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.

The goal of this thesis is to provide a systematic mathematical decision-support tool for the design of energy systems. Nowadays the society is becoming increasingly conscious about ecological problems originated by anthropogenic factors. In response to this situation, the authorities are taking measures with the purpose to restrict the actual and further environmental load related to human activity. Here, energy efficiency and renewable energies play an important role. Particularly, one of the measures with considerable potential is the retrofit of standard industrial processes through the incorporation of renewable energies in order to reduce the environmental impact related to the use of natural fossil fuels. The general problem we aim to solve in this thesis is the design of environmentally friendly energy systems with the lowest possible cost. To illustrate the capabilities of our approach, we consider a case study: a desalination plant located in the Tarragona region. Our methodology is general enough to be applied to other energy systems, and aims to guide decisions-makers towards the adoption of alternatives with less environmental impact.

Tesi per compendi de publicacions. La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / During April-May 2010, the eruption of Eyjafjallajokull volcano in Iceland caused the larger breakdown of civil aviation after World War II. Although the eruption was weak in intensity, the dispersal of volcanic ash clouds over northern and central Europe resulted in more than 100.000 flights canceled and caused over USD 1.7 billion economical losses. This event and its unexpected effects raised many questions amongst the affected communities and stakeholders. How could volcanic eruptions cause severe disruptions at continental scales? Were these impacts totally unexpected? What could have been done to improve preparedness of aviation sector and reduce societal impacts of disruptions? The harmful effects of volcanic ash on aircraft's components have long been recognized, and volcanic ash dispersal patterns can be forecasted thanks to sophisticated numerical models. However, the procedures to be implemented in case of ash-contaminated airspace where applied only in few occasions, due to the relatively low frequency of explosive eruptions events. The 2010 Eyjafjallajokull crisis revealed a low preparedness of society to direct and indirect impacts of volcanic eruptions, and pointed out some flaws to be improved for mitigating impacts of explosive eruptions on aviation operations. The issues pointed out by the 2010 crisis are the starting point of this PhD research, which aims at offering new methods for improving aviation management during explosive volcanic eruptions. This manuscript describes the novel contributions developed during a 4-year period of research. The adoption of new techniques is proposed in order to improve current tephra dispersal modeling strategies and produce results focused on aviation needs. This research develops the first methodology to assess vulnerability of air traffic system and its elements to volcanic tephra dispersal. In addition, an impact assessment methodology has been designed to estimate expected impacts of explosive volcanic eruptions on the air traffic network and its elements. The impact assessment methodology has been implemented into a map-based tool to automatically assess expected impacts of volcanic eruptions based on real ash dispersal and air traffic data. Results of the vulnerability and impact assessment can support the stakeholders involved in the definition of risk-management strategies. Contributions of this research have been applied to case-studies and specific results have been published in a collection of journal papers. Main outcomes of the research are discussed identifying further work to be done in this rapidly evolving field. This research provides useful insights to reduce impacts of volcanic eruptions on civil aviation and, eventually, on the whole society. / En Abril 2010, la erupción del volcán Islandés Eyjafjallajokull causó la interrupción mas grande del tráfico aéreo en Europa desde la segunda guerra mundial. A pesar de su baja intensidad, esta erupción produjo una nube de ceniza que cubrió Europa central causando la cancelación de mas de 100.000 vuelos y perdidas económicas de más de 1.700 millones de USD. Este evento generó muchas preguntas en la opinión publica y las comunidades impactadas. ¿Pero cómo pudo una erupción volcánica provocar impactos tan fuertes a escala continental? ¿Fueron estos impactos realmente inesperados? ¿Qué se habría podido hacer para mejorar la preparación de la aviación civil? Los daños que la ceniza volcánica puede provocar en los componentes de los aviones se han documentado desde los años ochenta. También, gracias a sofisticados modelos numéricos desarrollados en las ultimas décadas, los patrones de dispersión de ceniza volcánica se pueden pronosticar. Aun así, la erupción de Eyjafjallajokull en 2010 evidenció que la sociedad no estaba preparad a lidiar con este tipo de eventos y sus impactos directos e indirectos. En Europa los procedimientos a seguir en caso de ceniza volcánica en el espacio aéreo se habían aplicado en pocas ocasiones, debido a la frecuencia relativamente baja de erupciones volcánicas explosivas. Las dificultades sufridas por los gestores del trafico aéreo en 2010 subrayan algunos aspectos a mejorar para mitigar impactos similares en el futuro. Estos aspectos son el punto de partida de esta investigación, que tiene como objetivo ofrecer nuevos métodos para mejorar la gestión del tráfico aéreo durante erupciones volcánicas explosivas. Este documento describe las contribuciones desarrolladas durante los 4 años de investigación pre-doctoral. Esta investigación propone algunas mejoras en las estrategias de modelado utilizadas actualmente para dispersión de ceniza en la atmósfera, y generar resultados que satisfagan las necesidades de la aviación civil. Se presenta la primera metodología que permite estimar la vulnerabilidad del trafico aéreo en caso de erupciones volcánicas y los impactos de la ceniza volcánica sobre sus elementos. También se ha creado una herramienta informática que permite automatizar el análisis de impactos y producir resultados utilizando datos reales de dispersión de ceniza y de trafico aéreo. Este documento discute los resultados principales de la investigación y propone directrices para su desarrollo futuro. Las contribuciones de esta investigación se han aplicado a varios casos de estudio para producir resultados específicos, y se pueden potencialmente aplicar a otras zonas. Los resultados se han presentado y discutido en un compendio de artículos científicos, publicados en revistas internacionales. Los análisis de vulnerabilidad e impacto pueden dar soporte a los actores involucrados en la gestión de trafico aéreo y la definición de estrategias para la gestión de riesgo. Sus resultados son significativos para dar soporte y definir estrategias para la gestión de riesgo. Los desarrollos futuros de esta investigación podrían utilizarse para reducir el impacto de erupciones volcánicas sobre la aviación civil, que afectan indirectamente a toda la sociedad

Amphibians are a group in worldwide decline. The factors that are causing this decline are not well known, but could be multifactorial, related to the recent expansion of pathogens and habitat disturbance. One of these factors related to the loss of habitat quality is the introduction of alien species. These species can compete with or prey on species of the recipient community, producing deep changes in the structure of these communities. For this reason it is a priority to know which factors act by facilitating the invasion process and which species could be more affected by the presence of this alien species. In Catalonia has become established an alien frog, the painted frog. Introduced in the extreme south of France in the early XXth century, this species has expanded gradually, reaching the Llobregat delta to the south and Llanguedoc to the north. This region is rich in native species of amphibians, some of them endemic, and therefore it is necessary to know how this newcomer species interacts with each of these species. We have used a novel approach when analyzing these interactions, applying the theory of morphospaces. The morphospace is the range of morphological variation observed within a community. This morphology is correlated with the use of a niche, and hence the morphological similarities between the invasive and native species serve as a proxy to assess the functional overlap. These analogies in morphospace were evaluated also in the area of native species and among other species of Discoglossus. The question asked is "Does the invasive species occupy a vacant niche, maintaining a similar morphological gap than that observed in the source assemblage and in the case of other species of the genus Discoglossus?”. / Els amfibis són un grup en declivi a nivell mundial. Els factors que estan causant aquest declivi no són coneguts, però podria ser multifactorial, en relació amb l'expansió recent de certs patògens i les alteracions dels hàbitats. Un d'aquests factors que es relacionen amb la pèrdua de qualitat dels hàbitats és la introducció d'espècies exòtiques. Aquestes espècies poden competir o depredar sobre les espècies de la comunitat recipient, produint profundes alteracions en l'estructura d'aquestes comunitats. Per aquesta raó és prioritari conèixer que factors actuen facilitant el procés invasiu i quines espècies es poden veure més afectades per la presència d'una espècie exòtica. A Catalunya s'ha establert una espècie de anur d'origen africà, la granota pintada. Introduïda a l'extrem sud de França a inicis del segle XX, aquesta espècie s'ha anat expandint de forma progressiva, fins a arribar pel sud al delta del Llobregat i pel nord el Llenguadoc. Aquesta regió és rica en espècies natives d'amfibis, algunes d'elles endèmiques, i per tant cal conèixer com interacciona aquesta espècie recent arribada amb cadascuna d'aquestes espècies. Nosaltres hem utilitzat un enfocament nou en el moment d'analitzar aquestes interaccions, aplicant la teoria dels morfoespais. El morfoespai és el rang de variació morfològica que s'observa dins d'un acoblament. Aquesta morfologia es correlaciona amb l'ús d'un nínxol, i per tant les analogies morfològiques entre l'espècie invasora i les espècies natives poden servir com una aproximació per valorar el solapament funcional. Aquestes analogies en el morfoespai s'han avaluat també en l'area nativa de l'espècie i entre altres espècies de Discoglossus. La pregunta formulada és "ocupa l'espècie invasora un nínxol vacant, mantenint una distància morfològica similar que a l'acoblament d'origen i que altres espècies del gènere Discoglossus?".