Italy's urban waste metabolism

The problem of waste management is causing growing concern due to increasing generation rates, the emissions into soil, water and air, the social conflicts derived from the election of disposal sites and the loss of resources and energy among others. In this work, an innovative methodology is used to enable a better understanding of the waste generation and management system in Italy. Two new waste indicators are built to complement the conventional indicators used by official statistics. Then a multi-scale analysis of the Density of Waste Disposed (DWD) is carried out to highlight the territorial diversity of waste performances and test its contribution to detect plausible risky areas. Starting from Italian regions, the scale down goes on to the provincial level and, only for the region of Campania, the municipal one. First, the analysis shows that the DWD is able to complement the information provided by the conventional waste indicators. Second, the analysis shows the limitations of using a unique institutional solution to waste management problems. In this sense the multi-scale analysis provides with a more realistic picture of Italian waste system than using a single scale.

Auditoria ambiental de l'edifici de l'Àrea de Territori, Medi Ambient, Paisatge i Espai Urbà de l'Ajuntament de Sitges

Aquest projecte realitza una auditoria ambiental de l’edifici de l’Àrea de Territori, Medi Ambient, Paisatge i Espai Urbà de l’Ajuntament de Sitges, com a primer pas per a la implantació d’un sistema de gestió ambiental (SGA), en acord amb el Reglament (CE) nº 761/2001, i la posterior obtenció d’un certificat de gestió i auditories ambientals (EMAS). L’auditoria s’inicia amb la identificació dels aspectes ambientals de l’edifici, mitjançant la recopilació de dades sobre consums energètics i hídrics, la estimació de la generació de residus i enquestes de mobilitat als treballadors. Aquestes dades són utilitzades per determinar els aspectes ambientals significatius i posteriorment, exposar una sèrie de propostes de millora per tal de corregir-los o minimitzar-los, com ara sistemes d’estalvi d’aigua, d’enllumenat, de producció d’electricitat i l’educació ambiental dels treballadors. Per a la implantació d’un SGA en la situació actual de l’edifici, es necessària, entre altres coses, la implantació d’un sistema de registre que arxivi els consums d’aigua, energia i generació de residus, per tal de dur un control de les despeses de cadascun dels vectors. A més, caldrà implementar un Programa de bones pràctiques ambientals en l’oficina per tal de reduir el consum elèctric, d’aigua i generació de residus, i la seva classificació per part dels treballadors.

Anàlisi ambiental de La Pleta: oficina tècnica del Parc del Garraf

En aquest projecte s’ha analitzat la viabilitat de l’autosuficiència de la Pleta, l’oficina tècnica del Parc del Garraf, a partir de diferents recursos renovables. S’ha realitzat un estudi del consum hídric i energètic i de la generació de residus per tal d’avaluar les deficiències de cada sistema, per poder-hi aplicar les mesures pertinents. Els resultats obtinguts mostren que un 40% de l’aigua que es consumeix a l’edifici prové dels camions cisterna que la subministren. Per tant, la principal proposta de millora va encaminada a reduir aquest volum d’aigua i per aconseguir-ho, es proposa augmentar la superfície de recollida d’aigua de pluja aprofitant la zona pavimentada del pati de magatzems. Les altres propostes intentaran reduir el volum total d’aigua consumida, com per exemple canviar el filtre actual de les aixetes per airejadors que permeten estalviar fins a un 50% d’aigua, instal·lar cisternes de volum inferior o posar en funcionament el reg per degoteig instal·lat actualment a la Pleta però que no es troba en funcionament. Pel que fa a l’energia hi ha dues fonts, el gasoil i les plaques FV. En quant al gasoil cal diferenciar entre el consum del generador per produir electricitat i el consum de la caldera per la calefacció. Un cop estudiat el sistema s’ha obtingut que les plaques solars FV aconsegueixen produir el 73% de l’electricitat demandada a la Pleta, la resta de l’electricitat la proporciona el generador. El principal problema, però és el gran consum de gasoil per la calefacció. Les millores proposades per a solucionar aquesta problemàtica pretenen millorar l’eficiència de la instal·lació de plaques solars FV col·locant més panells solars i disminuir el consum de gasoil per part de la calefacció, ja sigui millorant l’eficiència energètica i/o canviant la font d’energia per biomassa. En el cas de residus s’ha observat que es produeixen 3.283 kg/any, sent el rebuig la fracció més important. Per tal de reduir el volum de residus generats, es pretén fomentar la utilització d’estris reutlilitzables i el correcte reciclatge, substituint les papereres actuals dels despatxos per les de paper i posant cartells informatius o indicatiu en els llocs adients.

Propostes de prevenció de residus en esdeveniments a la ciutat de Sitges

El model actual de consum comporta el malbaratament de recursos, potenciant l’ús desmesurat de materials i productes no reutilitzables, convertint-los en residu. Aquesta generació creixent de residus comporta la necessitat de gestionar-los de manera eficient o impedir generar-los, per minimitzar els impactes ambientals i econòmics. En aquest projecte es pretén actuar en la prevenció de la generació de residus a Sitges, concretament en la promoció d’actuacions de prevenció de residus en esdeveniments. L’estudi analitza la situació actual del municipi en quant a prevenció de residus i, tenint en compte el tipus de residus generats en els esdeveniments, proposa mesures per reduir-los considerant el seu cost econòmic, comptabilitzant les despeses amb i sense l’aplicació de les mesures, i el benefici d’aquestes llarg termini.

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.

The implementation of liquid chromatography tandem mass spectrometry for the official control of lipophilic toxins in seafood: Single-laboratory validation under four chromatographic conditions

We performed a comprehensive study to assess the fit for purpose of four chromatographic conditions for the determination of six groups of marine lipophilic toxins (okadaic acid and dinophysistoxins, pectenotoxins, azaspiracids, yessotoxins, gymnodimine and spirolides) by LC-MS/MS to select the most suitable conditions as stated by the European Union Reference Laboratory for Marine Biotoxins (EURLMB). For every case, the elution gradient has been optimized to achieve a total run-time cycle of 12 min. We performed a single-laboratory validation for the analysis of three relevant matrices for the seafood aquaculture industry (mussels, pacific oysters and clams), and for sea urchins for which no data about lipophilic toxins have been reported before. Moreover, we have compared the method performance under alkaline conditions using two quantification strategies: the external standard calibration (EXS) and the matrix-matched standard calibration (MMS). Alkaline conditions were the only scenario that allowed detection windows with polarity switching in a 3200 QTrap mass spectrometer, thus the analysis of all toxins can be accomplished in a single run, increasing sample throughput. The limits of quantification under alkaline conditions met the validation requirements established by the EURLMB for all toxins and matrices, while the remaining conditions failed in some cases. The accuracy of the method and the matrix effects where generally dependent on the mobile phases and the seafood species. The MMS had a moderate positive impact on method accuracy for crude extracts, but it showed poor trueness for seafood species other than mussels when analyzing hydrolyzed extracts. Alkaline conditions with EXS and recovery correction for OA were selected as the most proper conditions in the context of our laboratory. This comparative study can help other laboratories to choose the best conditions for the implementation of LC-MS/MS according to their own necessities.

Simple and fast methods based on solid-phase extraction coupled to liquid chromatography with UV detection for the monitoring of caffeine in natural and waste waters as marker of anthropogenic impact

Two concentration methods for fast and routine determination of caffeine (using HPLC-UV detection) in surface, and wastewater are evaluated. Both methods are based on solid-phase extraction (SPE) concentration with octadecyl silica sorbents. A common “offline” SPE procedure shows that quantitative recovery of caffeine is obtained with 2 mL of an elution mixture solvent methanol-water containing at least 60% methanol. The method detection limit is 0.1 μg L−1 when percolating 1 L samples through the cartridge. The development of an “online” SPE method based on a mini-SPE column, containing 100 mg of the same sorbent, directly connected to the HPLC system allows the method detection limit to be decreased to 10 ng L−1 with a sample volume of 100 mL. The “offline” SPE method is applied to the analysis of caffeine in wastewater samples, whereas the “on-line” method is used for analysis in natural waters from streams receiving significant water intakes from local wastewater treatment plants

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 ...

Method development for the simultaneous determination of methylmercury and inorganic mercury in seafood

This paper reports the method development for the simultaneous determination of methylmercury MeHgþ) and inorganic mercury (iHg) species in seafood samples. The study focused on the extraction and quantification of MeHgþ (the most toxic species) by liquid chromatography coupled to on-line UV irradiation and cold vapour atomic fluorescence spectroscopy (LC-UV-CV-AFS), using HCl 4 mol/L as the extractant agent. Accuracy of the method has been verified by analysing three certified reference materials and different spiked samples. The values found for total Hg and MeHgþ for the CRMs did not differ significantly from certified values at a 95% confidence level, and recoveries between 85% and 97% for MeHgþ, based on spikes, were achieved. The detection limits (LODs) obtained were 0.001 mg Hg/kg for total mercury, 0.0003 mg Hg/kg for MeHgþ and 0.0004 mg Hg/kg for iHg. The quantification limits (LOQs) established were 0.003 mg Hg/kg for total mercury, 0.0010 mg Hg/kg for MeHgþ and 0.0012 mg Hg/kg for iHg. Precision for each mercury species was established, being 12% in terms of RSD in all cases. Finally, the developed method was applied to 24 seafood samples from different origins and total mercury contents. The concentrations for Total Hg, MeHg and iHg ranged from 0.07 to 2.33, 0.003-2.23 and 0.006-0.085 mg Hg/kg, respectively. The established analytical method allows to obtain results for mercury speciation in less than 1 one hour including both, sample pretreatment and measuring step.

Avaluació ambiental de la recollida de residus municipals de Sant Boi de Llobregat

La gestió dels residus municipals ha d’avançar cap a la sostenibilitat per tal de poder fer front al gran volum de residus que es generen actualment i no malmetre el medi ambient. Aquest fet motiva a l’elaboració d’aquest projecte que es centra en l’anàlisi del procés de recollida dels residus municipals. L’estudi realitza en primer lloc una avaluació ambiental de la recollida global i una avaluació ambiental específica de la recollida de la fracció Resta mitjançant el programari SIMUR (desenvolupada per l’Agència d’Ecologia Urbana de Barcelona). Amb aquesta eina de simulació de models de gestió de residus municipal es calcula el balanç de massa, el balanç energètic, el balanç d’emissions i el balanç econòmic del procés de recollida. La metodologia per al desenvolupament de la segona fase del projecte es basa en la realització de treball de camp per al disseny de taules descriptives dels circuits de recollida de la fracció Resta, que permeten comparar-los entre sí i aconseguir l’objectiu d’avaluar l’eficiència dels sistemes de recollida de càrrega lateral i posterior de la fracció. L’assoliment dels objectius permet fer-se una idea de l’estat actual de la recollida dels residus de Sant Boi, identificant-ne els punts forts i febles i plantejant propostes de millora encarades a aconseguir una futura generació i recollida de residus més respectuosa amb l’entorn.

Towards an emotion-driven interactive music system: ridging the gaps between affect, physiology and sound generation

Report for the scientific sojourn at the Stanford University from January until June 2007. Music is well known for affecting human emotional states, yet the relationship between specific musical parameters and emotional responses is still not clear. With the advent of new human-computer interaction (HCI) technologies, it is now possible to derive emotion-related information from physiological data and use it as an input to interactive music systems. Providing such implicit musical HCI will be highly relevant for a number of applications including music therapy, diagnosis, nteractive gaming, and physiologically-based musical instruments. A key question in such physiology-based compositions is how sound synthesis parameters can be mapped to emotional states of valence and arousal. We used both verbal and heart rate responses to evaluate the affective power of five musical parameters. Our results show that a significant correlation exists between heart rate and the subjective evaluation of well-defined musical parameters. Brightness and loudness showed to be arousing parameters on subjective scale while harmonicity and even partial attenuation factor resulted in heart rate changes typically associated to valence. This demonstrates that a rational approach to designing emotion-driven music systems for our public installations and music therapy applications is possible.

La ramaderia ecològica de boví a les Valls d'Àneu i viabilitat del producte ecològic: de la producció al consum

A les Valls d’Àneu la producció ramadera de boví ecològic és molt important, ja que, actualment, el 22% de les explotacions són ecològiques i es preveu que aquest percentatge augmenti fins al 50% en els propers dos anys. Malgrat això, la motivació principal per a convertir les explotacions convencionals en ecològiques és el factor econòmic, no la consciència ambiental. En l’anàlisi del cicle productiu carni del boví ecològic procedent de les Valls d’Àneu s’ha observat que no hi ha diferències substancials entre la producció ecològica i la convencional. Tot i així, el producte carni de boví ecològic no té gran sortida al mercat, ja que aquest és incipient i, a més, el preu del producte ecològic és molt més elevat que el del convencional. Un aspecte crític de la producció ramadera ecològica és que la seva normativa no considera els impactes ambientals que genera, com són els derivats del transport, la generació de residus d’envasos, etc. En aquest estudi es presenta una aproximació quantitativa dels impactes generats en el cicle productiu carni de boví ecològic de les Valls d’Àneu.

An approximate mathematical model for solidification of a flowing liquid in a microchannel

A mathematical model is developed to analyse the combined flow and solidification of a liquid in a small pipe or two-dimensional channel. In either case the problem reduces to solving a single equation for the position of the solidification front. Results show that for a large range of flow rates the closure time is approximately constant, and the value depends primarily on the wall temperature and channel width. However, the ice shape at closure will be very different for low and high fluxes. As the flow rate increases the closure time starts to depend on the flow rate until the closure time increases dramatically, subsequently the pipe will never close.

Extensional flow of nematic liquid crystal under electric field gradient

Systematic asymptotic methods are used to formulate a model for the extensional flow of a thin sheet of nematic liquid crystal. With no external body forces applied, the model is found to be equivalent to the so-called Trouton model for Newtonian sheets (and fi bers), albeit with a modi fied "Trouton ratio". However, with a symmetry-breaking electric field gradient applied, behavior deviates from the Newtonian case, and the sheet can undergo fi nite-time breakup if a suitable destabilizing field is applied. Some simple exact solutions are presented to illustrate the results in certain idealized limits, as well as sample numerical results to the full model equations.

Estudi de les càrregues ambientals del compostatge casolà. Simulació d'un sistema de compostatge domèstic i determinació d'emissions de gasos contaminants

Aquest treball s’enfoca cap l’anàlisi de les emissions de gasos amb un potencial impacte negatiu sobre l’entorn que es poden emetre a l’atmosfera durant el compostatge casolà com són el metà i l’òxid nitrós pel seu paper de gasos d’efecte hivernacle i l’amoníac, però sense oblidar el seguiment dels paràmetres del procés en si i la determinació de la qualitat del compost produït. Durant poc més de 6 mesos s’ha simulat un sistema de compostatge casolà tal i com podria donar‐se en un domicili particular i s’ha confirmat la seva eficàcia en la reducció en pes del residu tractat així com l’obtenció d’un producte final altament estable i d’una qualitat més que acceptable. Pel que fa a les emissions de gasos, les quantitats determinades no són menyspreables. L’experiment s’ha realitzat per triplicat. Les emissions són molt erràtiques i no s’han trobat patrons clars en la seva evolució durant el procés de compostatge més enllà d’una certa correlació entre les emissions d’amoníac i la diferència de temperatures entre l’ambient i l’interior dels compostadors. Cal destacat un elevat grau de biaix en la determinació d’emissions gasoses a petita escala, com és el cas del compostatge casolà. Finalment constatar que la generació de lixiviats en el compostatge domèstic pot ser important donat el contingut en aigua de la matèria orgànica tractada a nivell casolà i el limitat accés a material estructurant sec que es té per a compensar‐les.