Effects of atmospheric carbon dioxide fertilization on biomass and secondary metabolites of some plant species with pharmacological interes under greenhouse conditions

RESUMEN El aumento del CO2 atmosférico debido al cambio global y/o a las prácticas hortícolas promueve efectos directos sobre crecimiento vegetal y el desarrollo. Estas respuestas pueden ocurrir en ecosistemas naturales, pero también se pueden utilizar para aumentar la producción de algunas plantas y de algunos compuestos secundarios. El actual trabajo intenta estudiar los efectos del enriquecimiento atmosférico del CO2 bajo condiciones de invernadero en el crecimiento y la concentración y la composición de metabolitos secundarios de Taxus bacatta, Hypericum perforatum y Echinacea purpurea en condiciones ambientales mediterráneas. La fertilización del CO2 muestra perspectivas interesantes para la mejorara y aplicabilidad de técnicas hortícolas para aumentar productividad de plantas medicinales, a pesar de diferencias claras entre la especie. En general esta técnica promueve aumentos importantes y significativos en producción primaria y, en algunos casos, también en compuestos secundarios. Esto tiene una gran importancia hortícola porque la productividad a nivel de cosecha total aumenta, directamente porque se aumenta la concentración e indirectamente porque se aumenta la biomasa. SUMMARY The increase of atmospheric CO2 due to global change and/or horticultural practices promotes direct effects on plant growth and development. These responses may occur in natural ecosystems, but also can be used to increase the production of some plants and some secondary compounds. Present work tries to study the effects of atmospheric CO2 enrichment under greenhouse conditions on growth and in the concentration and composition of secondary metabolites of Taxus bacatta, Hypericum perforatum and Echinacea purpurea under Mediterranean environmental conditions. CO2 fertilization shows interesting perspectives to increase and improve horticultural techniques in order to increase plant medicinal productivity, in spite of clear differences among the species. In general this technique promotes important and significant increases in primary productivity and, in some cases, also in secondary compounds. This has a great horticultural relevance because the total productivity of this kind of products increase at crop level, directly because concentration is increased and /or indirectly because biomass is increased. RESUM L'augment del CO2 atmosfèric a causa del canvi global i/o a les pràctiques hortícoles promou efectes directes sobre creixement vegetal i el desenvolupament. Aquestes respostes poden ocórrer en ecosistemes naturals, però també es poden utilitzar per a augmentar la producció d'algunes plantes i d'alguns compostos secundaris. L'actual treball intenta estudiar els efectes de l'enriquiment atmosfèric del CO2 sota condicions d'hivernacle en el creixement i la concentració i la composició de metabòlits secundaris de Taxus bacatta, Hypericum perforatum i Echinacea purpurea en condicions ambientals mediterrànies. La fertilització del CO2 mostra perspectives interessants per a la millora i aplicabilitat de tècniques hortícoles per a augmentar productivitat de plantes medicinals, a pesar de diferències clares entre l'espècie. En general aquesta tècnica promou augments importants i significatius en producció primària i, en alguns casos, també en compostos secundaris. Això té una gran importància hortícola perquè la productivitat a nivell de collita total augmenta, directament perquè s'augmenta la concentració i indirectament perquè s'augmenta la biomassa.

Creación de alternativas productivas al modelo de la soja RR a partir de los criterios definidos por la población de Basavilbaso, Argentina

El consumo desmesurado de energía por parte de los países del Norte lleva a la creación de una deuda ecológica en los países del Sur. Ésta se debe, entre otros factores, al modelo agrario introducido con la “Nueva Revolución Verde”. En Argentina los monocultivos de sojaRR están potenciando la pérdida de la soberanía alimentaria en todo el país. Al mismo tiempo, las políticas energéticas europeas van a provocar una subida en la demanda de materias primas para la producción de biocombustible, lo que llevará a un aumento de la superficie de sojaRR en Argentina. El objetivo de este estudio es la creación de alternativas productivas mediante la implicación de la población de un municipio argentino. A través de la metodología de análisis social “CLIP” se han identificado los diferentes actores implicados en el modelo agrario que a lo largo del trabajo plantean propuestas de cambio para el sector agropecuario de su municipio. El resultado ha sido el planteamiento de cuatro grandes alternativas: la agricultura orgánica, la rotación de actividades, las producciones avícolas y apícolas y la diversificación de cultivos energéticos. Viendo que la tipología de consumo del Norte afecta directamente en la vida de los países del Sur, en todas las alternativas propuestas en este caso de estudio, se acaba por apostar por la creación de redes productivas y comerciales locales que potencien los beneficios en los países productores sin abandonar las posibilidades del mercado internacional.

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.

Autosuficiència energètica en nuclis de muntanya: experiència a Araós

A aquest estudi s’ha analitzat si és viable l’autosuficiència energètica en base a un estudi pilot al nucli d’Araós a partir dels recursos renovables locals. S’ha realitzat un anàlisi del consum energètic del nucli d’Araós i s’ha comparat amb el potencial de producció energètica dels recursos renovables locals, incloent energia provinent de la biomassa forestal dels boscos de què disposa el municipi d’Alins i energia solar. Igualment s’han analitzat les emissions de CO2 derivades del consum energètic del poble. S’ha comprovat així que la mitjana de consum per habitant i any d’Araós supera en 1Tep a la mitjana de Catalunya. El 38% del consum d’Araós però, prové de biomassa forestal local, que compta amb unes emissions de CO2 associades pràcticament nul·les. Finalment s’ha detectat que és possible assolir l’autosuficiència energètica d’Araós, mitjançant diferents estratègies d’implantació d’energies renovables. S’han considerat dues estratègies que cobreixen de 3 a 5 vegades el consum energètic: estratègia individual amb instal·lació d’energia solar en teulada i, calefacció i ACS a partir de calderes de biomassa; estratègia col·lectiva mitjançant una central de biomassa forestal. Ambdues representen beneficis energètics, econòmics i fins un 92% de reducció d’emissions de CO2.

Condicions socioecològiques de la riera d'Arbúcies pel retorn de la llúdriga (Lutra lutra)

La llúdriga (Lutra lutra) va desaparèixer de la conca de la Tordera a causa de la pressió humana sobre ella i el seu hàbitat. Recentment les seves poblacions s’estan recuperant a las conques nord de Catalunya. En aquest context es presenta els resultats dels anàlisis dels requeriments socioecològics de la llúdriga en l’afluent del riu Tordera de la riera d’Arbúcies: qualitat del bosc de ribera, valoració de la contaminació de l’aigua i l’anàlisi de les poblacions d’ictiofauna, a més de l’estimació de l’espècie més abundant. L’evolució de l’ús i cobertes del sòl del sòl mostren que existeix una tendència augment en las masses forestals, zones urbanitzades i infraestructures; també una disminució del camps de cultiu, fruiters i vinyes. La qualitat del bosc de ribera es va valorar a partir del l’índex QBR, obtenint que la màxima qualitat es localitza en el tram alt, disminuint a mesura que s’apropa a la desembocadura al Tordera. La contaminació de l’aigua a estat valorada, per una banda analitzant la qualitat biològica a partir dels índexs IPS i BMWPC, obtenint que la qualitat de l’aigua disminueix a mesura que transcorre riu avall, segons l’IPS. Amb el BMWPC es troba que existeix una recuperació de la qualitat de l’aigua en l’últim tram. Per altra banda s’han analitzat el compostos químics que afecten a la llúdriga, obtenint que les concentracions d’aquest no són rellevants a l’aigua. S’ha analitzat l’estructura de la població d’ictiofauna present, trobant que el Barbus meridionalis és l’espècie més abundant en tots el trams, a més d’augmentar en captures a mesura que l’aigua s’apropa al aiguabarreig amb la Tordera. S’ha estimat la biomassa present d’aquesta espècie, concloent que es suficient per mantenir una població no gaire densa de llúdrigues, inferior a 0,15 individus per kilòmetre de riu.

Plan de gestión de energías renovables en el Monasterio Sakya Tashi Ling del Garraf

En el presente estudio se han analizado las posibilidades de reducción del impacto ambiental que genera el consumo de energía en el Monasterio budista Sakya Tashi Ling del Parque del Garraf, mediante la mejora de la eficiencia energética de los edificios y la producción de la energía consumida a partir de fuentes de energía renovables. Se ha realizado un inventario exhaustivo de los flujos energéticos de entrada del Monasterio: electricidad y combustibles fósiles, y el análisis de estos datos ha permitido observar que la mayor parte del consumo energético del Monasterio tiene como uso final la iluminación. El consumo total de energía se ha cuantificado en 138 kWh/m2/año y la emisiones de CO2 en 177 kg CO2/m2/año. A partir de estos datos se ha estudiado la posibilidad de reducir el consumo y abastecer la demanda energética del Monasterio a través de fuentes de energía renovable como las placas solares fotovoltaicas o las calderas de biomasa. Para alcanzar este objetivo se han propuesto tres escenarios posibles con costes económicos y resultados muy distintos. A diferencia de los escenarios “Edificio Energía Plus” y “Edificio Energía 0”, el tercer escenario propuesto, que trataba de alcanzar el triple objetivo del Plan 20/20/20 (producir a partir de fuentes renovables el 20% de la energía consumida, aumentar en una 20% la eficiencia energética y reducir en un 20% las emisiones de CO2 derivadas del uso de la energía) ha resultado ser muy viable económicamente: la inversión necesaria se amortizaría en tan sólo 5 años.

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.

Els nous usos del castanyer

El present projecte de final de carrera de Ciències Ambientals estudia els usos actuals del castanyer (Castanea sativa) amb la finalitat de trobar nous usos per a aquesta espècie i de potenciar la recuperació de les masses de castanyer catalanes. Aquest objectiu s’assolirà mitjançant una recerca bibliogràfica exhaustiva, la realització d’enquestes a empreses que tractin amb productes del castanyer i amb sortides al camp per veure l’estat actual de les castanyedes catalanes, donada la seva afectació per diverses patologies i per l’abandonament que han patit. Una vegada coneguda la situació del castanyer i dels seus productes, es realitzarà una anàlisi de la viabilitat econòmica dels possibles nous usos d’aquest arbre, una anàlisi DAFO (Debilitats, Amenaces, Fortaleses i Oportunitats), i el balanç energètic de l’explotació dels seus recursos forestals.

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.

Estudi de la problemàtica de terbolesa de l’estany del Cortalet

S’ha detectat un problema de terbolesa de les aigües de l’estany del Cortalet del PNAE. El sòl d’aquest estany és de tipus sòdic, si pateix alguna alteració és possible que es presenti una desmembració deguda a l’acció dispersant del sodi. Alguns estudis demostren que la vegetació actua com a agent estructurador d’aquest sòl i li dóna estabilitat al sediment. Segons això, podria ser que l’origen de la terbolesa de l’aigua fos causa d’aquesta acció dispersant del sodi en sòls mancats de vegetació. Per analitzar si aquesta és la causa de la terbolesa, s’ha dut a terme un assaig experimental in situ de les causes físiques de la terbolesa de l’aigua, on s’ha tractat d’aïllar una zona amb vegetació, d’una sense vegetació. Els resultats demostren que la terbolesa era major a les zones vegetades i descarten la hipòtesi de l’acció dispersant del sodi en el sediment en sòls mancats de vegetació. Els resultats en canvi suggereixen que les causes de la terbolesa podrien ser d’origen biològic. Atès que es troben diferències entre la producció primària planctònica generada pel fitoplàncton, i bentònica, generada per la biomassa algal

Evaluación de efectos de varios tipos de biochar en suelo y planta

El objetivo de este proyecto ha sido analizar los posibles efectos del biochar obtenido de restos de biomasa de resinosas, de caducifolios y de un lodo de depuradora por tres procedimientos de pirolisis (lenta, rápida y gasificación), sobre un suelo (Haploxerept típico) y una planta de interés agrícola (Hordeum vulgare). Adicionalmente, se han comparado los efectos del biochar con los producidos por la aplicación de los materiales originales, y la interacción del biochar sobre el fertilizante mineral incorporado al suelo. Por último, se ha completado el trabajo con la observación de la influencia del biochar en la formación de micorrizas. Para llevar a cabo este estudio se ha realizado un ensayo en invernadero y diferentes análisis en laboratorio que han permitido el estudio comparativo de la germinación y crecimiento de la cebada, y de diferentes parámetros fisicoquímicos del suelo que podrían explicar la respuesta de las plantas crecidas sobre los distintos tipos de biochar. A partir de la interpretación de los resultados se ha determinado que los diferentes tipos de biochar han provocado un mayor desarrollo de la cebada en comparación con la aplicación de sus respectivas materias primas, o bien se ha observado la desaparición de efectos inhibidores como en el caso de los lodos de depuradora. Por otro lado, ha destacado el biochar obtenido por pirólisis lenta del resto de los biochars puesto que se ha observado menor mineralización de su materia orgánica de los suelos y mayor eficiencia en el desarrollo de las plantas. Por último, el efecto de la enmienda orgánica en forma de biochar sobre el desarrollo de las plantas ha sido menor que el efecto provocado directamente por la fertilización mineral.

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.

Pla de gestió de ramaderia sostenible a la Vall de l’Esparra (Riudarenes)

Pla de gestió de la zona lozalitzada entre la Raval d’Esparra i Argimon (Riudarenes) amb l’objectiu de reduir el risc d’incendi forestal. Es proposen una sèrie d’actuacions en zones concretes, retirada mecànica i introducció de ramats mitxes d’ovella i cabra per tal de disminuir la biomassa vegetal del sotabosc

Autosuficiència energètica a la casa rural "Les Vinyes Grosses"

L’objectiu del present projecte és aconseguir l’autosuficiència energètica per a la casa rural “Les Vinyes Grosses”. Aquesta casa rural està situada a Sant Agustí de Lluçanès, comarca d’Osona. Es vol aconseguir fer una canvi de les instal·lacions que utilitzen energies no renovables a unes instal·lacions que funcionin amb energies renovables. Es pretén canviar la instal·lació de calefacció i aigua calenta que funciona amb gas-oil per una instal·lació que funcioni amb estella de pi roig que provingui de la mateixa finca. També es vol fer un canvi de la instal·lació elèctrica que funciona amb electricitat de la xarxa per una instal·lació elèctrica que utilitzi energia solar fotovoltàica. Per últim, es pretén que tota l’aigua consumida en la casa rural sigui aigua de la pluja en comptes d’utilitzar l’aigua de la xarxa. El cost total calculat per a realitzar aquests canvis d’instal·lacions és de 58.825 €, amb un temps d’amortització de 15,32 anys.

Efecte de la recurrència dels incendis sobre la vegetació i el sòl a les zons de bosc del Macizo Central Ourensano

En els últims 30 anys, el número d’incendis patits a Galicia han augmentat de manera important. En el Massís Central Ourensano l’home ha utilitzat el foc com a eina de gestió forestal per tal de permetre pasturar al bestiar i per tal de recuperar terres per a pastos i culius. Aquesta pràctica ha generat grans extensions de matollar sec europeu on hi hauria d’haver formacions boscoses. Partim de la necessitat de recuperar zones de bosc i ecosistema original i per això mesurem el comportament de les diferents espècies que trobem al matollar y al bosc en aquestes altituds davant la pertorbació que suposen els incendis recurrents. Per realitzar això s’ha mostrejat la vegetació de zones cremades en moments diferents o repetides vegades, mesurant superfície i alçades així com nombre d’individus de cada espècie. També s’han analitzat perfils del sòl per tal de conèixer amb més detall les característiques de cada zona. S’ha observat mitjançant el mostreig com per a la recuperació del matollar el factor determinant és el temps, encara que no trobem un sòl de bona qualitat i profund, en una mitjana de 8 anys trobem un matollar ben desenvolupat amb una bona diversitat d’espècies i grau de cobertura. En canvi, per tal d’arribar a un estat de la successió vegetal on trobem un bosc és necessari que existeixin comunitats arbòries a prop per tal de que arribin individus al matollar desenvolupat. Cal aleshores treballar en l’educació de la població i en la cerca d’alternatives a la gestió forestal vigent, donant èmfasi en la valoració econòmica dels ecosistemes en bon estat i facilitant que aquest bon estat proporcioni beneficis a la població local. Per això cal generar una infraestructura per atraure un turisme rural respectuós amb el medi al mateix temps que es duen altres iniciatives com la implantació de centrals de biomassa als pobles que puguin proporcionar calefacció o aigua calenta. Generant llocs de feina i estalvis a la població d’una zona on l’economia encara es basa potencialment en la ramaderia. Al mateix temps l’esforç monetari dedicat a les plantacions ha de dedicar-se a generar espais al territori amb espècies autòctones com el roure en aquells matollars que presentin condicions adients per a recuperar el bosc.