assessment of intermediate results and indirect effects related to producers and professional purchasers, lead to the conclusion that EPDs are indeed useful in reducing the environmental footprint of products.

This thesis aims to contribute to the understanding of the invasive success of two invasive fishes (Gambusia affinis and G. holbrooki). We reviewed four Internet databases and the literature to clarify their introduction history and geographical distribution, establish their introduction routes, and analyse predictors of their invasive success. A meta-analysis of the ecological impacts of mosquitofishes shows that the overall impact is: i) similar for the two species; ii) clear and strong for fish, macroinvertebrates, amphibians, and some zooplanktonic groups and more variable for taxa at lower trophic levels and for ecosystem features; iii) general for the number of aggressive acts received and decreases in density and biomass but more variable for other response variables; and iv) highly heterogeneous and context-dependent on a number of features. We estimated the mean critical swimming speed (Ucrit) of G. holbrooki as 14.11 cm s-1, which is lower than for many other fish of similar size and confirms that this species is limnophilic and its invasive success might be partially explained by hydrologic alteration. However, we demonstrate that Ucrit and maximal metabolic rate vary markedly with fish size and sex, with males having much higher values for the same weight, and thus probably being more resistant to strong water flows. / Aquesta tesi té com a objectiu contribuir a millorar la comprensió de l'èxit invasor d'aquests dos peixos (Gambusia affinis and G. holbrooki). Es van revisar quatre bases de dades d'Internet i la bibliografia per aclarir la seva història d’introducció i distribució geogràfica, establir les rutes d'introducció i analitzar els predictors del seu èxit invasor. Una meta-anàlisi de l'impactes ecològics de les gambúsies mostra principalment que l'impacte global és: i) similar per a les dues espècies; ii) clar i fort per a peixos, macroinvertebrats, amfibis, i alguns grups de zooplàncton i més variable per als tàxons de nivells tròfics més baixos i a nivell d’ecosistema; iii) general per al nombre d'agressions rebudes i la disminució de la densitat i la biomassa, però més variable per altres variables; i iv) altament heterogeni i dependent del context per una sèrie de característiques. Hem estimat la velocitat crítica de natació mitjana (Ucrit) de G. holbrooki com 14.11 cm s-1, que és inferior a la de molts altres peixos de mida similar i confirma que aquesta espècie és limnòfila i el seu èxit invasor parcialment s'explica per l'alteració hidrològica. No obstant això, vam demostrar que Ucrit i la taxa metabòlica màxima varien notablement amb la mida i el sexe dels peixos, amb valors molt més alts als mascles que a femelles del mateix pes, els quals deuen ser per tant menys vulnerables a cabals forts.

El mosquito tigre, Aedes albopictus (Skuse, 1894), es una especie invasora que actualmente se encuentra en los cinco continentes, extendiéndose desde su área nativa en el sudeste de Asia a través del comercio internacional de neumáticos usados y del bambú de la suerte. En Cataluña fue detectado por primera vez en el año 2004, en el municipio Sant Cugat del Vallès, y se expandió rápidamente en los últimos cinco años a más de 200 municipios de Cataluña y Alicante. Esta especie es un vector de diferentes arbovirosis, y ha sido asociada con la transmisión del virus del dengue y la chikungunya en varias zonas del mundo, causando una gran preocupación a las personas y las autoridades de salud pública. En Europa, el brote de fiebre chikungunya que ocurrió en Italia en 2007, y los posteriores casos autóctonos de dengue en Francia y Croacia en 2010, acentuaron la necesidad de establecer programas efectivos de vigilancia y control del vector. Los objetivos de este estudio fueron: (1) Evaluar la efectividad de una estrategia de gestión integrada de vectores para el control de la población de Aedes albopictus en Sant Cugat del Vallès (2), determinar algunos factores que afectan las poblaciones de mosquitos en los domicilios inspeccionados durante las campañas "puerta-a-puerta", (3) describir los recipientes preferidos por las larvas de la especie, (4) analizar la percepción y la participación de la población de Sant Cugat en el control de esta especie invasora y (5 ) proponer como estrategia de control un protocolo específico para la localidad. En total se visitaron 3.720 viviendas y se entrevistó a 720 personas. Además durante 2008-2010 se aplicó en seis barrios del área un programa de gestión integrada para controlar al mosquito tigre. La estrategia incluyó la reducción de los focos de cría (con visitas puerta-a-puerta), los tratamientos larvicidas (Bacillus thuringiensis israelensis y diflubenzuron), tratamientos adulticidas (alfa-cipermetrin) y la limpieza de los vertederos incontrolados. En 2010 también se realizó un estudio de las densidades de larvas en los recipientes donde fueron detectadas. La efectividad de la introducción se evaluó con un modelo lineal generalizado donde la variable dependiente fue la abundacia de huevos de mosquitos monitorizados a través de trampas de oviposición. Los resultados mostraron un número significativamente inferior de huevos en las áreas intervenidas en 2008-2009 comparadas con las áreas control. En 2008, las medianas acumuladas de huevos fueron respectivamente de 175 y 272 en las zonas de intervención y control; en 2009, estas medianas fueron de 884 y 1668 huevos. En los tres años estudiados se observó relación entre algunos factores ambientales y una mayor detección de recipientes con crecimiento de larvas destacando: las instalaciones con huertas (15%; IC 95%: 9-20%), materiales apilados (15%; IC 95%: 9-20%), locales comerciales (11%; IC del 95%: 7-15%), gallineros (5%; IC 95%: 2-8%) y obras (3%; IC 95%: 1-6%). En el estudio de la densidad larvaria, destacaron los pequeños contenedores (≤0,5 l) como preferidos para el desarrollo de la especie. Imbornales, bidones, residuos sólidos y cubos fueron frecuentemente detectados con crecimiento de larvas de Aedes albopictus. La cooperación ciudadana, un factor esencial para el éxito, fue elevada gracias a la colaboración de los propietarios de las casas que facilitaron el acceso al interior de sus viviendas privadas. Estos hallazgos sugieren que la estrategia fue efectiva para disminuir el número de huevos. Finalmente, presentamos un protocolo basado en en la estrategia utilizada para controlar esta especie durante estos años. Este trabajo podría utilizarse como modelo para controlar las poblaciones de Ae. albopictus en otros municipios de la región del Mediterráneo. / The Asian tiger mosquito, Aedes albopictus (Skuse, 1894), is an invasive species that is currently found in the five continents, spreading from its native area in Southeast Asia through the international trade of used tires and lucky bamboo. In Catalonia it was first reported in 2004 in the municipality of Sant Cugat del Vallès, and has quickly expanded over the last five years to more than 200 municipalities in Catalonia and Alicante. This species is a vector of several arboviruses, and it has been associated with the transmission of dengue and chikungunya virus in several areas of the world causing serious concerns to people and public health authorities. In Europe, the outbreak of chikungunya fever in Italy during 2007, and subsequent autochthonous cases of dengue fever in France and Croatia in 2010, raised the urgency of establishing effective surveillance and control programs for the vector. The objectives of this study were: (1) To evaluate the effectiveness of an Integrated Vector Management (IVM) control strategy of the Aedes albopictus population in Sant Cugat del Vallès; (2) to determine the several key factors affecting mosquito populations in the premises inspected during the “door-to-door” campaigns; (3) to describe the larval containers preferred by the species; (4) to explore the perception and the involvement of the population of Sant Cugat in the control of this invasive species and (5) to propose a standard protocol towards an IVM control strategy at local level. During 2008-2010 an IVM campaign was performed in six neighbourhoods of Sant Cugat del Vallès. The IVM strategy included source reduction campaign (with door-to-door visits), larvicide treatments (Bacillus thuringiensis israelensis and diflubenzuron), adulticide treatments (alpha-cipermetrin) and cleaning up uncontrolled landfills. The effectiveness of the introduction was evaluated through Generalised Linear Models based on the differences in the abundance of mosquitoes monitored through oviposition traps. In addition in 2010 a larval survey was carried out. In total 3720 dwellings were visited and 820 householders were interviewed. The results showed the number of eggs significantly reduced in the intervened areas in 2008-2009 when compared to the control ones. In 2008, the accumulate median of eggs was 175 and 272 in the intervention and control areas, respectively. In 2009, these medians were 884 and 1668 eggs. In the three study years an association was observed between some environmental factors, such as premises with vegetable garden (15%; CI 95%: 9-20%), stacked materials (15%; CI 95%: 9-20%), coops (5%; CI 95%: 2-8%) as well as commercial premises (11%; CI 95%: 7-15%), and sites with works (3%; CI 95%: 1-6%), with the detection of larval breeding containers. The larval density surveys highlight small containers (≤0.5 l) as preferred breeding sites for this species. In the peridomestic areas of the inspected premises, containers as scuppers, drums, solid waste and buckets were frequently found with Aedes albopictus larval breeding. Citizen cooperation proved to be an essential factor for success. A high level of collaboration by the home onwers, who allowed entry into their private dwellings was attained. These findings suggest that the strategy was effective in reducing the number of eggs. Finally, we propose a protocol building on our practical experience and research on the control of this species over the years of this study. This work might be a model for controlling the populations of Ae. albopictus in other municipalities of the Mediterranean region.

El biochar, el carbón especial obtenido a través del proceso de pirólisis de la biomasa, se ha propuesto como un medio de captura de carbono a través del suelo. También se ha considerado útil para mejorar algunas de las propiedades pertinentes del suelo y para reducir los efectos adversos de los contaminantes. Pero el uso de biochar debe garantizar, además de su conservación, que no genere efectos adversos en los organismos vivos, en las funciones ecosistémicas del suelo, o sobre los sistemas naturales adyacentes. Esta tesis pretende contribuir al conocimiento en este sentido, mediante el estudio de: -La capacidad del biochar para proteger la materia orgánica más lábil del suelo; -Los efectos adversos causados por el biochar una vez incorporado en el suelo, en función del tipo de proceso de pirólisis y las dosis aplicadas; y -La modulación de los efectos secundarios tóxicos de algunos pesticidas cuando se incorporan a los suelos que han recibido un aporte de biochar Para alcanzar estos objetivos, se utilizaron tres tipos de biochar producidos a partir de la misma biomasa (astillas de madera de pino) como enmienda del suelo: biochar producido por pirólisis lenta (PL), el obtenido por pirólisis rápida (PR) y el obtenido a través de la gasificación de la biomasa (PG). La adición de biochar genera cambios en la estructura y la biología del suelo, sea por la modificación positiva o negativa de su equilibrio físico y biológico. Considerando que la comunidad microbiana juega un importante papel regulador en el suelo, condicionando las reacciones bióticas más importantes, la biomasa microbiana y su actividad respiratoria se utilizaron como indicadores de los efectos producidos por la adición de biochar. Se han usado modelos de adsorción que se han utilizado para evaluar la capacidad del biochar para adsorber y proteger la materia orgánica más lábil del suelo. Se disenó un experimento factorial completo para comprobar los efectos de tres factores individuales (biochar, nutrientes y adición de glucosa) y su relación con la mineralización de la materia orgánica del suelo. Los resultados de este trabajo indicaron que cada tipo de biocarbón estableció diferentes interacciones con el suelo. El ensayo ecotoxicológico sugirió que el biochar de pirólisis rápida (PR) es el menos recomendado si se utiliza en dosis superiores a la ED50 calculada. No se obtuvo evidencia de interacciones de protección de materia orgánica lábil, como la glucosa, por nuestros resultados. Aunque la glucosa fue absorbida con eficacia en el suelo tratado con biochar, la absorción no actuó como un mecanismo de protección a largo plazo contra la mineralización. El biochar producido por la pirólisis lenta o por gasificación, PL y PG, resultaron los más recomendables desde el punto de vista de la respuesta de la biomasa microbiana. Sobre la base de estos resultados, PL fue el biochar elegido para evaluar si la aplicación de tres plaguicidas podía tener efectos adversos detectables sobre la actividad microbiana del suelo, y para evaluar si la adición de biochar modifica la toxicidad o los efectos adversos de estas sustancias químicas en el suelo. La modulación de los efectos producidos por estas sustancias químicas ha quedado demostrada. Estos resultados remarcan cómo diferentes biochars ejercen diferentes interacciones con el suelo, en función de sus características físico-químicas intrínsecas. En esta tesis se hace hincapié en la importancia de futuros trabajos centrados en la formulación de directrices para la aplicación de biochar en el suelo. / Biochar, the particular charcoal obtained through the process of pyrolysis of biomass, has been proposed as a mean of carbon sequestration through soil. It has been also considered useful to improve some relevant properties of the soil fertility and to reduce adverse effects of pollutants. But the use of biochar must ensure, in addition to its conservation, that it does not generate adverse effects on living organisms, on the soil ecosistemic functions, or on the adjacent natural systems. This thesis attempts to contribute to knowledge in this regard, by studying: - The biochar's ability to protect the most labile soil organic matter; - The hypothetic adverse effects caused by biochar once incorporated into the soil, depending on the type of pyrolysis process and doses applied ; and - The modulation of the toxic side effects of some pesticides when incorporated into soils that have received a provision of biochar. To achieve these goals three types of biochars produced from the same starting biomass (pine wood chips) were used to amend soil: biochar produced by slow pyrolysis (PL), biochar obtained from fast pyrolysis (PR) and biochar obtained through the gasification of biomass (PG). The addition of biochar results in changes of the structure and biology of the soil, then in positive or negative modification of its physical and biological balance. Considering that microbial community plays a major regulatory role in the soil, conditioning the most important biotic reactions, microbial biomass and soil respiration were used as indicators of the effects produced by the addition of biochar into the soil. Sorption models were used to assess the ability of biochar to adsorb and protect the most labile soil organic matter. A fully factorial experiment was designed to check the effects of three single factors (biochar, nutrients and glucose addition) and their relationship with the whole SOM mineralization. The results of this work demonstrated that each kind of biochar established different interactions with the soil.

L'agricultura urbana està florint al voltant de les ciutats del món desenvolupat com a resposta a l’augment de població urbana, la creixent conscienciació ambiental entorn el sistema industrial d'aliments i la necessitat d'abordar problemàtiques socials. Aquests nous sistemes de producció local d’aliments tenen com a objectiu desenvolupar models sostenibles que restableixin les relacions entre productors i consumidors, alhora que impulsen les economies locals i redueixen el transport associat als aliments. D'altra banda, la recent crisi financera i l'expansió dels espais abandonats a les ciutats han revitalitzat els projectes d’agricultura urbana, no només a nivell d'autogestió (és a dir, de forma comunitària o privada), sinó també a nivell comercial. En particular, els nous professionals i els agricultors urbans han trobat en els terrats de la ciutat un espai buit on situar la producció d'aliments, donant lloc al desenvolupament de l'agricultura urbana en coberta. Conseqüentment, granges, hivernacles i jardins han colonitzat les cobertes dels edificis. No obstant, manca una avaluació específica de la potencial implementació i el perfil de sostenibilitat de les diferents formes d’agricultura urbana en coberta, tècniques de cultiu i cultius. En aquest context, la present tesi tracta de respondre a dues preguntes d'investigació "Quin és el potencial de l'agricultura urbana en coberta en termes qualitatius i quantitatius?" i "Quins són els impactes ambientals i els costos econòmics de les diferents formes d’agricultura urbana en coberta?". Amb aquest objectiu, es proposa un marc metodològic i s'analitzen tres casos d'estudi que són experiències pilot de diferents formes d'agricultura urbana en coberta. La producció d'aliments a les ciutats és un sistema complex que implica diversos actors socials, té múltiples escales i afecta les tres dimensions de la sostenibilitat (medi ambient, economia, societat). Per tant, una avaluació exhaustiva ha de combinar diferents disciplines per abordar aquests temes. Aquesta tesi segueix un marc interdisciplinari que inclou (a) investigació qualitativa, per aprofundir en les percepcions dels diferents actors socials relacionats amb l’agricultura urbana i l’agricultura en coberta; (b) sistemes d'informació geogràfica (SIG), per identificar i quantificar les cobertes disponibles i viables per a la implementació de l'agricultura en coberta; (c) l'anàlisi de cicle de vida (ACV), per quantificar les càrregues ambientals dels sistemes d’agricultura en coberta; i (d) l'anàlisi de costos de cicle de vida (ACCV), per quantificar els costos econòmics de l’agricultura en coberta. Aquest marc metodològic permet avaluar l’agricultura urbana en coberta des de l'escala ciutat (per exemple, perspectiva de planificació) a l'escala del sistema (per exemple, productes alimentaris). Una anàlisi de la percepció dels diversos actors socials a través d'entrevistes qualitatives va desvetllar que el desenvolupament de l'agricultura en coberta a Barcelona s'enfronta actualment a algunes limitacions, principalment a causa de la manca de suport d’alguns actors. Les principals barreres per al suport a l'agricultura urbana en coberta són la manca d'una definició comuna de l'agricultura urbana, l'origen específic de l’agricultura urbana a Barcelona i la seva morfologia urbana i la limitada acceptació social d'algunes tècniques de producció d'aliments. No obstant això, els actors socials valoren els beneficis sostenibles (és a dir, ambiental, econòmica i social) vinculada a l'agricultura urbana en coberta, en particular en el context del desenvolupament d'una economia verda local. En termes quantitatius, l'agricultura urbana en coberta mostra un gran potencial per augmentar l’actual producció local d’aliments i reduir les càrregues ambientals del flux d’aliments de la ciutat. Un conjunt de criteris múltiples és necessari per identificar els sostres tècnica i econòmicament viables per a la implementació d'hivernacles en coberta comercials (és a dir, la disponibilitat d'espai, la llum solar, la resistència i la pendent, i els requisits legals i de planificació). Els parcs comercials mostren un major potencial a curt termini (53-98%) que els parcs industrials (8%), a causa d'una arquitectura més resistent, encara que els parcs industrials són de gran interès per a un pla d’implementació d’agricultura urbana en coberta a gran escala a causa de la seva àrea extensa. La potencial aplicació d’hivernacles en coberta integrats, els quals aprofiten els fluxos residuals de l'edifici (és a dir, la calor i CO2 residuals, aigua de pluja), és una forma innovadora d'agricultura en coberta. Els beneficis d’aquests sistemes varien en les regions càlides (per exemple, el Mediterrani), on la producció passiva en hivernacle es pot realitzar, i les regions fredes (per exemple, Països Baixos), on els hivernacles requereixen calefacció. La preferència entre les regions per a l'aplicació d’hivernacles integrats es basa, per tant, en si l’objectiu és augmentar la producció d'aliments (en zones càlides, la productivitat pot augmentar) o reduir les càrregues ambientals (és a dir, en zones fredes, el consum d’energia per calefacció es pot substituir). Des d'una perspectiva de cicle de vida, l’hivernacle en coberta del rooftop greenhouse lab (RTG-Lab) (Bellaterra, Espanya), el jardí comunitari en coberta de Via Gandusio (Bolonya, Itàlia) i un jardí privat en coberta al centre de Barcelona (Espanya) són analitzats. L’agricultura urbana en coberta pot esdevenir una opció ecològica per desenvolupar l'agricultura urbana i els sistemes alimentaris locals a les ciutats. No obstant això, els resultats depenen de la forma d’agricultura en coberta, el tipus de cultiu i el sistema de cultiu. Els projectes pilot avaluats en aquesta tesis mostren unes primeres tendències, que permeten llistar recomanacions per al desenvolupament de l'agricultura en coberta. Pel que fa a la producció d'aliments en hivernacles en coberta, el propi hivernacle és el principal element en els impactes ambientals (41,0-79,5%) i els cost econòmic (64%), com en l'agricultura convencional. Tot i que un hivernacle en coberta té una majors impactes ambientals (entre 17 i 75%) que un hivernacle convencional, la producció de tomàquet en el RTG-Lab a Barcelona va resultar tenir un menor impacte ambientals que un hivernacle convencional, no només en finalitzar la producció (entre 9 i 26% menor) sinó també quan arriba al consumidor (entre 33 i 42% menor). En quant al cost econòmic, tot i que la producció de tomàquets en coberta resulta un 21% més cara, quan es considera tota la cadena de subministrament convencional, es posa de manifest la competitivitat dels hivernacles en coberta com a sistemes de producció local. Pel que fa als jardins en coberta, els consums del cultiu (és a dir, aigua, fertilitzants, energia) tenen el paper més rellevant. El jardí comunitari en coberta empra elements reutilitzats en el seu disseny (per exemple, pallets) i el reg va ser l'etapa més impactant (60-75%). En el jardí privat en coberta, la fertirrigació (entre 33 i 46%) i l'estructura del jardí (entre el 28 i el 35%) van ser els principals contribuents al impacte ambiental. La recol·lecció d'aigua de pluja per al subministrament de la demanda d'aigua dels cultius i la integració d'elements reutilitzats en les estructures de cultiu podria augmentar la sostenibilitat dels jardins en disminuir el consum de recursos del sistema. La comparació de les diferents tècniques de cultiu en el cas d’estudi comunitari va destacar la major eco-eficiència de la producció en sòl, en comparació amb les tècniques hidropòniques (és a dir, la tècnica de pel·lícula de nutrients, sistema flotant). L'avaluació dels diferents cultius va mostrar el mateix patró en els jardins en coberta comunitari i privat. Els cultius amb fruit (per exemple, el tomàquet) tenen uns impactes ambientals més baixos que els cultius de fula (per exemple, el enciam), ja que les productivitats són més altes. No obstant això, aquestes formes d'agricultura en coberta realitzen policultiu, el disseny del qual està habitualment orientat a les hortalisses de fruit, donant lloc a una densitat de plantació més baixa de la que es pot realitzar per cultius de fulla. Un disseny millorat, que dividís el jardí segons cultiu, podria millorar i equilibrar aquestes divergències entre els tipus de cultiu. Aquesta tesi contribueix a la comprensió del procés de desenvolupament d’una agricultura urbana i agricultura urbana en coberta competitiva i sostenible a les ciutats dels països desenvolupats mitjançant l’avenç d'aspectes metodològics i la generació de noves dades sobre el tema. Els mètodes i resultats amplien el coneixement i la comprensió de l'agricultura en coberta, l'agricultura urbana i la producció local d'aliments per tal de donar suport als processos de presa de decisions en el disseny i desenvolupament de futurs projectes d'agricultura en coberta. Futures investigacions haurien de centrar-se en l'avaluació de les percepcions dels actors socials a altres ciutats, focalitzant en aspectes específics com l'acceptació social; en quantificar el potencial de l'agricultura en coberta d’altres àrees urbanes i ciutats; i en avaluar més casos d’estudi i formes d’agricultura urbana en coberta des d'una perspectiva de sostenibilitat, fent especial èmfasi en la integració dels aspectes socials. / La agricultura urbana está floreciendo en las ciudades de países desarrollados como respuesta al aumento de población urbana, la creciente concienciación ambiental sobre el sistema industrial alimentario i la necesidad de resolver ciertas problemáticas sociales. Estos nuevos sistemas de producción local de alimentos tienen como objetivo desarrollar modelos sostenibles que restablezcan las relaciones entre productores y consumidores, a la vez que impulsan las economías locales y reducen el transporte asociado a los alimentos. Por otro lado, la reciente crisis económica y la expansión de espacios abandonados en las ciudades ha revitalizado los proyectos de agricultura urbana, no sólo a nivel de autogestión (comunitario, privado) sino también a nivel comercial. En particular, los nuevos profesionales y agricultores urbanos han encontrado en las terrazas y cubiertas de la ciudad un espacio vacío donde situar la producción de alimentos, dando lugar al desarrollo de la agricultura urbana en cubierta. Consecuentemente, granjas, invernaderos y jardines han colonizado las cubiertas de los edificios. No obstante, una evaluación específica de la potencial implementación y el perfil de sostenibilidad de las diferentes formas de agricultura urbana en cubierta. En este contexto, la presente tesis trata de responder a dos preguntas de investigación: “¿Cuál es el potencial de la agricultura urbana en cubierta en términos cualitativos y cuantitativos?” y “¿Cuáles son los impactos ambientales y los costes económicos de las diferentes formas de agricultura urbana en cubierta?”. Con este objetivo, se propone un marco metodológico y se analizan tres casos de estudio que son pruebas piloto de diferentes formas de agricultura urbana en cubierta. La producción de alimentos en ciudades es un sistema complejo que implica varios actores sociales, tiene múltiples escalas y afecta a las tres dimensiones de la sostenibilidad (medio ambiente, economía y sociedad). Por lo tanto, una evaluación exhaustiva debe combinar varias disciplinas para abordar estos sistemas. Esta tesis sigue un marco interdisciplinar que incluye (a) investigación cualitativa, para profundizar en las percepciones de los diferentes actores sociales relacionados con la agricultura urbana y la agricultura urbana en cubierta; (b) sistemas de información geográfica (SIG), para identificar y cuantificar las cubiertas disponibles y viables para la implementación de la agricultura en cubierta; (c) el análisis de ciclo de vida (ACV), para la cuantificación de los impactos ambientales de los sistemas de agricultura en cubierta; y (d) el análisis de costes de ciclo de vida (ACCV), para cuantificar los costes económicos de la agricultura en cubierta. Este marco metodológico permite evaluar la agricultura urbana en cubierta des de la escala ciudad (por ejemplo, des de la perspectiva de planeamiento) a la escala sistema (por ejemplo, producto alimentario). Un análisis de las percepciones de los distintos actores sociales a través de entrevistas cualitativas desveló que el desarrollo de la agricultura urbana en cubierta en Barcelona se enfrenta actualmente a ciertas limitaciones, principalmente a causa de la falta de apoyo de algunos actores. Las principales barreras son la falta de una definición común de agricultura urbana, el origen específico de la agricultura urbana en Barcelona y su morfología urbana, y la limitada aceptación social de algunas técnicas de cultivo. No obstante, los actores sociales valoran los beneficios sostenibles (ambientales, económicos y sociales) vinculados a la agricultura urbana en cubierta, en particular en el contexto del desarrollo de una economía verde local. En términos cuantitativos, la agricultura urbana en cubierta muestra un gran potencial para aumentar la actual producción local de alimentos y reducir las cargas ambientales del flujo de alimentos de la ciudad. Un conjunto de criterios es necesario para identificar las cubiertas técnica y económicamente viables para la implementación de invernaderos en cubierta comerciales: la disponibilidad de espacio, la luz solar, la resistencia y la pendiente, y los requisitos legales y de planificación. Los parques comerciales muestran un mayor potencial a corto plazo (53 a 98%) que los parques industriales (8%), debido a una arquitectura más resistente, aunque los parques industriales son de gran interés para un plan de implementación de agricultura urbana en cubierta a gran escala debido a su extensa área. La potencial implementación de invernaderos en cubierta integrados, los cuales aprovechan los flujos residuales del edificio (es decir, el calor y CO2 residuales, agua de lluvia), es una forma innovadora de agricultura en cubierta. Los beneficios de estos sistemas varían en las regiones cálidas (por ejemplo, el Mediterráneo), donde la producción pasiva en invernaderos se puede realizar, y las regiones frías (por ejemplo, Países Bajos), donde los invernaderos requieren calefacción. La preferencia entre las regiones para la implementación de invernaderos integrados se basa, por tanto, en si el objetivo es aumentar la producción de alimentos (en zonas cálidas, la productividad puede aumentar) o reducir las cargas ambientales (es decir, en zonas frías, el consumo de energía para calefacción se puede sustituir). Desde una perspectiva de ciclo de vida, la tesis analiza el invernadero en cubierta del Rooftop Greenhouse lab (RTG-Lab) (Bellaterra, España), el jardín comunitario en cubierta de Vía Gandusio (Bolonia, Italia) y un jardín privado en cubierta en el centro de Barcelona (España). La agricultura urbana en cubierta puede ser una opción sostenible para desarrollar la agricultura urbana y los sistemas alimentarios locales en las ciudades. Sin embargo, los resultados dependen de la forma de agricultura en cubierta, el tipo de cultivo y el sistema de cultivo. Los proyectos piloto evaluados en esta tesis muestran unas primeras tendencias, que permiten listar recomendaciones para el desarrollo de la agricultura en cubierta. En cuanto a la producción de alimentos en invernaderos en cubierta, el propio invernadero es el principal elemento en los impactos ambientales (41,0-79,5%) y el coste económico (64%), como en la agricultura convencional. Aunque un invernadero en cubierta tiene mayores impactos ambientales (entre 17 y 75%) que un invernadero convencional, la producción de tomate en el RTG-Lab en Barcelona resultó tener menores impactos ambientales que un invernadero convencional, no sólo en finalizar la producción (entre 9 y 26% menor) sino también cuando llega al consumidor (entre 33 y 42% menor). En cuanto al coste económico, pese a que la producción de tomates en cubierta resulta un 21% más cara, cuando se considera toda la cadena de suministro convencional, se pone de manifiesto la competitividad de los invernaderos en cubierta como sistemas de producción local. En cuanto a los jardines en cubierta, los consumos del cultivo (es decir, agua, fertilizantes, energía) tienen el papel más relevante. El jardín comunitario en cubierta emplea elementos reutilizados en su diseño (por ejemplo, pallets) y el riego fue la etapa más impactante (60-75%). En el jardín privado en cubierta, la fertirrigación (entre 33 y 46%) y la estructura del jardín (entre el 28 y el 35%) fueron los principales contribuyentes al impacto ambiental. La recolección de agua de lluvia para el suministro de la demanda de agua de los cultivos y la integración de elementos reutilizados en las estructuras de cultivo podrían aumentar la sostenibilidad de los jardines al disminuir el consumo de recursos del sistema. La comparación de las diferentes técnicas de cultivo en el caso de estudio comunitario destacó la mayor eco-eficiencia de la producción en suelo, en comparación con las técnicas hidropónicas (es decir, la técnica de película de nutrientes, sistema flotante). La evaluación de los diferentes cultivos mostró el mismo patrón en los jardines en cubierta comunitario y privado. Los cultivos con fruto (por ejemplo, el tomate) tienen unos impactos ambientales más bajos que los cultivos de hoja (por ejemplo, la lechuga), ya que las productividades son más altas. Sin embargo, estas formas de agricultura en cubierta realizan policultivo, cuyo diseño está habitualmente orientado a las hortalizas de fruto dando lugar a una densidad de plantación más baja de la que se puede realizar para cultivos de hoja. Un diseño mejorado, que divide el jardín según cultivos, podría mejorar y equilibrar estas divergencias entre los tipos de cultivo. Esta tesis contribuye a la comprensión del proceso de desarrollo de una agricultura urbana y agricultura urbana en cubierta competitiva y sostenible en las ciudades de los países desarrollados mediante el avance en aspectos metodológicos y la generación de nuevos datos sobre el tema. Los métodos y resultados amplían el conocimiento y la comprensión de la agricultura en cubierta, la agricultura urbana y la producción local de alimentos para dar apoyo a los procesos de toma de decisiones en el diseño y desarrollo de futuros proyectos de agricultura en cubierta. Futuras investigaciones deberían centrarse en la evaluación de las percepciones de los actores sociales en otras ciudades, focalizando en aspectos específicos como la aceptación social; en cuantificar el potencial de la agricultura en cubierta de otras áreas urbanas y ciudades; y en evaluar más casos de estudio y formas de agricultura urbana en cubierta desde una perspectiva de sostenibilidad, haciendo especial énfasis en la integración de los aspectos sociales. / Urban agriculture (UA) is blooming around cities of the developed world as a response to the increasing urban population, the growing environmental awareness of the industrial food system and the need of addressing social gaps. These new local food systems aims to develop sustainable pathways that re-establish the relations between producers and consumers while boosting local economies and minimising food-miles. Furthermore, the recent financial crisis and the spread of vacant lands have revitalised UA projects, not only at the self-managed level (i.e., community, private) but also at the commercial one. In particular, UA practitioners and farmers have found in the roofs of the city a vacant space for placing food production leading to the development of urban rooftop farming (URF). Consequently, rooftop farms, rooftop greenhouses and rooftop gardens have colonized buildings. Nevertheless, specific assessment of the potential implementation and the sustainability performance of different URF forms, cultivation techniques and crops, are necessary. To address these gaps, this dissertation seeks to answer two main research questions “What is the potential of urban rooftop farming in qualitative and quantitative terms?” and “What are the environmental impacts and economic costs of urban rooftop farming systems?”. With this goal, a methodological framework is proposed and three case studies are analysed, which are pilot experiences of different forms of urban rooftop farming. Food production in cities is a complex system that involves several stakeholders, has multiple scales and affects the three dimensions of sustainability (environment, economy, society). Thus, a comprehensive assessment might combine different disciplines to approach such topic. This dissertation follows an interdisciplinary framework that includes (a) qualitative research, to deepen in the perceptions of the different stakeholders related to UA and URF; (b) geographic information systems (GIS), to identify and quantify the available and feasible roofs for implementing rooftop farming; (c) life cycle assessment (LCA), to quantify the environmental burdens of rooftop farming systems; and (d) life cycle costing (LCC), to quantify the economic costs of URF. This framework enables to approach URF from the city scale (e.g., planning perspective) to the system scale (e.g., food products). A stakeholders’ analysis through qualitative interviews unravelled that the development of rooftop farming in Barcelona is currently facing some limitations mainly due to a constrained support from some stakeholders. The main barriers to supporting urban rooftop farming are the lack of a common definition of urban agriculture, the specific origin of UA in Barcelona and its urban morphology and the limited social acceptance of some food production techniques. However, stakeholders valued the sustainability benefits (i.e., environmental, economic and social) linked to urban rooftop farming, particularly in the context of the development of a local green economy. In quantitative terms, urban rooftop farming shows a great potential for increasing the current local production and reducing the environmental burdens of the city’s “foodprint”. A multicriteria set is needed to identify the technically and economically feasible roofs for the implementation of commercial rooftop greenhouses (RTGs) (i.e., availability of space, sunlight, resistance and slope, and legal and planning requirements). Industrial parks and retail parks are here analysed and compared. Retail parks show a greater short-term potential (53-98%) than industrial parks (8%) due to a more resistant architecture, although industrial parks are of great interest for large-scale URF implementation plans due their extensive area. The potential implementation of integrated rooftop greenhouses (i-RTGs) which take advantage from the residual flows from the building (i.e., residual heat and CO2, rainwater) is an innovative way of rooftop farming. Benefits of i-RTGs vary in warm regions (e.g., Mediterranean), where unheated production can be performed, and cold regions (e.g., The Netherlands), where greenhouses requires heating. The preference between regions for implementing i-RTGs is based, thus, on whether the goal is increasing food production (i.e., higher crop yields in warm areas) or reducing environmental burdens (i.e., substitution of energy consumption for heating in cold areas). From a life cycle perspective, the rooftop greenhouse lab (RTG-Lab) (Bellaterra, Spain), the community rooftop garden in Via Gandusio (Bologna, Italy) and a private rooftop garden in the city centre of Barcelona (Spain) are analysed. URF can become an environmentally-friendly option for further develop urban agriculture and local food systems in cities. However, results depend on the type of rooftop farming, the crop and the growing system. The pilot projects assessed in this dissertation unravelled some trends and drawn some recommendations for the development of rooftop farming. Regarding food production in rooftop greenhouses, the greenhouse structure plays a major role in the environmental impacts and the economic costs (41.0-79.5%), as in conventional agriculture. Although the greenhouse structure of RTGs have greater environmental impacts than multi-tunnel greenhouses (between 17 and 75 %), tomatoes from an RTG in Barcelona are more environmentally-friendly not only at the production point (between 9 and 26% lower) but also at the consumer (between 33 and 42 % lower). Although tomato production results in 21% higher cost than conventional tomatoes, the consideration of the entire supply-chain highlights the competitiveness of RTGs as local food systems. Regarding rooftop gardens, crop inputs are the most contributing elements. The community garden employed re-used elements in their design (e.g., pallets) and irrigation was the most contributing stage (60-75%). In the private garden, fertirrigation (between 33 and 46%) and the structure of the garden (between 28 and 35%) (i.e., made of raw wood) were the main contributors. Rainwater harvesting for supplying the water demand of the crops and the integration of re-used elements in the cultivation structures might enhance the sustainability of gardens by decreasing the resources consumption of the system. The comparison of different growing techniques in the community garden highlighted the higher eco-efficiency of soil production, when compared to hydroponic techniques (i.e., nutrient film technique, floating system). The assessment of different crops showed the same pattern in the community and private rooftop gardens. Fruit vegetables have lower environmental burdens than leafy vegetables since they yield better. However, these rooftop farming forms perform polyculture, the design of which is commonly oriented to fruit vegetables, resulting in a low plant density for leafy vegetables. An improved design, which divides the garden, could then improve and balance these divergences among crop types. This dissertation contributes to the comprehension of the development process of competitive and sustainable urban agriculture and urban rooftop farming in cities of developed countries by developing methodological aspects and generating new data on the topic. The methods and results advance in the knowledge and understanding of rooftop farming, urban agriculture and local food in order to support decision-making processes in the design and development of future rooftop farming projects. Future research and strategies might focus on assessing the perceptions of stakeholders in other case studies, while focusing on specific aspects such as social acceptance; quantifying the potential of rooftop farming in other urban areas and cities; and assess more case studies and URF forms from a sustainability perspective, paying particular attention to the integration of the social aspects.

El planeamiento urbano empieza a estar fuertemente focalizado en la provisión de redes adecuadas de infraestructuras que estimulen el desarrollo de una movilidad sostenible. Sin embargo, la integración de criterios ambientales en el diseño y gestión de las infraestructuras necesarias para el sustento de la movilidad urbana es mínima. Teniendo en cuenta la enorme extensión y la creciente inversión global en el despliegue de nuevas infraestructuras urbanas para el sustento de la movilidad sostenible, la carga ambiental aportada al espacio público de las ciudades puede ser significativa. Esta tesis doctoral se centra en la caracterización del comportamiento ambiental del ciclo de vida de diseños convencionales de aceras de hormigón, asfalto y granito e instalaciones para la recarga de vehículos eléctricos de dos ruedas. Las aceras son pavimentos urbanos básicos implementados para el sustento de la actividad peatonal y ciclista como los modos de movilidad urbana más limpios. A su vez, las aceras son la matriz sobre la cual se distribuye un abanico diverso de elementos urbanos relacionados con el soporte de la movilidad sostenible. Las instalaciones para la recarga de vehículos eléctricos son un elemento urbano que se está implementando masivamente en las ciudades para promover la electrificación del parque de vehículos urbanos como una estrategia prometedora para reducir significativamente el consumo de petróleo y las emisiones contaminantes de la movilidad motorizada. A través de la aplicación de la metodología de Análisis del Ciclo de Vida se identifican los diseños ambientalmente más óptimos para reducir la carga ambiental aportada al espacio público y contribuir a incrementar el valor ambiental de promover la movilidad sostenible en las ciudades. Asimismo, la tesis busca identificar soluciones para mejorar el comportamiento ambiental de aquellos elementos que presentan un alto impacto con el fin de incrementar las ventajas ambientales alcanzadas en la escala urbana. Por un lado, se analiza desde una perspectiva de Ecología Industrial el potencial de producción limpia de losas de granito utilizadas en construcción. Por otro lado, se aplican principios de ecodiseño en la conceptualización de una eco-pergola (mobiliario urbano) que puede contribuir a sustentar una movilidad urbana multimodal (peatonal y bicicleta eléctrica). Como resultado del desarrollo de la tesis doctoral, se proveen inventarios completos y desagregados de los recursos movilizados (energía, agua y materiales) e impactos ambientales asociados a cada elemento objeto de estudio, se identifican puntos críticos y se definen una serie de criterios y buenas prácticas para la toma de decisiones que conlleven a optimizar el comportamiento del espacio público de las ciudades. / Urban planning starts to be heavily focused on the provision of adequate networks of urban infrastructures to stimulate a shift towards sustainable mobility in order to alleviate resource consumption and environmental impacts in cities. Nevertheless, the integration of life cycle environmental criteria in the design and management of the urban infrastructures required to support sustainable mobility is usually missing. Given the vast span and increasing global investment in the deployment of new infrastructure, the environmental burden imposed to the urban public space can be significant. This dissertation concentrates on the characterization of the life-cycle environmental performance of conventional designs of (concrete, asphalt and granite) sidewalks and charging facilities for electric vehicles (two-wheelers). Sidewalks are basic urban pavements implemented to support walking and cycling as the cleanest modes of urban mobility. Sidewalks also represent the matrix for the layout of different urban elements required to support sustainable mobility. Charging facilities for electric vehicles represent one urban element being heavily implemented in cities to encourage the electricification of the urban vehicle fleet as a promising strategy to cut oil consumption and pollutant emissions from motorized mobility. Life Cycle Assessment is applied in order to identify the most environmentally-friendly solutions and best practices to minimize the environmental burden imposed to the urban public space, thereby increasing the value of greening urban mobility. The dissertation also looks for solutions to improve the environmental performance of those product systems with high environmental footprint in order to achieve major environmental improvements at the urban scale. On the one hand, the potential for cleaner industrial production of granite tiles used in construction is analyzed from an Industrial Ecology approach (technological improvement, rainwater harvesting and by-product synergies). On the other hand, ecodesign principles are applied in the conceptualization of an eco-pergola (street furniture) that can contribute to support multimodal (pedestrian and e-bike) mobility. As a result, this dissertation provides complete and disaggregated inventory data of the mobilized resources (energy, water, materials) and environmental impacts of the life cycle of each product system, identifies the most relevant hot-spots for environmental improvement and defines a set of criteria and best-practices for sustainability-based decision-making to minimize the environmental burden of the urban public space.

This thesis studied the principal environmental controlling factors and microbial mechanisms involved in leaf litter decomposition in Mediterranean intermittent streams. Additionally, drought disturbance in both Mediterranean intermittent and Atlantic permanent streams was also evaluated. At the Mediterranean intermittent stream leaf litter decomposition varied mainly related to seasonal variations in temperature, conductivity and current velocity. Drought clearly affected microbial assemblages and functioning in these ecosystems although this did not resulted in changes on breakdown rates. In permanent streams drought disturbance also affected microbial activity and structure, reducing breakdown velocity due to emersion of leaves. Microbial communities from nutrient enriched streams were more resistant to drought disturbance. Results suggest that under more extreme environmental variation and dry conditions expected with the global change, microbial decomposers will be severely affected. However consequences in carbon recycling will depend on to the type of drought-related disturbance, interaction with other stressors and previous communities dwelling in. / En aquesta tesi s’han estudiat els factors ambientals determinants i els mecanismes microbians involucrats en la descomposició de fullaraca en rius intermitents mediterranis. També s’ha avaluat l’efecte de la sequera en rius intermitents mediterranis i permanents atlàntics. En el riu intermitent mediterrani la descomposició de fullaraca s’ha vist afectada per la variació anual de la temperatura, conductivitat i velocitat de la corrent. La sequera clarament va determinar canvis en els microorganismes descomponedors i el seu funcionament en ambdós tipus de rius, malgrat no sempre va afectar la velocitat de descomposició. Els resultats suggereixen que en condicions extremes de variació ambiental i sequera, esperats pel canvi global, els microorganismes descomponedors de la fullaraca es veuran molt afectats. No obstant, les conseqüències en el reciclatge de carboni dependran del tipus de pertorbació relacionada amb la sequera, de la interacció amb altres impactes i de les comunitats descomponedores prèvies que habiten al riu.

Els compostos orgànics persistents (COPs) són contaminants ambientals globals. Molts d'ells foren sintetitzats per a salvar catàstrofes agrícoles i humanes i avançar tecnològicament, però posteriorment es descobrí que són compostos tòxics, estables, bioacumulables i que es poden transferir per via atmosfèrica a les zones més remotes del planeta degut a la seva volatilitat parcial. Aquesta última propietat físico-química els ha permès quedar retinguts en zones fredes del planeta com els llacs d'alta muntanya i conseqüentment afectar aquests ecosistemes remots. L'estudi dut a terme en aquesta memòria de tesi amplia el coneixement de l'impacte dels COPs en els llacs alpins d'Europa i àrtics de Grenlàndia mitjançant l'anàlisi de diversos teixits de les truites i dels organismes de la cadena tròfica. Les concentracions dels compostos organoclorats com els PCBs i els DDTs es troben dins el mateix ordre de magnitud que les observades en altres organismes d'aigües dolces. L'edat del peix i l'altitud del llac donen lloc a dos efectes independents d'increment de l'acumulació dels compostos organoclorats dins de l'organisme. Aquesta tesi també mostra l'efecte de biomagnificació dels compostos organoclorats en la cadena tròfica d'aquests ecosistemes remots. D'altra banda, s'ha trobat que el metabolisme dels PAHs té com a conseqüència una uniformitat de concentracions en els peixos d'arreu que no respon a la variabilitat geogràfica d'entrades atmosfèriques d'aquests compostos. Addicionalment, es descriu per primera vegada la detecció de polibromodifenil éters, que són retardants de flama de síntesi més recent, en teixits biològics d'organismes de llacs d'alta muntanya, tot confirmant la capacitat d'aquestes noves substàncies químiques per a tenir un comportament ambiental similar als PCBs. Tots aquests resultats esmentats es presenten en forma d'articles científics que estan publicats o en tràmits de publicació. / Persistent organic pollutants (POPs) are global environmental contaminants. Most of them were synthesised for pest control in agriculture and to benefit human development. However, later it was discovered that these compounds are toxic, resistant to degradation and bioaccumulative, and that they are atmospherically transported to remote zones of the planet due to their semivolatility. The mentioned physicochemical properties have allowed them to be trapped in high mountain lakes and consequently affect these remote ecosystems. The POP analyses of trout tissues and trophic chain organisms from European Alpine lakes and Arctic lakes of Greenland broaden the knowledge about the impact of POPs in these fragile ecosystems. Organochlorine compound concentrations, of for example PCBs and DDTs, are in the same order of magnitude as what is found in other freshwater organisms. Age of the fish and altitude of the lake are two independent factors that favour the increase of organochlorine accumulation in the organism. In the present thesis, the effect of biomagnification of the organochlorine compounds is also studied. On the other hand, the metabolisation of PAHs gives uniform PAH concentrations in all fish that does not correspond to the different geographical atmospheric inputs of these compounds. In addition, the detection of PBDEs, organobromine compounds more recently synthesised, is described for the first time in biological tissues of organisms living in high mountain lakes. The finding confirms the capacity of these bromine compounds to have an environmental behaviour and dynamics similar to PCBs. All these results have been published in scientific literature, are in press for publication or under journal review.

arsénico (As) es un elemento natural de amplia y heterogénea distribución en la naturaleza, siendo altamente tóxico para el organismo humano. El As se encuentra a concentraciones mucho más altas de lo que se considera seguro en el agua de consumo de millones de personas en distintos países. La exposición ambiental al As constituye un factor de riesgo para distintos tipos de cáncer; sin embargo, el mecanismo por el cual el As ejerce su acción toxicológica permanece incierto. El objetivo de esta Tesis Doctoral ha sido el de evaluar el posible daño genotóxico de una población expuesta a altas concentraciones de As en el agua de consumo. Se ha utilizado la concentración de As en orina y en uñas como biomarcadores de exposición interna. Para determinar el nivel de daño citogenético, se ha utilizado el ensayo de micronúcleos en linfocitos de sangre periférica y en células de descamación de la mucosa bucal. Teniendo en cuenta que el daño genético puede estar modulado por las características genéticas individuales, también se ha realizado un análisis de genotipos para los polimorfismos de los genes GSTM1, GSTT1 y GSTP1 en la población de estudio, lo que se ha utilizado como biomarcador de sensibilidad individual. La población expuesta ha sido seleccionada en el norte de Chile donde, por las características geológicas de la región, se presentan altas concentraciones de As en el agua de consumo, llegando a superar los 0,75 mg As/L. Esta población cuenta con 106 individuos de los cuales 50 son de etnia atacameña. La población indígena habita en la región bajo similares condiciones desde hace unos 11.000 años. Se ha propuesto que los atacameños presentan algún tipo de resistencia frente a la exposición al As debido a que no tienen los problemas de salud descritos en otras poblaciones expuestas bajo condiciones similares. La población control cuenta con 111 individuos y se ha seleccionado en la ciudad de Concepción, ubicada unos 2.000 km al sur del primer lugar de muestreo, presentando niveles de As en agua de 0,0002 mg As/L. En este trabajo se ha evidenciado que la exposición al As por medio del agua de consumo supone un riesgo genotóxico, induciendo un aumento significativo en la frecuencia de MN en linfocitos en la población expuesta. Sin embargo, no se ha detectado daño en las células de la mucosa bucal. En relación con la supuesta resistencia de la etnia atacameña a los altos niveles de As ambiental, no se han detectado diferencias significativas entre los atacameños y los no atacameños en cuanto al daño citogenético evaluado mediante el ensayo de MN, ni en linfocitos ni en células de la mucosa bucal, a pesar de que la población atacameña presenta una concentración mayor de As en las uñas. En cuanto a los polimorfismos genéticos, sólo se han encontrado diferencias significativas para el gen GSTP1, en que el genotipo val/val (homocigoto mutante) es más frecuente en la población que presenta un mayor nivel de daño citogenético, medido en ambos tipos celulares. También se ha encontrado con mayor frecuencia en la población atacameña. / The arsenic (As) is a ubiquitous element in the environment and its distribution is heterogeneous in nature. In some locations, the As occurs naturally in drinking water in higher concentrations to those considered as safe, and affects millions of people. Environmental exposure to As is considered as a cancer risk factor. Nowadays, no general agreement has been reached about its mechanism of action related to the genotoxic potential of arsenic. Taking this into account, the objective of this Doctoral Thesis has been the assessment of genotoxic damage of a population environmentally exposed to As in drinking water. Individual measures of As exposure were determined in fingernails and urine as internal biomarkers of exposure. The micronucleus assay has been used to determine the possible genotoxic damage, using peripheral blood lymphocytes and epithelial cells of buccal mucosa. Considering that cytogenetic damage can be modulated by individual genetic characteristics, the polymorphisms for the genes GSTM1, GSTT1 and GSTP1 in the population studied have been analyzed and they have been used as biomarkers of individual susceptibility. The exposed population has been selected form different villages from northern Chile. In this region As occurs naturally in water in connection with geological characteristics. We have determined concentrations over 0.75 mg As/L. The exposed population consisted in 106 people; taking into account their ethnicity they were classified in 50 atacameño and 56 non-atacameño. The atacameño people inhabits this region under similar conditions for almost 11,000 years, and it has been proposed that this people have some kind of resistance to As effects because they don't present classical problems of arsenicism shown in populations under similar conditions of exposure. The control group consisted in 111 healthy people from Concepción city, located almost 2,000 km south, where As levels in drinking water were as low as 0.0002 mg As/L. The results obtained in this study indicated that exposition to As in drinking water involved a genotoxic risk, by the induction of a significant high frequency of micronucleus in peripheral blood lymphocytes. In this work there is no evidence of cytogenetic damage in oral mucosa cells. In relation with the supposed resistance to As exposure of atacameño people, we did not found significant differences in the frequency of genetic damage between the atacameño group and the non-atacameño exposed group in both cellular types. However, the atacameño group shows high concentrations of As in nails. With respect to the genotype analysis, we found significant differences in the frequency distribution polymorphisms of gene GSTP1. The homozygous genotype mutant (val/val) presents a higher frequency in the population with a high level of cytogenetic damage in both cellular types. The results show that it occurs frequently in atacameño people when compared to the non-atacameño group.