Aplicación web para la gestión de contenidos del grupo GENOCOV

El proyecto que se presenta va dirigido al grupo GENOCOV (Grupo de Tratamiento Biológico de Efluentes Líquidos y Gaseosos. Eliminación de Nutrientes. Olores y Compuestos Orgánicos Volátiles) perteneciente al Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y consiste en el desarrollo de una aplicación web para el manejo de la información de material bibliográfico de consulta, reactivos químicos y el currículum vitae del grupo de investigación.

Eliminació simultània de fòsfor i nitrogen en aigües residuals, utilitzant microorganismes DPAO en un reactor discontinu seqüencial (SBR)

En aquest estudi es realitzà eliminació biològica simultània de fòsfor i nitrogen en un Reactor Discontinu Seqüencial (SBR), el qual conté una biomassa enriquida amb Organismes Desnitrificadors Acumuladors de Fòsfor (DPAO) que utilitzen com a única font de carboni l’àcid propiònic i com acceptors d’electrons: nitrit en la fase anòxica i oxigen en l’aeròbica. L’SBR opera amb cicle de 8 h alternant fase anaeròbica, anòxica i aeròbica. El seguiment del sistema es realitzà mitjançant mesures on-line (titrimetria) i off-line (quantificació d’àcid propiònic, nitrit i fòsfor), utilitzant l’HPLC per quantificar l’àcid propiònic i cromatografia iònica per les mesures de nitrit i fòsfor. Amb aquest sistema es pretén augmentar la captació de fòsfor en la fase anòxica fet que s’aconseguí realitzant diferents canvis al reactor per tal de maximitzar el consum de nitrit en aquesta fase, ja fos allargant el temps de fase o augmentant la concentració de biomassa. Aquest experiment ha suposat un augment de la captació de fòsfor (33 mg P-PO4 3-/L), de l’eliminació neta de fòsfor (17 mg P-PO4 3-/L) i de consum de nitrit (27 mg N-NO2-). Per altra banda, es pretenia veure els efectes a curt termini de l’eliminació de la fase aeròbica a partir del seguiment de 2 cicle puntuals i d’un cicle de 32 h sense fase aeròbica. En ambdós casos s’aconseguí una eliminació neta de fòsfor.

Identificació de variables d'estat del sistema costaner sensibles a la càrrega de nutrients

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Napier University, Gran Bretanya, des d’octubre del 2006 a febrer del 2007. Els ecosistemes marins costaners són sistemes complexos, tant pel que fa a l’estructura de les comunitats que hi viuen com per la seva dinàmica, amb processos que impliquen múltiples escales d’espai i de temps. Aquesta complexitat natural s’ha incrementat al llarg de les darreres dècades com a conseqüència directa del creixement urbà al litoral. L’augment de població a les zones costaneres ha comportat no només un augment generalitzat en l’aport de nutrients inorgànics al mar, sinó també una forta intervenció sobre la línia de costa –construcció de ports, dics- i canvis en el moviment de les masses d’aigua. En aquest context, la interacció entre els factors turbulència-nutrients a la zona costanera pot ser clau per a millorar la nostra comprensió sobre el funcionament dels sistemes planctònics i, en darrer terme, per a derivar-ne mesures de gestió. A diferència de treballs experimentals previs, que adrecen els efectes de la turbulència i/o els nutrients sobre grups específics de plàncton, per avaluar la resposta conjunta de la comunitat necessitem paràmetres integradors, que relacionin diversos processos i donin una idea general de l’estat i funcionament de l’ecosistema. Durant l’estada de recerca alguns dels algoritmes que es fan servir per la costa escocesa van reformular-se i recalcular-se amb dades de la Mediterrània (dades procedents de la badia de Blanes i de la costa de Barcelona). Els resultats mostren una capacitat de resposta molt ràpida del plàncton als increments de nutrients, una variabilitat anual marcada (quant a diversitat d’organismes planctònics) i apunten el fòsfor com a principal limitant del creixement dels organismes en aquesta zona de la Mediterrània.

Eliminació autotròfica de nitrogen en una pila biològica (microbial fuel cells )

L’aigua i l’energia formen un binomi indissociable. En relació al cicle de l’aigua, des de fa varies dècades s’han desenvolupat diferents formes per recuperar part de l’energia relacionada amb l’aigua, per exemple a partir de centrals hidroelèctriques. No obstant, l’ús d’aquesta aigua també porta associat un gran consum energètic, relacionat sobretot amb el transport, la distribució, la depuració, etc... La depuració d’aigües residuals porta associada una elevada demanda energètica (Obis et al.,2009). En termes energètics, tot i que la despesa elèctrica d’una EDAR varia en funció de diferents paràmetres com la configuració i la capacitat de la planta, la càrrega a tractar, etc... es podria considerar que el rati mig seria d’ aproximadament 0.5 KWh•m-3.Els principals costos d’explotació estan relacionats tant amb la gestió de fangs (28%) com amb el consum elèctric (25%) (50% tractament biològic). Tot i que moltes investigacions relacionades amb el tractament d’aigua residual estan encaminades en disminuir els costos d’operació, des de fa poques dècades s’està investigant la viabilitat de que l’aigua residual fins i tot sigui una font d’energia, canviant la perspectiva, i començant a veure l’aigua residual no com a una problemàtica sinó com a un recurs. Concretament s’estima que l’aigua domèstica conté 9.3 vegades més energia que la necessària per el seu tractament mitjançant processos aerobis (Shizas et al., 2004). Un dels processos més desenvolupats relacionats amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica és la digestió anaeròbia. No obstant, aquesta tecnologia permet el tractament d’altes càrregues de matèria orgànica generant un efluent ric en nitrogen que s’haurà de tractar amb altres tecnologies. Per altre banda, recentment s’està investigant una nova tecnologia relacionada amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica: les piles biològiques (microbial fuel cells, MFC). Aquesta tecnologia permet obtenir directament energia elèctrica a partir de la degradació de substrats biodegradables (Rabaey et al., 2005). Les piles biològiques, més conegudes com a Microbial Fuel Cells (acrònim en anglès, MFC), són una emergent tecnologia que està centrant moltes mirades en el camp de l’ investigació, i que es basa en la producció d’energia elèctrica a partir de substrats biodegradables presents en l’aigua residual (Logan., 2008). Els fonaments de les piles biològiques és molt semblant al funcionament d’una pila Daniell, en la qual es separa en dos compartiments la reacció d’oxidació (compartiment anòdic) i la de reducció (compartiment catòdic) amb l’objectiu de generar un determinat corrent elèctric. En aquest estudi, bàsicament es mostra la posada en marxa d'una pila biològica per a l'eliminació de matèria orgànica i nitrogen de les aigües residuals.

Resposta de les espècies algals a canvis en la disponibilitat de nutrients

L'objectiu general del projecte de tesi és el d'estudiar la resposta de les espècies algals a canvis en la disponibilitat de nutrients (i.e. NH4+/NO3-/PO43-). La hipòtesi de partida és que les alteracions en les concentracions absolutes i relatives de nutrients provoquen canvis en l'activitat de les espècies algals que seran més o menys intensos en funció de l’espècie i que són fruit de les característiques eco-evolutives intrínseques de cadascuna. Els objectius concrets es diferencien per l’escala temporal a la que s’observa la resposta, que va des de minuts fins a setmanes: Objectiu 1. Analitzar canvis a curt termini en l’activitat de les espècies degut a augments puntuals en la concentració absoluta i relativa de nutrients (NH4+/NO3-/ PO43-). S'ha vist que algunes espècies redueixen l’activitat fotosintètica a curt termini per destinar tots els recursos a l’assimilació de nutrients (Elrifi i Turpin 1986). S’estudiarà si aquesta pauta es troba de forma generalitzada i si respon a patrons evolutius, funcionals (mida, forma...) o ecològics (disponibilitat de nutrients). Objectiu 2. Analitzar, a mig termini, l’activitat de les espècies algals a diferents concentracions de NH4+/NO3-/ PO43-. Les respostes s’intentaran modelar, de manera que els paràmetres es puguin considerar trets funcionals característics de les espècies. S'estudiarà si la variabilitat en aquests trets respon a patrons evolutius o a d’altres trets funcionals com per exemple la mida. Objectiu 3. Analitzar com afecta, a llarg termini, la disponibilitat de nutrients en la composició d’espècies. Es detectarà quines espècies són més sensibles a les condicions de NH4+:NO3- i N:P del medi, i com es relaciona això amb les respostes específiques trobades en els objectius anteriors.

Creació d'un consorci de microorganismes per l'eliminació de fòsfor a partir de fonts de carboni alternatives

L'existència d’una font de carboni adequada per l’eliminació biològica de fòsfor, és un factor decisiu per l'eliminació de fòsfor de les aigües residuals urbanes. Per a les aigües residuals amb baix contingut d'àcids grassos volàtils és necessària l’addició d’alguna font de carboni externa. El metanol és la font de carboni més utilitzada en processos a EDAR (p.ex. desnitrificació), degut al seu baix cost. Malgrat això, varis estudis proven que per l’eliminació biològica de fòsfor, aquest, no és una bona alternativa. En aquest estudi es desenvolupa un consorci amb la biomassa de digestió anaeròbia i biomassa acumuladora de polifosfat (PAO). El propòsit del consorci és la degradació de metanol en AGV, per obtenir l'activitat EBPR. A més, aquest estudi mostra la viabilitat de substituir en el consorci el metanol per altres fonts de carboni.

Anàlisi i millora dels processos online i eliminació de les barreres d'accessibilitat i usabilitat del site d'una entitat financera

Aquest projecte se centrarà en l'anàlisi i millora dels processos online i l'eliminació de les barreres d'accessibilitat i usabilitat del site d'una entitat financera. Per al compliment d'aquest objectiu ens fixarem en el formulari de contractació d'una hipoteca.

Eliminació d'artefactes en EGG mitjançant l'ús de la Multivariate Empirical Mode Decomposition

La tècnica de l’electroencefalograma (EEG) és una de les tècniques més utilitzades per estudiar el cervell. En aquesta tècnica s’enregistren els senyals elèctrics que es produeixen en el còrtex humà a través d’elèctrodes col•locats al cap. Aquesta tècnica, però, presenta algunes limitacions a l’hora de realitzar els enregistraments, la principal limitació es coneix com a artefactes, que són senyals indesitjats que es mesclen amb els senyals EEG. L’objectiu d’aquest treball de final de màster és presentar tres nous mètodes de neteja d’artefactes que poden ser aplicats en EEG. Aquests estan basats en l’aplicació de la Multivariate Empirical Mode Decomposition, que és una nova tècnica utilitzada per al processament de senyal. Els mètodes de neteja proposats s’apliquen a dades EEG simulades que contenen artefactes (pestanyeigs), i un cop s’han aplicat els procediments de neteja es comparen amb dades EEG que no tenen pestanyeigs, per comprovar quina millora presenten. Posteriorment, dos dels tres mètodes de neteja proposats s’apliquen sobre dades EEG reals. Les conclusions que s’han extret del treball són que dos dels nous procediments de neteja proposats es poden utilitzar per realitzar el preprocessament de dades reals per eliminar pestanyeigs.

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.

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.

Effects of nutrients and turbulence on the production of transparent exopolymer particles: a mesocosm study

The production of transparent exopolymer particles (TEP) in response to several environmental variables was studied in 2 mesocosm experiments. The first (Expt 1) examined a gradient of 4 nutrient levels; the second (Expt 2) examined different conditions of silicate availability and zooplankton presence. Tanks were separated in 2 series, one subjected to turbulence and the other not influenced by turbulence. In tanks with nutrient addition, TEP were rapidly formed, with net apparent production rates closely linked to chl a growth rates, suggesting that phytoplankton cells were actively exuding TEP precursors. High nutrient availability increased the absolute concentration of TEP; however, the relative quantity of TEP produced was found to be lower, as TEP concentration per unit of phytoplankton biomass was inversely related to the initial nitrate dose. In Expt 1, an increase in TEP volume (3 to 48 µm equivalent spherical diameter) with nutrient dose was observed; in Expt 2, both silicate addition and turbulence enhanced TEP production and favored aggregation to larger TEP (>48 µm). The presence of zooplankton lowered TEP concentration and changed the size distribution of TEP, presumably by grazing on TEP or phytoplankton. For lower nutrient concentrations, the ratio of particulate organic carbon (POC) to particulate organic nitrogen (PON) followed the Redfield ratio. At higher nutrient conditions, when nutrients were exhausted during the post-bloom, a decoupling of carbon and nitrogen dynamics occurred and was correlated to TEP formation, with a large flow of carbon channeled toward the TEP pool in turbulent tanks. TEP accounted for an increase in POC concentration of 50% in high-nutrient and turbulent conditions. The study of TEP dynamics is crucial to understanding the biogeochemical response of the aquatic system to forcing variables such as nutrient availability and turbulence intensity.

L'avaluació, tria i eliminació de fons fotogràfics digitals. Estudi de cas del fons del fotògraf Efren Montoya a l'Arxiu Històric de Sabadell

Durant la última dècada hem viscut l’explosió de la fotografia digital. Les possibilitats de captar imatges s’ha multiplicat de manera gairebé infinita sense implicar costos afegits pel fotògraf. Això ens obliga a replantejar-nos la necessitat d’establir uns criteris ben definits per avaluar, triar i eliminar les fotografies que ingressen als nostres arxius. El treball que es presenta aquí té com a objectiu establir uns protocols per tal de poder aplicar aquests procediments al nous fons que passin a formar part del nostre patrimoni documental. Finalment, s’ha dut a terme l’experiència d’entregar al productor d’un fons part de la seva documentació per tal que ell l’avalués i després comparar els resultats amb l’avaluació duta a terme des de l’arxiu. Paraules clau: avaluació, tria, eliminació, fotografia born-digital, ingrés, metadades, arxiu digital, formats de preservació

Erosió hídrica en vinya per a producció de vi d'alta qualitat en zona mediterrània (Anoia-Penedès): quantificació de les pèrdues de nutrients per erosió del sòl i implicacions

La vinya, malgrat que no és una planta exigent pel que fa als sòls, es veu afectada per la pèrdua de sed per causa de l'erosió hídrica. En aquest treball es presenten uns primers resultats de mesures de pèrdues de sed en condicions reals de camp. Les parcel les control són de grans dimensions, conreades segons els costums de la zona. Com a referencia es prenen les pèrdues de sòl mitjanes, calculades a partir de l'USLE, per al conreu de vinya. Es determinen, a més de les pèrdues globals de sòlids, les de nutrients que això comporta. Tenint en compte que la metodologia emprada en el camp i en el laboratori condueix a resultats per defecte, les pèrdues mesurades del període de l'any de màximes pluges (tardor) són, de mitjana, de 13 Mg ha-1 en un sistema de cultiu tradicional i fins a 100 Mg ha-1 en un sistema de cultiu emparrat. La importància del problema a curt termini encareix els factors de producció i fa perillar la sostenibilitat de la vinya a llarg termini.

Eliminació d'artefactes en EGG mitjançant l'ús de la Multivariate Empirical Mode Decomposition

La tècnica de l’electroencefalograma (EEG) és una de les tècniques més utilitzades per estudiar el cervell. En aquesta tècnica s’enregistren els senyals elèctrics que es produeixen en el còrtex humà a través d’elèctrodes col•locats al cap. Aquesta tècnica, però, presenta algunes limitacions a l’hora de realitzar els enregistraments, la principal limitació es coneix com a artefactes, que són senyals indesitjats que es mesclen amb els senyals EEG. L’objectiu d’aquest treball de final de màster és presentar tres nous mètodes de neteja d’artefactes que poden ser aplicats en EEG. Aquests estan basats en l’aplicació de la Multivariate Empirical Mode Decomposition, que és una nova tècnica utilitzada per al processament de senyal. Els mètodes de neteja proposats s’apliquen a dades EEG simulades que contenen artefactes (pestanyeigs), i un cop s’han aplicat els procediments de neteja es comparen amb dades EEG que no tenen pestanyeigs, per comprovar quina millora presenten. Posteriorment, dos dels tres mètodes de neteja proposats s’apliquen sobre dades EEG reals. Les conclusions que s’han extret del treball són que dos dels nous procediments de neteja proposats es poden utilitzar per realitzar el preprocessament de dades reals per eliminar pestanyeigs.