Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 02/06/2025

• AGRELO LESTÓN, ASIER: Development of metal-enhanced TiO2-based photocatalysts for hydrogen production
  
  Autor/a: AGRELO LESTÓN, ASIER
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA DE PROCESOS QUÍMICOS
  Departamento: Departamento de Ingeniería Química (EQ)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 02/04/2025
  Fecha de lectura: 02/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar 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 tesis: LLORCA PIQUE, JORDI | SOLER TURU, LLUIS
  Resumen de tesis: La actividad humana ha aumentado los gases de efecto invernadero, alterando el clima y agravando eventos extremos. Por ello, es necesaria una transición a un sistema energético descarbonizado, con el hidrógeno como vector clave junto a la energía solar y eólica. Sin embargo, su producción actual, como el reformado de metano con vapor, genera altas emisiones de CO₂. La reacción de separación del agua impulsada por luz solar es una alternativa sostenible, aunque requiere mejoras en eficiencia para ser viable a nivel industrial.Esta tesis doctoral desarrolla catalizadores basados en TiO₂ para la producción fotocatalítica de hidrógeno.El Capítulo 3, en colaboración con SYMAC de la Université Toulouse 3-Paul Sabatier, estudia un fotocatalizador de TiO₂ decorado con nanopartículas de Cu estabilizadas con quinidina, cuya actividad se comparó con una muestra preparada por impregnación húmeda a sequedad incipiente (IWI) con nanopartículas de Cu estabilizadas con ácido L-ascórbico. La muestra con quinidina mostró 5 veces más actividad bajo irradiación UV y mejora en el rendimiento bajo UV-vis. La espectroscopía UV-vis reveló una banda plasmónica relativa al Cu, y los gráficos de Tauc confirmaron un menor ancho de banda prohibido. XRD indicó la deposición de Cu y una fase anatasa predominante del TiO2. TEM mostró nanopartículas de Cu, cuya naturaleza mayoritariamente metálica, con mínimas contribuciones de óxidos, fue identificada por XAS y XPS.El Capítulo 4, se realizó en conjunto con el grupo de Sistemas Supra- y Nanoestructurados de la Universitat de Barcelona (UB), en el que desarrolaron fotocatalizadores híbridos de TiO₂ con complejos de Au(I) y sistemas de Au(0). Tres series de fotocatalizadores con ligandos de cumarina fueron evaluadas en diferentes combinaciones de luz y calor. Dos (1% en peso de co-catalizador) se prepararon por IWI y molienda por molino de bolas (BM), y una tercera (0.25% en peso de Au) por IWI. Las muestras IWI mostraron mayor actividad que las BM, además de generar hasta 2.7 veces más H₂ que un catalizador Au/TiO₂ convencional. UV-vis confirmó bandas plasmónicas de Au, y los gráficos de Tauc revelaron la reducción del ancho de banda prohibido. TEM, HAADF-STEM y XPS confirmaron nanopartículas de Au con una composición mayormente metálicas.El Capítulo 5 estudió fotocatalizadores Pt/TiO₂ sintetizados por BM y optimizados mediante diseño de experimentos (DoE). La muestra más activa fue 1.4 veces más eficiente bajo UV que una referencia Pt/TiO2 preparada por IWI. HAADF-STEM-EDX reveló átomos de Pt dispersos en TiO₂, que crecieron a nanopartículas tras la reacción, junto con presencia de algunos átomos aislados. XPS confirmó la reducción parcial del Pt durante la reacción.El Capítulo 6 analizó fotocatalizadores bimetálicos PdCu con un contenido metálico total de 1% en peso. Se seleccionó una relación Pd:Cu de 1:2 tras un cribado de 3:1 a 1:3. La muestra bimetálica superó en 27 % la actividad teórica de la combinación de Pd y Cu bajo UV, y la incorporación de Cu mejoró la producción de H₂ bajo UV-vis. Las muestras BM fueron 1.2 veces más activas que las IWI. Cu mejoró la estabilidad del Pd, reduciendo la pérdida de actividad en test de estabilidad de larga duración en comparación con la muestra monometálica de Pd. Raman indicó fuerte interacción metal-soporte. UV-vis y Tauc confirmaron mayor absorción visible y reducción del ancho de banda prohibido, respectivamente. HAADF-STEM-EDX mostró nanopartículas bimetálicas de PdCu en muestras BM, mientras que en IWI se observaron nanopartículas de Pd y Cu separados. BM también limitó el crecimiento de Pd, ya que en la muestra monometálica sus nanopartículas crecieron 3.5 veces tras la reacción. XPS indicó reducción de Pd en ambas muestras, siendo reducción completa en BM, confirmada por 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
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: SOSTENIBILIDAD
  Departamento: Instituto Universitario de Investigación en Ciencia y Tecnologías de la Sostenibilidad (IS.UPC)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 06/05/2025
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: MORATO FARRERAS, JORDI | CADENA GAITÁN, CARLOS
  Resumen de tesis: Este trabajo de investigación, iniciado en 2018, plantea una metodología de articulación de actores públicos, privados, academia y ciudadania como esquema de gobernanza del agua en cuencas hídricas latinoamericanas. Combina el saber técnico, con el conocimiento local de las comunidades asentadas en el territorio, trascendiendo las limitaciones de los períodos gubernamentales y fomentar la apropiación de los actores mediante ejercicios de cocreación para lograr acciones sostenibles que mejoren las condiciones del recurso hídrico, fortaleciendo la confianza, la reciprocidad y la cooperación. La metodología se aplicó en las cuencas de las quebradas La Iguaná, Doña María y Santa Elena, ubicadas en el Valle de Aburrá, cuyo municipio núcleo es Medellín, Colombia. Este proceso se enmarcó dentro de la Alianza por la emergencia climática y Sanitaria en el Valle de Aburrá, en la cual participaron entidades como CORANTIOQUIA y Area Metropolitana del Valle de Aburrá, autoridades ambientales, Distrito de Medellín, Instituto Tecnológico Metropolitano, Universidad Politécnica de Cataluña, Ayuntamiento de Barcelona, EPM como Empresa prestadora de Servicios Públicos domiciliarios, Pork Colombia (entidad del sector privado) y las comunidades asentadas. Siete años después, las acciones en las cuencas se dinamizan de forma articulada y las comunidades se han cohesionado en la Red SOS Cuenca, donde intercambian saberes y lecciones aprendidas. Esto demuestra que es posible consolidar una hoja de ruta mediante ejercicios de cocreación que puedan implementarse a corto, mediano y largo plazo. Siguiendo las ideas de Ostrom (1997) y Scharmer (2024), el proceso incluye conocer los límites y la oferta natural del territorio, establecer un diálogo con pequeños grupos para liderar desde el futuro emergente en términos de regeneración de ecosistemas, homologar conceptos, miradas e intereses, conocer las acciones realizadas en el pasado, movilizar los recursos de acuerdo a las capacidades y roles de cada uno con miras a alcanzar el objetivo común. Esto contribuye a consolidar la Gobernanza del agua, lo que se traducirá en la seguridad hídrica necesaria para la población. Los observatorios ambientales son herramientas clave de cocreación entre los actores de la cuenca. Es necesario identificar el tipo de observatorio más adecuado para cada cuenca e implementar un esquema de actualización permanente para orientar la toma de decisiones, mediante esquemas de cocreación con todos los actores, priorizando las acciones más urgentes. La democratización de la información, la participación activa de la ciudadanía, la diversidad de actores involucrados, el monitoreo continuo, y los marcos regulatorios, son aspectos claves que debe tener un observatorio ambiental par consolidar la Gobernanza del agua. Los grupos focales y el taller sobre Barreras que limitan la Gobernanza del Agua, evidenciaron que las principales barreras son; altos niveles de desconfianza entre los diferentes actores, dificultad para trabajar por un objetivo común, intereses particulares, limitaciones jurídicas para potenciar el trabajo colaborativo, desconocimiento sobre lo que es una cuenca hidrográfica y la falta de información precisa para tomar decisiones que mejoren las condiciones ambientales y sociales de las cuencas hacia la seguridad hídrica. La metodología integra el saber local con el rigor técnico a través de diálogos donde todos valoren el aporte de cada uno, visualizando juntos las prioridades en cada cuenca. Esto constituye un ejercicio de liderazgo consciente que busca trascender en el tiempo los mecanismos implementados, motivando procesos sostenidos e incluyentes. Se espera que, dada la similitud de contextos socioambientales en América Latina, pueda replicarse en otras regiones, fortaleciendo los esquemas de gobernanza del agua y la justicia ambiental, destacando la importancia del agua dentro del nexo agua-energía-alimentos, como un elemento vital para la supervivencia humana
  

Fecha de lectura: 03/06/2025

• BLANC BLOCQUEL DI MARCO, AUGUSTO: Derivatives and risks
  
  Autor/a: BLANC BLOCQUEL DI MARCO, AUGUSTO
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: ESTADÍSTICA E INVESTIGACIÓN OPERATIVA
  Departamento: Departamento de Estadística e Investigación Operativa (EIO)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 13/03/2025
  Fecha de lectura: 03/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Aula de Teleensenyament, edifici B3, Campus UPC Barcelona Nord
  Director/a de tesis: ORTIZ GRACIA, LUIS
  Resumen de tesis: Esta tesis tiene como objetivo proporcionar soluciones a problemas del mundo real medianteel uso y desarrollo de técnicas financieras cuantitativas de última generación. En la primera parte del trabajo se aborda el desafío de la cobertura de opciones digitales,en particular, de opciones digitales at-the-money cerca de la expiración. La cobertura de opcionesdigitales at-the-money cercanas al vencimiento sigue siendo un desafío en las finanzascuantitativas. El problema surge del hecho de que una opción digital tiene un pago discontinuoen el precio de ejercicio y tiene una delta y una gamma enormes cerca del vencimiento.En este trabajo, consideramos un escenario general para cubrir opciones digitales at-the-money cercanas alvencimiento mediante un bull spread. Resolvemos diferentes problemas de optimización, conel objetivo de minimizar la probabilidad de subcobertura de la opción digital al vencimiento,considerando costos de transacción y costos de iliquidez. Nuestra contribución consiste enque determinamos la composición del bull spread que minimiza la probabilidad de subcubriruna opción digital dado que el coste de la cobertura está por debajo de un determinadoumbral. Consideramos modelos estándar y de estado del arte para modelar la dinámica delactivo subyacente. También introducimos el modelado del problema de iliquidez dentro delproblema de optimización, el cual resolvemos oportunamente. Finalmente, calibramos unmodelo con datos reales del mercado y solucionamos el problema de optimización con costosde transacción con el modelo calibrado.En la segunda parte del trabajo se pretende crear herramientas financieras para lucharcontra el cambio climático. En los últimos cinco años ha habido una creciente preocupaciónpor el impacto de la minería de criptomonedas en el clima. Uno de los principales efectos delcambio climático es su impacto en la agricultura y la producción de alimentos. Además, elcambio climático tiene consecuencias claras para la salud humana. Para abordar el problemaproponemos nuevos contratos de derivados sobre bonos de carbono denominados en bitcoin.Este artículo propone productos financieros novedosos que podrían ayudar a las autoridadesreguladoras a impactar el clima de manera indirecta, aglutinando dos resultados financierosdeseados (cobertura y transferencia de volatilidad) en un solo instrumento financiero. Enparticular, los gobiernos pueden utilizar el instrumento para cubrirse del cambio climático einfluir en los precios de los bonos de carbono y las criptomonedas. Para estimar el preciode este novedoso producto, desarrollamos novedosas técnicas de estimación de parámetrosbasadas en wavelets de Shannon.La tercera parte del trabajo también gira entorno al cambio climático, las finanzas y lasmatemáticas. En este trabajo proponemos una metodología para calcular el impacto de unaumento de la temperatura de la superficie global terrestre en la probabilidad de incumplimientode una empresa del sector agrícola. Realizamos una regresión delvalor de las acciones de la empresa con los predictores S&P 500 y anomalías de temperaturay observamos que un aumento de la anomalías de temperatura tiene un impacto negativoen las acciones de la empresa considerada en este trabajo. Luego, modelamos la serie temporal de anomalías de temperaturamediante regresión lineal segmentada, donde los puntos de ruptura se estiman mediante unanálisis de wavelets. Calibramos un modelo de Merton con datos reales de las acciones de laempresa y estimamos la probabilidad de incumplimiento en función de la probabilidad de queel valor de los activos de la empresa esté por debajo del nivel de los pasivos. Utilizamos el modelo de regresión para pronosticar valores de las acciones y estimar una nueva probabilidadde incumplimiento.
  

Fecha de lectura: 05/06/2025

• LAUT TURÓN, SERGI: Architecture-aware Sparse Patterns to Accelerate Inverse Preconditioning
  
  Autor/a: LAUT TURÓN, SERGI
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
  Departamento: Departamento de Arquitectura de Computadores (DAC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 10/04/2025
  Fecha de lectura: 05/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Sala C6-E101
  Director/a de tesis: CASAS GUIX, MARC | BORRELL POL, RICARD
  Resumen de tesis: Este trabajo se centra en mejorar la eficiencia de los métodos iterativos para resolver sistemas lineales grandes y dispersos.Estos problemas surgen en muchos campos, como la modelización del clima, la dinámica molecular y de fluidos, entre otros.Para resolverlos, se utilizan métodos iterativos como el Gradiente Conjugado (CG) y el Residuo Mínimo Generalizado (GMRES).Su eficiencia depende en gran medida de la elección de los precondicionadores, que aceleran la convergencia mejorando las propiedades numéricas del sistema.Los precondicionadores "Sparse Approximate Inverse" (SAI) y su variante factorizada (FSAI) para sistemas simétricos y definidos positivos son atractivos por su naturaleza paralela y aplicación sencilla mediante productos Matriz-Vector dispersos (SpMV).Los SAI y FSAI de última generación definen sus patrones de dispersión basándose principalmente en aspectos numéricos.Este trabajo presenta nuevos precondicionadores considerando la arquitectura en la que se ejecutan, diseñados para mejorar el rendimiento optimizando la selección de patrones.La primera contribución presenta el precondicionador "Factorized Sparse Approximate Inverse with Pattern Extension" (FSAIE), una versión optimizada de FSAI adaptada a arquitecturas de CPU de memoria compartida.FSAIE introduce un algoritmo que amplía los patrones de dispersión considerando los accesos a la caché, mejorando tanto la eficacia numérica de FSAI como su eficiencia computacional.Además, se propone una estrategia de filtrado para eliminar entradas numéricamente insignificantes, reduciendo el coste computacional sin comprometer la convergencia.Estas técnicas mejoran la localidad de los datos en SpMV, asegurando que los patrones de dispersión ampliados se alinean con los accesos a la caché.La segunda contribución amplía FSAIE a entornos de CPU de memoria distribuida, introduciendo el precondicionador "Communication-aware FSAIE" (FSAIE-Comm).FSAIE-Comm considera los costes de comunicación entre procesos para garantizar que la extensión del patrón de dispersión no introduce una sobrecarga innecesaria.Para evitar desequilibrios, se desarrolla una innovadora estrategia para distribuir la carga computacional.La tercera contribución se centra en la ejecución en GPU con la introducción del precondicionador "GPU-aware Factorized Sparse Approximate Inverse" (GFSAI).Mediante la estructuración del patrón de dispersión, se optimizan los accesos de memoria coalescentes y se explotan las características arquitectónicas de la GPU.La contribución final generaliza las nuevas estrategias de precondicionamiento más allá de FSAI con la introducción del precondicionador "Communication-aware Sparse Approximate Inverse with Pattern Extension" (SAIE-Comm).Este método optimiza SAI para entornos de memoria distribuida, pero se adapta a sistemas lineales generales en los que GMRES es preferible a CG.SAIE-Comm destaca la versatilidad de las optimizaciones propuestas, demostrando que las nuevas extensiones de patrones pueden integrarse eficazmente en distintas estrategias de precondicionamiento y solucionadores.Este trabajo avanza el estado del arte en solucionadores iterativos y contribuye al desarrollo de métodos numéricos escalables y de alto rendimiento.Los métodos propuestos consiguen mejoras sustanciales en el tiempo de solución en diversas arquitecturas de computación de alto rendimiento (HPC), con reducciones del 12,94% al 26,43% en cinco arquitecturas de CPU—Intel Skylake, Power9, Zen 2, A64FX e Intel Sapphire Rapids—y del 23,83% al 26,07% en dos arquitecturas de GPU—Volta y Vega20—cuando se aplican casos representativos de matriz dispersa.Estos resultados destacan el impacto de las estrategias de precondicionamiento que consideran la arquitectura en las aplicaciones HPC modernas, abriendo el camino para solucionadores iterativos más eficientes y 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
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA AMBIENTAL
  Departamento: Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (DECA)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 14/04/2025
  Fecha de lectura: 05/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Place: ETSECCPBUPC, Campus NordBuilding C2. Classroom: 212C/Jordi Girona, 1-308034 Barcelona
  Director/a de tesis: MATAMOROS MERCADAL, VÍCTOR | ESCOLÀ CASAS, MÒNICA
  Resumen de tesis: Los antibióticos (ABs) son agentes microbianos cuya producción y consumo han aumentado exponencialmente desde el descubrimiento de la penicilina en 1929. El uso excesivo de los ABs ha impulsado la aparición de la resistencia a los antibióticos, lo que ha llevado a la detectión frecuente de los ABs y los genes de resistencia a los antimicrobianos (ARG) en diversos entornos acuáticos, principalmente debido a la descarga de efluentes de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), a pesar de los esfuerzos regulatorios. Además, las condiciones climáticas extremas prolongadas, como las sequías, agravan este problema al reducir la disponibilidad de agua, poniendo en riesgo los ecosistemas acuáticos y la salud humana. Aunque se han desarrollado tecnologías avanzadas, como la ozonización o sistemas basados en membranas, pueden eliminar estos contaminantes del agua residual, su elevado coste de construcción y mantenimiento, ha limitado su implementación a gran escala. Alternativamente, las Soluciones basadas en la Naturaleza (SbN) han surgido como una potencial opción debido a su rentabilidad y su capacidad para una amplia variedad de contaminantes. Sin embargo, los estudios a escala real sobre la reducción de ABs y ARGs en SbN aplicadas al tratamiento de aguas residuales o a cursos fluviales siguen siendo limitados.Esta tesis doctoral es presentada como un compendio de publicaciones y evalúa la eficiencia de las SbN en la reducción de ABs y ARGs en aguas residuales. En primer lugar, se realizó un estudio de revisión para analizar la capacidad de las SbN en reducir ABs, ARGs y patógenos en diversos entornos acuáticos desde tratamientos secundarios hasta zonas estuarinas y marismas (Capítulo II – DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.174273). En segundo lugar, se monitorizó el rendimiento de dos configuraciones a escala real de humedales construidos (HC) como sistemas terciarios durante las estaciones de verano y invierno, con el objetivo de evaluar la reducción de ABs y ARGs. Su eficacia fue comparada con un sistema convencional de tratamiento terciario de aguas residuales (Capítulo III – DOI: 10.1016/j.watres.2024.122038). En tercer lugar, se analizó el impacto de la renaturalización de arroyos dominados por efluentes de aguas residuales en la reducción de ABs y ARGs a lo largo de las variaciones estacionales, mediante el monitoreo de un arroyo con mayor y menor cobertura vegetal durante períodos cálidos y fríos (Capítulo IV – DOI: 10.1016/j.envres.2025.120910).Los descubrimientos presentados de esta investigación doctoral demuestran que las SbN son unas alternativas viables para la gestión del tratamiento de agua en las cuencas fluviales. En concreto, los HCs como sistemas terciarios de tratamiento de agua residual han demostrado su capacidad para mejorar los parámetros generales de calidad del agua y eliminar ABs y ARGs. Además, a diferencia de los sistemas convencionales, estos sistemas promover un cambio en la composición microbiana hacia perfiles más naturales y reducen los riesgos ecotoxicológicos y selección de resistencia en mayor medida que el EDAR terciario convencional. Además, las rieras con vegetación y meandros han demostrado un aumento en la velocidad de degradación de ABs y atenuación de ARGs, promoviendo cambios graduales en las estructura de las comunidades bacterianas y disminuyendo los riesgos ecotoxicológicos y de selección de resistencia, especialmente durante el período cálido. Las investigaciones futuras deberían centrarse en la evaluación de nuevas configuraciones de SbN a escala real, la identificación de productos de transformación (PTs) y de otros microcontaminantes acuáticos, la cuantificación de diversos ARGs y la evaluación del estado ecológico.