Escola de Doctorat

Data de lectura: 02/06/2025

• AGRELO LESTÓN, ASIER: Development of metal-enhanced TiO2-based photocatalysts for hydrogen production
  
  Autor/a: AGRELO LESTÓN, ASIER
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA DE PROCESSOS QUÍMICS
  Departament: Departament d'Enginyeria Química (EQ)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 02/04/2025
  Data de lectura: 02/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Campus Diagonal Besòs, Edifici I (EEBE)Sala Polivalent, Edifici I - I.01Av. Eduard Maristany, 16 08019 Barcelonahttps://eebe.upc.edu/ca/lescola/com
  Director/a de tesi: LLORCA PIQUE, JORDI | SOLER TURU, LLUIS
  Resum de tesi: L'activitat humana ha augmentat els gasos d'efecte hivernacle, alterant el clima i agreujant els fenòmens extrems. Per això, es necessària una transició cap a un sistema energètic descarbonitzat, amb l'hidrogen com a vector clau juntament amb l'energia solar i eòlica. No obstant això, la seva producció actual com el reformat de metà amb vapor, genera altes emissions de CO₂. La reacció de separació de l'aigua impulsada per la llum solar és una alternativa sostenible, tot i que requereix millores en eficiència per ser viable a nivell industrial. Aquesta tesi doctoral desenvolupa catalitzadors basats en TiO₂ per a la producció fotocatalítica d'hidrogen. El Capítol 3 en col·laboració amb SYMAC de la Université Toulouse 3-Paul Sabatier, estudia un fotocatalitzador de TiO₂ decorat amb nanopartícules de Cu estabilitzades amb quinidina, l'activitat del qual es va comparar amb una mostra preparada per impregnació humida a sequedat incipient (IWI) amb nanopartícules de Cu estabilitzades amb àcid L-ascòrbic. La mostra amb quinidina va mostrar 5 vegades més activitat sota irradiació UV i una millora en el rendiment sota UV-vis. L'espectroscòpia UV-vis va revelar una banda plasmònica relativa al Cu, i els gràfics de Tauc van confirmar una menor amplada de banda prohibida. XRD va indicar la deposició de Cu i la fase d’anatasa predominant del TiO₂. TEM va mostrar nanopartícules de Cu, la naturalesa majoritàriament metàl·lica de les quals, amb mínimes contribucions d'òxids, va ser identificada per XAS i XPS. El Capítol 4 es va realitzar conjuntament amb el grup de Sistemes Supra- i Nanoestructurats de la Universitat de Barcelona (UB), en el qual es van desenvolupar fotocatalitzadors híbrids de TiO₂ amb complexos d'Au(I) i sistemes d'Au(0). Es van avaluar tres sèries de fotocatalitzadors amb lligands de cumarina en diferents combinacions de llum i calor. Dues (1% en pes de cocatalitzador) es van preparar per IWI i per molta amb molí de boles (BM), i una tercera (0,25% en pes d'Au) per IWI. Les mostres IWI van mostrar més activitat que les BM, a més de generar fins a 2,7 vegades més H₂ que un catalitzador Au/TiO₂ convencional. UV-vis va confirmar bandes plasmòniques d'Au, i els gràfics de Tauc van revelar la reducció de l'amplada de banda prohibida. TEM, HAADF-STEM i XPS van confirmar nanopartícules d'Au amb una composició majoritàriament metàl·lica. El Capítol 5 va estudiar fotocatalitzadors Pt/TiO₂ sintetitzats per BM i optimitzats mitjançant disseny d'experiments (DoE). La mostra més activa va ser 1,4 vegades més eficient sota UV que una referència Pt/TiO₂ preparada per IWI. HAADF-STEM-EDX va revelar àtoms de Pt dispersos en TiO₂, que van créixer a nanopartícules després de la reacció, juntament amb la presència d'alguns àtoms aïllats. XPS va confirmar la reducció parcial del Pt durant la reacció. El Capítol 6 va analitzar fotocatalitzadors bimetàl·lics PdCu amb un contingut metàl·lic total de l'1% en pes. Es va seleccionar una relació Pd:Cu d'1:2 després d'un cribratge de 3:1 a 1:3. La mostra bimetàl·lica va superar en un 27% l'activitat teòrica de la combinació de Pd i Cu sota UV, i la incorporació de Cu va millorar la producció d'H₂ sota UV-vis. Les mostres BM van ser 1,2 vegades més actives que les IWI. El Cu va millorar l'estabilitat del Pd reduint la pèrdua d'activitat en tests d'estabilitat de llarga durada en comparació amb la mostra monometàl·lica de Pd. Raman va indicar una forta interacció metall-suport. UV-vis i Tauc van confirmar una major absorció visible i una reducció de l'amplada de banda prohibida, respectivament. HAADF-STEM-EDX va mostrar nanopartícules bimetàl·liques de PdCu en mostres BM, mentre que en IWI es van observar nanopartícules de Pd i Cu separades. Per BM també es va limitar el creixement del Pd, ja que en la mostra monometàl·lica les seves nanopartícules van créixer 3,5 vegades després de la reacció. XPS va indicar la reducció del Pd en ambdues mostres, sent una reducció completa en BM, confirmada per H₂-TPR.
  

• RESTREPO MESA, MARIA DEL PILAR: Metodología de articulación de actores públicos, privados, academia y ciudadanía como esquema de gobernanza del agua en cuencas hídricas urbanas latinoamericanas
  
  Autor/a: RESTREPO MESA, MARIA DEL PILAR
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: SOSTENIBILITAT
  Departament: Institut Universitari de Recerca en Ciència i Tecnologies de la Sostenibilitat (IS.UPC)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 06/05/2025
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: MORATO FARRERAS, JORDI | CADENA GAITÁN, CARLOS
  Resum de tesi: Aquest treball de recerca, iniciat el 2018, planteja una metodologia d'articulació d'actors públics, privats, acadèmia i ciutadania com a esquema de governança de l'aigua a conques hídriques llatinoamericanes. Combina el saber tècnic, amb el coneixement local de les comunitats assentades al territori, transcendint les limitacions dels períodes governamentals i fomentar l'apropiació dels actors mitjançant exercicis de cocreació per aconseguir accions sostenibles que millorin les condicions del recurs hídric, enfortint la confiança, la reciprocitat i la cooperació.La metodologia es va aplicar a les conques de les falltes La Iguaná, Doña María i Santa Elena, ubicades a la Vall d'Aburrá, el municipi nucli de la qual és Medellín, Colòmbia. Aquest procés es va emmarcar dins de l'Aliança per l'emergència climàtica i Sanitària a la Vall d'Aburrá, en la qual van participar entitats com CORANTIOQUIA i Àrea Metropolitana de la Vall d'Aburrá, autoritats ambientals, Districte de Medellín, Institut Tecnològic Metropolità, Universitat Politècnica de Catalunya, Ajuntament de Barcelona, ​​EPM com a Empresa privat) i les comunitats assentades. Set anys després, les accions a les conques es dinamitzen de forma articulada i les comunitats s'han cohesionat a la Xarxa SOS Conca, on intercanvien sabers i lliçons apreses. Això demostra que és possible consolidar un full de ruta mitjançant exercicis de cocreació que es puguin implementar a curt, mitjà i llarg termini. Seguint les idees d'Ostrom (1997) i Scharmer (2024), el procés inclou conèixer els límits i l'oferta natural del territori, establir un diàleg amb petits grups per liderar des del futur emergent en termes de regeneració d'ecosistemes, homologar conceptes, mirades i interessos, conèixer les accions realitzades en el passat, mobilitzar els recursos de comú. Això contribueix a consolidar la governança de l'aigua, cosa que es traduirà en la seguretat hídrica necessària per a la població.Els observatoris ambientals són eines clau de cocreació entre els actors de la conca. És necessari identificar el tipus d'observatori més adequat per a cada conca i implementar un esquema d'actualització permanent per a orientar la presa de decisions, mitjançant esquemes de cocreació amb tots els actors, prioritzant les accions més urgents. La democratització de la informació, la participació activa de la ciutadania, la diversitat d'actors involucrats, el monitoratge continu, i els marcs reguladors, són aspectes claus que ha de tenir un observatori ambiental parell consolidar la Governança de l'aigua. Els grups focals i el taller sobre Barreres que limiten la Governança de l'Aigua, van evidenciar que les principals barreres són; alts nivells de desconfiança entre els diferents actors, dificultat per a treballar per un objectiu comú, interessos particulars, limitacions jurídiques per a potenciar el treball col·laboratiu, desconeixement sobre el que és una conca hidrogràfica i la falta d'informació precisa per a prendre decisions que millorin les condicions ambientals i socials de les conques cap a la seguretat hídrica. La metodologia integra el saber local amb el rigor tècnic a través de diàlegs on tots valorin l'aportació de cadascun, visualitzant junts les prioritats en cada conca. Això constitueix un exercici de lideratge conscient que busca transcendir en el temps els mecanismes implementats, motivant processos sostinguts i incloents. S'espera que, donada la similitud de contextos socioambientals a Amèrica Llatina, pugui replicar-se en altres regions, enfortint els esquemes de governança de l'aigua i la justícia ambiental, destacant la importància de l'aigua dins del nexe aigua-energia-aliments, com un element vital per a la supervivència humana
  

Data de lectura: 03/06/2025

• BLANC BLOCQUEL DI MARCO, AUGUSTO: Derivatives and risks
  
  Autor/a: BLANC BLOCQUEL DI MARCO, AUGUSTO
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ESTADÍSTICA I INVESTIGACIÓ OPERATIVA
  Departament: Departament d'Estadística i Investigació Operativa (EIO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 13/03/2025
  Data de lectura: 03/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Aula de Teleensenyament, edifici B3, Campus UPC Barcelona Nord
  Director/a de tesi: ORTIZ GRACIA, LUIS
  Resum de tesi: Aquesta tesi té com a objectiu donar solucions a problemes del món real mitjançant el desenvolupament i l’ús de tècniques de finances quantitatives d'última generació. Existeix la necessitat de tancar la bretxa entre el coneixement teòric desenvolupat tradicionalment a l'acadèmia i els reptes de la vida real. La primera part d'aquest treball aborda el repte de la cobertura d'opcions financeres digitals, en particular, quan estan properes al venciment. La cobertura d'opcions d’aquest tipus segueix sent un repte en finances quantitatives. El problema prové del fet que una opció digital té un valor de liquidació en venciment que ve donat per una funció discontínua i, com a conseqüència, té una delta i una gamma molt grans. En aquest treball, desenvolupem una estratègia per a realitzar la cobertura de les opcions digitals a prop del venciment per mitjans d’un bull spread. Es resolen diferents problemes d'optimització, amb l'objectiu de minimitzar la probabilitat de subcobertura de l'opció digital al venciment, tenint en compte els costos de transacció i els problemes que esdevenen dels mercats no líquids. La nostra aportació consisteix en la determinació de la composició òptima del bull spread que minimitza la probabilitat de subcobertura de l’opció donat que el cost de la cobertura es manté per sota d'un determinat llindar. Així mateix, considerem models que són estat de l’art per a governar la dinàmica de l'actiu subjacent de l’opció. Finalment, calibrem un model de l’actiu subjacent amb dades reals del mercat i solucionem el problema d'optimització amb costos de transacció amb el model calibrat. En la segona part d'aquest treball dissenyem derivats financers per a la lluita contra el canvi climàtic amb un subjacent format per criptomonedes. Durant els últims cinc anys hi ha hagut una creixent preocupació sobre l'impacte que la mineria de criptomonedes pot tenir sobre el clima. Amb l’objectiu d’abordar aquesta problemàtica, proposem nous contractes de derivats de carboni amb el preu expressat en bitcoins. Aquests nous productes financers podrien ajudar les autoritats reguladores a impactar el clima de manera indirecta, aglutinant-ne dos resultats financers desitjats (cobertura i transferència de volatilitat) en un sol instrument financer. En particular, l'instrument pot ser utilitzat pels governs per protegir-se del canvi climàtic i influir en els preus dels bons de carboni i de les criptomonedes. Per tal de fixar el preu d'aquest producte, desenvolupem noves tècniques d'estimació de paràmetres del model de Heston basades en ondetes de Shannon. La tercera part d'aquest treball també gira al voltant del canvi climàtic, les finances i les matemàtiques. Concretament, proposem una metodologia per a calcular l'impacte d'un augment de la temperatura de la superfície global de la terra sobre la probabilitat d'incompliment d'una empresa del sector de l'agricultura. Portem a terme una regressió del valor de les accions de l'empresa amb els predictors S&P 500 i les anomalies de temperatura i observem que un augment de les anomalies de temperatura té un impacte negatiu en les accions de l'empresa considerada en aquest treball. Quan es modelen sèries temporals d'anomalies de temperatura, és important identificar moments en el temps en què es produeix un canvi estructural significatiu en el comportament de les dades. Aquests punts s'anomenen punts de trencament. Modelem la sèrie temporal d’anomalies de temperatura mitjançant regressió lineal segmentada, on s'estimen els punts de trencament amb una anàlisi amb ondetes. Calibrem un model de Merton amb dades reals d'accions de l’empresa i estimem la probabilitat d'incompliment en funció de la probabilitat que el valor de l'actiu de l'empresa estigui per sota del nivell del passiu. Finalment fem servir el model de regressió per a predir els valors futurs de les accions de l'empresa influïts per les anomalies de temperatura i estimem una nova probabilitat d'incompliment.
  

Data de lectura: 05/06/2025

• LAUT TURÓN, SERGI: Architecture-aware Sparse Patterns to Accelerate Inverse Preconditioning
  
  Autor/a: LAUT TURÓN, SERGI
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORS
  Departament: Departament d'Arquitectura de Computadors (DAC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 10/04/2025
  Data de lectura: 05/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala C6-E101
  Director/a de tesi: CASAS GUIX, MARC | BORRELL POL, RICARD
  Resum de tesi: Aquest treball es centra en millorar l'eficiència dels mètodes iteratius per resoldre sistemes lineals grans i dispersos.Aquests problemes sorgeixen en molts camps, com ara la modelització del clima, la dinàmica molecular i de fluids, entre d'altres.Per resoldre'ls, s'utilitzen mètodes iteratius com el Gradient Conjugat (CG) i el Residu Mínim Generalitzat (GMRES).La seva eficiència depèn en gran mesura de l'elecció dels precondicionadors, que acceleren la convergència millorant les propietats numèriques del sistema.Els precondicionadors "Sparse Approximate Inverse" (SAI) i la seva variant factoritzada (FSAI) per a sistemes simètrics i definits positius són atractius per la seva naturalesa paral·lela i aplicació senzilla mitjançant productes Matriu-Vector dispersos (SpMV).Els SAI i FSAI d'última generació defineixen els seus patrons de dispersió basant-se principalment en aspectes numèrics.Aquest treball presenta nous precondicionadors considerant l'arquitectura on s'executen, dissenyats per millorar el rendiment optimitzant el procés de selecció de patrons de dispersió.La primera contribució presenta el precondicionador "Factorized Sparse Approximate Inverse with Pattern Extension" (FSAIE), una versió optimitzada de FSAI adaptada a arquitectures de CPU de memòria compartida.FSAIE introdueix un algorisme que amplia els patrons de dispersió considerant els accessos a la memòria cau, millorant tant l'eficàcia numèrica de FSAI com la seva eficiència computacional.A més, es proposa una estratègia de filtratge per eliminar les entrades numèricament insignificants, reduint el cost computacional sense comprometre la convergència.Aquestes tècniques milloren la localitat de les dades a l'SpMV, assegurant que els patrons de dispersió ampliats s'alineen amb els patrons d'accés a la memòria cau.La segona contribució amplia FSAIE als entorns de CPU de memòria distribuïda, introduint el precondicionador "Communication-aware FSAIE" (FSAIE-Comm).FSAIE-Comm considera els costs de la comunicació entre processos per garantir que l'extensió del patró de dispersió no introdueix una sobrecàrrega innecessària.Per evitar desequilibris, es desenvolupa una estratègia innovadora per distribuir la càrrega de treball computacional.La tercera contribució es centra en l'execució a la GPU amb la introducció del precondicionador "GPU-aware Factorized Sparse Approximate Inverse" (GFSAI).Mitjançant l'estructuració del patró de dispersió, s'optimitzen els accessos de memòria coalescents i s'exploten les característiques arquitectòniques específiques de la GPU.La contribució final generalitza les noves estratègies de precondicionament més enllà de FSAI amb la introducció del precondicionador "Communication-aware Sparse Approximate Inverse with Pattern Extension" (SAIE-Comm).Aquest mètode optimitza SAI per a entorns de memòria distribuïda, però s'adapta per a sistemes lineals generals on GMRES és preferible a CG.SAIE-Comm destaca la versatilitat i flexibilitat de les optimitzacions proposades, demostrant que les noves extensions de patrons es poden integrar eficaçment en diferents estratègies de precondicionament i solucionadors.Aquest treball avança l'estat de l'art en solucionadors iteratius i contribueix al desenvolupament de mètodes numèrics escalables i d'alt rendiment.Els mètodes proposats aconsegueixen millores substancials en el temps de solució a diverses arquitectures de computació d'alt rendiment (HPC), amb reduccions del 12,94% al 26,43% en cinc arquitectures de CPU diferents—Intel Skylake, Power9, Zen 2, A64FX i Intel Sapphire Rapids—i del 23,83% al 26,07% en dues arquitectures de GPU—Volta i Vega20—quan s'apliquen casos representatius de matriu dispersa.Aquests resultats destaquen l'impacte de les estratègies de precondicionament que consideren l'arquitectura en les aplicacions HPC modernes, obrint el camí per a solucionadors iteratius més eficients i escalables.
  

• PASTOR LÓPEZ, EDWARD JAIR: Nature-based solutions to reduce the spread of antibiotics and antimicrobial resistance genes in aquatic ecosystem
  
  Autor/a: PASTOR LÓPEZ, EDWARD JAIR
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA AMBIENTAL
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 14/04/2025
  Data de lectura: 05/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Place: ETSECCPBUPC, Campus NordBuilding C2. Classroom: 212C/Jordi Girona, 1-308034 Barcelona
  Director/a de tesi: MATAMOROS MERCADAL, VÍCTOR | ESCOLÀ CASAS, MÒNICA
  Resum de tesi: Els antibiòtics (ABs) són agents antimicrobians al quals la seva producció i el consum han augmentat exponencialment des del descobriment de la penicil·lina el 1929. L’ús excessiu d’ABs ha impulsat l’aparició de resistència als antibiòtics, provocant la detecció freqüent d’ABs i gens de resistència als antimicrobians (ARGs) en entorns aquàtics, principalment degut els efluents de les estacions depuradores d’aigües residuals (EDAR), malgrat els esforços regulatoris. A més, les condicions metereològiques extremes prolongades, com les sequeres, intensifiquen aquest problema al reduir la disponibilitat d’aigua, amenaçant els ecosistemes aquàtics i la salut humana. Tot i que s’han desenvolupat tecnologies avançades de tractament d’aigua, com l’ozonització o els sistemes basats en membranes, poden eliminar aquests contaminants de l’aigua residual, el seu elevat cost de construcció i manteniment ha limitat la seva implementació generalitzada. Alternativament, les Solucions basades en la Natura (SbN) han sorgit com una opció potencial gràcies a la seva rendibilitat i capacitat per eliminar una àmplia varietat de contaminants. No obstant això, els estudis sobre la reducció d’ABs i ARGs a escala real mitjançant NBS aplicades al tractament d’aigües residuals o als cursos fluvials continuen sent limitats.Aquesta tesi doctoral es presenta com un compendi de publicacions i avalua l’eficiència de les SbN en la reducció d’ABs i ARGs de les aigües residuals. En primer lloc, es va realitzar un estudi de revisió per analitzar la capacitat de les SbN per reduir la presència d’ABs, ARGs i patògens en diversos entorns aquàtics, des del tractament secundari fins a zones estuarianes i maresmes salines (Capítol II – DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.174273). En segon lloc, es va monitoritzar el rendiment de dues configuracions d’aiguamolls construïts (AC) a escala real com sistemes terciaris durant les estacions d’estiu i hivern per avaluar la reducció d’ABs i ARGs. La seva eficiència es va comparar amb un sistema convencional de tractament terciari d’aigües residuals (Capítol III – DOI: 10.1016/j.watres.2024.122038). En tercer lloc, es va analitzar l’impacte de les aigües residuals en rieres renaturalitzades en la reducció d’ABs i ARGs al llarg de les variacions estacionals, mitjançant el monitoreig de rieres amb més i menys vegetació durant el període càlid i fred (Capítol IV – DOI: 10.1016/j.envres.2025.120910).Els descobriments presentats en aquest projecte de recerca doctoral demostren que les SbN són alternatives rellevants per a la gestió del tractament d’aigua en conques fluvials. Els AC com a sistemes terciaris han demostrat la seva capacitat de millorar els paràmetres generals de qualitat de l’aigua i eliminar ABs i ARGs. A més, a diferència dels sistemes convencionals, aquests sistemes afavoreixen un canvi en la composició microbiana cap a un perfil més natural i redueixen més els riscos ecotoxicològics i de selecció de resistències que una planta convencional de tractament terciari d’aigües residuals. A més, les rieres amb vegetació i meandres han demostrat augmentar la velocitat de degradació dels ABs i l’atenuació dels ARGs, promou canvis graduals en les estructures de les comunitats bacterianes i disminueixen els riscos ecotoxicològics i de selecció de resistència, especialment durant el període càlid. Les investigacions futures haurien de centrar-se en l’avaluació de noves configuracions de SbN a escala real, la identificació dels productes de transformació (PTs) i d’altres microcontaminants aquàtics, la quantificació de diversos ARGs i l’avaluació de l’estat ecològic.