Spatial distribution and biomass of aquatic rooted macrophytes and their relevance in the metabolism of a Mediterranean coastal lagoon

This work aims to characterise the current autotrophic compartment of the Albufera des Grau coastal lagoon (Menorca, Balearic Islands) and to assess the relationship between the submerged macrophytes and the limnological parameters of the lagoon. During the study period the submerged vegetation was dominated by the macrophyte Ruppia cirrhosa, which formed dense extensive meadows covering 79% of the surface. Another macrophyte species, Potamogeton pectinatus, was also observed but only forming small stands near the rushing streams. Macroalgae were only occasionally observed. Macrophyte biomass showed a clear seasonal trend, with maximum values in July. The biomass of R. cirrhosa achieved 1760 g DW m-2, the highest biomass ever reported for this species in the literature. The seasonal production-decomposition cycle of the macrophyte meadows appears to drive the nutrient dynamics and carbon fluxes in the lagoon. Despite the significant biomass accumulation and the absence of a washout of nutrients and organic matter to the sea, the lagoon did not experience a dystrophic collapse. These results indicate that internal metabolism is more important than exchange processes in the lagoon.

Effects of riparian vegetation removal on nutrient retention in a Mediterranean stream

We examined the effects of riparian vegetation removal on algal dynamics and stream nutrient retention efficiency by comparing NH4-N and PO4-P uptake lengths from a logged and an unlogged reach in Riera Major, a forested Mediterranean stream in northeastern Spain. From June to September 1995, we executed 6 short-term additions of N (as NH4Cl) and P (as Na2HPO4) in a 200-m section to measure nutrient uptake lengths. The study site included 2 clearly differentiated reaches in terms of canopy cover by riparian trees: the first 100 m were completely logged (i.e., the logged reach) and the remaining 100 m were left intact (i.e., the shaded reach). Trees were removed from the banks of the logged reach in the winter previous to our sampling. In the shaded reach, riparian vegetation was dominated by alders (Alnus glutinosa). The study was conducted during summer and fall months when differences in light availability between the 2 reaches were greatest because of forest canopy conditions. Algal biomass and % of stream surface covered by algae were higher in the logged than in the shaded reach, indicating that logging had a stimulatory effect on algae in the stream. Overall, nutrient retention efficiency was higher (i.e., shorter uptake lengths) in the logged than in the shaded reach, especially for PO4-P. Despite a greater increase in PO4-P retention efficiency relative to that of NH4-N following logging, retention efficiency for NH4-N was higher than for PO4-P in both study reaches. The PO4-P mass-transfer coefficient was correlated with primary production in both study reaches, indicating that algal activity plays an important role in controlling PO4-P dynamics in this stream. In contrast, the NH4-N mass-transfer coefficient showed a positive relation-ship only with % of algal coverage in the logged reach, and was not correlated with any algal-related parameter in the shaded reach. The lack of correlation with algal production suggests that mechanisms other than algal activity (i.e., microbial heterotrophic processes or abiotic mechanisms) may also influence NH4-N retention in this stream. Overall, this study shows that logging disturbances in small shaded streams may alter in-stream ecological features that lead to changes in stream nutrient retention efficiency. Moreover, it emphasizes that alteration of the tight linkage between the stream channel and the adjacent riparian zone may directly and indirectly impact biogeochemical processes with implications for stream ecosystem functioning.

Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Comparació de tres reactors discontinus seqüencials (SBR) amb diferents condicions operacionals

La producció de biopolímers (polihidroxialcanoats (PHA) i substàncies polimèriques extracel·lulars (EPS)) a nivell industrial, resulta una nova àrea d’investigació que recull diverses disciplines, entre elles les Ciències Ambientals. Aquest projecte final de carrera amb el títol: “Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes”, s’ha desenvolupat sota la supervisió de la directora de projecte Dra. María Eugenia Suárez Ojeda del Departament d’Enginyeria Química de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i s’ha dut a terme per l’estudiant Jordi Pérez i Forner de la Llicenciatura de Ciències Ambientals, Facultat de Ciències de la UAB, en el Departament d’Enginyeria Química de la mateixa universitat. L’objectiu d’aquest projecte ha estat produir biopolímers simultàniament amb l’eliminació de fòsfor i matèria orgànica en aigües residuals per obtenir un residu final amb un alt valor afegit. Aquests biopolímers reuneixen les característiques necessàries per a poder competir amb els plàstics convencionals i així, reduir l’elevat consum del petroli i la generació de residus no biodegradables. En aquest projecte s’ha dut a terme la posta en marxa d’un reactor discontinu seqüencial (SBR) per a l’acumulació de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Diferents investigadors han estudiat que aquests tipus de cultius bacterians arriben a nivells de fins el 53-97% [Pijuan et al., 2009] de contingut de biopolímers a la biomassa, sometent als microorganismes a diferents situacions d’estrés ja sigui per dèficit de nutrients o per variacions en les fases de feast-famine (festí-fam). Durant el projecte, s’ha realitzat el monitoratge del reactor alimentat amb una aigua sintètica, elaborada en el laboratori, amb les característiques d’un aigua residual provinent de la industria làctica. S’ha sotmès als microorganismes a diferents condicions operacionals, una d’elles amb limitació de fòsfor com a nutrient i una tercera condició amb una variació a les fases feast-famine. D’altra banda, com a segon objectiu, s’ha analitzat el contingut de biopolímers a la biomassa de dos SBRs més, del grup de recerca Bio-GLS del Departament d’Enginyeria Química de la UAB, alimentats amb diferents fonts de carboni, glicerol i àcids grassos de cadena llarga (AGCLL), per observar les influències que té el tipus de substrat en l’acumulació de biopolímers. Els resultats obtinguts en la primera part d’aquest projecte han estat similars als resultats d’altres investigadors [Pijuan et al., 2009; Guerrero et al., 2012]. S’ha determinat que sotmetre als microorganismes a situacions d’estrés té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers. També s’ha observat com al mateix temps que acumulaven aquests compostos, els microorganismes desenvolupaven la seva tasca de depurar l’aigua residual, obtenint al final del cicle una aigua amb un baix contingut en matèria orgànica i altres contaminants com amoni i fòsfor, en aquest cas. En la segona part del projecte, s’ha observat com el tipus de substrat té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers i també a l’activitat metabòlica dels microorganismes. Per tant, s’ha conclòs que la producció de biopolímers mitjançant la depuració d’aigües residuals es una via d’investigació molt prometedora pel que fa als resultats obtinguts. Alhora que es tracta un residu, s’obté una producte residual amb un alt valor afegit que pot ser utilitzat per la producció de bioplàstics 100% biodegradables.

Comparison of flag leaf and ear photosynthesis with biomass and grain yield of durum wheat under various water conditions and genotypes

Photosynthetic activity of cereals has traditionally been studied using leaves, thus neglecting the role of other organs such as ears. Here, we studied the effects of water status and genotypes on the photosynthetic activity of the flag leaf blade and the ear of durum wheat. The various parameters related to the photosynthetic activity were analysed in relation to the total above-ground plant biomass and grain yield at maturity. Four local varieties plus two cultivars adapted to the semiarid areas of South Morocco were grown in pots in a greenhouse. Five different water treatments were maintained from the beginning of stem elongation to maturity, when shoot biomass and grain yield were recorded. The net photosynthesis (A), stomatal conductance (gs) and transpiration (T) of the ear and the flag leaf were measured at anthesis. In both organs these factors decreased significantly with water deficit, whereas the A/T and A/gs ratios increased. The genotype effect was also significant for all traits studied. Whole-organ photosynthesis was much higher in the ear than in the flag leaf in well-watered conditions. As water stress developed, photosynthesis decreased less in the ear than in the flag leaf. Whole-ear photosynthesis correlated better than flag leaf photosynthesis with biomass and yield. Nevertheless, the relationships of the whole flag leaf with biomass and yield improved as the water stress became more severe, suggesting a progressive shift of yield from sink to source limitation. For all water regimes the ratios A/gs and A/T of the ear also showed a higher (negative) correlation with both biomass and yield than those of the flag leaf. The results indicate that the ear has a greater photosynthetic role than the flag leaf in determining grain yield, not only in drought but also in the absence of stress.

Recent Advances in Valorization Methods of Inorganic/Organic Solid, Liquid, and Gas Wastes

The main goal of this special issue was to gather contributions dealing with the latest breakthrough methods for providing value compounds and energy/fuel from waste valorization. Valorization is a relatively new approach in the area of industrial wastes management, a key issue to promote sustainable development. In this field, the recovery of value-added substances, such as antioxidants, proteins, vitamins, and so forth, from the processing of agroindustrial byproducts, is worth mentioning. Another important valorization approach is the use of biogas from waste treatment plants for the production of energy. Several approaches involving physical and chemical processes, thermal and biological processes that ensure reduced emissions and energy consumptions were taken into account. The papers selected for this topical issue represent some of the mostly researched methods that currently promote the valorization of wastes to energy and useful materials ...

Estudi de viabilitat econòmica i ambiental per a l'aprofitament del residu de poda de l'olivera als municipis del Segrià sud

Les comarques del Segrià i les Garrigues disposen d’un elevat potencial energètic de la biomassa procedent del residu de poda de l’olivera. No obstant, aquesta biomassa agrícola no s’està valoritzant energèticament a la zona. Per tal d’aprofitar aquest recurs és necessari realitzar un estudi de viabilitat econòmica i ambiental per conèixer quines podrien ser les diferents alternatives per a l’aprofitament energètic, així com, conèixer com s’hauria de gestionar el residu per tal que esdevingués un recurs energètic disponible.

Propuesta de implementación del cultivo del manzano (Malus domestica) en la Vall d'Alinyà : análisis de viabilidad ambiental-económica y certificación de créditos voluntarios de carbono

El presente proyecto tiene por objetivo realizar una propuesta de cultivo de manzano (Malus domestica) en la Vall d’Alinyà para el desarrollo de un producto agroalimentario que contribuya a la revitalización de esta área rural y a la mitigación del calentamiento global. Para ello, se pretende proporcionar una metodología para calcular, con mayor precisión, el comportamiento de los cultivos como sumidero de carbono a partir del balance neto de gases con efecto invernadero (GEI) del sistema. Con tal de obtener las emisiones de GEI generadas por los cultivos se desarrolla un análisis del ciclo de vida (ACV), y para obtener la fijación de los cultivos, se realiza un análisis de su capacidad de absorción de dióxido de carbono en la biomasa de la plantación. Además, mediante el uso de sistemas de información geográfica (SIG), se determinaron los terrenos potenciales para el cultivo del manzano en la zona de estudio. Posteriormente, se verifica la certificación de créditos en el mercado de carbono voluntario y se analiza la viabilidad económica del proyecto, obteniendo así un producto (la manzana) con valor ambiental añadido. Como conclusión se obtuvo una viabilidad positiva de la verificación de créditos, puesto que el balance neto de carbono fue positivo, absorbiéndose 234,54 t CO2 en todo el territorio potencialmente cultivable (16,92 ha) y durante 15 años de actividad agrícola. Al mismo tiempo, la propuesta resultó viable económicamente, generándose unos beneficios ligados a la venta de producción frutícola y de los créditos de carbono de 79.484 € durante los 15 años de actividad productiva.

Efecte sobre la capacitat d'intercanvi catiònic del sòl i la retenció de nutrients de les aplicacions de biochar en sòls agrícoles

El biochar, o biocarbó, és un material produït a partir de la piròlisi de biomassa, consistent en la descomposició tèrmica de la matèria orgànica a baixa o nul·la concentració d’oxigen. La seva definició més acceptada és la d’un material pirolitzat destinat a ser utilitzat en el sòl, quedant fora d’aquesta denominació materials produïts per a ser utilitzats com a combustible. La gran varietat de materials pirolitzables i de tecnologies de piròlisi determinen un ampli ventall de biochars amb propietats físiques, químiques i biològiques molt contrastades, i que determinen la seva idoneïtat o no per a ser utilitzat com a esmena orgànica, sent la biomassa de partida un dels factors més determinants. Els processos de piròlisis generen gasos inflamables, gasos condensables inflamables (bioolis) i biochar en proporcions variables segons el tipus de piròlisi. Aquests grans tipus principals de piròlisi per la producció de biochar són: Piròlisi lenta, Piròlisi ràpida, i Gasificació. El producte biochar, totalment en procés d’investigació, es creu que pot tenir grans beneficis ambientals en diferents àmbits: Biochar com a millora de la fertilitat, Biochar com a via de gestió de residus, Biochar per producció d’energia, i Biochar per la mitigació del canvi climàtic. Cal tenir en compte possibles riscos a l’hora d’aplicar biochar en sòls. Ja que el producte final varia segons el material de partida. En especial quan es genera biochar a partir de residus, ja siguin de depuradora, industrials o ramaders, degut que el seu contingut en contaminants pot ser perjudicial pel medi ambient i per la salut de les plantes. Els contaminats presents, sobretot metalls pesats i hidrocarburs aromàtics policíclics (PAH), són difícilment eliminats o es produeixen “de novo” durant el procés de piròlisi, respectivament, de manera que amb les aplicacions de biochar poden causar impactes negatius. En aquest projecte, es centre especial atenció en una única característica del sòl, com es la capacitat d’intercanvi catiònic (CIC). La CIC és la capacitat que té el sòl per retenir i alliberar ions amb càrrega positiva. Per les seves característiques, l’argila i la matèria orgànica són les que condicionen la CIC total d’un sòl, ja que aquestes contenen carregues negatives a la seva superfície. La CIC proporciona als sòls la capacitat de retenir nutrients, necessaris per el creixement de les plantes, per tant una major CIC incrementa la fertilitat dels sòls, així com permet reduir les pèrdues d’aquests nutrients per lixiviació i mitigar possible contaminació de les aigües. L’objectiu principal del projecte doncs, és estudiar el potencial ús d’un biochar de gasificació com esmena orgànica per a sòls agrícoles alcalins mediterranis, i més concretament el seu paper per a millora de la retenció de nutrients en relació al potencial augment de la capacitat d’intercanvi catiònic (CIC) del sòl 18 mesos després de la seva aplicació en parcel·les de camp. Les conclusions finals no han estat del tot satisfactòries, degut que no s’han trobat diferències en la CIC, havent de rebutjar la hipòtesi de partida. Tot i que hi ha diferents factors que poden ser la causa d’aquests resultats. Una possibilitat, probablement la que dona major explicació, és el poc temps transcorregut des de l’aplicació de biochar fins al moment de les anàlisis.

Estudi de la viabilitat econòmica de la implantació d'una planta de piròlisi per a la producció de biochar en un context local i comarcal

En aquest document es pretén estudiar de la viabilitat econòmica de la implantació d’una planta de piròlisi per a la producció de biochar o char en un context local i comarcal. La biomassa és una font d’energia que genera uns rendiments energètics prou interesants i d’una manera respectuosa amb el medi ambient. Així doncs, la teòrica planta utilitzarà biomassa que, a traves del tractament termoquímic de la piròlisi, ens generarà uns productes que són d’utilitat per l’obtenció d’energia d’una manera respectuosa amb el medi ambient. Abans de fer l’anàlisi econòmic, hi ha una explicació extensa dels processos termoquímics, com són la piròlisi, la gasificació i la torrefacció. Posteriorment, es du a terme una revisió de l’estat actual de les tecnologies de conversió de biomassa a Catalunya i finalment es realitza un inventari i anàlisi dels usos de la biomassa a Catalunya, en el qual es parla principalment de l’estella el pèl·let, així com també de la seva producció, consum i exportació. El nostre anàlisi econòmic de la planta de processament de biomassa es durà a terme a nivell local, és a dir en un municipi, i també a nivell comarcal a Catalunya. A partir del processament de biomassa per mitja de la piròlisi, obtindrem uns productes, entre els quals el biochar, que serà un dels productes finals per poder vendre. L’altre producte serà el pèl·let de biochar, que l’obtindrem a través del procés de pel·letització. Aquest procés ens permetrà densificar el mateix biochar i obtenir-ne pèl·lets amb un poder calorífic superior, com també el seu possible preu de venda final. En aquest anàlisi econòmic plantejarem diferents escenaris tant a nivell local com comarcal, és a dir, farem variar diferents paràmetres de la planta, com poden ser els dies, les hores de treball, el sou dels treballadors, l’existència de procés de pel·letització...per veure la viabilitat del nostre projecte. Aquesta viabilitat la mesurarem amb diferents Índexs, entre els quals hi ha l’Índex de Rendibilitat, que ens determinarà si el projecte és possible si el seu valor és més gran a 1.

Viabilitat de les energies renovables a la comarca de la Segarra

El present projecte té la finalitat de fer un estudi sobre les diferents tipologies d'energies renovables i les possibilitats de la seva implantació a la comarca de la Segarra.

Estudi de viabilitat tècnica i econòmica de gasificació de residus de serraria per a la generació elèctrica i tèrmica

En aquest Projecte s’analitza la viabilitat de gasificació de residus de serraria per a l’obtenció d’energia tèrmica i elèctrica en una empresa tipus amb capacitat de processar anualment 2.800 m3 de fusta en rol. La tecnologia de gasificació de biomassa possibilita la revalorització energètica dels residus proporcionant un gas de síntesi amb poder calorífic que netejat i refredat és apte per a la generació elèctrica i tèrmica en motors de combustió. S’analitzen diferents possibilitats de recuperació energètica i es decideix utilitzar un generador acoblat a un motor Diesel. La planta es dimensiona per a treballar a plena càrrega a partir dels residus disponibles. Els resultats de l’estudi de viabilitat manifesten que la gasificació de residus en la serraria és viable econòmicament si es consideren els ingressos per venda energètica i l’estalvi de combustible per l’aprofitament tèrmic.

Engineered Trx2p industrial yeast strain protects glycolysis and fermentation proteins from oxidative carbonylation during biomass propagation

Background: In the yeast biomass production process, protein carbonylation has severe adverse effects since it diminishes biomass yield and profitability of industrial production plants. However, this significant detriment of yeast performance can be alleviated by increasing thioredoxins levels. Thioredoxins are important antioxidant defenses implicated in many functions in cells, and their primordial functions include scavenging of reactive oxygen species that produce dramatic and irreversible alterations such as protein carbonylation. Results: In this work we have found several proteins specifically protected by yeast Thioredoxin 2 (Trx2p). Bidimensional electrophoresis and carbonylated protein identification from TRX-deficient and TRX-overexpressing cells revealed that glycolysis and fermentation-related proteins are specific targets of Trx2p protection. Indeed, the TRX2 overexpressing strain presented increased activity of the central carbon metabolism enzymes. Interestingly, Trx2p specifically preserved alcohol dehydrogenase I (Adh1p) from carbonylation, decreased oligomer aggregates and increased its enzymatic activity. Conclusions: The identified proteins suggest that the fermentative capacity detriment observed under industrial conditions in T73 wine commercial strain results from the oxidative carbonylation of specific glycolytic and fermentation enzymes. Indeed, increased thioredoxin levels enhance the performance of key fermentation enzymes such as Adh1p, which consequently increases fermentative capacity.

Study of seawater biofiltration by measuring adenosine triphosphate (ATP) and turbidity

In the present study, we examined seawater biofiltration in terms of adenosine triphosphate (ATP) and turbidity. A pilot biofilter continuously fed with fresh seawater reduced both turbidity and biological activity measured by ATP. Experiments operated with an empty bed contact time (EBCT) of between 2 and 14 min resulted in cellular ATP removals of 32% to 60% and turbidity removals of 38% to 75%. Analysis of the water from backwashing the biofilter revealed that the first half of the biofilter concentrated around 80% of the active biomass and colloidal material that produces turbidity. By reducing the EBCT, the biological activity moved from the first part of the biofilter to the end. Balances of cellular ATP and turbidity between consecutive backwashings indicated that the biological activity generated in the biofilter represented more than 90% of the detached cellular ATP. In contrast, the trapped ATP was less than 10% of the overall cellular ATP detached during the backwashing process. Furthermore, the biological activity generated in the biofilter seemed to be more dependent on the elapsed time than the volume filtered. In contrast, the turbidity trapped in the biofilter was proportional to the volume filtered, although a slightly higher amount of turbidity was found in the backwashing water; this was probably due to attrition of the bed medium. Finally, no correlations were found between turbidity and ATP, indicating that the two parameters focus on different matter. This suggests that turbidity should not be used as an alternative to cellular concentration.

Estudi de la producció i de la qualitat farratgera de les pastures de la finca dels Cingles de l'Avenc (Tavertet). 2011

A Catalunya, la protecció i gestió de zones d’especial interès natural ha estat majoritàriament realitzada pel conjunt de les administracions públiques. Tot i així, en els últims anys han sorgit un conjunt d’iniciatives privades que a través d’acords de custòdia han passat a tenir un paper actiu en la protecció i gestió d’algunes finques amb un alt valor natural. És el cas de la finca els Cingles de l’Avenc, on s’ha dut a terme aquest treball, en la qual es pretén desenvolupar una activitat ramadera compatible amb la conservació dels valors naturals de la finca. L’objectiu principal d’aquest treball és conèixer la producció i qualitat farratgera dels diferents tipus de pastures que hi ha a la finca, i establir la càrrega ramadera que poden admetre. Aquest estudi ha tingut una durada de 3 anys i en aquest treball es presenten els resultats del 2011 i es fa l’anàlisi dels resultats dels 3 anys (2009, 2010, i 2011). L’estudi s’ha portat a terme en els 4 tipus principals de pastures que hi ha a la finca: joncedes, pastures mesòfiles, prats de dall i pastures sembrades. S’han utilitzat 11 parcel·les permanents excloses de la pastura, establertes l’any 2009, que inclouen la diversitat de tipus i zones de pastura. S’ha realitzat un mostreig de la biomassa mensual, d’abril a novembre, que ha consistit en dallar 4 quadrats de 50 x 50 cm, i s’ha calculat la producció anual. S’ha determinat la qualitat farratgera de l’herba de 4 moments de l’any: maig, juny, juliol i octubre. Després dels tres anys d’estudi hem obtingut que les pastures sembrades i els prats de dall són els més productius (1.067 g/m2.any i 1.005 g/m2.any, respectivament). La producció de les pastures mesòfiles i de les joncedes són més baixes (554 g/m2.any i 291 g/m2.any, respectivament). La qualitat farratgera de les pastures és bona a totes les comunitats, amb valors mitjans de proteïna digerible de 6,63%, de fibra bruta de 29,13%, de lignina de 7,29% i de 0,69 (ENL/1,700) unitats farratgeres. La producció anual global obtinguda a la finca durant aquests tres anys permet suportar una càrrega ramadera admissible d’unes 208 UBG (Unitats de Bestiar Gros. 1 U.B.G equival a 1 vaca a partir de 2 anys).

Projecte de la instal•lació de climatització d’una llar d’infants

Elnostreclientésunpromotoralqualselihaencarregatlaconstrucciód’unallard’infantsprivadaperaunacol•∙legideprimàriaDinselrecintedel’escolaprimàriahihaunespaidestinatperlaconstrucciódelallard’infants,peròlaintencióésquelaLlard’Infantstinguitotalindependènciaenergèticadel’edificiexistent. L’objectedelprojecteéseldissenyidimensionamentd’unainstal•∙laciódecalefacciómitjançantcalderadebiomassa,quesatisfacilesnecessitatsdelaLlard’Infants,ieldissenyidimensionamentd’unsistemasolartèrmicperabastirl’aiguacalentasanitàriaiquecomenergiaderecolzamentutilitzilacalderadebiomassa.Comaaltresrequisitsatenirencomptehihaeldimensionamentd’unaltresistemaalternatiud’estalvid’energiaperreduirelconsumdelainstal•∙lacióifer--‐laaixíméseficientieldesigexprésdelpropietari,quedeserpossible,liagradariainstal•∙larterraradiant.Améstambés’haencarregatl’elaboraciód’unestudideviabilitateconòmica,delainversiód’instal•∙larunacalderadebiomassaenfrontaladeinstal•∙larunsistemaambcalderadegasoilpertenirencompteeltempsderetorneconòmicil’amortització.Perdissenyaridimensionarlainstal•∙laciós’hatingutencompteelcomplimentdelesexigènciesmarcadespelRITE,pelCodiTècnicdel’Edificacióitambés’havolgutadaptarlesinstal•∙lacionsalesDirectivesEuropees2010/31/UEi2012/27/UEenrelacióaeficiènciaenergètica