El agua clara: la innovación UPC en recursos hídricos, marinos y marítimos

Grados, master, doctorado y formación permanente

La UPC ofrece estudios de grado, máster, doctorado y formación permanente que proporcionan una formación avanzada y multidisciplinaria en el ámbito de la sostenibilidad de los recursos hídricos, marinos y marítimos. En el caso de los grados son el grado en Ingeniería en Sistemas y Tecnología Naval, el de Náutica y Transporte Marítimo y el de Tecnologías Marinas, impartidos por la Facultad de Náutica de Barcelona (FNB ). La Universidad también imparte el grado en Ciencias y Tecnologías de Mar, que coordina la Escuela de Caminos (ETSECCPB)

En cuanto a los programas de máster, la FNB imparte los másteres universitarios en Ingeniería Naval y Oceánica, en Gestión y Operación de Instalaciones Energéticas Marítimas y en Náutica y Gestión del Transporte Marítimo.

La Escuela de Doctorado de la UPC ofrece continuar los estudios cursando los programas de doctorado en Ciencias de Mar o en Ingeniería Náutica, Marina y Radioelectrónica Naval, entre otras.

Canal de simulación del Laboratorio de Ingeniería Marítima
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Canal de simulación del Laboratorio de Ingeniería Marítima

Investigadores trabajando en el observatorio submarino OBSEA
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Investigadores trabajando en el observatorio submarino OBSEA

Instalaciones del Laboratorio de Aplicaciones Bioacústicas
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Instalaciones del Laboratorio de Aplicaciones Bioacústicas

Un investigador recoge una muestra de agua del subsuelo
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En el Proyecto GRADIENT, el GHS analiza la calidad de las aguas subterráneas para aumentar el suministro de agua potable

Set-up experimental del piloto de electrodiálisis con membranas bipolares utilizadas en el proyecto SUSTDESALT
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Set-up experimental del piloto de electrodiálisis con membranas bipolares utilizadas en el proyecto SUSTDESALT

Captura de pantalla que muestra la precipitación en 24 horas esperada en Catalunya utilizando proyecciones climáticas, según el flujo de trabajo desarrollado por el CRAHI
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Captura de pantalla que muestra la precipitación en 24 horas esperada en Catalunya utilizando proyecciones climáticas, según el flujo de trabajo desarrollado por el CRAHI

Boyas desarrolladas por el LIM en el marco del proyecto TRACE
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Boyas desarrolladas por el LIM en el marco del proyecto TRACE

Modelo a escala 1:45 de la plataforma flotante WindCrete, creada por investigadores y investigadoras de la UPC que participan en el proyecto CoReWind
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Modelo a escala 1:45 de la plataforma flotante WindCrete, creada por investigadores y investigadoras de la UPC que participan en el proyecto CoReWind

Ante los desafíos que plantea la actual crisis climática, la UPC lidera la investigación en la sostenibilidad de los recursos hídricos, marinos y marítimos, e impulsa soluciones innovadoras para un futuro sostenible y resiliente: desde la mejora de la reutilización del agua y la desalinización hasta la reducción de la contaminación marina y acústica, la economía azul, la gestión y la prevención de los riesgos climáticos, y el avance en la tecnología para la energía eólica marina.

09/09/2024

El cambio climático está afectando al planeta en múltiples dimensiones, con un aumento de la temperatura global y la alteración de los patrones de precipitación. Como consecuencia, aumenta la frecuencia y la intensidad de fenómenos como las sequías, las tormentas y las mareas, con escasez de agua dulce en algunas regiones y más riesgo de inundación en otras. Disminuye también la calidad del agua, con la proliferación de algas nocivas, la erosión del suelo y la intrusión salina a acuíferos costeros. A estos efectos se suma la subida del nivel del mar, que amenaza las zonas costeras con la erosión de las playas y la inundación de las zonas bajas.

Hacer frente a esta situación requiere de soluciones innovadoras que contribuyan a mitigar los efectos del cambio climático y a gestionar los recursos hídricos, marinos y marítimos de forma sostenible, un reto en que trabaja la comunidad científica internacional. En este campo, la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC) es una institución de referencia por sus capacidades tecnológicas y los proyectos de investigación de alto impacto que desarrolla. Además, la UPC lidera la Red BlueNetCat, el instrumento de transferencia e innovación de la Generalitat de Catalunya en el que se impulsan proyectos científico-técnicos en economía azul con la participación de 400 investigadores e investigadoras de diferentes universidades y entidades de investigación.

Instalaciones líderes

La UPC dispone de instalaciones de primer nivel al servicio de instituciones y empresas. En el ámbito de los recursos marinos, hídricos y marítimos, destaca el Laboratorio de Ingeniería Marítima (LIM), ubicado en el Campus Diagonal Nord, que entre otras infraestructuras cuenta con un canal de simulación de gran escala para el estudio de corrientes y oleaje.

En Vilanova i la Geltrú se encuentran otras dos instalaciones singulares. Por un lado, el Observatorio Submarino OBSEA, un laboratorio de observación submarina fija situado en el fondo marino, a unos cuatro kilómetros de la costa e interconectado a tierra por un cable mixto de energía y comunicaciones. Además, es el único observatorio instalado en el fondo marino que proporciona datos de actividad sísmica en tiempo real. La otra infraestructura en Vilanova i la Geltrú es el Laboratorio de Aplicaciones Bioacústiques (LAB), centrado en la conservación de la biodiversidad marina. Entre los equipamientos que contiene destaca el túnel acústico, la única infraestructura no militar en España que permite la calibración de sensores acústicos submarinos.

Tecnología al servicio de la sostenibilidad

En la UPC, más de 400 investigadores e investigadoras de 30 grupos de investigación hacen proyectos relacionados con los recursos hídricos, marinos y marítimos. Unos proyectos que no solo buscan innovar en la gestión de los recursos, sino también proteger el medio natural de los impactos del cambio climático. Esta actividad ejemplifica el compromiso de la Universidad con la sostenibilidad.

En el actual contexto de sequía, muchos de los proyectos se centran en mejorar la calidad del agua y aumentar las fuentes de suministro. Y es que, aunque la principal fuente hídrica en las zonas urbanas y periurbanas es el agua recuperada de las depuradoras de aguas residuales, esta raramente se utiliza para aumentar el suministro de agua potable, puesto que no se considera higiénicamente segura. Sin embargo, la situación de sequía obligará cada vez más a reutilizar el agua y por eso se plantean alternativas como la recarga gestionada de acuíferos.

En este campo trabaja el Grupo de Hidrología Subterránea (GHS), con proyectos como GRADIENT, financiado por la Agencia Estatal de Investigación. El objetivo es abordar el problema de la escasez de agua en Barcelona y aumentar el suministro de agua potable a través de la reutilización de agua tratada. Para ello, se desarrollan herramientas matemáticas y se hacen estudios de laboratorio para evaluar la calidad de las aguas subterráneas y el riesgo para la salud que implican los patógenos y contaminantes orgánicos presentes en el agua.

Otra de las soluciones ante la escasez de agua es la desalinización del agua de mar. No obstante, esta tecnología todavía presenta algunos inconvenientes, como el elevado consumo energético y las cantidades de material de rechazo que se generan en el proceso, como por ejemplo las salmueras, y su impacto en el medio ambiente. Para superar en parte estos condicionantes, el grupo de investigación Resource Recovery and Environmental Management (R2EM) desarrolla el proyecto SUSTDESALT. En concreto, se aprovechan las salmueras procedentes de la desalinización del agua de mar para recuperar metales y minerales, algunos de ellos críticos. Destaca el boro, el cual se puede recuperar como ácido bórico, un elemento que se puede reutilizar en diferentes procesos industriales, especialmente en algunas de las tecnologías necesarias para la transición energética. Este proyecto, financiado por la Agencia Estatal de Investigación, puede suponer un cambio de paradigma en la transformación de las desaladoras de agua de mar, ya que se convierten en una nueva fuente de recuperación de recursos para otros sectores económicos. Todo ello con la utilización de energías alternativas, de forma que se da respuesta al problema de la escasez de agua promoviendo la economía circular.

Prevenir los riesgos del cambio climático

En el marco del programa Horizon Europe de la Unión Europea, el Centro de Investigación Aplicada en Hidrometeorología (CRAHI) de la UPC lidera temas de adaptación al cambio climático en Europa a través de tres proyectos que aportan soluciones y actuaciones para la adaptación climática. CLIMAAX, una alianza de 19 socios de 12 países que se enmarca en la Misión de Adaptación al Cambio Climático, es el proyecto de más alcance.

El proyecto propone un marco metodológico y desarrolla una caja de herramientas de apoyo para la evaluación del aumento de los riesgos debidos al cambio climático (como por ejemplo inundaciones, lluvias intensas, olas de calor, sequías, incendios forestales, nevadas o vendavales) a escala local y regional. La UPC es la responsable de implementar esta metodología en 60 municipios de toda Europa que recibirán financiación europea para diseñar estrategias de adaptación al cambio climático y para mejorar los planes locales de gestión de riesgos, aumentando así la resiliencia regional. El CRAHI coordina este proceso de implementación a escala europea.

Proteger el ecosistema marino

La biodiversidad marina también está sufriendo las consecuencias del cambio climático y los impactos de la actividad humana. Buena parte de la investigación que se hace en la UPC está encaminada a mejorar la gestión y proteger este frágil ecosistema.

Un ejemplo es el proyecto TRACE, del Laboratorio de Ingeniería Marítima (LIM), un proyecto de ciencia ciudadana financiado por la Agencia Estatal de Investigación y que se lleva a cabo en colaboración con la Universitat de Barcelona. A través de una red de personas voluntarias, se está haciendo una monitorización de los plásticos del entorno marítimo de Barcelona. A partir de estos datos y del análisis de variables como el oleaje, las corrientes o el tipo de playa, una herramienta numérica desarrollada por el equipo de la UPC permite simular el recorrido de estos residuos desde las desembocaduras de los ríos y los puntos de vertidos de aguas hasta el mar. La herramienta ayuda a ver las zonas donde se producen las mayores concentraciones de contaminantes. Además de los beneficios para el medio ambiente, el sistema está pensado para ayudar a las autoridades responsables de la gestión ambiental en la toma de decisiones.

Los residuos no son la única amenaza para la biodiversidad, también lo es el ruido. Identificar y mitigar los impactos de la contaminación acústica en las especies acuáticas es el objetivo del proyecto SATURN, iniciado hace cuatro años y en el que está involucrado el Laboratorio de Aplicaciones Bioacústicas (LAB). En concreto, se estudian los sonidos perjudiciales y su forma de propagación, además de evaluar los impactos negativos a corto y largo plazo del ruido producido por los barcos. Esta información servirá para crear tecnologías e impulsar nuevas regulaciones regionales de cara a avanzar hacia un sector marítimo más limpio y silencioso. La iniciativa está financiada por el programa Horizon 2020 y reúne a una veintena de instituciones de diez países.

Para llevar a cabo estas investigaciones es fundamental disponer de datos de calidad, como los que proporcionará la plataforma submarina del proyecto PLOME. Es una plataforma modular no invasiva para monitorizar el ecosistema marino en tiempo real y durante un periodo largo. Además, se podrá mover fácilmente de un lugar experimental a otro, sin instalación de cable, en entornos costeros y de aguas profundas. El Centro de Desarrollo Tecnológico de Sistemas de Adquisición Remota y Tratamiento de la Información (SARTI) participa en este proyecto con el diseño de las estaciones fijas en el fondo marino que integran la plataforma, y que alojan instrumentos como cámaras, sensores y dispositivos de comunicación con la superficie. Parte de los experimentos se hacen en el observatorio marino OBSEA, que también gestiona el SARTI. El proyecto está financiado por la Agencia Estatal de Investigación y los fondos europeos Next Generation EU.

Innovar la energía eólica marina flotante

La investigación en el ámbito de los recursos marítimos también contribuye a la lucha contra el cambio climático en campos como el transporte marítimo, la minería en el fondo marino o la energía marina. En concreto, la energía eólica marina es clave para conseguir la neutralidad climática en 2050, pero esta tecnología todavía está en fase de desarrollo y el coste energético que implica es sustancialmente superior al de la eólica marina terrestre.

En el proyecto europeo CoReWind, un equipo en el que participa el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, ha demostrado que el coste de la tecnología eólica marina flotante se puede reducir entre un 11 y un 18 %, con un coste de 58,8 euros/MWh. De este modo, se pueden optimizar los sistemas de amarraje y anclaje para aerogeneradores flotantes, con una implementación más eficiente y económica de las tecnologías eólicas en aguas profundas.

En este proyecto, se han desarrollado dos subestructuras flotantes de hormigón innovadoras para soportar grandes aerogeneradores de 15 MW y para ser instaladas a profundidades de entre 40 y 800 metros. Una de estas soluciones es la plataforma flotante WindCrete, creada en la UPC, y que consiste en una estructura cilíndrica con un gran flotador y un lastre en la base. El otro es una estructura semisumergible a base de columnas y pontones más pequeños. Estas infraestructuras incluyen sistemas de anclaje compartidos y el cableado para suministrar electricidad en la red.

Las mejoras surgidas se han validado mediante simulaciones hechas en la costa de los Estados Unidos, del Reino Unido y de Gran Canaria, y con experimentos físicos realizados en grandes instalaciones de investigación. El proyecto ha contado con la colaboración de 17 entidades de ocho países europeos y la financiación del programa Horizon2020.

Transferencia de conocimiento

La conexión de la UPC con el tejido industrial y empresarial facilita la transferencia de conocimiento y la innovación, de forma que los proyectos que se hacen en la Universidad no solo tienen un impacto científico, sino también social. En este sentido, la UPC es una institución líder en captación de ingresos para investigación a través de contratos y convenios de colaboración con empresas e instituciones, así como en la creación de start-ups y spin-offs y en la solicitudes de patentes.