L'aigua clara: la innovació UPC en recursos hídrics, marins i marítims
Graus, màster, doctorat i formació permanent
La UPC ofereix estudis de grau, màster, doctorat i formació permanent que proporcionen una formació avançada i multidisciplinària en l'àmbit de la sostenibilitat dels recursos hídrics, marins i marítims. En el cas del grau són el grau en Enginyeria en Sistemes i Tecnologia Naval, el de Nàutica i Transport Marítim i el de Tecnologies Marines, tots trets impartits per la Facultat de Nàutica de Barcelona (FNB). La Universitat també imparteix el grau en Ciències i Tecnologies del Mar, que coordina l’Escola de Camins (ETSECCPB).
Pel que fa als programes de màster, s'imparteixen a l'FNB els màsters universitaris en Enginyeria Naval i Oceànica, en Gestió i Operació d'Instal·lacions Energètiques Marítimes i en Nàutica i Gestió del Transport Marítim.
L’Escola de Doctorat de la UPC ofereix continuar els estudis cursant els programes de doctorat en Ciències del Mar o en Enginyeria Nàutica, Marina i Radioelectrònica Naval, entre altres.
En el projecte GRADIENT, el GHS analitza la qualitat de les aigües subterrànies per augmentar el subministrament d'aigua potable
Set-up experimental del pilot de electrodiàlisi amb membranes bipolars utilitzat al projecte SUSTDESALT
Captura de pantalla que mostra la precipitació en 24 hores esperada a Catalunya utilitzant projeccions climàtiques, segons el flux de treball desenvolupat pel CRAHI
Model a escala 1:45 de la plataforma flotant WindCrete, creada per investigadors i investigadores de la UPC que participen en el projecte CoReWind
Davant dels desafiaments que planteja l’actual crisi climàtica, la UPC lidera la recerca en la sostenibilitat dels recursos hídrics, marins i marítims, i impulsa solucions innovadores per a un futur sostenible i resilient: des de la millora de la reutilització de l’aigua i la dessalinització fins a la reducció de la contaminació marina i acústica, l’economia blava, la gestió i la prevenció dels riscos climàtics, i l’avanç en la tecnologia per a l’energia eòlica marina.
09/09/2024
El canvi climàtic està afectant el planeta en múltiples dimensions, amb un augment de la temperatura global i l’alteració dels patrons de precipitació. Com a conseqüència, augmenta la freqüència i la intensitat de fenòmens com les sequeres, les tempestes i les marejades, amb escassetat d’aigua dolça en algunes regions i més risc d’inundació en altres. Disminueix també la qualitat de l'aigua, amb la proliferació d'algues nocives, l'erosió del sòl i la intrusió salina a aqüífers costaners. A aquests efectes se suma la pujada del nivell del mar, que amenaça les zones costaneres amb l’erosió de les platges i la inundació de les zones baixes.
Fer front a aquesta situació requereix de solucions innovadores que contribueixin a mitigar els efectes del canvi climàtic i a gestionar els recursos hídrics, marins i marítims de forma sostenible, un repte en què treballa la comunitat científica internacional. En aquest camp, la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC) és una institució de referència per les seves capacitats tecnològiques i els projectes de recerca d'alt impacte que desenvolupa. A més, la UPC lidera la xarxa BlueNetCat, l'instrument de transferència i innovació de la Generalitat de Catalunya en què s'impulsen projectes científico-tècnics en economia blava amb la participació de 400 investigadors i investigadores de diferents univeristats i entitats de recerca.
Instal·lacions capdavanteres
La UPC disposa d'instal·lacions de primer nivell al servei d'institucions i empreses. En l'àmbit dels recursos marins, marins i marítims, destaca el Laboratori d'Enginyeria Marítima (LIM), ubicat al Campus Diagonal Nord, que entre altres infraestructures compta amb un canal de simulació de gran escala per l'estudi de corrents i onades.
A Vilanova i la Geltrú es troben altres dues instal·lacions singulars. D'una banda, l’Observatori Submarí OBSEA, un laboratori d'observació submarina fixa situat al fons marí, a uns quatre quilòmetres de la costa i interconnectat a terra per un cable mixt d'energia i comunicacions. A més, és l'únic observatori instal·lat al fons del marí que proporciona dades d'activitat sísmica en temps real. L'altre infraestructura a Vilanova i la Geltrú és el Laboratori d’Aplicacions Bioacústiques (LAB), centrat en la conservació de la biodiversitat marina. Entre els equipaments que conté destaca el túnel acústic, l'única infraestructura no militar a Espanya que permet la calibració de sensors acústics submarins.
Tecnologia al servei de la sostenibilitat
A la UPC, més de 400 investigadors i investigadores de 30 grups de recerca fan projectes relacionats amb els recursos hídrics, marins i marítims. Uns projectes que no només busquen innovar en la gestió dels recursos, sinó també protegir el medi natural dels impactes del canvi climàtic. Aquesta activitat exemplifica el compromís de la Universitat amb la sostenibilitat.
En l’actual context de sequera, molts dels projectes se centren a millorar la qualitat de l’aigua i augmentar les fonts de subministrament. I és que, tot i que la principal font hídrica a les zones urbanes i periurbanes és l’aigua recuperada de les depuradores d’aigües residuals, aquesta rarament s’utilitza per augmentar el subministrament d’aigua potable, ja que no es considera higiènicament segura. No obstant això, la situació de sequera obligarà cada vegada més a reutilitzar l’aigua i per això es plantegen alternatives com la recàrrega gestionada d’aqüífers.
En aquest camp treballa el Grup d’Hidrologia Subterrània (GHS), amb projectes com ara GRADIENT, finançat per l’Agencia Estatal de Investigación. L’objectiu és abordar el problema de l'escassetat d'aigua a Barcelona i augmentar el subministrament d’aigua potable a través de la reutilització d'aigua tractada. Per això, es desenvolupen eines matemàtiques i es fan estudis de laboratori per avaluar la qualitat de les aigües subterrànies i el risc per a la salut que impliquen els patògens i contaminants orgànics presents a l’aigua .
Una altra de les solucions davant l’escassetat d’aigua és la dessalinització de l'aigua de mar. No obstant, aquesta tecnologia encara presenta alguns inconvenients, com l’elevat consum energètic i les quantitats de rebuig que es generen en el procés, com ara les salmorres, i el seu impacte en el medi ambient. Per superar en part aquests condicionants, el grup de recerca Resource Recovery and Environmental Management (R2EM) desenvolupa el projecte SUSTDESALT. En concret, s'aprofiten les salmorres procedents de la dessalinització de l’aigua de mar per recuperar metalls i minerals, alguns d’ells crítics. En destaca el bor, el qual es pot recuperar com a àcid bòric, un element que es pot reutilitzar en diferents processos industrials, especialment en algunes de les tecnologies necessàries per a la transició energètica. Aquest projecte, finançat per l’Agencia Estatal de Investigación, pot suposar un canvi de paradigma en la transformació de les dessaladores d’aigua de mar, en tant que esdevenen una nova font de recuperació de recursos per altres sectors econòmics. Tot plegat amb la utilització d’energies alternatives, de forma que es dona resposta al problema de l’escassetat d’aigua promovent l'economia circular.
Prevenir els riscos del canvi climàtic
En el marc del programa Horizon Europe de la Unió Europea, el Centre de Recerca Aplicada en Hidrometeorologia (CRAHI) de la UPC lidera temes d’adaptació al canvi climàtic a Europa a través de tres projectes que aporten solucions i actuacions per a l’adaptació climàtica. CLIMAAX, una aliança de 19 socis de 12 països que s’emmarca en la Missió d’Adaptació al Canvi Climàtic, és el projecte de més abast.
El projecte proposa un marc metodològic i desenvolupa una caixa d'eines de suport per a fer l’avaluació de l’augment dels riscos deguts al canvi climàtic (com ara inundacions, pluges intenses, onades de calor, sequeres, incendis forestals, nevades o ventades) a escala local i regional. La UPC és la responsable d'implementar aquesta metodologia en 60 municipis arreu d'Europa que rebran finançament europeu per dissenyar estratègies d'adaptació al canvi climàtic i per millorar els plans locals de gestió de riscos, augmentant així la resiliència regional. El CRAHI coordina aquest procés d’implementació a escala europea.
Protegir l’ecosistema marí
La biodiversitat marina també està patint les conseqüències del canvi climàtic i els impactes de l’activitat humana. Bona part de la recerca que es fa a la UPC està encaminada a millorar la gestió i protegir aquest fràgil ecosistema.
Un exemple és el projecte TRACE, del Laboratori d’Enginyeria Marítima (LIM), un projecte de ciència ciutadana finançat per l’Agencia Estatal de Investigación i que es duu a terme en col·laboració amb la Universitat de Barcelona. A través d'una xarxa de persones voluntàries, s’està fent un monitoratge dels plàstics de l’entorn marítim de Barcelona. A partir d’aquestes dades i de l’anàlisi de variables com l’onatge, els corrents o el tipus de platja, una eina numèrica desenvolupada per l'equip de la UPC permet simular el recorregut d’aquests residus des de les desembocadures dels rius i els punts d’abocaments d’aigües fins al mar. L'eina ajuda a veure les zones on es produeixen les majors concentracions de contaminants. A més dels beneficis pel medi ambient, el sistema està pensat per ajudar les autoritats responsables de la gestió ambiental en la presa de decisions.
Els residus no són l’única amenaça per a la biodiversitat, també ho és el soroll. Identificar i mitigar els impactes de la contaminació acústica en les espècies aquàtiques és l'objectiu del projecte SATURN, iniciat ara fa quatre anys i en el qual està involucrat el Laboratori d’Aplicacions Bioacústiques (LAB). En concret, s'estudien els sons perjudicials i la seva forma de propagació, a més d’avaluar els impactes negatius a curt i llarg terminis del soroll produït pels vaixells. Aquesta informació servirà per crear tecnologies i impulsar noves regulacions regionals de cara a avançar cap un sector marítim més net i silenciós. La iniciativa està finançada pel programa Horizon 2020 i reuneix una vintena d'institucions de deu països.
Per dur a terme aquestes recerques és fonamental disposar de dades de qualitat, com les que proporcionarà la plataforma submarina del projecte PLOME . És una plataforma modular no invasiva per monitorar l’ecosistema marí en temps real i durant un període llarg. A més, es podrà moure fàcilment d’un lloc experimental a un altre, sense instal·lació de cable, en entorns costaners i d'aigües profundes. El Centre de Desenvolupament Tecnològic de Sistemes d'Adquisició Remota i Tractament de la Informació (SARTI) participa en aquest projecte amb el disseny de les estacions fixes al fons marí que integren la plataforma, i que allotgen instruments com càmeres, sensors i dispositius de comunicació amb la superfície. Part dels experiments es fan a l’observatori marí OBSEA, que també gestiona el SARTI. El projecte està finançat per l’Agencia Estatal de Investigación i els fons europeus Next Generation EU.
Innovar l’energia eòlica marina flotant
La recerca en l’àmbit dels recursos marítims també contribueix a la lluita contra el canvi climàtic, en camps com el transport marítim, la mineria en el fons marí o l’energia marina. En concret, l’energia eòlica marina esdevé clau per aconseguir la neutralitat climàtica el 2050, però aquesta tecnologia encara està en fase de desenvolupament i el cost energètic que implica és substancialment superior al de l’eòlica marina terrestre.
En el projecte europeu CoReWind, un equip en el qual participa el Departament d’Enginyeria Civil i Ambiental , ha demostrat que el cost de la tecnologia eòlica marina flotant es pot reduir entre un 11 i un 18 %, amb un cost de 58,8 euros/MWh. D’aquesta manera, es poden optimitzar els sistemes d’amarratge i ancoratge per a aerogeneradors flotants, amb una implementació més eficient i econòmica de les tecnologies eòliques en aigües profundes.
En aquest projecte, s’han desenvolupat dues subestructures flotants de formigó innovadores per suportar grans aerogeneradors de 15 MW i per ser instal·lades a profunditats d’entre 40 i 800 metres. Una d’aquestes solucions és la plataforma flotant WindCrete, creada a la UPC, i que consisteix en una estructura cilíndrica amb un gran flotador i un llast a la base. L’altre és una estructura semisubmergible a base de columnes i pontons més petits. Aquestes infraestructures inclouen sistemes d’ancoratge compartits i el cablejat per subministrar electricitat a la xarxa.
Les millores sorgides s’han validat mitjançant simulacions fetes a la costa dels Estats Units, del Regne Unit i de Gran Canària, i amb experiments físics realitzats en grans instal·lacions de recerca. El projecte ha comptat amb la col·laboració de 17 entitats de vuit països europeus i ha estat finançat pel programa Horizon2020.
Transferència de coneixement
La connexió de la UPC amb el teixit industrial i empresarial facilita la transferència de coneixement i la innovació, de manera que els projectes que es fan a la Universitat no només tenen un impacte científic, sinó també social. En aquest sentit, la UPC és una institució líder en captació d'ingressos per a recerca a través de contractes i convenis de col·laboració amb empreses i institucions, així com en la creació d'start-ups i spin-offs i en la sol·licituds de patents.
