Cómo compite ambientalmente el granito

Transcripción

25/11/2013
GRANITO
Vigo, 26 Noviembre 2013
¿Cómo compite ambientalmente el
granito?
Joan Manuel F. Mendoza
Estudiante de doctorado
Institut de Ciencia y Tecnología
Ambientals (ICTA)
Universitat Autónoma de Barcelona
(UAB)
Directores de tesis doctoral:
Joan Rieradevall i Pons
Xavier Gabarrell i Durany
Alejandro Josa García
PLUVISOST.CTM2010-17365
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INDICE
1- Introducción
caracterización ambiental de productos de piedra natural como vector de
competitividad - ECOLABEL
2- Análisis del Ciclo de Vida del granito e impacto ambiental respecto a
otros materiales de construcción
granito vs hormigón y asfalto - estudio preliminar ICTA/UAB
3- Inventario ambiental de la industria gallega de granito
extracción y procesado - estudio promovido por el Clúster del Granito dentro del
marco del desarrollo de las DAPc.
4- Estrategias de producción limpia para la mejora del comportamiento
ambiental del granito
actuaciones en la etapa de aserrado.
5- Oportunidades de investigación ambiental de cara a futuro
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25/11/2013
INTRODUCCIÓN
Demanda de la caracterización ambiental de productos de
piedra natural como vector de competitividad. GRANITO
• UNIÓN EUROPEA
• ESTADOS UNIDOS DE AMÉRICA
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INTRODUCCIÓN
UNIÓN EUROPEA
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INTRODUCCIÓN
UNIÓN EUROPEA
La Directiva europea es aplicable a:
• Productos naturales: PIEDRAS NATURALES
 GRANITO
 MÁRMOL
 OTRAS: arenisca, cuarcita, pizarra, toba y esquisto
• Productos elaborados
 PIEDRAS AGLOMERADAS
 ADOQUINES DE HORMIGÓN
 BALDOSAS DE TERRASO
 BALDOSAS CERÁMICAS
 BALDOSAS DE BARRO COCIDO
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INTRODUCCIÓN
UNIÓN EUROPEA
Finalidad de los criterios establecidos en la Decisión 2009/607/CE
• Disminución impacto en los hábitats y recursos naturales
• Reducción del consumo de energía
• Reducción del uso y vertido de sustancias tóxicas o contaminantes
• Seguridad y ausencia de riesgo para la salud humana
• Divulgación de información que permita a los consumidores utilizar el
producto de una manera eficiente que minimice su impacto general en el medio
ambiente.
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INTRODUCCIÓN
¿Por qué desarrollar estudios de Análisis del Ciclo de Vida (ACV) del
granito ?
UNIÓN EUROPEA
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INTRODUCCIÓN
granito ?
UNIÓN EUROPEA
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INTRODUCCIÓN
granito ?
UNIÓN EUROPEA
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INTRODUCCIÓN
granito ?
UNIÓN EUROPEA
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INTRODUCCIÓN
granito ?
UNIÓN EUROPEA
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INTRODUCCIÓN
granito ?
UNIÓN EUROPEA
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INTRODUCCIÓN
granito ?
UNIÓN EUROPEA
Se requiere aplicar ACV para caracterizar y comunicar los aspectos e impactos
ambientales asociados a la piedra natural (granito)
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INTRODUCCIÓN
granito ?
ESTADOS UNIDOS
http://www.naturalstonecouncil.org/
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INTRODUCCIÓN
granito ?
ESTADOS UNIDOS
Propósito del Estándar:
El objetivo consiste en reconocer
prácticas de sostenibilidad
desarrolladas por parte de la
industria de la piedra natural.
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INTRODUCCIÓN
granito ?
ESTADOS UNIDOS
Propósito del Estándar:
El documento establece un
mecanismo a través del cual la
actividad industrial de
producción de piedra natural
puede caracterizarse
ambientalmente por medio de
un sistema de adquisición de
puntos.
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INTRODUCCIÓN
granito ?
ESTADOS UNIDOS
Inventario de
ciclo de vida
Buenas
prácticas
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INTRODUCCIÓN
granito ?
ESTADOS UNIDOS
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INTRODUCCIÓN
granito ?
ESTADOS UNIDOS
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INTRODUCCIÓN
granito ?
ESTADOS UNIDOS
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ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA
GRANITO EEUU
• Aplicación de granito en pavimentación de aceras
• Comparación ambiental respecto al uso de hormigón y asfálticas
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ACV GRANITO
Aspectos ambientales
Impactos ambientales
Life cycle of a product system*
ENERGY
WATER
MATERIALS
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*Source: UNEP/SETAC (2007).
Life Cycle Management: A Business Guide
to Sustainability.
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ACV GRANITO
Estudios de análisis del Ciclo de Vida del granito
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ACV GRANITO
Descripción de las soluciones constructivas de aceras analizadas
Soluciones constructivas - 1m2
Perfil de las aceras
Acera de hormigón
Losas de hormigón, 4cm; Mortero, 2cm;
Base de hormigón, 15cm;
Subrasante
Acera de granito
Losas de granito, 7cm; Mortero, 3cm;
Subrasante
Acera de asfalto
Capa asfáltica, 4cm;
Subrasante
Uso peatonal y tráfico rodado ligero durante un período de 45 años
Variabilidad de la vida útil:
De 5 años (min.) a 45 años (max.)
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ACV GRANITO
Límites del sistema:
System boundaries
MATERIALS MANUFACTURING
Cement
production
Aggregates
Crude oil
T1
Aggregates
Water
Energy
Additives
Water
CONCRETE
PRODUCTION
Energy
Additives
Quarrying
(stone-cutting & removal)
Bitumen
production
T1
T1
ASPHALT
PRODUCTION
T2
Water
Energy
GRANITE
PRODUCTION
T2
T2
SIDEWALK CONSTRUCTION
Energy
Soil compaction
Materials installation
Energy
SIDEWALK MAINTENANCE
Energy
Waste T3
s
Top-layer removal
Energy
T1
T2
Top-layer replacement
SIDEWALK DECONSTRUCTION
Energy
Sidewalk removal
T3
Wastes
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ACV GRANITO
Límites del sistema – GRANITO:
Overburden
Removal
Scrap
stone
Material Removal
Transportation to &
Storage at On-site
Location
Quarry backf illing
Transportation to &
Crushing at Crushing
Facility
Transportation to
Temporal Storage
PROCESSING
Primary Cutting/
Product Shaping
Finishing
Secondary Cutting/
Product Shaping
Scrap stone
Transportation to & Storage
at On-site Location
Packaging
Transportation to
Storage
Quarry backf illing
Transportation to & Crushing
at Crushing Facility
Operations considered in the LCIA
Operations excluded f orm the LCIA
Production Chain
Waste Management
“Factory Gate”
QUARRYING
(a)
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ACV GRANITO
Resultados ambientales:
Soluciones constructivas
Energía embebida/m2
Emisiones de CO2/m2
612
71
Acera de asfalto
724
56
Acera de granito
1138
98
Acera de hormigón
100%
Sin contabilizar
operaciones de
reparación y
mantenimiento
(45 años)
Concrete sidewalk
100%
Asphalt sidewalk
Granite sidewalk
100%
90%
90%
90%
80%
80%
80%
70%
70%
70%
60%
60%
60%
50%
50%
50%
40%
40%
40%
30%
30%
30%
20%
20%
20%
10%
10%
0%
10%
0%
0%
PED
GWP
PED
GWP
PED
GWP
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ACV GRANITO
CAPA SUPERFICIAL
Losas hormigón
2
PED (MJ-eq./m )
2
GWP (kg CO2-eq./m )
Capa asfalto
2
PED (MJ-eq./m )
2
GWP (kg CO2-eq./m )
Losas granito
2
PED (MJ-eq./m )
2
GWP (kg CO2-eq./m )
IMPACTO
Total
74
10
Total
250
4
Total
481
28
ELEMENTO CLAVE
Cemento Portland (%)
54
79
Bitumen (%)
86
44
Diesel + electricidad (%)
80
78
1
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ACV GRANITO
vida útil:
GRANITO – 45 AÑOS
HORMIGÓN – 45 AÑOS
ASFALTO – 15 AÑOS
Resultados:
PED (MJ-eq/m 2)
1400
1,394
1,331
1300
100
98 98
95
93
90
1200
1,138
1138
1100
85
80
1,053
1000
Concrete sidewalk
Asphalt sidewalk
Granite sidewalk
GWP (kg CO2-eq/m 2)
996
76
75
900
72
70
800
71
66
65
700
612
542
500
0
62
60
661
600
55
52
50
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Years
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Years
NOTA: Impacto ambiental del granito calculado a partir del inventario de datos industriales de
Estados Unidos (Natural Stone Council 2009)
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ACV GRANITO
vida útil:
Convencional
+
variabilidad
potencial de 5 a 45 años
1 – LARGA DURABILIDAD
PED (MJ-eq/m 2)
7000
6500
GWP (kg CO2-eq/m 2)
500
Concrete sidewalk
450
Granite sidewalk
Asphalt sidewalk
6000
400
2 – MISMA VIDA ÚTIL
5500
5000
350
1,324 MJ-eq/m2
4500
1,394 MJ-eq/m2
4000
300
1,364 MJ-eq/m2
3500
250
76 kg CO2-eq/m2
3000
200
2500
2000
74 kg CO2-eq/m2
150
1500
x
x
1000
100
x
500
50
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Service life (years)
5
10
15
20
25
3 – IDONEIDAD AMBIENTAL MATERIALES
30
35
40
45
Service life (years)
NOTA: Impacto ambiental del granito calculado a partir del inventario de datos industriales de Estados Unidos
(Natural Stone Council 2009)
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ACV GRANITO
Relevancia de abordar estudios ambientales locales de
calidad:
INVENTARIO AMBIENTAL DE ESTADOS UNIDOS
A. Datos agregados por m3
B. No hay diferenciación en unidades de proceso
(aserrado, acabado superficial, corte), tecnologías y
productos (geometría de la pieza: losas de
pavimentación interior/exterior, aplacado para fachadas)
C. Datos sobreestimados o infravalorados
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ACV GRANITO
Relevancia de abordar estudios ambientales locales de
calidad:
COMPETENCIA EN EL MERCADO
A. Puede utilizar datos industriales (de calidad limitada)
disponibles en literatura para desprestigiar ambientalmente al
sector a la hora de hacer comparaciones ambientales entre
productos constructivos
B. Dado los resultados presentados, es esencial el desarrollo de
estudios ambientales serios por parte del sector del granito con el
fin de demostrar otra cara ambiental entorno a otra geografía
industrial así como definir y dar a conocer estrategias de
producción limpia para mejorar la competitividad del sector en
base al vector ambiental
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GRANITO GALLEGO
• Inventario ambiental de la producción de granito en Galicia
- EXTRACCIÓN: 3 CANTERAS
- PROCESADO: 4 PLANTAS
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ACV GRANITO
Estudios de análisis del Ciclo de Vida del granito
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25/11/2013
ACV GRANITO
OBJETIVO
“Desarrollo de un inventario ambiental de la producción de granito de la cuna a
la puerta de fábrica con el fin de identificar puntos críticos de la producción
industrial para la implementación de estrategias de producción limpia”.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE ESTUDIO
Unidades de proceso :
• Extracción
• Aserrado
• Acabado superficial
• Corte
Productos de granito:
• Losas para
pavimentación interior y
fachadas (pulidas,
granalladas)
• Losas para
pavimentación exterior
(flameadas, abujardadas)
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ACV GRANITO
Inventario ambiental
Granite production chain
Quarrying
Inlet: granite bench
Outlet: granite block
Sawing
1m2 (losa pulida 60x40x2 cm)
CONSUMO ENERGÍA
125 MJ
CONSUMO AGUA
103 litros
CONSUMO MATERIALES
7 kg
GENERACIÓN RETALES
86 kg
GENERACIÓN SERRINES
31 kg
EFICIENCIA PRODUCTIVA
30%
100%
5%
90%
2%
6%
2%
10%
19%
21%
35%
80%
6%
27%
Finishing
Inlet: granite slab
Outlet: polished slab
70%
29%
6%
60%
Cutting
81%
50%
95%
40%
Cutting
Inlet: polished slab
Outlet: polished tiles
Processing stage
35%
96%
54%
30%
Finishing
Sawing
75%
Quarrying
49%
20%
28%
10%
1%
5%
0%
Electricity
Diesel
Water
Steels
11%
1%
Other
materials
Granite
scrap
Granite
sawdust
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ACV GRANITO
Relevancia de producir datos ambientales locales de calidad:
INVENTARIO AMBIENTAL GRANITO GALLEGO:
A. Datos desagregados por m2
B. Diferenciación de consumos en unidades de proceso
(aserrado, acabado superficial, corte), tecnologías y
productos (geometría de la pieza: losas de
pavimentación interior/exterior, aplacado para fachadas)
C. Datos representativos del sector
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ACV GRANITO
INVENTARIO AMBIENTAL GRANITO GALLEGO:
A. Etapa de aserrado  ambientalmente más relevante
B. Necesidad de incorporar estrategias de producción limpia
basadas en la implementación de las MejoresTécnicas
Disponibles (MTD)
C. Importancia de desarrollar ICVs de industrias competitivas
(Brazil, China, India)
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GRANITO GALLEGO
• Análisis de estrategias de producción limpia en ASERRADO
- Cambio tecnológico: telar multifleje  hilo diamantado
- Recogida de agua de lluvia para uso industrial
- Valorización material del lodo de granito
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RESULTADOS Y CONCLUSIONES
OBJETIVO
“Análisis del potencial de mejora ambiental en la cadena de producción
de granito mediante la implementación de estrategias de producción
limpia en la etapa de aserrado de bloques de granito”
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE ESTUDIO
Quarrying
Business as usual scenario (gangsaw technology mix)
Inlet: granite bench
Outlet: granite block
Energy
Water
Materials
Inlet:
Outlet:
Granite block
Granite slabs
MBGS 180
(Telar)
Sawing
Finishing
Granite scrap
Inlet: granite slab
Outlet: polished slab
by-product
Granite sludge
waste
Other wastes
DMWS 35
(multihilo)
DMWS 100
(multihilo)
Industrial ecology alternative
Cutting
Inlet: polished slab
Outlet: polished tiles
Rainwater
harvesting
Technological
optimisation
Granite sludge
recovery
Processing stage
Software Plugrisost®
(Sostenipra-ICTA)
Inventario
ambiental
Revisión
bibliográfica
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ACV GRANITO
Electricity Water
2,453 kWh 4,427 l
Granite
8.67 m3
Materials
1,241 kg
Electricity Water Materials
1,642 kWh 28,560 l
19 kg
Granite
10.20 m3
MBGS 180
60 slabs block -1
(6.12 m3)
Granite
14.28 m3
DMWS 35
DMWS 100
70 slabs block -1
(7.13 m3)
Granite sawdust
2.14 m3
Granite scrap
0.41 m3
Water Materials
Electricity
27 kg
1,734 kWh 40,800 l
Granite scrap
0.51 m3
Granite slabs
306 m2
100 slabs block -1
(10.20 m3)
Granite sawdust
2.57 m3
Granite scrap
0.41 m3
Granite slabs
356 m2
Granite sawdust
3.67 m3
Granite slabs
510 m2
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ACV GRANITO
Resultados ambientales (ejemplo PIEZA PULIDA 60X40X2cm ≈ 53 kg):
Electricity demand - kWh m-2
Water demand - kg m-2
Granite sawing
28
27
30
Granite processing stage
174
160
22
- 17%
- 17%
20
19
18
- 33%
- 34%
15
145
140
17
16
- 38%
- 40%
12
8
103
100
87
75
58
60
- 31%
5
40
3
- 60%
27
MBGS 180
DMWS 35
DMWS 100
Material demand - kg m-2
Granite sawing
8.0
7.0
7.0
6.9
14
0%
6.0
Water demand
4.1
MBGS 180
Variability on LCI results of granite production by promoting
DMWS for granite saing as compared to MBGS 180
0%
5.0
4.1
Gangsaw tech. mix (ref.)
Energy demand
7.0
+ 198%
- 46%
0
80
- 16%
- 22%
20
- 71%
0
+ 69%
+ 95%
120
80
10
6.9
180
24
5
200
25
4.0
Granite sawing
0%
DMWS 35 / DMWS 100
MBGS 180
(ref.)
DMWS 35
DMWS 100
Granite sawing
*
- 43%
- 58%
*
- 20%
- 28%
*
- 19%
Granite sawing
*
+ 454%
*
+ 150%
*
+ 101%
Granite sawing
*
- 99%
*
- 77%
*
- 76%
- 26%
3.0
1.7
2.0
1.6
- 77% - 76%
1.0
0.0
MBGS 180
0.1
- 99%
DMWS 35 / DMWS 100
Material demand
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21
25/11/2013
ACV GRANITO
Resultados ambientales (ejemplo PIEZA PULIDA 60X40X2cm ≈ 53 kg):
Aspecto ambiental
m2
(estado actual –
sin mejoras)
m2
(implementación alternativas
de producción limpia)
125 MJ
86 MJ
CONSUMO ENERGÍA
CONSUMO AGUA
103 litros
87 litros* - 174 litros
CONSUMO MATERIALES
7 kg
1.7 kg
GENERACIÓN RETALES
86 kg
86 kg
GENERACIÓN SERRINES
31 kg
31 kg
EFICIENCIA PRODUCTIVA
30%
30%
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ACV GRANITO
Resultados ambientales – Estrategias de gestión del agua:
Más del 50% del consumo diario de agua de las maquinas de aserrado puede ser satisfecho
mediante el uso de agua de lluvia
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ACV GRANITO
Resultados ambientales – Estrategias de gestión del lodo de granito:
Replaced raw materials
clay
feldspar
quartz
By-product
up to 50 wt%
30 wt% to 40 wt%
Non plastic material
Ceramic Industry
Fluxing & dye action
30 wt% to 70 wt%
20 wt% to 50 wt%
dolomite
sand
Concrete Industry
Pozzolan admixture
cement
Granite sludge
(GS)
Roof tiles
Wall and Floor tiles
Porcelain tiles
cement
10 wt%
(as aggregate)
Coarse/f ine aggregate
Ceramic bricks
limestone
10 wt%
(as pozzolan input)
Concrete bricks
Concrete
1 wt% (as pozzolan input)
or 5 wt% (as filler input)
Masonry mortar
Pozzolan admixture
10 wt%
(pigment additive)
Mortar Industry
Filler material
Plastering mortar
soil, rock or inert construction
and demolition materials
large volumes
Borrow material
Civil Engineering
and Construction
large volumes
large volumes
liming materials
Fertilizer
Landfill sealing
Waterproofing
nutrients
large volumes
Amendment material
Earthworks
Agriculture and
Forestry
large volumes
Neutralization of
acid soils
Nutrients supply
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ACV GRANITO
ESTRATEGIAS DE PRODUCCIÓN LIMPIA:
•
La implementación de MTD para el aserrado de granito
puede contribuir a una significativa mejora en el perfil
ambiental de toda la cadena de producción del material y
por tanto mejorar su competitividad en relación a otros
materiales utilizados en construcción
•
Todas estas mejoras pueden ser reflejadas en DAPc así
como en otros informes y etiquetados asociados al
material
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OPORTUNIDADES DE FUTURO
Análisis de la Sostenibilidad de la Cadena de Produción
de Granito
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SOSTENIBILIDAD GRANITO
DEFINICIÓN DE SOSTENIBILIDAD DE PRODUCTOS
El Análisis de la Sostenibilidad del Ciclo de Vida
(ASCV) se relaciona con la evaluación de todos los
impactos ambientales, sociales y económicos,
tanto negativos como positivos, del ciclo de vida
de productos como fuente de información para la
toma de decisiones en proyectos enmarcados en la
mejora de la competitividad utilizando el vector de
sostenibilidad como valor añadido.
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GRANITO
Vigo, 26 Noviembre 2013
¿Cómo compite ambientalmente el granito
respecto a otros materiales de la construcción?
Joan Manuel F. Mendoza
Estudiante de doctorado
Institut de Ciencia y Tecnología
Ambientals (ICTA)
Universitat Autónoma de Barcelona
(UAB)
GRACIAS
Directores de tesis doctoral:
Joan Rieradevall i Pons
Xavier Gabarrell i Durany
Alejandro Josa García
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