Tesis Doctorals en Xarxa
Not a member yet
46997 research outputs found
Sort by
Stability Assessment of Perovskite Solar Cells through ISOS Protocols and Machine Learning
No full textEl món s’enfronta a una crisi energètica creixent a causa de l’augment de la demanda d’energia, la industrialització accelerada i els efectes del canvi climàtic. L’increment dels fenòmens meteorològics extrems subratlla la necessitat urgent de reduir la dependència dels combustibles fòssils, les emissions dels quals acceleren l’escalfament global i esgoten recursos finits. En aquest context, les cèl·lules solars de perovskita (PSCs) han sorgit com una tecnologia fotovoltaica prometedora per afrontar aquests desafiaments.
Les PSCs ofereixen avantatges respecte a les cèl·lules solars de silici convencionals, com ara altes eficiències de conversió, fabricació de baix cost i una excel·lent relació potència-pes. Això les fa atractives per a aplicacions terrestres i espacials. No obstant això, la seva comercialització es veu limitada per la seva inestabilitat en condicions operatives. Els materials de perovskita són molt sensibles a la humitat, l’oxigen, la radiació ultraviolada (UV) i les fluctuacions de temperatura. A més, la seva naturalesa com a conductors mixtos iònic-electrònics provoca migració d’ions, causant degradació estructural i pèrdua de rendiment amb el temps. Per tant, abordar aquests problemes d’estabilitat és clau per a la seva adopció a gran escala.
Aquesta tesi investiga l’estabilitat de les PSCs mitjançant enginyeria avançada de materials, encapsulació innovadora i modelatge predictiu. En primer lloc, es presenta una estratègia d’encapsulació per avaluar la seva estabilitat en condicions reals. Es van analitzar nou resines epoxi comercials per determinar la seva compatibilitat química amb capes de perovskita halurada. Això va conduir al desenvolupament d’una estratègia d’encapsulació a temperatura ambient amb dues epoxis seleccionades: una com a capa protectora curable amb UV i una altra com a segellador de vores. Les PSCs encapsulades van mantenir prop del 100% de la seva eficiència inicial durant més de 1.500 hores d’operació a l’aire lliure en diverses ubicacions, incloent Espanya, Israel i Alemanya.
A partir d’aquesta estratègia optimitzada, es va investigar la incorporació d’interfases bidimensionals de MXene a la interfície perovskita/capa de transport de forats. Els resultats van demostrar que aquestes interfases milloren l’extracció de càrrega i augmenten l’estabilitat en condicions reals a l’exterior.
Un altre aspecte clau d’aquesta investigació és l’ús de l’aprenentatge automàtic per predir la durabilitat de les PSCs. Es van entrenar models d’intel·ligència artificial amb dades de proves de degradació en interiors, desenvolupant un marc predictiu per anticipar el rendiment a llarg termini en exteriors i optimitzar la durabilitat dels dispositius.
A més, es va estudiar la influència de la migració iònica en l’estabilitat del dispositiu mitjançant el seguiment del punt de màxima potència combinat amb espectroscòpia d’impedància electroquímica. L’anàlisi en temps real de paràmetres com la fotocorrent, el fotovoltatge i el factor de farciment va mostrar que una major conductivitat iònica en condicions de baixa il·luminació (<1000 lux) es correlaciona amb una reducció de la resistència de derivació i una degradació accelerada.
Finalment, es van realitzar proves de resistència in situ a l’estratosfera. Les PSCs de triple catió encapsulades van ser exposades a temperatures de –32°C a +32°C, alta radiació solar i baixa pressió, conservant entre el 68% i el 87% de la seva eficiència inicial. Aquests resultats validen les estratègies d’encapsulació i enginyeria d’interfícies en condicions properes a l’espai, destacant el potencial de les PSCs per a futures aplicacions espacials.
En conjunt, els resultats d’aquesta investigació estableixen una base sòlida per al desenvolupament de PSCs més estables i eficients, avançant cap a la seva comercialització i contribuint a un futur energètic sostenible.El mundo enfrenta una crisis energética creciente debido a la mayor demanda de energía, la rápida industrialización y los efectos del cambio climático. La frecuencia de eventos climáticos extremos resalta la necesidad urgente de abandonar los combustibles fósiles, cuyas emisiones agravan el calentamiento global y agotan recursos finitos. En este contexto, las celdas solares de perovskita (PSCs) han surgido como una tecnología fotovoltaica prometedora para abordar estos desafíos.
Las PSCs presentan ventajas sobre las celdas solares de silicio, como alta eficiencia de conversión, bajo costo de fabricación y excelente relación potencia-peso, lo que las hace ideales para aplicaciones terrestres y espaciales. Sin embargo, su comercialización se ve limitada por su inestabilidad operativa. Los materiales de perovskita son sensibles a la humedad, el oxígeno, la radiación UV y las fluctuaciones térmicas. Además, la migración iónica dentro de la estructura provoca degradación y pérdida de rendimiento con el tiempo. Resolver estos problemas de estabilidad es clave para su adopción masiva.
Esta tesis aborda estos desafíos mediante un enfoque que combina ingeniería de materiales, encapsulación innovadora y modelado predictivo. Primero, se presenta una estrategia de encapsulación para evaluar la estabilidad de las PSCs en condiciones reales. Se investigaron nueve resinas epoxi comerciales para evaluar su compatibilidad química con capas de perovskita halurada. Como resultado, se desarrolló una estrategia de encapsulación a temperatura ambiente con dos epoxis seleccionados: uno como capa protectora curable con UV y otro como sellador de bordes. Las PSCs encapsuladas mantuvieron casi el 100% de su eficiencia inicial durante más de 1.500 horas de operación en exteriores en España, Israel y Alemania.
Además, se exploró la incorporación de intercapas bidimensionales de MXene en la interfaz perovskita/capa de transporte de huecos. Se demostró que estas intercapas mejoran la extracción de carga y la estabilidad del dispositivo en condiciones reales de operación al aire libre.
Otro aspecto clave fue el uso de aprendizaje automático para predecir la durabilidad de las PSCs. Se entrenaron modelos de inteligencia artificial con datos de estabilidad en interiores, desarrollando un marco predictivo para pronosticar el rendimiento a largo plazo en exteriores, proporcionando información crucial para mejorar la durabilidad de las PSCs.
Asimismo, se investigó el papel de la migración iónica en la estabilidad del dispositivo mediante el seguimiento del punto de máxima potencia combinado con espectroscopia de impedancia electroquímica. El análisis en tiempo real de parámetros eléctricos como fotocorriente, fotovoltaje y factor de llenado mostró que una mayor conductividad iónica en condiciones de baja iluminación (<1000 lux) se asocia con menor resistencia de derivación y degradación acelerada.
Finalmente, se evaluó la estabilidad de las PSCs en condiciones extremas con pruebas in situ en la estratósfera. Las PSCs de triple catión encapsuladas fueron expuestas a temperaturas de -32°C a +32°C, alta radiación solar y baja presión, conservando entre el 68% y el 87% de su eficiencia inicial. Estos resultados validan las estrategias de encapsulación e ingeniería de interfaces en condiciones espaciales, destacando el potencial de las PSCs para futuras aplicaciones fuera de la Tierra.
En conjunto, los hallazgos de esta investigación sientan una base sólida para el desarrollo de PSCs más estables y eficientes, avanzando hacia su comercialización y contribuyendo a un futuro energético sostenible.The world is facing a growing energy crisis, characterized by escalating energy demands, rapid industrialization, and the devastating impacts of climate change. The increasing frequency of extreme weather events underscores the urgent need to move away from fossil fuels —whose emissions not only accelerate climate change but also deplete finite resources—and embrace clean, sustainable energy alternatives. In this crucial moment, perovskite solar cells (PSCs) have emerged as a groundbreaking photovoltaic technology with the potential to play a key role in addressing these global challenges.
PSCs offer numerous advantages over conventional silicon solar cell devices, including high power conversion efficiencies, low-cost solution-processable fabrication, and an excellent power-to-weight ratio that makes them suitable for a wide range of applications, from terrestrial installations to space-based systems. Despite their advantages, the commercialization of PSCs is hindered by their inherent instability under operational conditions. The perovskite materials are particularly sensitive to environmental stressors such as moisture, oxygen, ultraviolet (UV) radiation, and thermal fluctuations. Moreover, being mixed ion/electronic conductors, intrinsic issues such as ion migration within the perovskite layer lead to structural degradation and performance losses over time, posing a significant barrier to the widespread adoption of this technology.
This thesis addresses the stability challenge of PSCs through a multifaceted approach that combines advanced materials engineering, innovative device encapsulation, and predictive modelling. We first introduce the reader to an encapsulation strategy for the stability assessment of PSCs under outdoor conditions. For this, we have systematically investigated nine commercially-available epoxy resins to determine their chemical compatibility with halide perovskite layers. We then developed an ambient temperature encapsulation strategy to protect PSCs from environmental degradation employing two selected epoxies—one serving as a UV-curable blanket layer and another as a robust edge sealant—. Encapsulated PSC devices were analysed outdoors at different locations (Spain, Israel, Germany) showing impressive stability, maintaining near-100% initial efficiency over 1500 hours of outdoor operation.
With this optimized encapsulation strategy, we present here one example of additive engineering carried out to PSCs and analysed indoors and outdoors. We explored the impact of integrating two-dimensional MXene interlayers on PSC performance and operational stability. We demonstrated that MXene interlayers at the perovskite/hole transport layer interface enhanced charge extraction and improved stability of encapsulated devices in real outdoor operation.
The latter example represents one of the hundreds of PSCs that were analysed for stability in this PhD work. All the collected data was employed to train machine learning algorithms. For this, we developed an AI-based predictive framework by leveraging accelerated indoor stability data to forecast long-term outdoor performance, offering critical insights for optimizing PSC durability.
Next, we delved into the impact of ion migration on device stability. By coupling maximum power point tracking with electrochemical impedance spectroscopy, we were able to capture real-time changes in key electrical parameters—such as photocurrent, photovoltage, and fill factor—as the devices age. Our analyses reveal that increased ionic conductivity, especially under low light conditions (< 1000 lux), correlates with reduced shunt resistance and accelerated degradation.
Finally, we extend our investigations on PSC to extreme environments by conducting in-situ stability tests in the stratosphere. Encapsulated triple-cation PSCs were exposed to temperature fluctuations from –32°C to +32°C, high-intensity solar radiation, and low-pressure conditions, retaining between 68% and 87% of their initial efficiency. These results validate the robustness of our encapsulation and interfacial strategies under near-space conditions and highlight the potential of PSCs for future space applications.
Collectively, the outcomes of this research establish a solid foundation for the next generation of stable, high-performance perovskite solar cells, marking a significant step toward their widespread commercial adoption and contributing to a sustainable global energy future.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència de Material
Architectural Building Blocks for a Serverless High-Performance Computing Platform
Get PDFLa computació sense servidor ha sorgit com un model de computació en el núvol altament escalable i de baixa latència, sent Function-as-a-Service (FaaS) especialment adequada per a aplicacions interactives intensives en dades i computació. A diferència de desplegaments tradicionals, on per a obtenir latències interactives es requereix de clústers sempre actius, la computació sense servidor es basa en funcions efímeres que escalen dinàmicament, optimitzant l'ús de recursos. No obstant això, el model sense servidor presenta diversos reptes. La naturalesa efímera i sense estat de FaaS requereix una ingesta de dades eficient a causa de la seva arquitectura desacoblada. A més, la falta d'adreçament directe complica el desenvolupament d'aplicacions amb estat, que requereixen intermediaris per a gestionar l'estat compartit. Els models de programació existents no són adequats quant a usabilitat, aplicabilitat o elasticitat. Aquesta tesi presenta tres contribucions per a millorar els entorns sense servidor per a aplicacions paral·leles de dades. Primer, introduïm un model elàstic de gestió de dades que permet la lectura paral·lela de dades científiques per a mitigar el problema de l'enviament de dades. Utilitzant tècniques d'indexació de dades no intrusives i de només lectura, aconseguim un particionament sobre la marxa lleuger i eficient en recursos. En segon lloc, proposem la transparència d'accés com a model de programació, permetent a les aplicacions interactuar amb recursos remots com si fossin locals, simplificant l'adaptació a entorns sense servidor. L'avaluació demostra com aplicacions monolítiques poden escalar fàcilment utilitzant aquest enfocament. Finalment, introduïm burst computing, un model de computació que optimitza els treballs de processament paral·lel en FaaS. Aquesta abstracció permet l'agrupació de funcions per a explotar la localitat de les dades, reduint la sobrecàrrega de comunicació remota. La tesi conclou motivant el desenvolupament d'aplicacions en el núvol que permeten aquests enfocaments, millorant les càrregues de treball elàstiques i interactives.La computación sin servidor ha surgido como un modelo de computación en la nube altamente escalable y de baja latencia, siendo Function-as-a-Service (FaaS) especialmente adecuada para aplicaciones interactivas intensivas en datos y computación. A diferencia de despliegues tradicionales, donde para obtener latencias interactivas requiere clusters siempre activos, la computación sin servidor se basa en funciones efímeras que se escalan dinámicamente, optimizando el uso de recursos. Sin embargo, el modelo sin servidor presenta varios retos. La naturaleza efímera y sin estado de FaaS requiere una ingestión de datos eficiente debido a su arquitectura desacoplada. Además, la falta de direccionamiento directo complica el desarrollo de aplicaciones con estado, que requieren intermediarios para gestionar el estado compartido. Los modelos de programación existentes no son adecuados en cuanto a usabilidad, aplicabilidad o elasticidad. Esta tesis presenta tres contribuciones para mejorar los entornos sin servidor para aplicaciones paralelas de datos. Primero, introducimos un modelo elástico de gestión de datos que permite la lectura paralela de datos científicos para mitigar el problema del envío de datos. Utilizando técnicas de indexación de datos no intrusivas y de sólo lectura, logramos un particionamiento sobre la marcha ligero y eficiente en recursos. En segundo lugar, proponemos la transparencia de acceso como modelo de programación, permitiendo a las aplicaciones interactuar con recursos remotos como si fueran locales, simplificando la adaptación a entornos sin servidor. La evaluación demuestra cómo aplicaciones monolíticas pueden escalar fácilmente utilizando este enfoque. Por último, introducimos burst computing, un modelo de computación que optimiza los trabajos de procesamiento paralelo en FaaS. Esta abstracción permite la agrupación de funciones para explotar la localidad de los datos, reduciendo la sobrecarga de comunicación remota. La tesis concluye motivando el desarrollo de aplicaciones en la nube que permiten estos enfoques, mejorando las cargas de trabajo elásticas e interactivas.Serverless computing has emerged as a highly scalable and low-latency cloud computing model, with Function as a Service (FaaS) being particularly suited for interactive data- and compute-intensive applications, referred to as burst-parallel jobs. Unlike traditional Infrastructure as a Service (IaaS), where maintaining interactive latencies requires always-on clusters with pre-loaded data, serverless computing relies on ephemeral functions that scale dynamically, optimizing resource usage. However, the serverless model introduces several challenges. The ephemeral and stateless nature of FaaS necessitates efficient data ingestion due to its data-shipping architecture. Additionally, the lack of direct addressing complicates stateful application development, requiring intermediaries to manage state-sharing while minimizing latency. Existing programming models for stateful applications present trade-offs in usability, applicability, or elasticity. This thesis explores three research directions to enhance serverless environments for job-scoped, data-parallel applications. First, we introduce an elastic data management model, enabling parallel reading of scientific data to mitigate the data-shipping issue. Using non-intrusive, read-only data indexing techniques, it allows lightweight and resource-efficient on-the-fly partitioning. Second, we propose access transparency as a serverless programming model, by enabling applications to interact with disaggregated resources as if they were local, transparency simplifies the adaptation of stateful applications to serverless environments. An evaluation study demonstrates how monolithic applications can seamlessly scale using this approach. Finally, we introduce burst computing, a novel approach optimizing stateful burst-parallel jobs in FaaS by making the platform aware of parallel jobs. This abstraction allows function grouping to exploit data locality, reducing remote communication overhead caused by FaaS’s lack of direct addressing. The thesis concludes by emphasizing the shift in cloud application development enabled by these approaches, improving low-latency, data-intensive workloads in serverless computing."Universitat Rovira i Virgili. Programa de doctorat en Enginyeria Informàtica i Matemàtiques de la Seguretat
Multilingüismo en Naciones Unidas: Uso del español y otras lenguas en los Organismos Especializados
Get PDFEl propòsit d’aquest estudi és efectuar una anàlisi exhaustiva del contingut dels principals documents oficials de l’Organització de Nacions Unides (ONU) que al·ludeixen al multilingüisme i idiomes de l’entitat per tal de precisar en quina mesura els seus principals organismes especialitzats utilitzen l’espanyol i altres llengües, a fi de conèixer com de fructífers han estat els esforços de l’ONU en favor del multilingüisme. Si bé existeixen polítiques lingüístiques molt ben definides en el pla formal que, d’aplicar-se de forma estricta, suposarien la igualtat de tracte dels idiomes oficials dins de l’entitat, s’observen contradiccions entre les declaracions formals i les pràctiques. Es conclou que l’anglès segueix ocupant el lloc principal i llengües com l’espanyol tenen un ús preponderant en l’organització.El propósito de este estudio es efectuar un análisis exhaustivo del contenido de los principales
documentos oficiales de la Organización de Naciones Unidas (ONU) que aluden al
multilingüismo e idiomas de la entidad para precisar en qué medida sus principales
Organismos Especializados utilizan el español y otras lenguas, a fin de conocer qué tan
fructíferos han sido los esfuerzos de la ONU en favor del multilingüismo. Pues, si bien
existen lineamientos lingüísticos muy bien definidos en el plano formal que, de aplicarse de
forma estricta, supondría la igualdad de trato de los idiomas oficiales dentro de la entidad, se
observan contradicciones entre lo declarativo y la práctica. El inglés sigue ostentando el sitial
principal y lenguas como el español tienen un uso preponderante en la Organización.The purpose of this study is to carry out an exhaustive analysis of content of the main official
documents of the United Nations (UN) that refer to the multilingualism and languages of the
entity to specify to what extent its main Specialized Organizations use Spanish and other
languages, in order to find out how fruitful the UN efforts in favor of multilingualism have
been. Although there are very well-defined linguistic guidelines at the formal level that, if
strictly applied, would mean equal treatment of the official languages within the entity,
contradictions are observed between the declarative and the practical. English continues to
hold the main position and languages such as Spanish have predominant use in the
Organization
Apropant la catàlisi heterogènia i homogènia en la conversió de CO2: un enfocament computacional
No full textL’augment de la inquietud per l’impacte ambiental de les emissions de CO₂ generades per l’activitat humana ha impulsat la recerca de mètodes per transformar aquest gas en productes de major valor afegit. La simulació de reaccions químiques és essencial per millorar l'eficiència d'aquests processos, ja que proporciona informació valuosa per millorar-ne l'activitat i la selectivitat així com dels catalitzadors emprats. Durant les dues darreres dècades, l’ús de la teoria del funcional de la densitat (DFT) s’ha consolidat com una eina fonamental per aprofundir en la comprensió de la catàlisi tant heterogènia com homogènia, ja que permet descriure amb precisió a nivell atòmic i aportar informació clau per racionalitzar la catàlisi implicada.
Aquesta tesi doctoral estudia la valorització del CO₂ mitjançant tres reaccions catalítiques, combinant càlculs teòrics DFT amb col·laboracions experimentals per entendre els mecanismes moleculars que regeixen aquests processos i afavorir el disseny racional de catalitzadors més eficients. El treball de resultats s'estructura en quatre capítols. En el primer es mostren els resultats obtinguts en la hidrogenació de CO₂ i CO a metanol amb catalitzadors basats en Cu/2D-Mo₂C, on la formació de format i HCOH resulten intermediaris clau, i destaca la importància de la interfície catalítica i l’activació heterolítica de l’hidrogen. El segon mostra l'anàlisi de l’activació directa de CO₂ amb metalls de transició suportats en MXenes, revelant una reactivitat superior dels sistemes Mo₂C respecte als Ti₂C, on també s'han utilitzat tècniques d’aprenentatge automàtic per predir propietats catalítiques amb gran precisió. En el tercer, l’àmbit de la reducció electroquímica del CO₂, s’han identificat catalitzadors monoatòmics sobre g-C₃N₄ amb gran potencial, com els basats en Ni, Cu, Ag i Au, destacant-ne l’eficiència, selectivitat i baix sobrepotencial. Finalment, en el quart estudi, els resultats en els complexos metàl·lics tipus salen amb metalls (Sc, Y, Co i Cr), ha permès comprendre els factors estructurals que afavoreixen la formació de carbonats cíclics a partir de CO₂ i epòxids sota condicions moderades, especialment amb metalls del grup III. En conjunt, la tesi aporta una comprensió mecanística detallada i eines predictives valuoses per avançar en el desenvolupament de tecnologies sostenibles de conversió de CO₂.El aumento de la preocupación por el impacto ambiental de las emisiones de CO₂ generadas por la actividad humana ha impulsado la búsqueda de métodos para transformar este gas en productos de mayor valor añadido. La simulación de reacciones químicas es esencial para mejorar la eficiencia de estos procesos, ya que proporciona información valiosa para optimizar tanto la actividad y la selectividad de las reacciones como el rendimiento de los catalizadores empleados. Durante las dos últimas décadas, el uso de la teoría del funcional de la densidad (DFT) se ha consolidado como una herramienta clave para profundizar en la comprensión de la catálisis tanto heterogénea como homogénea, al permitir describir con precisión a nivel atómico y aportar información fundamental para racionalizar los procesos catalíticos implicados.
Esta tesis doctoral estudia la valorización del CO₂ mediante tres reacciones catalíticas, combinando cálculos teóricos DFT con colaboraciones experimentales para entender los mecanismos moleculares que rigen estos procesos y favorecer el diseño racional de catalizadores más eficientes. El trabajo de resultados se estructura en cuatro capítulos. El primero presenta los resultados obtenidos en la hidrogenación de CO₂ y CO a metanol con catalizadores basados en Cu/2D-Mo₂C, donde la formación de formiato y HCOH se identifican como intermediarios clave, destacando el papel de la interfaz catalítica y la activación heterolítica del hidrógeno. El segundo capítulo analiza la activación directa del CO₂ con metales de transición soportados en MXenes, revelando una mayor reactividad en los sistemas Mo₂C respecto a los Ti₂C, y se emplean técnicas de aprendizaje automático para predecir propiedades catalíticas con alta precisión. En el tercero, centrado en la reducción electroquímica del CO₂, se identifican catalizadores monoatómicos sobre g-C₃N₄ con gran potencial, como los basados en Ni, Cu, Ag y Au, destacando por su eficiencia, selectividad y bajo sobrepotencial. Finalmente, en el cuarto estudio, el análisis de complejos metálicos tipo salen con metales (Sc, Y, Co y Cr) ha permitido comprender los factores estructurales que favorecen la formación de carbonatos cíclicos a partir de CO₂ y epóxidos en condiciones moderadas, especialmente con metales del grupo III. En conjunto, la tesis aporta una comprensión mecanística detallada y herramientas predictivas valiosas para avanzar en el desarrollo de tecnologías sostenibles de conversión del CO₂.The growing concern about the environmental impact of CO₂ emissions generated by human activity has driven the search for methods to convert this gas into higher value-added products. The simulation of chemical reactions is essential to improve the efficiency of these processes, as it provides valuable insights into enhancing both the activity and selectivity of the reactions, as well as the performance of the catalysts involved. Over the past two decades, the use of density functional theory (DFT) has become a key tool for deepening our understanding of both heterogeneous and homogeneous catalysis, allowing for accurate atomic-level descriptions and offering essential information to rationalize the catalytic processes involved.
This doctoral thesis investigates CO₂ valorization through three catalytic reactions, combining DFT-based theoretical calculations with experimental collaborations to elucidate the molecular mechanisms governing these processes and promote the rational design of more efficient catalysts. The results are structured into four chapters. The first presents findings on the hydrogenation of CO₂ and CO to methanol using Cu/2D-Mo₂C-based catalysts, identifying formate and HCOH as key intermediates and highlighting the importance of the catalytic interface and the heterolytic activation of hydrogen. The second focuses on the direct activation of CO₂ with transition metals supported on MXenes, revealing superior reactivity of Mo₂C systems compared to Ti₂C, and includes the use of machine learning techniques to predict catalytic properties with high accuracy. The third chapter, dedicated to the electrochemical reduction of CO₂, identifies promising single-atom catalysts supported on g-C₃N₄, such as those based on Ni, Cu, Ag, and Au, noted for their efficiency, selectivity, and low overpotential. Finally, the fourth study explores salen-type metal complexes (Sc, Y, Co, and Cr), providing insights into the structural factors that promote the formation of cyclic carbonates from CO₂ and epoxides under mild conditions, particularly with group III metals. Overall, the thesis offers a detailed mechanistic understanding and valuable predictive tools to advance the development of sustainable CO₂ conversion technologies.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Químic
El contacto con la naturaleza como moderadora del estrés y la calidad de vida en población adulta de una comarca rural
Get PDFEl contacto con la naturaleza es fundamental para la salud y el bienestar, especialmente en zonas rurales. Un estudio reciente una comarca rural de Guadalajara analizó cómo este contacto influye en el estrés percibido y la calidad de vida de adultos entre 18 y 70 años. La investigación, basada en una muestra de 208 personas, encontró que quienes frecuentan espacios naturales reportan menores niveles de estrés y una mejor calidad de vida mental. Los hombres, sin enfermedades crónicas, con ingresos altos y actividad física moderada, mostraron menores niveles de estrés y mejor calidad de vida. Además, aquellos que trabajan y acceden regularmente a la naturaleza tienen menos probabilidad de percibir su salud como mala. Las enfermeras de los centros de atención primaria desempeñaron un papel crucial en la recogida de datos y pueden ser agentes clave en la promoción de estas actividades, subrayando la importancia de incorporar el contacto con la naturaleza en las estrategias de salud pública para mejorar el bienestar y reducir el estrés en la población rural.Contact with nature is essential for health and well-being, especially in rural areas. A recent study in the rural region of Guadalajara analysed how this contact influences the perceived stress and quality of life of adults between 18 and 70 years old. The research, based on a sample of 208 people, found that those who frequent natural spaces report lower levels of stress and a better mental quality of life. Men, without chronic diseases, with high incomes and moderate physical activity, showed lower stress levels and better quality of life. In addition, those who work and regularly access nature are less likely to perceive their health as poor. Primary care nurses played a crucial role in data collection and can be key agents in promoting these activities, underlining the importance of incorporating contact with nature into public health strategies to improve well-being and reduce stress in rural populations.Programa de Doctorat en Ciències de la Infermeri
Enseñanza del tiple colombiano en tres contextos: formal, no formal e informal
Get PDFLa present investigació descriu els contextos d'ensenyament identificats en els quals el tiple colombià té presència actualment a través d'un mètode qualitatiu. En aquest treball es descriuen les principals característiques, enfocades a l'ensenyament del tiple a Colòmbia en els contextos educatius informal-virtual, no formal i formal. Els resultats aquí presentats aporten al corpus investigatiu relacionat amb l'ensenyament i aprenentatge dels instruments tradicionals, així com dels mètodes d'ensenyament, a través de l'anàlisi del tiple colombià en els diferents contextos. Aquesta investigació ofereix una visió de la manera en què s'aborda l'educació musical a Colòmbia avui dia, en els diferents espais de formació, així com la identificació i reconeixement dels elements característics de les músiques i els instruments tradicionals.La presente investigación describe los contextos de enseñanza identificados en los que tiene presencia el tiple colombiano en la actualidad a través de un método cualitativo. En este trabajo se describen las principales características, enfocadas a la enseñanza del tiple en Colombia en los contextos educativos informal-virtual, no formal y formal. Los resultados acá presentados aportan al corpus investigativo relacionado con la enseñanza y aprendizaje de los instrumentos tradicionales, así como de los métodos de enseñanza, a través del análisis del tiple colombiano en los distintos contextos. Esta investigación brinda una mirada a la forma en la que se aborda la educación musical en Colombia hoy en día, en los distintos espacios de formación, así como a la identificación y reconocimientos de los elementos característicos de las músicas y los instrumentos tradicionales.The present research describes the teaching contexts in which the Colombian tiple is currently present using a qualitative method. This work outlines the main characteristics focused on teaching the tiple in Colombia within informal-virtual, non-formal, and formal educational contexts. The results presented here contribute to the research corpus related to the teaching and learning of traditional instruments and teaching methods, through the analysis of the Colombian tiple in different contexts. This research provides an overview of how music education is approached in Colombia today, across various educational spaces, as well as the identification and recognition of the characteristic elements of traditional music and instruments.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Educaci
Estudio de los principales contaminantes en lavandería industrial y diseño de un sistema de reutilización de agua
Get PDFTesi amb continguts retallats per motius de confidencialitatTesi amb menció de Doctorat Industrial (Generalitat de Catalunya)(English) This doctoral thesis has enabled the development of a technological solution for water reuse in the industrial laundry sector. In addition, the emission of microplastics and emerging pollutants associated with this activity has been studied, focusing on strategies that minimise the problems associated with them.
The reuse system, whose main technology is ceramic ultrafiltration, and uses foam fractionation and chemical oxidation as post-treatment, achieves a water reuse rate of 86% in unitary washing processes without affecting their final quality. The design process has been carried out in different phases, including analysis of the feasibility of the technologies, laboratory testing and validation at pilot and real scale.
Foam fractionation was tested using an aeration column, which achieved surfactant separation rates of up to 70% from water and, as a result, a surfactant-concentrated stream whose reintroduction in subsequent washing processes improved the removal of certain pattern stains by up to 20%.
Preliminary ultrafiltration membrane tests allowed the generation of explanatory models of permeate quality and transmembrane flux from a matrix of working pressure iterations for molecular cut-off sizes from 1 to 1400 kDa.
For the pilot-scale validation of ceramic membrane ultrafiltration technology, a direct treatment-reuse process was combined and only 23L of mains water was used in each wash. This was implemented in a 13 kg capacity washing machine over 10 processes and demonstrated the greater efficiency of the 15 kDa membranes over the 50 kDa ones for the separation of anionic surfactants (+9%) and COD (+13%). The analysis of the rinsing efficiency showed more stable results with the use of 15 kDa membranes, which is associated with the greater removal of surfactants throughout the reuse cycles, so this pore size was chosen for the final validation of the system.
Finally, ultrafiltration was combined with foam fractionation and chemical oxidation using ozone. These last two techniques coexisted in a cylindrical reactor built for this purpose and placed after ultrafiltration, which increased the removal efficiency of anionic surfactants to 91% after 15 minutes of treatment. In addition, a complete elimination of the colour released by the garments was confirmed, thus avoiding the transfer of this colour to subsequent washing processes.
The emission of microplastics during the washing of garments throughout their useful life was estimated at 7,957,942 microfibres per kg of clothing washed. 44% of these microparticles are emitted during the first 5 washes and their emission can be substantially reduced with washing programmes with low mechanical action.
The study of emerging contaminants in industrial laundry has shown the presence of this type of compounds in the wastewater generated. These would migrate from the fabrics where they are deposited or impregnated, to the water used in the washing process and would then be discharged into the sewage system. In total, 27 compounds of different types have been detected, such as disinfectants, medicines, antibiotics, drugs of abuse, pesticides and insect repellents. Hospital laundry has been found to be the sub-sector in whose water the highest concentrations and a greater variety of micropollutants have been detected, followed by hotel laundry and work clothes laundry. The elimination of this type of contaminant has been validated with a treatment system, achieving yields of over 98% for most of the compounds studied.(Català) Mitjançant aquesta tesi doctoral s’ha aconseguit desenvolupar una solució tecnològica de reutilització d’aigua per al sector de la bugaderia industrial. A més, s’ha estudiat l’emissió de microplàstics i contaminants emergents associats a aquesta activitat, centrant-se en estratègies que minimitzin les problemàtiques associades per aquests.
El sistema de reutilització, la tecnologia principal de la qual és la ultrafiltració ceràmica, i utilitza el fraccionament d’escuma i l’oxidació química com post-tractament, aconsegueix una taxa de reutilització d’aigua del 86% en processos de rentat unitaris sense afectar la qualitat final d’aquests. El procés de disseny s’ha dut a terme en diferents fases incloent anàlisis de viabilitat de les tecnologies, assajos al laboratori i validacions a escala pilot i real.
El fraccionament d’escuma es va testat utilitzant una columna d’aireig mitjançant les quals es van aconseguir taxes de separació de tensioactius de l’aigua de fins un 70% i a conseqüència d’això, un corrent concentrat en tensioactius la reintroducció dels quals en subseqüents processos de rentat va millorar l’eliminació d’unes certes taques patró fins a un 20%.
Els assajos preliminars de membranes d’ultrafiltració van permetre generar models explicatius de la qualitat del permeat i flux transmembrana a partir d’una matriu d’iteracions de la pressió de treball per a grandàries de tall molecular des d’1 fins a 1400 kDa.
Per a la validació a escala pilot de la tecnologia d’ultrafiltració amb membrana ceràmica, es va combinar un procés de tractament-reutilització directa i es van utilitzar únicament 23L d’aigua de xarxa en cada rentat. Això va ser implementat en una rentadora de 13 kg de capacitat al llarg de 10 processos i va demostrar una major eficàcia de les membranes de 15 sobre les de 50 kDa per a separació de tensioactiu aniònics (+9%) i DQO (+13%). L’anàlisi de l’eficiència dels aclarits va mostrar resultats més estables amb la utilització de les membranes de 15 kDa, fet associat a la major eliminació de tensioactius al llarg dels cicles de reutilització, per la qual cosa es va escollir aquest grandària de porus per a la validació finals el sistema.
Finalment, es va combinar la ultrafiltració i amb el fraccionament d’escuma i l’oxidació química mitjançant ozó. Aquestes dues últimes tècniques van coexistir en un reactor cilíndric construït a aquest efecte i situat a posteriori de la ultrafiltració amb el qual es va aconseguir augmentar els rendiments d’eliminació de tensioactius aniònics fins a un 91% després de 15 minuts de tractament. A més, es va comprovar una completa eliminació del color desprès per les peces, evitant així la transferència d’aquest a processos de rentat següents.
L’emissió de microplàstics durant el rentat de les peces al llarg de la seva vida útil, es va xifrar en 7.957.942 microfibres per kg de roba rentat. El 44% d’aquestes micropartícules s’emeten durant els primers 5 rentats i la seva emissió es pot reduir de manera substancial amb programes de rentat amb baixa acció mecànica.
L’estudi de contaminants emergents en bugaderia industrial ha evidenciat la presència d’aquest tipus de compostos en les aigües residuals generades. Aquests, migrarien des dels teixits on es troben dipositats o impregnats, cap a l’aigua utilitzada en el procés de rentat i, a continuació, serien abocats a la xarxa de sanejament. En total, s’han detectat 27 compostos de diferents tipus com desinfectants, medicaments, antibiòtics, drogues d’abús, pesticides i repel·lents d’insectes. S’ha descobert que, la bugaderia hospitalària es el subsector en les aigües del qual s’han detectat les concentracions més altes i una major varietat de microcontaminants, seguida de la bugaderia hotelera i de roba laboral. L’eliminació d’aquest tipus de contaminants s’ha pogut validar amb un sistema de tractament aconseguint rendiments superiors al 98% per a la majoria de compostos estudiats.(Español) Mediante esta tesis doctoral se ha conseguido desarrollar una solución tecnológica de reutilización de agua para el sector de la lavandería industrial. Además, se ha estudiado la emisión de microplásticos y contaminantes emergentes asociados a esta actividad, poniendo el foco en estrategias que minimicen la problemática asociada por estos.
El sistema de reutilización, cuya tecnología principal es la ultrafiltración cerámica, y utiliza el fraccionamiento de espuma y la oxidación química como post-tratamiento, consigue una tasa de reutilización de agua del 86% en procesos de lavado unitarios sin afectar la calidad final de estos. El proceso de diseño se ha llevado a cabo en diferentes fases incluyendo análisis de viabilidad de las tecnologías, testeo en laboratorio y validación a escala piloto y real.
El fraccionamiento de espuma se testó utilizando una columna de aireación mediante las cuales se consiguieron tasas de separación de tensioactivos del agua de hasta un 70% y como consecuencia de ello, una corriente concentrada en tensioactivos cuya reintroducción en subsecuentes procesos de lavado mejoró la eliminación de ciertas manchas patrón hasta en un 20%.
Los ensayos preliminares de membranas de ultrafiltración permitieron generar modelos explicativos de la calidad del permeado y flujo transmembrana a partir de una matriz de iteraciones de la presión de trabajo para tamaños de corte molecular desde 1 hasta 1400 kDa.
Para la validación a escala piloto de la tecnología de ultrafiltración con membranas cerámicas, se combinó un proceso de tratamiento-reutilización directa en el cual se utilizaron únicamente 23L de agua de red en cada lavado. Esto fue implementado en una lavadora de 13 kg de capacidad a lo largo de 10 ciclos consecutivos y demostró la mayor eficacia de las membranas de 15 sobre las de 50 kDa para separación de tensioactivos aniónicos (+9%) y DQO (+13%). El análisis de la eficiencia de los aclarados mostró resultados más estables con la utilización de las membranas de 15 kDa hecho asociado a la mayor eliminación de tensioactivos a lo largo de los ciclos de reutilización, por lo que se escogió este tamaño de poro para la validación final del sistema.
Finalmente, se combinó la ultrafiltración con el fraccionamiento de espuma y la oxidación química mediante ozono. Estas dos últimas técnicas coexistieron en un reactor cilíndrico construido a tal efecto y situado a posteriori de la ultrafiltración con el cual se consiguió aumentar los rendimientos de eliminación de tensioactivos aniónicos hasta un 91% tras 15 minutos de tratamiento. Además, se comprobó una completa eliminación del color desprendido por las prendas, evitando así la transferencia de este a procesos de lavado siguientes.
La emisión de microplásticos durante el lavado de las prendas a lo largo de su vida útil, se cifró en 7.957.942 microfibras por kg de ropa lavado. El 44% de estas micropartículas se emiten durante los primeros 5 lavados y su emisión se puede reducir de forma sustancial con programas de lavado con baja acción mecánica.
El estudio de contaminantes emergentes en lavandería industrial ha evidenciado la presencia de este tipo de compuestos en las aguas residuales generadas. Estos, migrarían desde los tejidos donde se encuentran depositados o impregnados, hacia el agua utilizada en el proceso de lavado y a continuación serían vertidos a la red de saneamiento. En total, se han detectado 27 compuestos de distintos tipos como desinfectantes, medicamentos, antibióticos, drogas de abuso, pesticidas y repelentes de insectos. Se ha descubierto que, la lavandería hospitalaria es el sub sector en cuyas aguas se han detectado las concentraciones más altas y una mayor variedad de microcontaminantes, seguida por la lavandería hotelera y de ropa laboral. La eliminación de este tipo de contaminantes se ha podido validar con un sistema de tratamiento alcanzando rendimientos superiores al 98% para la mayoría de los compuestos estudiados.DOCTORAT EN ENGINYERIA DE PROCESSOS QUÍMICS (Pla 2012
Aplicación del Índice de Desaturación-Distancia (DDR) en pacientes con Hipertensión Arterial Pulmonar (HAP): Seguimiento y Pronóstico de Supervivencia
Get PDFPrograma de Doctorat en Medicina i Recerca Translacional[spa] INTRODUCCIÓN: En la introducción, se aborda una revisión exhaustiva sobre la prevalencia, la etiopatogenia, el diagnóstico y el tratamiento de una de las enfermedades respiratorias crónicas más importantes en el ámbito clínico y científico: la hipertensión pulmonar (HP). El análisis detallado de los mecanismos fisiopatológicos y las dificultades diagnósticas que plantea esta afección se presenta como una parte fundamental para contextualizar los trabajos incluidos en esta tesis. El cuerpo principal de la tesis lo constituyen dos artículos originales publicados en revistas científicas indexadas y de alto impacto. Ambos trabajos se encuentran dentro de una línea de investigación coherente centrada en el desarrollo y la validación de herramientas pronósticas para los pacientes con hipertensión pulmonar. El primer artículo introduce un método innovador para calcular la relación distancia-desaturación durante la prueba de marcha de seis minutos (PM6M), conocida como desaturation distance ratio (DDR). Este índice se evaluó en pacientes con diferentes enfermedades respiratorias crónicas: enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), enfermedad pulmonar intersticial difusa (EPID) e hipertensión arterial pulmonar (HAP). El segundo artículo se focaliza en el valor pronóstico del DDR y de otro índice compuesto, el distance saturation product (DSP). Se estudia su capacidad para predecir la evolución clínica de los pacientes con HAP, comparando estos índices con la tradicional distancia caminada durante la PM6M (PM6MD).
HIPOTESIS: El trabajo de tesis presenta dos hipótesis principales:
El distance desaturation ratio y su versión modificada propuesta por nuestro equipo, correlacionará con las variables de función pulmonar en pacientes con Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica, Enfermedad Pulmonar Intersticial Difusa y con Hipertensión Arterial Pulmonar.
La segunda es que los índices como el distance desaturation ratio, el New distance desaturation ratio y el distance saturation product, al incorporar la desaturación de oxígeno en la ecuación, presentarán un mayor poder pronóstico de supervivencia comparado con la distancia caminada en la prueba de marcha de 6 minutos.
OBJETIVOS: Los objetivos principales de este estudio fueron: i) comparar los valores del distance desaturation ratio obtenidos con el método original y el nuevo método propuesto por nuestro equipo, en pacientes con diferentes enfermedades crónicas respiratorias, ii) Evaluar la correlación entre el distance desaturation ratio y las medidas de la función pulmonar en reposo en pacientes con enfermedades respiratorias crónicas,
iii) Determinar si los cambios a la saturación de oxígeno durante el ejercicio añaden valor pronóstico a la distancia caminada en la prueba de marcha de 6 minutos en pacientes con Hipertensión Arterial Pulmonar, iiii) Realizar un subanálisis por el grupo con Hipertensión Arterial Pulmonar asociada a enfermedad del tejido conectivo.[cat] La presentació d'aquesta tesi doctoral es realitza en forma de compendi d'articles publicats, seguint la normativa establerta per la Comissió de Doctorat de la Universitat de Barcelona (UB). Aquest format permet agrupar una sèrie de treballs científics desenvolupats en una mateixa línia de recerca i proporcionar una visió coherent de la investigació realitzada. En la introducció, s’aborda una revisió exhaustiva sobre la prevalença, l’etiopatogènia, el diagnòstic i el tractament d'una de les malalties respiratòries cròniques més importants en l'àmbit clínic i científic: la hipertensió pulmonar (HP). Aquesta malaltia es caracteritza per una elevada morbiditat i mortalitat, fet que ha portat a la comunitat científica a buscar noves eines per al seu estudi i maneig. L’anàlisi detallada dels mecanismes fisiopatològics i les dificultats diagnòstiques que planteja aquesta afecció es presenta com una part fonamental per contextualitzar els treballs inclosos en aquesta tesi. El cos principal de la tesi el constitueixen dos articles originals publicats en revistes científiques indexades i d'alt impacte. Ambdós treballs es troben dins d’una línia d’investigació coherent centrada en el desenvolupament i la validació d’eines pronòstiques per als pacients amb hipertensió pulmonar. El primer article introdueix un mètode innovador per calcular la relació distància-dessaturació durant la prova de marxa de sis minuts (PM6M), coneguda com a desaturation distance ratio (DDR, per les seves sigles en anglès). Aquest índex es va avaluar en pacients amb diferents malalties respiratòries cròniques: malaltia pulmonar obstructiva crònica (MPOC), malaltia pulmonar intersticial difusa (MPID) i hipertensió arterial pulmonar (HAP). Els resultats mostren que variables com la capacitat de difusió pulmonar del monòxid de carboni (DLCO) i la saturació d’oxigen perifèrica (SpO2) en repòs, així com la limitació del flux d'aire en pacients amb MPOC, són determinants independents d’aquest nou índex compost. El segon article es focalitza en el valor pronòstic del DDR i d'un altre índex compost, el producte de saturació-distància (DSP). S'estudia la seva capacitat per predir l'evolució clínica dels pacients amb HAP, comparant aquests índexs amb la tradicional distància caminada durant la PM6M (PM6MD). Els resultats indiquen que els índexs composts podrien aportar una sensibilitat i especificitat més grans en la valoració pronòstica dels pacients amb HAP, oferint una informació addicional rellevant en comparació amb la PM6MD. El propòsit global d’aquesta tesi doctoral és analitzar de manera aprofundida el paper i la utilitat dels índexs composts DDR i DSP en el context de la PM6M. Es busca determinar si la incorporació de la dessaturació d'oxigen observada durant la prova aporta un avantatge significatiu en la predicció del pronòstic clínic dels pacients amb HAP. Això permetria millorar la presa de decisions clíniques i personalitzar els tractaments per a aquest col·lectiu de pacients, amb l’objectiu de millorar els resultats a llarg termini. Aquest treball representa una contribució rellevant a l’àmbit de la investigació en malalties respiratòries i posa de manifest la importància de desenvolupar eines més precises i sensibles per al seu estudi
Unraveling the Genetic History of Northeastern Iberians
No full textL’estudi de l’ADN antic (aDNA) ha revolucionat la comprensió de la història evolutiva humana, ja que permet analitzar directament material genètic conservat en restes arqueològiques. No obstant això, la recerca amb aDNA presenta grans reptes a causa de la degradació molecular, la poca quantitat de material disponible i la contaminació moderna. En el cas de la cultura ibèrica de l’Edat del Ferro, el predomini de la cremació com a pràctica funerària suposa un obstacle afegit, limitant la disponibilitat de restes biològiques conservades. Com a conseqüència, els estudis genètics sobre poblacions ibèriques han estat escassos, fragmentaris i amb una cobertura geogràfica molt restringida.
Aquesta tesi afronta aquestes limitacions combinant innovacions metodològiques amb una recerca paleogenòmica centrada en individus de l’Edat del Ferro del nord-est peninsular. Aprofitant els avenços recents en paleogenòmica, aquest treball contribueix tant al desenvolupament tècnic com a la reconstrucció de la història demogràfica de les poblacions ibèriques des del Ferro antic fins a la conquesta romana.
La primera part es dedica al desenvolupament i validació d’eines per millorar l’anàlisi de l’ADN mitocondrial (mtDNA) en mostres degradades. Es va generar un perfil de dany molecular post-mortem utilitzant 427 seqüències antigues de mtDNA obtingudes mitjançant tècniques de captura i shotgun, i seqüenciades amb tecnologies de nova generació (NGS). L’anàlisi va identificar 2.933 punts calents de dany, 2.781 dels quals no s’havien descrit prèviament. Encara que alguns podrien derivar d’errors de seqüenciació, aquest perfil ofereix una referència útil per distingir entre dany autèntic i posicions amb alta probabilitat de mutació o heteroplasmies, millorant així la interpretació genètica.
A més, es va desenvolupar un pipeline bioinformàtic senzill per analitzar seqüències de mtDNA obtingudes mitjançant mètodes NGS basats en amplicons, especialment útils per a mostres molt degradades. El pipeline automatitza passos clau com l’estimació de la contaminació, l’assignació d’haplotips i la determinació d’haplogrups. Es van optimitzar paràmetres crítics, com ara l’ús de fastp v0.23.2 per eliminar duplicats, i un llindar PMDS d’1 amb PMDtools v0.23.2, efectiu fins i tot en biblioteques amb només un 9,17% de lectures danyades.
La segona part de la tesi aplica aquests mètodes a l’anàlisi d’individus perinatals ibèrics procedents de sis jaciments clau: la fortalesa dels Vilars d’Arbeca, Ullastret (Illa d’en Reixac i Puig de Sant Andreu), Sant Miquel d’Olèrdola, Castell de Besora, el poblat ibèric de Burriac i El Camp de les Lloses. Es va obtenir ADN nuclear de 22 individus i mtDNA de 50, representant tribus com els ilergets, indigets, cossetans, laietans, bergistans i ausetans. Aquests individus, sovint enterrats en contextos domèstics, ofereixen una visió única sobre l’estructura genètica de les comunitats ibèriques del nord-est peninsular.
Les anàlisis genòmiques revelen una continuïtat majoritària amb les poblacions locals de l’Edat del Bronze, amb canvis graduals més que no pas substitucions sobtades. No obstant, també es detecten senyals de flux genètic procedent del Mediterrani central/oriental i del nord d’Àfrica, reflex del comerç, les migracions i els contactes culturals. El cas d’El Camp de les Lloses mostra una influència genètica mediterrània creixent durant el període romà.
L’anàlisi mitocondrial de 73 individus mostra diferències subtils entre tribus, però sense una diferenciació clara. L’alta diversitat del mtDNA suggereix sistemes de residència patrilocal amb una mobilitat femenina limitada, la qual cosa hauria evitat divergències importants. La majoria d’haplogrups tenen arrels locals, tot i que alguns indiquen migracions femenines de llarg abast.
En conclusió, aquesta tesi aporta noves eines metodològiques i la primera caracterització genòmica sistemàtica de les comunitats ibèriques del nord-est peninsular, integrant dades nuclears, mitocondrials i arqueològiques per reconstruir la seva història demogràfica.El estudio del ADN antiguo (aDNA) ha revolucionado la comprensión de la historia evolutiva humana al permitir el análisis directo de material genético conservado en restos arqueológicos. No obstante, la investigación con aDNA enfrenta desafíos importantes debido a la degradación molecular, la escasez de material y la contaminación moderna. En el caso de la cultura ibera de la Edad del Hierro, el predominio de la cremación como práctica funeraria supone un obstáculo adicional, limitando la disponibilidad de restos biológicos preservados. Como consecuencia, los estudios genéticos sobre poblaciones iberas han sido escasos, fragmentarios y con una fuerte limitación geográfica.
Esta tesis aborda estas limitaciones mediante la combinación de innovaciones metodológicas y una investigación paleogenómica centrada en individuos de la Edad del Hierro del nordeste peninsular. Aprovechando los avances recientes en paleogenómica, este trabajo contribuye tanto al desarrollo técnico como a la reconstrucción de la historia demográfica de las poblaciones iberas desde el Hierro antiguo hasta la conquista romana.
La primera parte se dedica al desarrollo y validación de herramientas para mejorar el análisis del ADN mitocondrial (mtDNA) en muestras degradadas. Se generó un perfil de daño molecular post-mortem utilizando 427 secuencias antiguas de mtDNA obtenidas mediante técnicas de captura y shotgun, y secuenciadas con tecnologías de nueva generación (NGS). El análisis identificó 2.933 hotspots de daño, 2.781 de los cuales no habían sido reportados previamente. Aunque algunos podrían deberse a errores de secuenciación, este perfil ofrece una referencia valiosa para distinguir entre daño auténtico y posiciones con alta probabilidad de mutación o heteroplasmia, mejorando así la interpretación genética.
Además, se desarrolló un pipeline bioinformático de uso sencillo para analizar secuencias de mtDNA obtenidas mediante métodos de NGS basados en amplicones, particularmente adecuados para muestras muy degradadas. El pipeline automatiza pasos clave como la estimación de contaminación, la asignación de haplotipos y la determinación de haplogrupos. Se optimizaron parámetros críticos, incluyendo el uso de fastp v0.23.2 para la eliminación de duplicados y un umbral PMDS de 1 con PMDtools v0.23.2, efectivos incluso en librerías con solo un 9,17% de lecturas dañadas.
La segunda parte de la tesis aplica estos métodos al análisis de individuos perinatales iberos de seis yacimientos clave: La fortaleza de Els Vilars d'Arbeca, Ullastret (Illa d’en Reixac y Puig de Sant Andreu), Sant Miquel d’Olèrdola, Castell de Besora, el poblado ibro de Burriac y El Camp de les Lloses. Se obtuvo ADN nuclear de 22 individuos y mtDNA de 50, representando tribus como los ilergetes, indiketes, cesetanos, layetanos, bergistanos y ausetanos. Estos individuos, frecuentemente enterrados en contextos domésticos, ofrecen una visión única sobre la estructura genética de las comunidades iberas del nordeste peninsular.
Los análisis genómicos revelan una continuidad mayoritaria desde las poblaciones locales de la Edad del Bronce, con cambios graduales en lugar de reemplazos abruptos. Sin embargo, también se detectaron señales de flujo génico desde el Mediterráneo central/oriental y el norte de África, reflejo del comercio, migración y contactos culturales. El caso de El Camp de les Lloses muestra una influencia genética mediterránea creciente durante el periodo romano.
El análisis mitocondrial de 73 individuos mostró diferencias sutiles entre tribus, pero sin diferenciación clara. La alta diversidad del mtDNA sugiere sistemas de residencia patrilocal y movilidad femenina limitada, lo que habría evitado divergencias importantes. La mayoría de los haplogrupos tienen raíces locales, confirmando la continuidad materna, aunque algunos sugieren migraciones femeninas de larga distancia.
En conclusión, esta tesis aporta nuevas herramientas metodológicas y la primera caracterización genómica sistemática de las comunidades iberas del nordeste peninsular, integrando datos nucleares, mitocondriales y contextos arqueológicos para reconstruir su historia demográfica.The study of ancient DNA (aDNA) has transformed our understanding of human evolutionary history by enabling the direct analysis of genetic material preserved in archaeological remains. However, aDNA research is challenged by molecular degradation, scarcity, and contamination, especially in the case of the Iron Age Iberian culture, where cremation was the dominant funerary practice. As a result, genetic data from Iberian populations remain limited, geographically biased, and fragmentary despite extensive archaeological work.
This thesis addresses these gaps by combining methodological innovations with a focused paleogenomic study of Iron Age individuals from northeastern Iberia. Leveraging recent advances in ancient DNA techniques, this work contributes both to methodological development and to reconstructing the demographic history of Iberian populations from the Early Iron Age to the Roman conquest.
The first part of the thesis develops and validates tools to improve mitochondrial DNA (mtDNA) analysis from degraded samples. A post-mortem molecular damage profile was generated using 427 ancient mtDNA sequences obtained through shotgun and capture techniques and sequenced with Next Generation Sequencing (NGS). This analysis identified 2,933 damage hotspots, 2,781 of which had not been previously reported. While some may reflect sequencing error, this damage map provides a valuable reference to distinguish authentic damage from mutational hotspots or heteroplasmy, enhancing the reliability of downstream genetic interpretations.
Additionally, a user-friendly bioinformatic pipeline was created for analyzing amplicon-based mtDNA sequences, optimized for highly degraded samples. The pipeline automates contamination estimation, haplogroup assignment, and haplotype determination. Key improvements included the use of fastp v0.23.2 for duplicate removal and a PMDS threshold of 1 with PMDtools v0.23.2, effective even for libraries with as little as 9.17% damaged reads.
The second part of the thesis applies these approaches to the analysis of Iron Age newborns from six key archaeological sites: the fortress of Vilars, Ullastret (Illa d’en Reixac and Puig de Sant Andreu), Sant Miquel d’Olèrdola, Castell de Besora, el poblat Ibèric de Burriac, and El Camp de les Lloses. Nuclear data were recovered for 22 individuals, and mtDNA was reported for 50 newborns, representing tribes such as the Ilergetae, Indiketes, Cessetani, Layetani, Bergistani, and Ausetani. These individuals, often buried within domestic spaces, offer valuable insights into the genetic structure of northeastern Iberian populations.
Genomic analyses showed that Iron Age communities in this region largely derived from local Bronze Age populations, indicating gradual continuity rather than abrupt replacement. However, gene flow from Central/Eastern Mediterranean and North African regions was also detected, reflecting the role of trade, migration, and cultural contact. The case of El Camp de les Lloses, dating to the Late Iron Age and early Roman period, illustrates increased Mediterranean influence linked to Roman expansion.
Analysis of 73 mtDNA profiles, including newly sequenced and previously published data, revealed subtle tribal differences in haplogroup frequencies, but overall low differentiation. High mtDNA diversity across all groups supports patrilocal mating systems and limited female mobility, reducing genetic divergence between tribes. Most haplogroups had local prehistoric roots, confirming maternal continuity, while the presence of haplogroups linked to the Near East and North Africa indicates sporadic long-distance female migration.
In conclusion, this thesis advances the field of paleogenomics by addressing key challenges in ancient DNA analysis and offering the first comprehensive genomic portrait of Iron Age northeastern Iberian populations. By integrating nuclear and mitochondrial data with archaeological and historical contexts, it reveals a complex demographic landscape shaped by local continuity and selective external interactions. The methodological tools developed and applied here provide a foundation for future studies of underrepresented or poorly preserved ancient populations worldwide.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Biodiversita
Unravelling the transition from hunter-gatherers to farmers in Southwest Asia through the morphological and wear study of dental remains
Get PDFAquesta tesi presenta un estudi sobre el procés de neolitització, una transformació socioeconòmica significativa per a la humanitat, des d'una perspectiva morfològica. L'anàlisi de restes dentals humanes de diversos jaciments arqueològics del sud-oest d'Àsia ens proporcionen una visió global sobre la transició de les societats caçadores-recol·lectores cap a societats agrícoles i ramaderes.
L'estudi es centra en quatre períodes històrics: el període Natufià (13.000-10.300 anys cal BP), el PPNA (9.700-8.500 anys cal BP), el PPNB (8.700-6.250 anys cal BP) i el Neolític Ceràmic (a partir del 7è mil·lenni cal BP). Les mostres analitzades provenen majoritàriament de diferents regions i es troben emmagatzemades en diferents institucions com la Universitat de Barcelona, la Universitat de Varsòvia o la Universitat Hacettepe a Turquia.
L'estudi aborda com els canvis en la dieta van influir en la morfologia dental humana, especialment posant el focus a mida de les dents, i com aquestes adaptacions reflecteixen les transformacions econòmiques i socials. Mitjançant l'ús del sistema ASUDAS, s'analitzen variacions dentals per inferir possibles relacions genètiques, migracions i adaptacions evolutives entre diferents poblacions. Així com també es desenvolupa una metodologia innovadora per avaluar el desgast dental, que aporta informació sobre dietes, salut i interaccions amb l'entorn.
L'objectiu principal és comprendre l'impacte dels canvis alimentaris en l'evolució dental i explorar com aquestes dades poden complementar els estudis d'ADN en contextos en què les mostres estan deteriorades o són inexistents.Esta tesis presenta un estudio sobre el proceso de neolitización, una transformación socioeconómica significativa para la humanidad, desde una perspectiva morfológica. El análisis de restos dentales humanos de varios yacimientos arqueológicos del suroeste de Asia nos proporcionan una visión global sobre la transición de las sociedades cazadoras-recolectoras hacia sociedades agrícolas y ganaderas.
El estudio se centra en cuatro periodos históricos: el periodo Natufiense (13.000-10.300 años cal BP), el PPNA (9.700-8.500 años cal BP), el PPNB (8.700-6.250 años cal BP) y el Neolítico Cerámico (a partir del 7º milenio cal BP). Las muestras analizadas provienen mayoritariamente de diferentes regiones y se encuentran almacenadas en diferentes instituciones como la Universitat de Barcelona, la Universidad de Varsovia o la Universidad de Hacettepe en Turquía.
El estudio aborda como los cambios en la dieta influyeron en la morfología dental humana, especialmente poniendo el foco en la medida de los dientes, y como estas adaptaciones reflejan las transformaciones económicas y sociales. Mediante el uso del sistema ASUDAS, se analizan variaciones dentales para inferir posibles relaciones genéticas, migraciones y adaptaciones evolutivas entre diferentes poblaciones. Así como también se desarrolla una metodología innovadora para evaluar el desgaste dental, que aporta información sobre dietas, salud e interacciones con el entorno.
El objetivo principal es comprender el impacto de los cambios alimentarios en la evolución dental y explorar como estos datos pueden complementar los estudios de ADN en contextos en que las muestras están deterioradas o son inexistentes.This thesis presents a study of the process of Neolithisation, a major socio-economic transformation of humankind, from a morphological perspective. The analysis of human dental remains from several archaeological sites in Southwest Asia provides an overview of the transition from hunter-gatherer societies to agricultural and pastoral societies.
The study focuses on four historical periods: the Natufian (13,000-10,300 cal BP), the PPNA (9,700-8,500 cal BP), the PPNB (8,700-6,250 cal BP) and the Ceramic Neolithic (from the 7th millennium cal BP). The samples analysed come mainly from different regions and are stored in different institutions, such as the University of Barcelona, the University of Warsaw and Hacettepe University in Türkiye.
The study looks at how dietary changes affected human dental morphology, with a particular focus on tooth size, and how these adaptations reflect economic and social changes. The ASUDAS system will be used to analyse dental variations in order to infer possible genetic relationships, migrations and evolutionary adaptations between different populations. An innovative methodology is also being developed to assess dental wear, which provides information on diet, health and interactions with the environment.
The main aim is to understand the impact of dietary changes on dental evolution and how these data can complement DNA studies in contexts where samples are degraded or non-existent.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Arqueologia Prehistòric