RTEC, 14

2026 número 14

Revista de

Coberta: Nanorobot sense potes navegant per un vas sanguini portant un medicament. Font: Imatge generada amb el ChatGPT 2026.

MEMBRES DE LA JUNTA DE LA SOCIETAT CATALANA DE TECNOLOGIA President: Jordi Regalés Vicepresidenta: Núria Salán Tresorer: Jaume Riera Secretària: Marta Pàmies Publicacions: Antoni Hernández-Fernández, Aina Barceló, Antoni Olivé (delegat IEC) Vocals: Eugeni Vilalta, Aina Barceló, David Adrover, Ricard Bosch Tous, Núria Castell Ariño, Joaquim Corominas, Carolina Crespo, Xevi Cufí, Jordi El Mariachet Carreño, Albert Garcia-Benadí, Antoni Hernández-Fernández, Puri Martínez Martínez, Anna Mates, Judith Tello, Sílvia Zurita i Món, Àngel Gallart, Cristina Simarro, Miquel Aguirre, Xavier Flotats, Sergi Valenzuela, Javier Badia Delegat de l’IEC: Antoni Olivé

Revista de TECNOLOGIA número 14 2026

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026)

Editors Aina Barceló Antoni Olivé, editor en cap Daniel Trias

2

Equip editorial Oriol Boix Aragonès Ramon Bragós Bardia Alícia Casals Gelpí Antoni Hernández-Fernández Sergi Herraiz Jaramillo Núria Salán Ballesteros

© dels autors Editat per la Societat Catalana de Tecnologia, filial de l’Institut d’Estudis Catalans Carrer del Carme, 47. 08001 Barcelona Text revisat lingüísticament per la Unitat d’Edició del Servei Editorial de l’IEC Compost per fotocomposició gama, s. l. ISSN 2013-9861 Els continguts de la revista de tecnologia estan subjectes

— ‌‌‌llevat que s’indiqui el contrari en el text o en el material gràfic— a una llicència Reconeixement - No comercial - Sense obra derivada 4.0 Internacional (by-nc-nd) de Creative Commons, el text complet de la qual es pot consultar a https://creativecommons.org/licenses/ by-nc-nd/4.0/deed.ca. Així doncs, s’autoritza el públic en general a reproduir, distribuir i comunicar l’obra sempre que se’n reconegui l’autoria i l’entitat que la publica i no se’n faci un ús comercial ni cap obra derivada.

Publicació La revista de tecnologia passa a presentar-se en format digital a partir del número 7. Pretén amb això ser més àgil i estar oberta a tothom a partir de la data de la seva publicació a l’hemeroteca de l’Institut. Articles i anuncis d’activitats L’equip editorial està obert a rebre contribucions per a la revista, que han de respectar l’estructura actual de la publicació, que es divideix en dues seccions: la que fa referència a temes tècnics i la relacionada amb aspectes o activitats sobre l’educació tecnològica. Així mateix, encoratja els lectors a donar a conèixer, a través de la revista, i considerant-ne la periodicitat, activitats relacionades amb la tecnologia: conferèn­ cies, congressos, jornades, seminaris, convocatòries de premis, anuncis de publicacions, etc. Les contribucions es poden fer enviant, per correu electrònic, l’article o la informació en format Word a l’adreça revista.sct@correu.iec.cat.

U

s presentem un nou número de la revista de tecnologia, amb una selecció d’articles i altres textos que esperem que siguin del vostre interès. Els articles els presentem agrupats en dos blocs. Els del primer bloc tracten de la producció d’energia i els del segon versen sobre diversos aspectes tecnològics d’interès general. En el primer article del primer bloc, Xavier Flotats Ripoll presenta les tecnologies per a la producció de biogàs i biometà, els avantatges ambientals que comporten i els costos econòmics de producció. En el segon, Pere Roura Grabulosa i Carlos Pozo Fernández presenten una visió àmplia de la problemàtica dels materials necessaris per a la transició energètica cap a les energies renovables. En el darrer article del bloc, Jairo Echàvez Martínez i Javier Castillo Tudela exposen la necessitat d’adaptar els patrons de consum d’electricitat per poder integrar les tecnologies de les energies solar i eòlica. El segon bloc consta de set articles. En el primer, Salvador Pané i Vidal, Josep Puigmartí i Luis i Alícia Casals i Gelpí presenten una visió general dels micro- i nanorobots i les perspectives biomèdiques que ofereixen. En el segon, David Me­gías Jiménez descriu el conjunt de tècniques actuals d’ocultació de dades, el seu impacte en escenaris emergents i les amenaces que comporten. En el tercer, Nury Infante, Daniele Cintra Malpelli i Beatriz Escribano descriuen les tendències i els desafiaments relacionats amb els microplàstics i nanoplàstics en l’aigua potable, centrant-se en la detecció i l’anàlisi, els impactes sobre la salut humana i la legislació. En el quart, Joaquín del Río, Daniel Mihai Toma, Matías Carandell, Enoc Martínez, David Sarrià, Albert Garcia-Benadí, Spartacus Gomàriz, Marc Nogueras, Oriol Prat, Ahmad Falahzadehabarghouee, Gerard Batet, Pol Baños, Carola Artero, Ikram Bghiel, Neus Vidal, Javier Cadena, Daniel Agramunt, Pep Santamaria, Ivan Masmitja, Jacopo Aguzzi, Joan Baptista Company, Nixon Bahamon, Marco Francescangeli, Damianos Chatzievangelou, Giacomo Picardi, Àlex León Bernabé, Frederik Veger, Marián López, Roger

Martínez, Carlos de la Vega, Costin Boiciuc, Luna García, Enric Trullols, Josefina Antonijuan, Joana d’Arc Prat, Joaquim Olivé i Antoni Mànuel exposen les contribucions del seu grup de recerca, dins dels reptes de la Dècada de l’Oceà, en el desenvolupament de tecnologies marines aplicades a l’entorn costaner del Garraf i el seu vincle amb l’activitat docent. En el cinquè, Antoni Olivé descriu els sistemes d’analítica web, els tipus que hi ha i quins s’usen en un conjunt de webs públics catalans. En el sisè, Antoni Elias Fusté exposa la relació entre un sistema i l’entorn amb el qual inter­actua i la importància de caracteritzar aquesta relació per encertar el disseny que es proposi. En el darrer article del bloc, Cristina Simarro analitza el paper de l’educació en tecnologia i enginyeria en les etapes preuniversitàries, posa en relleu la manca de consens conceptual i epistemològic sobre què s’ha d’ensenyar, i planteja la necessitat de redefinir conceptes per garantir una alfabetització tecnològica adequada als reptes socials actuals. Segueixen tres comunicacions breus. La primera és «Música i tecnologia: simfonies per a les universitats politècniques», de Carme Fenoll Clarabuch i Antoni Hernández-­Fernández. La segona és «1a TecnoHack: innovació, enginyeria i treball col·laboratiu per a un futur sostenible», d’Àngel Gallart Portas, Carolina Crespo López, Núria Castell Ariño i Sergio Valenzuela Garcia. La tercera és «La revolució silenciosa», de Xavier Jordà Sanuy i Sabela Rey Cao. A continuació, publiquem el treball de María Ángeles Garcia Martín, que va guanyar el Premi SCT 2025 (per a estudiants), i els de Marc Jordán de la Cruz i Bruna Ribas Rof, que van guanyar els premis a l’Exporecerca Jove XXVI. Segueix una entrevista a Nuri Palmada, feta per Daniel Trias. En l’apartat de ressenyes s’inclouen les de tres llibres que aborden la tecnologia des de diferents punts de vista. Són els de títol: L’aprofitament de la força del vent, Els meus invents i La revolució inevitable. Una càpsula sobre la societat de la intel·ligència artificial. Esperem que gaudiu de la lectura.

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026)

EDITORIAL

3

SUMARI 3

Editorial

Articles 6 Biogàs: una tecnologia madura en innovació permanent

26 35 45 52

64 78

92

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026)

103

4

111

Xavier Flotats Ripoll

Materials per a la transició energètica Pere Roura Grabulosa i Carlos Pozo Fernández

Dissenyar la flexibilitat de la demanda, eina clau per a la transició energètica Jairo Echàvez Martínez i Javier Castillo Tudela

El segle xxi: l’era dels micro- i nanorobots Salvador Pané i Vidal, Josep Puigmartí i Luis i Alícia Casals i Gelpí

L’art de l’invisible: ocultació de dades com a oportunitat i amenaça per a la societat digital David Megías Jiménez

Microplàstics i nanoplàstics en l’aigua potable Nury Infante, Daniele Cintra Malpelli i Beatriz Escribano

Tecnologies marines aplicades a l’entorn costaner del Garraf: desenvolupament i nexe amb l’activitat docent Joaquín del Río, Daniel Mihai Toma, Matías Carandell, Enoc Martínez, David Sarrià, Albert Garcia-Benadí, Spartacus Gomàriz, Marc Nogueras, Oriol Prat, Ahmad Falahzadehabarghouee, Gerard Batet, Pol Baños, Carola Artero, Ikram Bghiel, Neus Vidal, Javier Cadena, Daniel Agramunt, Pep Santamaria, Ivan Masmitja, Jacopo Aguzzi, Joan Baptista Company, Nixon Bahamon, Marco Francescangeli, Damianos Chatzievangelou, Giacomo Picardi, Àlex León Bernabé, Frederik Veger, Marián López, Roger Martínez, Carlos de la Vega, Costin Boiciuc, Luna García, Enric Trullols, Josefina Antonijuan, Joana d’Arc Prat, Joaquim Olivé i Antoni Mànuel

Els sistemes d’analítica web i la privacitat. El cas dels webs d’entitats públiques catalanes Antoni Olivé

La importància de l’entorn en el procés creatiu Antoni Elias Fusté

L’educació preuniversitària en tecnologia avui: redefinint conceptes, ampliant horitzons Cristina Simarro

116 120 125

Comunicacions breus Música i tecnologia: simfonies per a les universitats politècniques Carme Fenoll Clarabuch i Antoni Hernández-Fernández

1a TecnoHack: innovació, enginyeria i treball col·laboratiu per a un futur sostenible Àngel Gallart Portas, Carolina Crespo López, Núria Castell Ariño i Sergio Valenzuela Garcia

La revolució silenciosa Xavier Jordà Sanuy i Sabela Rey Cao

128

Premi SCT 2025 (per a estudiants) Navegació inclusiva: tecnologies d’ajuda per a persones amb discapacitat visual en un patí català María Ángeles Garcia Martín

132

137

Premis Exporecerca Jove XXVI Avançant el diagnòstic de l’Alzheimer amb AH_Ad: un model de classificació basat en imatges de ressonància magnètica Marc Jordán de la Cruz

Cúpules geodèsiques: estudi estructural per a l’habitatge fora de la Terra Bruna Ribas Rof

Entrevistes 140 Entrevista a Nuri Palmada (Som Energia) Daniel Trias Mansilla

Ressenyes 144 L’aprofitament de la força del vent, de Josep (Pep) Puig i Boix Aurora Madaula i Giménez

145

Els meus invents, de Nikola Tesla

145

La revolució inevitable. Una càpsula sobre la societat de la intel·ligència artificial, de Genís Roca Antoni Hernández-Fernández

147

Recursos

Publicacions

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026)

Antoni Hernández-Fernández

5

articles

BIOGÀS: UNA TECNOLOGIA MADURA EN INNOVACIÓ PERMANENT Xavier Flotats Ripoll

Professor emèrit d’enginyeria ambiental a la Universitat Politècnica de Catalunya i membre de la Societat Catalana de Tecnologia. xavier.flotats@upc.edu

Resum: Les tecnologies per a la producció de biogàs i biometà, vectors energètics renovables, es basen en el procés de digestió anaeròbia, amb més de 100 anys d’estudi i desenvolupament i amb més de 21.000 instal·lacions a Europa a l’actualitat. Malgrat això, no són conegudes pel gran públic, quan són una eina clau per convertir els residus orgànics domèstics i agroalimentaris o les dejeccions ramaderes en matèries primeres per obtenir productes per a la química de síntesi, per substituir fertilitzants minerals o per reemplaçar el gas natural d’origen fòssil. En el present article s’exposen les característiques del procés de digestió anaeròbia, els dissenys de sistemes que l’utilitzen, els avantatges ambientals que comporta i els costos econòmics de producció dels gasos obtinguts. El procés de digestió anaeròbia és clau per valoritzar els residus orgànics en el nou paradigma de l’economia circular.

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 6-25 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.76 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

Paraules clau: digestió anaeròbia, biogàs, biometà, energia renovable, reciclatge de nutrients.

6

BIOGAS: A MATURE TECHNOLOGY IN CONSTANT INNOVATION Abstract: Technology for the production of biogas and biomethane, renewable energy vectors, is based on the anaerobic digestion process, with more than 100 years of study and development and currently with more than 21,000 facilities in Europe. Despite this, this kind of technology is not generally known, although it is a key tool for converting domestic and agrifood waste, or livestock manure, into raw materials to obtain products for the synthesis chemistry, to replace mineral fertilizers, or to replace fossil natural gas. This article describes the characteristics of the anaerobic digestion process, the design of systems which use it, the environmental advantages they entail, and the economic costs of producing the renewable gases. Anaerobic digestion is a key process to valorising organic waste in the new circular economy paradigm. Keywords: anaerobic digestion, biogas, biomethane, renewable energy, nutrients recycling.

1. Introducció

L

’energia continguda en els aliments prové de l’energia solar fixada pels organismes fotosintètics, igual que el contingut energètic dels efluents residuals de tota la cadena alimentària, des de les restes de collita, dejeccions ramaderes o residus de la indústria alimentària fins a la fracció orgànica dels residus domèstics o les femtes humanes a les aigües residuals. Els macro- i micronutrients que el cos humà necessita per viure, que corresponen alhora a la composició del cos (C, O, H, N, Ca, P i uns catorze elements més de la taula periòdica), procedeixen del CO2 atmosfèric, del sòl agrícola i de les aigües. El cos d’un adult amb un pes estable no acumula aquests nutrients, els reposa amb l’alimentació i els excreta a través de l’alè, la transpiració, l’orina i la femta. Això vol dir que part de l’energia capturada durant la fotosíntesi, no utilitzada en el metabolisme dels animals i humans, així com quasi tots els nutrients, es troben als residus orgànics i a les aigües residuals de tota la cadena alimentària; també a les emissions gasoses que es produeixen, principalment metà (CH4), òxid nitrós (N2O),

ambdós amb efecte hivernacle, amoníac (NH3) i compostos orgànics volàtils (COV). El concepte economia circular també afecta el cicle d’aquests materials residuals, dels quals es pot aprofitar el contingut energètic, com a font d’energia renovable, i els nutrients, si aquests es poden recuperar de manera adequada per a la producció d’aliments. El procés que compleix les característiques d’aprofitament energètic i conservació de nutrients és la digestió anaeròbia, el qual produeix un gas combustible, anomenat biogàs, i un digestat, producte de la digestió, que conté tots els nutrients inicials. Aquest procés s’aplica a les plantes de biogàs, d’actualitat per haver aprovat el Govern de la Generalitat durant el 2024 una estratègia per a la seva implantació (Sarquella et al., 2024) i una estratègia per a la gestió i ús del digestat (Carreras et al., 2024). Segons l’inventari de gasos amb efecte hivernacle de 2023 a Catalunya (OCCC, 2025), les activitats de gestió de fems i purins, la gestió i el tractament de residus, el dipòsit en abocadors, el tractament de les aigües residuals i l’aplicació de llots al sòl van emetre 128.288 tones de CH4 a l’atmosfera, amb un efecte hivernacle equi-

2. Breu introducció històrica Van Brakel (1980) considera que l’inici de la història científica de la digestió anaeròbia (DA) i el biogàs s’ha de datar el 1776 amb Volta, que va concloure que la quantitat de gas emès a zones pantanoses era funció de la quantitat de matèria orgànica en descomposició dipositada al fons, i que una certa proporció d’aquest gas a l’aire produïa una mescla inflamable. La investigació sistemàtica de la DA va començar a la segona meitat del segle xix. El 1884 Pasteur va presentar els resultats del seu equip sobre la fermentació de fems a 35 ºC i va concloure que aquest procés podria significar una nova font d’energia per a calefacció i enllumenat. Va rebre encàrrecs per construir plantes de biogàs, però no els va acceptar argumentant que l’estat de la recerca era encara preliminar (Van Brakel, 1980).

A finals del segle xix es documenten dues instal·lacions a Anglaterra i l’Índia. El 1895 el gas recollit d’una fossa sèptica que tractava aigües residuals alimentava part de la xarxa d’enllumenat públic d’Exeter. El 1897 es va instal·lar un digestor anaerobi a l’hospital de leprosos de Matinga (Bombai, Índia), alimentat amb els residus orgànics produïts. El biogàs obtingut es va utilitzar per a l’enllumenat i el 1907 també com a combustible per a un motor (Deublein i Steinhauser, 2008). La revisió bibliogràfica publicada per Van Brakel (1980) fa referència a línies de recerca, publicacions, desenvolupaments tecnològics, patents o interessos governamentals en diferents països en el període 1900-1970, entre els quals destaquen França i Alemanya. En publicacions del període 1945-1960, s’estimava que la digestió anaeròbia no era rendible com a mètode de producció d’energia, tenint en compte els preus dels combustibles fòssils, però que la contribució al tractament de residus orgànics i a la producció de fertilitzants donava al biogàs un interès d’especial rellevància. En consultar la base de dades SCOPUS de recerca publicada, cercant pels termes anaerobic digestion o biogas al títol, resum o paraules clau, es troben 52 articles en el període 1920-1969, 473 en el període 1970-1979 i 2.629 en el període 1980-1989. La recerca publicada sobre la DA ha augmentat gairebé exponencialment des de 1990 (vegeu la figura 1). La influència de les publicacions procedents d’Alemanya i França va arribar a Espanya a la dècada dels anys cinquanta. L’any 1956 l’INIA (Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias) va començar a investigar amb una planta pilot de disseny francès i el 1960 va presentar resultats, amb la proposta que caldria aprofitar la font d’energia que representaven els fems per millorar el nivell de vida de la població rural (Cibrián, 1960). El mateix any, Bañolas de Ayala (1956), de l’Institut de Fermentacions Industrials 2.000

6.000

4.000

3.000

2.000

Món

1.600

Xina

1.400

Estats Units

1.200

Índia

1.000

Alemanya Itàlia

800

Espanya

600 400

1.000

200 0 1990

1995

2000

2005

2010 Any

2015

2020

0

2025

Nombre d’ar�cles/any ― Països

Nombre d’ar�cles/any ― Món

5.000

1.800

Figura 1. Nombre de treballs de recerca publicats anualment amb els termes anaerobic digestion o biogas al títol, resum o paraules clau, segons la base de dades SCOPUS (setembre de 2025), al món i als sis països amb més publicacions. Font: Elaboració pròpia.

Biogàs: una tecnologia madura en innovació permanent

valent a 3,6 milions de tones de CO2 i un valor energètic d’1,78 TWh, si es considera un poder calorífic inferior (PCI) de 10 kWh/Nm3, una energia que es perd i que contamina. A partir de les emissions indirectes de N2O de l’inventari de 2023, les emissions estimades de NH3 de la gestió de fems i purins i de les activitats de fertilització orgànica i mineral van ser de 68.842 tones, un valor fertilitzant que es perd i que contamina. El CH4 és el component principal del biogàs, el qual es pot separar de la resta de gasos per obtenir biometà, amb característiques molt semblants al gas natural d’origen fòssil, la qual cosa permet substituir-lo. L’objectiu del present article és exposar les característiques del procés de digestió anaeròbia, les tecnologies per al seu control i optimització, els seus avantatges ambientals, els processos de recuperació de nutrients, el grau d’implantació a Europa i els costos de producció de biometà.

7

Xavier Flotats Ripoll

articles

8

de Sarrià, va proposar l’aplicació de la digestió anaeròbia a la fracció orgànica de residus municipals, il·lustrant el seu treball amb l’exposició del projecte constructiu d’una planta a Banyuls de la Marenda (França). Dues publicacions espanyoles posteriors, fins al 1965, citades per Van Brankel (1980), van continuar insistint en l’interès que l’aprofitament energètic del biogàs podia tenir per al desenvolupament rural a Espanya, però no hi ha evidències que es construís cap instal·lació en aquell període. Les crisis del petroli dels anys setanta van tornar a despertar l’interès per l’estudi de la digestió anaeròbia com a mètode per produir energia. Demuynck, Nyns i Palz (1984) van identificar 546 plantes de biogàs a la Unió Europea i Suïssa a principis de 1983, amb l’inici de la construcció al sector ramader en el període 1979-1980, al sector industrial el 1980-1981 i l’aprofitament de biogàs de dipòsits de residus municipals el 1981-1982. A Catalunya i la resta d’Espanya també comença a partir de 1979 una intensa activitat en aquest camp, amb diverses jornades tècniques, seminaris i construcció de plantes pilot, la primera de les quals, a principis de 1980, a Torre Marimon, Caldes de Montbui, seu actual de l’Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries (IRTA), per experimentar amb biogàs de purins de porc, i l’any següent, una de contacte anaerobi per a la depuració d’aigües residuals d’elevada càrrega orgànica en una indústria alimentària (Canals i Adroer, 1981). A l’experimentació inicial i la creació de grups d’investigació va seguir la construcció d’instal·lacions comercials promogudes per una línia de subvencions del Ministeri d’Agricultura espanyol (Reial decret 2454/1980, de 24 d’octubre). Aquella efervescència inicial no va tenir continuïtat en acabar-se les subvencions, en estabilitzar-se els preus del petroli i en no haver-hi legislació que promogués les plantes de biogàs com a eines de protecció ambiental. Tan sols una planta, construïda en una granja de porcs a la Garrotxa a principis dels anys vuitanta, va arribar als vint anys de funcionament (Flotats i Gibert, 2002). La digestió anaeròbia es va anar incorporant a plantes depuradores d’aigües residuals i a les de tractament de la fracció orgànica de residus municipals (FORM), però al sector agro­ pecuari no es torna a activar el mercat d’aquestes instal·lacions fins a la promulgació del Reial decret 661/2007, de 25 de maig, en el qual per primera vegada a Espanya s’estableix una tarifa a la producció d’energia elèctrica a partir de biogàs superior a la de cogeneració amb gas natural (Flotats et al., 2016). La tarifa regulada per a la producció d’energia elèctrica a partir de biogàs es va aturar per a noves instal·lacions amb la promulgació del Reial decret 1/2012, de 27 de gener, cosa que va provocar l’aturada de projectes nous en el sector privat. Aquest mercat de plantes de biogàs no es torna a activar fins a l’any 2022, amb l’aprovació del Pla REPowerEU de la Unió Europea, el qual pretén activar la producció de biometà per substituir gas natural i reduir la dependència del gas de Rússia. A Espanya l’Hoja de Ruta del Biogás, de 2022, actualitzada amb la revisió de setembre

de 2024 del PNIEC (Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2023-2030), i a Catalunya l’Estratègia Catalana del Biogàs (Sarquella et al., 2024) van en la línia d’incentivar la construcció de noves instal·lacions i incrementar l’aportació del biogàs a la producció d’energia primària.

3. El procés de digestió anaeròbia La digestió anaeròbia (DA) és un procés microbiològic que segueix diferents reaccions en un esquema sinèrgic en què la matèria orgànica es transforma, en absència d’oxigen, en biogàs, un gas inflamable constituït principalment per metà (CH4) i diòxid de carboni (CO2), amb traces d’altres components (humitat, pols, H2S, NH3…), amb un contingut de CH4 que oscil·la entre el 55 % i el 75 % en volum, depenent del substrat orgànic. La figura 2 mostra un esquema de les principals reaccions que es produeixen durant el procés de DA, els grups de microorganismes que les catalitzen i la distribució mitjana de DQO (demanda química d’oxigen) al llarg del procés. Com que el procés es realitza en absència d’oxigen, la DQO és conservativa, és a dir, la DQO del substrat inicial és la suma de la DQO dels productes. Aquesta propietat permet el balanç de DQO, tant d’instal·lacions a escala de laboratori com industrials, per caracteritzar l’eficiència en la producció de CH4. La biodegradabilitat anaeròbia es defineix com la fracció de la DQO d’un substrat determinat que es transforma en CH4 (0,35 Nm3 CH4/kg DQO), àcids grassos volàtils i microorganismes (Holliger et al., 2016). Els equilibris químics que afecten la dinàmica i l’estabilitat de la digestió anaeròbia també es descriuen a la figura 2. L’equilibri dinàmic entre anions i cations afecta la dinàmica del pH i, per tant, el procés de desenvolupament general, ja que el creixement òptim dels bacteris es troba al voltant de pH neutre. Totes les reaccions i equilibris químics indicats a la figura 2 s’inclouen en el model de digestió anaeròbia número 1 —‌ADM1— (Batstone et al., 2002), que és el model de referència actual i la base per a nous desenvolupaments (Mo et al., 2023). Amb aquest es pot simular el comportament de digestors anaerobis durant el transitori de les engegades o en fer un canvi en la composició del substrat, a partir de la caracterització detallada de cada component de la matèria primera d’entrada. Això converteix aquest model matemàtic en una eina rellevant per al disseny i operació d’instal·lacions, i també com a eina per a l’aprenentatge (Solera et al., 2014). La velocitat de cadascuna de les reaccions indicades a la figura 2 és diferent, de manera que la velocitat global del procés està controlada per la reacció més lenta. Per a substrats en què la matèria orgànica es troba majoritàriament en forma de partícules, la fase de desintegració i hidròlisi és sovint la limitant, mentre que, si es troba en forma soluble, la limitant és la metanogènesi, ja que l’acidogènesi i l’acetogènesi són comparativament més ràpides. En aquests dos casos extrems, és possible simplificar el model ADM1, adoptant les equacions de velocitat i estequio-

metria corresponents, per aproximar solucions per estat estacionari, quan el cabal i la composició de l’alimentació són constants. Els processos de desintegració i hidròlisi són enzimàtics. Aquests enzims són produïts pels bacteris hidrolítics-­ acidogènics, de manera que la velocitat del procés depèn de la superfície de les partícules i de la concentració de bacteris. Hi ha diversos models per expressar aquesta doble dependència, dels quals el més simple es basa en la cinètica de Contois (Vavilin et al., 2008). Aquesta cinètica tendeix a la de primer ordre, emprada per ADM1, quan el quocient entre la concentració de matèria orgànica particulada i la de microorganismes hidrolítics tendeix a zero. Per a la resta de processos biològics, ADM1 utilitza la cinètica de Monod, modificada quan la velocitat de reacció depèn de diversos substrats o de la presència d’inhibidors, com l’amoníac (NH3), que afecta especialment els arqueus metanogènics acetoclàstics (Chen, Cheng i Creamer, 2008). La velocitat de les reaccions d’acidogènesi i acetogènesi depèn de la pressió parcial d’hidrogen (H2), llevat d’algunes dels sucres. Aquestes reaccions són termodinàmicament favorables, això és, la variació de l’energia lliure de Gibbs de la reacció corresponent és negativa i, per tant, els microorganismes poden obtenir energia per al seu creixement, quan la pressió parcial de H2 és molt baixa. Per tant, perquè tinguin lloc, és necessària l’activitat dels arqueus metanogènics hidrogenotròfics, que van transformant el H2 i el CO2 en CH4, mantenint una concentració baixa de H2 en el medi. Per aquest motiu es diu que el procés és sintròfic, resultat de la col·laboració o sinergia tròfica entre bacteris i arqueus. Arribar a l’equilibri necessari entre poblacions de microorganismes, per evitar que la reacció més lenta provoqui l’acumulació

d’algun dels compostos intermedis, fa que els períodes d’engegada d’un digestor puguin anar d’unes setmanes a uns mesos. Això també suggereix que els canvis en la composició o cabal de l’alimentació hagin de ser esglaonats, per afavorir l’adaptació dels microorganismes als canvis, que usualment n’afecten la concentració (Campos-­ Pozuelo, 2001). En aquest equilibri mereix atenció la reacció de producció de H2 i CO2 a partir de l’àcid acètic, la qual requereix una molt baixa pressió parcial de H2. Aquests bacteris, SAO (bacteris sintròfics oxidants d’acètic), són menys sensibles a la inhibició per NH3 que els metanogènics acetoclàstics, i poden competir a temps de retenció dels digestors elevats, ja que els SAO es caracteritzen per una taxa de creixement molt baixa (Schnürer, Houwen i Svensson, 1994). Les condicions de creixement dels SAO esmentades són la base del funcionament estable de digestors amb un elevat contingut de nitrogen amoniacal (> 4 g N-NH4+/L) i un temps de retenció cel·lular elevat (> 50 dies), i és on la producció de CH4 segueix la via hidrogenotròfica (Schnürer i Nordberg, 2008; Ruiz-Sánchez et al., 2018). A la figura 3 es mostren les zones en què les reaccions indicades són termodinàmicament possibles, les quals corresponen a les àrees dels triangles compresos entre la línia de la reacció indicada i la de la metanogènesi del H2; per a pressions parcials més baixes, aquesta darrera reacció no és possible. Unes condicions que permetin estar prop del vèrtex superior d’un triangle impliquen una major energia disponible per als bacteris, una major taxa de creixement i més massa de substrat transformada en microorganismes, la qual cosa modifica l’estequiometria de la reacció biològica. Això darrer ha fet proposar modificacions al model ADM1 (Mo et al., 2023).

Biogàs: una tecnologia madura en innovació permanent

Figura 2. Representació esquemàtica del procés de digestió anaeròbia. Els valors (%) indiquen el flux de DQO per a un compost particulat constituït per un 10 % de matèria orgànica no biodegradable i un 30 % de carbohidrats, 30 % de proteïnes i 30 % de lípids, en termes de DQO, segons Batstone et al. (2002). Font: Elaboració pròpia.

9

articles

Xavier Flotats Ripoll

Figura 3. Variació de l’energia lliure de Gibbs (kJ/g DQO del substrat) en funció de la pressió parcial de H2 per a les reaccions acetogèniques de l’estearat (Este), valerat (Val), butirat (Bu), propionat (Pro), oxidació de l’acetat (Ac) i metanogènesi del H2 a 35 ºC. Valors calculats utilitzant paràmetres i metodologia de Rittmann i McCarty (2001), amb les activitats següents: àcids: 1 mM; pressió parcial de CO2: 0,03 MPa; pressió parcial de CH4: 0,07 MPa; HCO3-: 56,2 mM. El triangle ombrejat il·lustra la zona en què és possible l’oxidació anaeròbia de l’àcid acètic per bacteris SAO. Font: Elaboració pròpia.

10

A part de la necessària baixa pressió parcial de H2 per a l’acetogènesi dels àcids grassos de cadena llarga (AGCL), aquests produeixen una inhibició reversible, relacionada amb l’adsorció física d’aquests compostos i la seva acumulació sobre la paret cel·lular (Pereira et al., 2005), sent la població metanogènica acetoclàstica la més afectada (Palatsi et al., 2010; Juznic-Zonta et al., 2013). Aquesta inhibició es pot evitar (Palatsi et al., 2012; Affes et al., 2013) i els reactors inhibits es poden recuperar utilitzant diferents estratègies (Palatsi et al., 2009). Per als aminoàcids les reaccions més favorables termodinàmicament són les Stickland, mitjançant les quals un aminoàcid s’oxida i cedeix electrons a un altre que es redueix (accepta electrons). Aquestes reaccions no estan afectades per la pressió parcial de H2, però requereixen l’aparellament dels aminoàcids. Quan en el medi no hi ha aminoàcids que es redueixen, l’acceptor d’electrons és H+, per donar H2, la qual cosa implica la necessitat d’activitat metanogènica hidrogenotròfica per disminuir la pressió parcial de H2 i fer la reacció possible (Örlygsson, Houwen i Svensson, 1995). Aquesta diferència entre les dues rutes de descomposició anaeròbia dels aminoàcids explica diferents velocitats de reacció segons quina sigui la composició en aminoàcids de les proteïnes amb què s’alimenta un digestor (Flotats, Fernández i Palatsi, 2013). Com es comprova, un procés de digestió anaeròbia estable és resultat de múltiples equilibris i relacions entre espècies de microorganismes, els quals, de fet, es donen a la natura, a zones pantanoses, a basses de purins o en dipòsits de residus amb matèria orgànica que emeten CH4. En una planta de biogàs es controla el procés per optimitzar-lo, i hi ha empreses especialitzades en l’ús de models matemàtics i simulació numèrica per assessorar en aquesta optimització.

4. Matèries primeres per a la producció de biogàs Gairebé tots els compostos orgànics biodegradables es poden transformar en biogàs mitjançant la DA, i la biodegradabilitat és la característica que indica fins a quin punt això és possible. Les matèries primeres per a la producció de biogàs mitjançant DA són: — Dejeccions ramaderes. — Fracció orgànica de residus municipals, inclosos els residus alimentaris de càterings, restaurants i mercats. — Residus orgànics de la indústria alimentària. — Fangs de plantes de tractament biològic d’aigües residuals, urbanes i industrials. — Aigües residuals amb un contingut elevat de matèria orgànica biodegradable. — Restes de cultius herbacis. — Cultius energètics i cultius intermedis. Els cultius intermedis (catch crops, en anglès) es cultiven entre dos cultius alimentaris consecutius, amb l’objectiu d’assimilar els nutrients residuals del sòl, especialment els nitrats per evitar-ne la lixiviació. Aquests són adequats per al procés de DA sense interferir en la producció de cultius alimentaris i farratgers. Estudis de potencials de producció de biogàs per països, com el de Sedigas (2023) per a les comunitats autònomes espanyoles, els tenen en compte, però s’ha comprovat que el seu baix rendiment no els fan gaire atractius (Molinuevo-Salces et al., 2015). Les restes de cultius llenyosos no són interessants per a DA, ja que la lignina no és biodegradable per via anaeròbia; sí que ho són la cel·lulosa i l’hemicel·lulosa, molècules que queden protegides per la lignina a l’atac enzimàtic. Els materials lignocel·lulòsics requereixen un pretractament mecànic o químic per trencar les fibres.

Les dificultats per mesurar la DQO de materials orgànics sòlids i heterogenis, tot i ser superades amb la metodologia de Noguerol et al. (2012), han portat a caracteritzar la productivitat en metà respecte dels sòlids volàtils (SV). Per a un tipus de substrat determinat, els SV poden presentar diferents proporcions de lípids, proteïnes i carbohidrats, i fins i tot diferents biodegradabilitats, depenent de molts factors (vegeu la taula 1). Els valors publicats poden ajudar al disseny d’instal·lacions, però s’han de fer determinacions analítiques periòdicament per optimitzar l’operació dels digestors, degut a variacions en la composició, ja sigui per va-

riacions en el temps de magatzem de dejeccions abans de la DA (Bonmatí et al., 2001), el qual afecta la relació DQO/SV (Palatsi et al., 2005), ja sigui per variacions en l’eficiència de la separació domiciliària de la fracció orgànica de residus municipals (FORM) o dels mètodes per a la seva classificació (Cecchi et al., 2003), que depenen de les polítiques de participació ciutadana (Flotats et al., 2011), o ja sigui per variacions estacionals en la composició, com és el cas de residus de mercats de fruites i verdures (Edwiges et al., 2018). A causa del nombre de factors que afecten la qualitat i el rendiment en metà, els inventaris de residus orgànics

Taula 1 Potencial de producció de metà per unitat de matèria orgànica (SV) per a diferents substrats orgànics, segons la referència que s’indica, i estimació del potencial per unitat de massa suposant una concentració en sòlids totals (ST) i volàtils (SV) determinada

Substrat orgànic

Potencial de producció (Nm3 CH4 / kg SV)

Referència

Potencial de producció per al contingut de ST i SV indicat ST (%)

SV/ST (%)

Nm3 CH4 /t

Fracció orgànica de residus municipals Separada mecànicament

0,160 - 0,370

Cecchi et al. (2003)

75

44

53 - 122

De recollida selectiva

0,450 - 0,490

Cecchi et al. (2003)

35

88

139 - 151

De mercat de fruita i verdura

0,288 - 0,516

Edwiges et al. (2018)

10

92

25 - 45

Dejeccions ramaderes Purins de porc

0,067 - 0,557

Bonmatí et al. (2001)

4

67

2 - 15

Purins o fems de boví

0,280 - 0,540

Hashimoto (1986)

7

86

17 - 33

Gallinassa d’aviram

0,228 - 0,390

Al Seadi (2001)

25

80

46 - 78

Fracció sòlida purins porc

0,178 - 0,496

Jurado, Skiadas i Gavala (2013)

32

79

45 - 125

Contingut intestinal

0,400 - 0,460

Angelidaki i Ellegaard (2003)

20

88

70 - 81

Residus d’escorxador (porcs)

0,580 - 0,960

Rodríguez-Abalde et al. (2011)

52

97

292 - 483

Residus d’escorxador (aus)

0,460 - 0,480

Rodríguez-Abalde et al. (2011)

33

87

130 - 136

Residus de cafè

0,240 - 0,280

Neves, Oliveira i Alves (2006)

16

98

37 - 43

Residus de cítrics

0,314 - 0,548

Ruiz et al. (2016)

18

96

54 - 95

Residus de peix

0,398 - 0,573

Kafle, Kim i Sung (2013)

35

90

125 - 181

Tractament d’aigües residuals Fangs primari (urbans)

0,307 - 0,489

Gavala et al. (2003)

3

55

5-8

Fangs secundari (urbans)

0,191 - 0,244

Gavala et al. (2003)

3

78

5-6

Greixos (urbans)

0,405 - 0,540

Silvestre et al. (2011)

13

85

44 - 58

Fangs d’escorxador

0,845 - 0,928

Luostarinen, Luste i Sillanpää (2009)

25

99

212 - 233

Cultius energètics Blat de moro (tota la planta)

0,204 - 0,450

Murphy et al. (2011)

50

90

92 - 203

Ordi

0,353 - 0,658

Murphy et al. (2011)

50

90

159 - 296

Remolatxa farratgera

0,420 - 0,500

Murphy et al. (2011)

50

90

189 - 225

Raves

0,274 - 0,474

Molinuevo-Salces, Fernández-Varela i Uellendahl (2014)

11

82

25 - 43

Colza

0,334 - 0,448

Molinuevo-Salces, Fernández-Varela i Uellendahl (2014)

14

86

42 - 56

Civada

0,250 - 0,527

Molinuevo-Salces, Fernández-Varela i Uellendahl (2014)

16

89

36 - 76

Cultius intermedis

Font:

Elaboració pròpia.

Biogàs: una tecnologia madura en innovació permanent

Residus orgànics industrials

11

articles

destinats a la planificació de plantes de biogàs s’haurien de caracteritzar amb un grau d’incertesa o per intervals, tal com van fer Lorenz et al. (2013), en un estudi del potencial energètic del biogàs a Europa, o Vilamajó i Flotats (2011), en una anàlisi dels potencials dels residus orgànics industrials a Catalunya. Els substrats sòlids per als quals el procés de desintegració és el pas limitant de la velocitat, o amb un alt contingut de compostos lignocel·lulòsics, són difícils o molt lents de biodegradar per DA. En aquests casos, un procés de pretractament podria millorar la producció de biogàs. S’han estudiat i aplicat amb èxit diversos mètodes, sols o combinats, segons el tipus de substrat: — Processos físics: maceració, molta, baixa temperatura (<100 ºC) o alta temperatura (100-210 ºC), congelació/ descongelació, alta pressió, explosió humida, explosió de vapor, ultrasons, microones, pols elèctrics. — Processos químics: pretractament alcalí o àcid, bany amb solució d’amoníac, ozonització, procés Fenton. — Processos biològics: predigestió aeròbica, ensitjament, addició d’enzims hidrolítics. Un procés de pretractament determinat pot afectar de forma diferent segons la composició del substrat, de manera que no es pot concloure sobre la conveniència d’un mètode determinat, degut a la multitud de factors que hi intervenen (Carlson, Lagerkvist, Morgan-Sagastume, 2012). Per exemple, el pretractament tèrmic a baixa temperatura (70 ºC) pot augmentar significativament la producció de metà a partir de residus d’escorxador quan la relació carbohidrats/proteïnes és baixa, i el contrari quan és alta, a causa de la formació de compostos recalcitrants per reaccions de Maillard (Rodríguez-Abalde et al., 2011 i 2013). Atelge et al. (2020) proposen la combinació de pretractaments, per superar les limitacions de cadascun per separat.

Xavier Flotats Ripoll

5. Paràmetres ambientals i operacionals

12

Els paràmetres ambientals fan referència a condicions que s’han de mantenir per al desenvolupament del procés. Aquests són: — pH, que s’ha de mantenir proper a la neutralitat. — Alcalinitat, equivalent aproximadament a la concentració de bicarbonat, per assegurar la capacitat tampó i evitar l’acidificació. És recomanable una alcalinitat superior a 1,5 g CaCO3 / L. — Potencial redox, amb valors recomanables inferiors a -350 mV. — Nutrients, amb valors que assegurin el creixement dels microorganismes. Les dejeccions ramaderes, els fangs de depuració biològica i els residus orgànics municipals aporten usualment aquests nutrients. — Tòxics i inhibidors, la concentració dels quals ha de ser la mínima possible. Aquests inhibidors es poden produir durant el procés per un problema d’inestabilitat, com l’augment de la pressió parcial d’hidrogen o la concentració d’àcids grassos volàtils no ionitzats, i el control s’acon-

segueix ajustant els paràmetres operacionals del sistema; o poden procedir d’algun dels residus a processar, com ara metalls pesants, sulfats, compostos fenòlics o desinfectants, per exemple, i el seu control en requereix la minimització a l’entrada. La dilució amb cosubstrats és possible sempre que no afecti la qualitat del digestat per a la seva valorització. Els paràmetres operacionals fan referència a les condicions de treball dels reactors: — Temperatura. Es pot operar en els rangs psicrofílic (temperatura ambient), mesofílic (temperatures al voltant dels 35-37 ºC) o termofílic (temperatures al voltant dels 55 ºC). Les taxes de creixement dels microorganismes i les de reacció augmenten a mesura que ho fa el rang de temperatura, però també la sensibilitat a alguns inhibidors. — Agitació. En funció de la tipologia de reactor s’ha de transferir al sistema el nivell d’energia necessari per afavorir la transferència de substrat a les poblacions de bacteris, així com homogeneïtzar per evitar la sedimentació i la compactació de sòlids. — Temps de retenció hidràulic (TRH). És el quocient entre el volum útil del digestor (V) i el cabal de tractament (Q). — Temps de retenció cel·lular (TRC) o de sòlids. És el quocient entre la massa de microorganismes en el digestor, de concentració X1, i el flux màssic de la seva evacuació a l’efluent, amb el digestat, de concentració X2. Utilitzant la nomenclatura de l’esquema de digestor de la figura 4,  TRC

VX1 X  TRH 1 . QX2 X2

Correspon al temps mitjà que els microorganismes romanen al reactor. Si aquest està completament homogeneïtzat, el TRC és igual que al TRH (X1 = X2). Si mitjançant alguna tècnica s’aconsegueix atrapar els microorganismes al reactor (X1 > X2), el TRC serà més gran que el TRH i s’aconsegueix una major eficiència amb menor TRH, ja que es mantenen més microorganismes actius en el reactor. — Velocitat de càrrega orgànica (VCO). És la massa de matèria orgànica introduïda al reactor, de concentració S0, per unitat de volum i temps: VCO 

QS0 S0  . V TRH

A la figura 4 s’il·lustra l’efecte del TRH, del TRC i de la VCO en la producció de metà, per unitat de SV entrat a reactor o per unitat de massa tractada, i en la producció volumètrica de gas, utilitzant el model simplificat de Domènech i Flotats (1997) en règim estacionari. Aquest model es basa en la cinètica de Contois, amb la qual s’obté com a cas particular, quan TRH=TRC, el model de Chen i Hashimoto (1978), profusament utilitzat per a dejeccions ramaderes. En aquest model intervé la constant màxima de creixement dels microorganismes (µm, d-1) i una constant K adimensional.

Producció total de CH4 (m3 CH4/tona)

a) 40

So=30, TRC=3·TRH So=60, TRC=3·TRH So=90, TRC=3·TRH So=30, TRC=TRH So=60, TRC=TRH So=90, TRC=TRH

35 30 25 20 15 10 5 0

0

10

20

30

40

50

60

Temps de retenció hidràulica - TRH (dies)

c) 1,8

So=30, TRC=3·TRH So=60, TRC=3·TRH So=90, TRC=3·TRH So=30, TRC=TRH So=60, TRC=TRH So=90, TRC=TRH

1,6 1,4 1,2

Producció específica (m3 CH4/kg SVO)

Producció volumètrica (m3 CH4/m3·dia)

b)

1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

0

10

20

30

40

50

60

Temps de retenció hidràulica - TRH (dies)

0,4

So=30, TRC=3·TRH So=60, TRC=3·TRH So=90, TRC=3·TRH So=30, TRC=TRH So=60, TRC=TRH So=90, TRC=TRH

0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

0

2

4

6

8

10

Velocitat de càrrega orgànica - VCO (kg SV/m3·dia)

En un reactor continu, completament homogeneïtzat (TRC=TRH), la producció de gas augmenta de manera asimptòtica (figura 4a) cap al valor màxim de producció (0,45 m3 CH4 / kg SV × 90 kg SV/t = 40,5 m3 CH4 / t, per a una concentració de 90 kg SV / t). Aquesta corba es caracteritza pel fet de presentar un temps de retenció hidràulica mínim, per sota del qual no hi ha activitat. La producció diària de gas per unitat de volum de reactor es mostra a la figura 4b; aquesta velocitat presenta un màxim al voltant del temps de retenció hidràulica per a la qual l’eliminació de matèria orgànica, o la producció de gas per unitat de matèria orgànica tractada, és de l’ordre del 50 %, que disminueix per a temps de retenció més elevats. Això és lògic, perquè, a mesura que augmenta el temps de retenció, la concentració de substrat orgànic romanent per als bacteris va baixant. La relació entre la VCO i la producció de gas per unitat de matèria orgànica entrada a reactor (m3 CH4 / kg SVO) es mostra a la figura 4c; en aquesta es comprova que, per a concentracions baixes de substrat (30 kg SV/t), petites variacions de la VCO impliquen grans variacions en la productivitat, mentre que a elevades concentracions les variacions són menys notables. Si mitjançant algun sistema els bacteris són retinguts o atrapats a l’interior del reactor, s’incrementa l’activitat microbiana i les velocitats de reacció, augmenta el temps de retenció cel·lular per sobre de l’hidràulic i permet menors vo-

lums de reactor. A la figura 4a es comproven dos extrems: 1) reducció del temps mínim de retenció hidràulica, que permet l’activitat a menors temps de retenció; 2) a mesura que augmenta el temps de retenció hidràulica, la producció de gas tendeix al mateix valor que si no hi hagués retenció de microorganismes. També és així per a les corbes de velocitat de producció de gas (figura 4b). Amb retenció de biomassa, per a una mateixa velocitat de càrrega orgànica, la producció de gas és més elevada (figura 4c), tendint als mateixos valors que sense retenció a mesura que la VCO disminueix. Per a residus sòlids, o en general substrats per als quals la matèria orgànica estigui majoritàriament en forma particulada, no és possible distingir i separar entre microorganismes i substrat sòlid, de manera que augmentar el temps de retenció cel·lular implica incrementar el temps de retenció de sòlids en general. En alguns dissenys, com es veurà a l’apartat següent, això és possible i aporta els avantatges de reduir el TRH, a costa de gestionar concentracions elevades de sòlids, cosa que implica maquinària específica. Per a dissenys simples operant amb substrats sòlids, com els reactors de mescla completa, és preferible un TRH elevat, ja que, pel que fa als costos, només implica un volum de reactor més gran, amb el mateix dimensionament de la resta dels equips. Per a aigües residuals, o substrats líquids, en què la matèria orgànica es trobi majoritàriament en forma solu-

Biogàs: una tecnologia madura en innovació permanent

Figura 4. Efecte del TRH, TRC i la VCO en diferents paràmetres característics de la producció de metà en un reactor continu de digestió anaeròbia en règim estacionari, per a concentracions de matèria orgànica en l’alimentació (S0) de 30, 60 i 90 kg SV / t, amb un potencial màxim de producció de metà de 0,45 m3 CH4 / kg SV, µm = 0,1 d-1 i K = 1,1, suposant 1 tona = 1m3. S’avalua l’efecte per a reactor de mescla completa (TRH = TRC) i per a un reactor amb retenció de microorganismes (TRC = 3TRH), amb concentracions de substrat S1 = S2, utilitzant el model de Domènech i Flotats (1997). Font: Elaboració pròpia.

13

articles

ble, l’interès de poder reduir el TRH, disminuir volum de reactor, processar un cabal alt i operar amb elevada activitat dels microorganismes és indubtable, i és el camp on els desenvolupaments per aconseguir un TRC elevat han aconseguit resultats més espectaculars.

Xavier Flotats Ripoll

6.  Dissenys de reactors per a residus i aigües residuals

14

A part de la temperatura de funcionament, els reactors anaerobis es poden classificar segons el tipus de creixement de la biomassa (suspesa, granular o biofilm adherit), els mecanismes aplicats per retenir els microorganismes al reactor i el model de flux (flux completament agitat o de pistó, per lots o continu). La figura 5 en mostra alguns esquemes simplificats. Un primer grup de bioreactors correspon als de baix cost, amb un model de flux indefinit o variable, com ara els antics dissenys xinesos, els tubulars de plàstic (Garfí et al., 2016) o les llacunes anaeròbies cobertes per a purins líquids (Flotats, 2019a), aplicats en zones rurals. Amb aquests dissenys no es pot garantir una producció estable i òptima de biogàs, ja que els paràmetres de funcionament, com la temperatura, són difícils de controlar, però han demostrat un ampli ventall de beneficis ambientals, socials i econòmics. El reactor de mescla completa o CSTR, acrònim en anglès de continuous stirred tank reactor (reactor de tipus tanc agitat continu), és el digestor més utilitzat (figura 5a) per a substrats amb menys del 15 % de ST, corresponent aproximadament a la concentració màxima de ST que el sistema d’agitació pot mantenir en suspensió. El TRH habitual és de 15 a 30 dies, amb el mateix TRC i VCO inferiors a 4 kg DQO / m3·d. Per a concentracions de ST superiors al 20 %, es recomana el reactor continu de flux pistó (FP). Pot ser de flux descendent vertical (figura 5b) o horitzontal, amb recirculació contínua d’una fracció del digestat per garantir una concentració inicial de biomassa activa. S’utilitzen diferents dissenys de FP per a la FORM (Flotats et al., 2016). Quan s’aplica el CSTR a substrats per als quals la desintegració i la hidròlisi són les etapes limitants, és habitual combinar dos o tres digestors en sèrie (figura 5c) per aconseguir una concentració de ST més alta en el primer i augmentar la velocitat d’hidròlisi. Si el temps de retenció total és superior a 50 dies, s’afavoreix l’activitat dels SAO si la concentració d’amoníac és alta, la qual cosa és previsible quan el substrat conté una elevada concentració en proteïnes. Aquesta configuració aporta estabilitat per a la codigestió de fems amb altres materials orgànics complexos. Un primer mètode simple d’augmentar el TRC per sobre del TRH és recircular part de la fracció sòlida del digestat a un reactor CSTR (figura 5d). Aquesta configuració s’anomena procés de contacte anaerobi i es pot aplicar a aigües residuals de la indústria alimentària, amb valors de TRH de l’ordre d’hores a pocs dies. Hi ha referències (Flotats et al., 2016) de valors de VCO de fins a 12,9 kg de DQO / m3·d amb elimina-

cions de DQO de fins al 95 % per a aigües residuals de fàbriques de sucre. El desenvolupament de dissenys més eficients fa que el sistema sigui actualment poc utilitzat. Una millora del procés de contacte anaerobi és l’AnMBR (bioreactor anaerobi de membrana), en què l’efluent digerit líquid s’extreu del sistema a través d’una membrana polimèrica, ceràmica o metàl·lica, per microfiltració o ultrafiltració, i els fangs retinguts es retornen al bioreactor, amb purgues periòdiques (figura 5e). Tot i que es va aplicar inicialment a aigües residuals petroquímiques, amb valors de TRC de fins a 175 d, VCO de 14,6 kg DQO / m3·d i una eliminació de DQO del 98 %, les seves propietats el fan aplicable a aigües residuals municipals, fins i tot a temperatura ambient (Ozgun et al., 2013). L’element crític del sistema és la unitat de membranes, la qual requereix neteja sistemàtica (Giménez-Lorang et al., 2021). La retenció de sòlids també es pot aconseguir mitjançant la decantació interna en un AnSBR (reactor discontinu seqüencial anaerobi), un reactor discontinu que funciona seqüencialment amb els següents passos de temps per cicle: ompliment, reacció i agitació, decantació de biomassa i extracció del sobrenedant líquid, amb la purga de biomassa decantada adequada per mantenir el TRC desitjat. Els cicles successius afavoreixen l’enriquiment en microorganismes adaptats i un procés estable, només limitat per la decantabilitat dels fangs. La seva flexibilitat fa que aquest sistema sigui adaptable a diferents substrats, com ara la fracció líquida de purins de porc (Massé, Massé i Croteau, 2003) o les aigües residuals de la indústria vinícola (Donoso-Bravo et al., 2009); amb aquestes aigües, Ortiz-­ Cabrera, Nayak i Flotats (2018) van aconseguir una eliminació de polifenols del 95 % després de diversos cicles d’adaptació dels microorganismes. Els principals reactors basats en el creixement de biofilms, pel·lícula de microorganismes adherida a un suport físic, són els reactors FA (filtre anaerobi), DSFF (pel·lícula fixa estacionària de flux descendent) i LF (llit fluïditzat o expandit). El FA és un reactor amb rebliment, de flux ascendent, en el qual els bacteris s’adhereixen o bé queden atrapats als espais intersticials (figura 5f). El problema habitual d’obstrucció se supera en el reactor DSFF de flux descendent (figura 5g), en què el rebliment està orientat verticalment, cosa que permet fins a un 4 % de TS a l’influent. Els valors habituals de VCO per als reactors de biofilm estacionaris són d’1-12 kg DQO / m3·d (Tauseef, Abbasi i Abbasi, 2013). En els reactors de LF, el biofilm creix sobre petites partícules (sorra, carbó, resines, etc.) que s’expandeixen o fluïditzen pel flux de líquid ascendent. Tot i que s’han aplicat VCO de fins a 20-30 kg DQO / m3·d (Chernicharo, 2007), aquest sistema no s’aplica actualment a causa de problemes operacionals (Tauseef, Abbasi i Abbasi, 2013). L’avenç en el desenvolupament de reactors anaerobis d’alta velocitat va ser l’UASB (llit de fang granular anaerobi de flux ascendent), en què grànuls densos i compactes de bacteris es retenen al reactor mitjançant decantació i per mitjà d’un dispositiu separador gas-líquid-sòlid a la part superior (figura 5i). El sistema va ser desenvolupat per

a)

b)

c)

h)

e)

g)

i)

j)

k)

Figura 5. Esquemes simplificats de la configuració dels principals reactors anaerobis. a) CSTR (reactor de mescla completa); b) FP (flux pistó); c) CSTR en sèrie; d ) procés de contacte anaerobi; e) AnMBR (bioreactor de membrana anaerobi); f ) FA (filtre anaerobi); g) DSFF (reactor estacionari de pel·lícula fixa de flux descendent); h) LF (llit fluïditzat o expandit); i ) UASB (llit de fang anaerobi granular de flux ascendent); j ) EGSB (llit de fang granular expandit); k) CI (reactor de circulació interna). Font: Elaboració pròpia.

Biogàs: una tecnologia madura en innovació permanent

f)

d)

15

articles

Lettinga et al. (1980), basant-se en l’observació de la formació de grànuls de bacteris, per a la qual hi ha diferents teories, relacionades amb factors físics, químics i biològics (Hulshoff-Pol et al., 2004). En aquests grànuls s’afavoreix la transferència de H2 entre les espècies que el constitueixen i s’evita l’augment de la seva concentració o pressió parcial. Els valors de la VCO van de 4 a 12 kg DQO / m3·d, amb un TRH de l’ordre d’hores. Les millores del sistema UASB van conduir al desenvolupament del reactor EGSB (llit de fang granular expandit), en què els grànuls s’expandeixen mitjançant la circulació de líquid ascendent (figura 5j), i el reactor CI (circulació interna), amb dos compartiments on els grànuls i el fang no granular, que podrien sortir del sistema, circulen cap al fons, la qual cosa permet una retenció quasi completa de biomassa (figura 5k). Els valors habituals de la VCO es troben entre 15 i 35 kg DQO / m3·d (Tauseef, Abbasi i Abbasi, 2013), amb valors màxims que poden arribar als 45 kg DQO / m3·d (Lier, 2008). El desenvolupament tecnològic des del CSTR fins als reactors anaerobis d’alta velocitat, EGSB i CI, ha representat un augment de 75 vegades l’eficiència, en termes de tractament aconseguit per unitat de volum de reactor (Lier, 2008), la qual cosa significa menys espai i més eficiència, producció d’energia i mitigació de gasos amb efecte hivernacle (GEH) que processos biològics aerobis. El cost d’inversió, però, és superior.

7.  Digestió anaeròbia en el context de l’economia circular

Xavier Flotats Ripoll

En un context d’economia circular, a més de maximitzar l’eficiència global de la cadena alimentària, cal recuperar nutrients i micronutrients de tots els efluents residuals, així com el seu contingut energètic. En aquest context, cal canviar la nomenclatura utilitzada i passar del concepte tractament, que s’identifica com un mètode per reduir els impactes ambientals, al concepte processament, que s’identifica com un mètode per produir béns i serveis amb valor econòmic, adoptant l’estratègia tecnològica adequada. És a dir, transformar les plantes de tractament de residus i aigües residuals en noves fàbriques productores d’energia i compostos valoritzables, recuperant macro- i micronutrients, reduint la dependència de les matèries primeres fòssils i contribuint a la qualitat ambiental.

16

7.1. Producció d’energia renovable Un biogàs procedent de la digestió anaeròbia amb un 65 % de CH4 i un 35 % de CO2 té un poder calorífic inferior (PCI) d’uns 6,5 kWh / Nm3 i un poder calorífic superior (PCS) d’uns 7,2 kWh / Nm3 (Feliu i Flotats, 2019). El mètode més senzill per aprofitar aquest contingut energètic és produir calor o vapor mitjançant una caldera, amb eficiències tèrmiques al voltant del 90 %. La producció combinada de calor i electri-

citat mitjançant una cogeneració és el mètode més utilitzat, però amb la limitació del consum local de calor per apro­ fitar al màxim aquesta transformació energètica. Per a aquests usos energètics, el biogàs s’ha de condicionar, disminuint humitat, pols, H2S, siloxans i compostos halogenats per sota d’uns valors determinats, depenent de l’ús i dels equips (Bailón i Hinge, 2012). A més dels usos clàssics del biogàs per a la producció d’energia tèrmica o elèctrica, l’ús com a combustible per a vehicles o com a substitut del gas natural, després d’un procés d’enriquiment (upgrading en anglès) per separar el CO2 i obtenir metà (biometà), està guanyant interès a tot el món. La injecció a la xarxa de gas natural permet emmagatzemar i utilitzar el biometà de manera remota, per tal de consumir-lo quan i on l’eficiència de conversió d’energia sigui més elevada, en lloc d’una transformació local en electricitat sense una recuperació útil i eficient de l’energia tèrmica. El condicionament i l’enriquiment es poden fer mitjançant diverses tecnologies consolidades, descrites per Feliu i Flotats (2019), o altres en desenvolupament (Iglesias et al., 2021). La producció de biogàs en unitats d’energia primària de les 21.142 plantes inventariades el desembre de 2023 a la Unió Europea-27 va ser de 183,6 TWh, durant aquest any (EUROSTAT, 2025a), amb producció majoritària d’energia elèctrica i tèrmica. Al juny de 2025 n’hi havia 1.678 produint biometà, amb una capacitat de 7·109 Nm3 CH4 / any, uns 70 TWh/any, amb un 86 % d’instal·lacions injectant a la xarxa de gas natural (GIE, 2025). El país més actiu el 2025 és França, que ha incrementat la seva capacitat de producció de biometà en un 117 % en el període 2022-2025; França segueix un programa d’actuació per aconseguir un consum nul de gas natural d’origen fòssil el 2050 (ADEME, 2018). La Xina va començar a aplicar la DA l’any 1929 per resoldre l’escassetat de combustible a les zones rurals, des­envolupant un disseny senzill i de baix cost utilitzat en 41,8 milions de digestors de biogàs a escala domèstica a la Xina rural i al voltant de 31.700 plantes de mitjana i gran escala; aquestes darreres estan actualment promocionades degut a la industrialització del sector agropecuari (Chen i Liu, 2017).

7.2. Mitigació de les emissions de gasos amb efecte hivernacle (GEH) A la figura 6 es mostren dades d’estalvi d’emissions calculades per Giuntoli et al. (2017) per al biogàs o biometà de DA de fems, ensitjament de blat de moro i bioresidus, per a dues opcions, producció d’electricitat a partir de biogàs o ús vehicular del biometà, en comparació amb les emissions del mix elèctric europeu o de les del combustible mitjà europeu per a vehicles, respectivament. Aquestes dades són els valors per defecte d’estalvi adoptats per la Directiva europea d’energies renovables de 20 de novembre de 2023, EU/2023/2413 (REDIII). Aquests estalvis són molt sensibles a les emissions de metà de la mateixa planta de

biogàs, sobretot en el magatzem del digestat (Pardo, Moral i Del Prado, 2017); per aquest motiu els estalvis són superiors quan aquest és cobert. L’estalvi calculat és la suma de les emissions evitades amb la nova gestió dels residus i les estalviades per substituir un combustible fòssil. L’estalvi superior al 100 % per als fems humits s’explica per l’emissió de CH4 evitada durant l’emmagatzematge abans de l’aplicació al sòl com a fertilitzant. Els valors per defecte de la figura 6 podrien ser superiors per a dejeccions si el temps de magatzem a les granges, previ a la DA, fos el mínim possible (Flotats, 2024). Tot i que els rendiments de metà són més elevats per a l’ensitjament de blat de moro (vegeu la taula 1), l’estalvi relativament baix d’emissions GEH es deu principalment a les emissions equivalents durant el cultiu i la collita. Aquest motiu i altres factors, com l’ús del sòl, la disminució de la biodiversitat, els cultius que competeixen amb els aliments, etc., expliquen els límits imposats en alguns països als cultius energètics, com França, on la quota màxima permesa en l’alimentació de les plantes de biogàs és del 15 % (ADEME, 2018).

7.3. Millora del valor fertilitzant del digestat, sanejament i disminució de les olors El procés anaerobi millora la qualitat dels fems i altres re­ sidus orgànics per a la seva posterior aplicació al sòl, degut a l’estabilització parcial o completa de la matèria orgànica, la reducció de la DQO, que evita zones anòxiques del sòl, la mineralització, l’homogeneïtzació, i la reducció de la mida i la viscositat de les partícules, cosa que millora la infiltració quan s’aplica com a fertilitzant (Al Seadi et al., 2008). La

concentració de nitrogen amoniacal en el material digerit pot augmentar respecte a l’influent, cosa que afavoreix la disponibilitat de nitrogen per a les plantes si el digestat s’aplica al sòl per injecció superficial, per evitar la volatilització (Möller i Müller, 2012). Per evitar la volatilització i la pèrdua d’amoníac en el digestat, el seu dipòsit ha de ser cobert. Després de la digestió anaeròbia hi ha una reducció significativa de les substàncies odoríferes (àcids orgànics, compostos fenòlics i altres compostos orgànic volàtils —‌COV—) respecte dels substrats inicials (Powers et al., 1999; Lukehurst, Frost i Al Seadi, 2010). Malgrat aquesta reducció, en una revisió de Tamburini et al. (2023), els autors fan notar que en alguna zona de les instal·lacions les emissions poden ser rellevants i cal adoptar mesures de control. Aquest és el cas de les zones de recepció de residus, de magatzem i de tractament del digestat, les quals han de ser en circuit o recinte tancat i amb sistemes de tractament de l’aire. En cas de pretractament tèrmic d’algun residu orgànic, també es poden produir emissions de COV i, a part dels sistemes de ventilació i tractament de l’aire, calen proteccions per als operaris (Zheng et al., 2020). Un gas perillós per la seva toxicitat és el sulfur d’hidrogen (H2S), que es pot acumular en zones no ventilades i afectar els operaris en un radi de 30 metres de punts de fuita de biogàs, si aquest no ha estat condicionat (Stolecka i Rusin, 2021). El perill d’emissions molestes o tòxiques són coneguts i una planta ben dissenyada els ha de tenir en compte. Mantenir el substrat en un règim de temperatura controlada (mesòfila o termòfila), durant un cert període de temps, produeix higienització a causa de la disminució d’organismes patògens termosensibles i paràsits animals, així com la inactivació completa d’ous i larves d’insectes,

Biogàs: una tecnologia madura en innovació permanent

Figura 6. Estalvi de GEH per a la producció d’electricitat a partir de biogàs i de biometà per a vehicles, en comparació amb l’electricitat del mix europeu (183 g CO2 eq / MJel) o amb el combustible per a vehicles (94 g CO2 eq / MJ), respectivament. Font: Elaboració pròpia a partir de dades de Giuntoli et al. (2017).

17

articles

llavors de males herbes i malalties fúngiques de les plantes (Johansen et al., 2013). En el cas de microorganismes patògens, les condicions d’higienització (temps i temperatura) són possibles per a alguns microorganismes en el rang mesòfil (Lukehurst, Frost i Al Seadi, 2010), amb un grau de reducció que també depèn de la temperatura i el temps d’emmagatzematge posterior del digestat (Schilling et al., 2022), però només es poden garantir mitjançant la digestió anaeròbia termòfila, un compostatge addicional controlat del digestat o un tractament tèrmic previ o posterior. Els virus són més persistents i calen tractaments addicionals (Turner i Burton, 1997).

7.4. Millora dels processos de recuperació de nutrients

Xavier Flotats Ripoll

Les estratègies tecnològiques que condueixen a la recuperació de nitrogen i fòsfor es veuen afavorides per la mineralització, deguda a la digestió anaeròbia. La clau d’aquestes estratègies és obtenir productes que en permetin la valorització econòmica.

18

Processos comprovats que es veuen afavorits per una digestió anaeròbia prèvia són: la precipitació d’estruvita, MgNH4PO4·6H20 (Cerrillo et al., 2015); la recuperació de ni­ trogen amoniacal en forma de sals o aigües amoniacals, amb poca o nul·la contaminació per compostos orgànics, mitjançant desorció amb aire a contracorrent (stripping) seguida d’una absorció en medi àcid (Bonmatí i Flotats, 2003a; Laureni et al., 2013); la recuperació d’amoníac mitjançant membranes hidrofòbiques permeables a gasos, com el politetrafluoroetilè expandit, e-PTFE, les quals permeten extreure en continu amoni dels digestors i evitar la inhibició en cas d’elevades concentracions (Ruiz-Sánchez et al., 2017; González-­ García et al., 2021); la concentració tèrmica de la fracció líquida del digestat a pH àcid mitjançant evaporació al buit, amb la qual es concentren els nutrients en menor volum per facilitar-ne el transport (Bonmatí i Flotats, 2003b). Aquest darrer mètode permet recuperar l’aigua del condensat amb una molt baixa contaminació per matèria orgànica i s’ha aplicat a plantes centralitzades de tractament de purins a Catalunya (Foged et al., 2012) i a França (Feliu i Flotats, 2019). A la figura 7 es mostra l’esquema d’una planta de biogàs completa, amb producció de vectors energètics i ob-

Figura 7. Esquema de planta de biogàs completa, amb producció d’energia tèrmica i elèctrica i/o biometà, així com productes derivats del processament del digestat. Cal notar que zones amb potencial emissió de males olors han de ser controlades. Font: Elaboració pròpia.

tenció de productes fertilitzants a partir del processament del digestat.

7.5. Optimització de la producció i recuperació d’àcids grassos volàtils

8. Grau d’implantació a Europa A la figura 8 es mostra la producció per capita de biogàs per als anys 2010 i 2023, en unitats d’energia primària (kWh / hab·any), per als països de la Unió Europea (UE-27) i la seva mitjana global. Per a Catalunya, la producció estimada el 2023 va ser de 85 kWh / hab·any (Sarquella et al., 2024). Des de fa anys, diversos països van emprendre plans per promocionar el biogàs, com a energia renovable i com a mètode de gestió de residus orgànics amb reducció d’emissions de GEH. Per exemple, la primera planta centralitzada de tractament de dejeccions ramaderes i residus orgànics industrials a Dinamarca va engegar l’any 1986, i va seguir amb un pla de plantes centralitzades per a la producció d’electricitat i energia tèrmica per alimentar xarxes de calor municipals (Sandholt i Tafdrup, 1990). L’any 2025 aquell pla inicial ha portat a una generació de biometà

F igura 8. Producció per capita de biogàs en unitats d’energia primària (kWh / hab·any) en els anys que s’indiquen per als països de la UE-27. Font: Elaboració pròpia a partir de dades d’EUROSTAT (2025a).

de 85.142 Nm3 CH4/h i una producció mitjana per planta de 1.468 Nm3 CH4 / h. En canvi, a França, la capacitat de producció de biometà el 2025 és de 190.711 Nm3 CH4 / h, amb una capacitat mitjana per planta de 251 Nm3 CH4 / h (EBA, 2025). Aquesta diferència és deguda a un menor cost de producció per a plantes grans, degut a l’economia d’escala, la qual cosa permet el desenvolupament de noves instal·lacions sense ajudes apreciables del sector públic, en el cas de Dinamarca, mentre que a França, amb plans iniciats a principis de la dècada de 2010, es va aprovar una tarifa regulada que remunera el biometà injectat a la xarxa en funció de l’origen dels residus processats i el cost de producció, això és, un valor més elevat per a instal·lacions petites (Feliu i Flotats, 2019). Aquest darrer model permet un desenvolupament de projectes adaptats als cabals de producció local de residus i afavoreix la iniciativa de ramaders i agricultors. En una anàlisi de les polítiques governamentals amb capacitat de promoure la implementació de plantes de biogàs, Edwards, Othman i Burn (2015) van trobar que eren les coordinades en quatre àmbits, simultàniament: 1) la lluita contra el canvi climàtic; 2) l’autosuficiència energètica; 3) la gestió de residus, i 4) el desenvolupament regional o rural. Aquestes polítiques s’han de traduir en incentius econòmics i/o en un marc d’acció estable a mitjà i llarg termini, per tal de proporcionar seguretat a les inversions.

Biogàs: una tecnologia madura en innovació permanent

Els àcids grassos volàtils (AGV), intermediaris del procés de DA, són productes valuosos per a la indústria química de síntesi; es poden utilitzar per a la producció d’àcids grassos de cadena mitjana i llarga, alcohols i polihidroxialcanoats (PHA), entre d’altres (Bastidas-Oyanedel et al., 2015). L’àcid acètic s’utilitza en la producció de polímers, tereftalat de polietilè i dissolvents, i l’àcid butíric es fa servir en les indústries cosmètica, farmacèutica i alimentària (Jones et al., 2015). La recuperació d’AGV podria ser més valuosa econòmicament que la producció de metà (Acosta i De Vrieze, 2018; Bastidas-Oyanedel i Schmidt, 2018). La clau és maximitzar la producció d’AGV i minimitzar la generació de CH4, mitjançant la millora de la hidròlisi i el control del pH, la temperatura i el temps de retenció (Zhou et al., 2018), així com optimitzar l’extracció posterior dels àcids (Sun et al., 2024). El mètode proposat per Acosta i De Vrieze (2018) per optimitzar la producció d’AGV mentre es recupera el potencial de CH4 restant és el disseny d’un sistema anaerobi en fase de temperatura (TPAD). Aquest està constituït per dos digestors anaerobis en sèrie (figura 5c) en què la primera etapa funciona en condicions termòfiles (50-60 ºC), un TRH baix, de 2-5 dies, i una VCO elevada, de 10-15 kg DQO / m3·d. En canvi, la segona etapa o mesòfila funciona a un TRH alt, mínim de 15-25 dies, i una VCO baixa, de 0,5-5 kg DQO / m 3·d, amb l’objectiu d’optimitzar la producció de biogàs. En el primer reactor es potencia la hidròlisi i s’acumulen els AGV i el H2, inhibint alhora les reaccions que depenen de la seva pressió parcial. Aquest disseny també permet la producció d’àcid làctic a partir d’hidrats de carboni, amb interès per a la producció de plàstics biodegradables (Ahring et al., 2016).

19

articles

9.  Economia de la producció d’energia a partir de biogàs

Xavier Flotats Ripoll

Considerant els amplis avantatges ambientals de la DA, abordar l’estudi de rendibilitat d’un sistema només amb preus de l’energia limita l’anàlisi general. La reducció d’olors i la millora de la qualitat fertilitzant (Flotats i Gibert, 2002) o la reducció dels costos de gestió dels fems (Hjort-Gregersen, 2002) poden ser criteris de valor per adoptar una planta de biogàs, tot i que amb taxes internes de retorn baixes. Els costos de producció d’electricitat mitjançant cogeneració a partir de biogàs, sense subvencions o primes, són més elevats que el preu mitjà a Europa de l’electricitat sense impostos, i tendeixen a la baixa a mesura que augmenta la potència elèctrica instal·lada, segons Flotats (2019b), amb dades del període 2013-2017, llevat d’algunes situacions en què es pugui rendibilitzar l’energia tèrmica. La seva adopció depèn molt de l’existència d’incentius a cada país, llevat que l’autoconsum, d’electricitat i energia tèrmica, permeti evitar la dependència de subministradors externs i els impostos corresponents, com és el cas de dues granges, una a Lleida i l’altra a Xile, descrites per Flotats (2019a). Igual que per a la producció d’electricitat, la producció de biometà també presenta una marcada economia d’escala. A la figura 9 es mostren intervals de costos de producció de biogàs, enriquiment a biometà i injecció a la xarxa en funció de la capacitat de producció de biogàs. No s’hi tenen en compte els costos de gestió del digestat, els quals

20

poden ser poc rellevants per a plantes petites, de menys de 500 Nm3 biogàs / h, però importants per a plantes grans, i més si aquestes es troben en zones vulnerables a la contaminació per nitrats i amb elevada densitat ramadera. En aquest cas, el projecte de la planta ha de preveure la integració de la gestió del digestat en els plans d’acció com a zona vulnerable, i adoptar tecnologies de recuperació de nutrients per facilitar-ne l’exportació. El preu o la remuneració del biometà ha d’incloure els costos de producció i el valor del certificat de reducció d’emissions per unitat d’energia produïda, més elevat per a biometà de dejeccions ramaderes (vegeu la figura 6), la qual cosa està prevista a la Directiva europea d’energies renovables de 2023 (REDIII). Per a plantes petites, amb costos més elevats, la seva implantació depèn d’esquemes de suport econòmic, incentius, mesures fiscals o tarifes regulades. Sulewski et al. (2023), utilitzant un sistema diferent de classificació de costos, van trobar que aquests es troben entre 70 €/MWh per a plantes petites, de menys de 500 Nm3 biogàs / h, i 90 €/MWh per a plantes grans, de més de 800 Nm3 biogàs / h. En un informe de l’Associació Europea de Biogàs (EBA, 2022), els seus autors troben que el cost mitjà de producció del biometà a Europa és de 80 €/MWh, amb un 20 % del cost degut a gestió o compra de matèries primeres, un 40 % a costos d’inversió i un 40 % a costos d’operació. També, que en 30 anys aquests costos es podrien reduir entre 55 €/MWh i 67 €/MWh, per la disminució dels costos de l’enriquiment del gas i de les matèries primeres,

Figura 9. Intervals estimats (mínim i màxim) de costos de producció de biometà injectat a la xarxa de gas, per cultius energètics (CE), dejeccions ramaderes (D) i residus orgànics (RO), per a la capacitat de producció de biogàs indicada, segons dades de Thrän et al. (2014), Adler et al. (2014) i IRENA (2018). Cada barra, representativa de cada interval de costos, es divideix en tres àrees. La proporció entre aquestes tres àrees correspon al cost relatiu de cada grup de costos considerats. En el quadre s’indiquen, com a exemple, aquestes proporcions per a biogàs de dejeccions ramaderes i una capacitat de 500 Nm3 biogàs / h. Les línies horitzontals corresponen al preu mitjà de venda de gas natural a EU-27, sense impostos, en el període 2021-2024 (EUROSTAT, 2025b); línia vermella: consum domèstic; línia blava: consum industrial. Font: Elaboració pròpia.

10. Conclusions La DA ha demostrat ser una tecnologia flexible amb una varietat de dissenys de reactors adaptats a moltes situacions, que transforma la matèria orgànica residual, líquida o sòlida, en productes intermedis valuosos, com ara els àcids grassos volàtils, que es poden recuperar, i finalment en biogàs, que es pot utilitzar per a la producció de calor i electricitat, o enriquir-lo a biometà. El biometà es pot utilitzar com a combustible per a vehicles o es pot injectar a la xarxa de gas natural; permet l’emmagatzematge, el transport i el consum allí on els usuaris poden utilitzar-lo amb la màxima eficiència. A part de contribuir a la reducció d’emissions de gasos amb efecte hivernacle, la DA millora tots els processos posteriors de recuperació de nutrients. Probablement, l’evolució ascendent dels preus de combustibles i productes químics d’origen fòssil impulsarà la indústria de la DA en el futur. Mentrestant, però, aquesta depèn de la visió i les polítiques dels governs, responsables de la transició cap a un nou paradigma energètic i de bioeconomia circular. La digestió anaeròbia és una tecnologia clau en aquest nou paradigma.

Referències bibliogràfiques Acosta, N.; Vrieze, J. de (2018). «Anaerobic digestion as key technology in the bio-based economy». A: Stams, A.; Sousa, D. (ed.). Biogenesis of hydrocarbons. Cham: Springer, p. 361-378. ADEME = Agence de la Transition Écologique (2018). A 100 % renewable gas mix in 2050?: Study summary: Joint study of ADEME, GrDF and GRTgaz. Angers: ADEME. Adler, P.; Billig, E.; Brosowski, A.; Daniel-Gromke, J.; Falke, I.; Fischer, E.; Grope, J.; Holzhammer, U.; Postel, J.; Schnutenhaus, J.; Stecher, K.; Szomszed, G.; Trommler, M.; Urban, W. (2014). Leitfaden Biogasaufbereitung und–einspeisung (Guideline biogas treatment and feeding). Gulzow-Pruzen: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR). Affes, R.; Palatsi, J.; Flotats, X.; Carrère, H.; Steyer, J. P.; Battimelli, A. (2013). «Saponification pretreatment and solids recirculation as a new anaerobic process for the treatment of slaughterhouse waste». Bioresource Technology, núm. 131, p. 460-467. Ahring, B. K.; Traverso, J. J.; Murali, N.; Srinivas, K. (2016). «Continuous fermentation of clarified corn stover hydrolysate for the production of lactic acid at high yield and productivity». Biochemical Engineering Journal, núm. 109, p. 162-169. Al Seadi, T. (2001). Good practice in quality management of AD residues from biogas production: International Energy Agency,

Task 24: Energy from Biological Conversion of Organic Waste. Oxfordshire: IEA Bioenergy: AEA. Al Seadi, T.; Rutz, D.; Prassl, H.; Köttner, M.; Finsterwalder, T.; Volk, S.; Janssen, R. (2008). Biogas handbook [en línia]. Esbjerg: University of Southern Denmark. <http://www. lemvigbiogas.com/BiogasHandbook.pdf> [Consulta: juny 2025]. Angelidaki, I.; Ellegaard, L. (2003). «Codigestion of manure and organic wastes in centralized biogas plants; status and future trends». Applied Biochemistry and Biotechnology, núm. 109, p. 95-105. Atelge, M. R.; Atabania, A. E.; Rajesh Banuc, J.; Krisa, D.; Kaya, M.; Eskicioglu, C.; Kumar, G.; Lee, C.; Yildiz, Y. S.; Unalan, S.; Mohanasundaram, R.; Duman, F. (2020). «A critical review of pretreatment technologies to enhance anaerobic digestion and energy recovery». Fuel, núm. 270, 117494. Bailón, L.; Hinge, J. (2012). Biogas and bio-syngas upgrading. Aarhus: Danish Technological Institute. Bañolas de Ayala, E. (1956). «Degradación de la materia orgánica contenida en las basuras y desechos. Utilización de los productos obtenidos por fermentación forménica». Afinidad (juliol-agost), p. 1-31. Bastidas-Oyanedel, J. R.; Bonk, F.; Thomsen, M. H.; Schmidt, J. E. (2015). «Dark fermentation biorefinery in the present and future (bio)chemical industry». Reviews in Environmental Science and Biotechnology, núm. 14, p. 473-498. Bastidas-Oyanedel, J. R.; Schmidt, J. E. (2018). «Increasing profits in food waste biorefinery. A techno-economic analysis». Energies, núm. 11, 1551. Batstone, D. J.; Keller, J.; Angelidaki, I.; Kalyuzhnyi, S. V.; Pavlostathis, S. G.; Rozzi, A.; Sanders, W. T. M.; Siegrist, H.; Vavilin, V. A. (2002). Anaerobic digestion model no.1 (ADM1). Londres: IWA Publishing. (Scientific and Technical Report; 13) Bonmatí, A.; Flotats, X. (2003a). «Air stripping of ammonia from pig slurry: Characterization and feasability as a pre- or post-treatment to mesophilic anaerobic digestion». Waste Management, núm. 23, p. 261-272. — (2003b). «Pig slurry concentration by vacuum evaporation: Influence of previous mesophilic anaerobic digestion process». Journal of the Air & Waste Management Association, núm. 53, p. 21-31. Bonmatí, A.; Flotats, X.; Mateu, L.; Campos, E. (2001). «Study of thermal hydrolysis as a pre-treatment to mesophilic anaerobic digestion of pig slurry». Water Science and Technology, núm. 44, p. 109-116. Brakel, J. van (1980). The ignis fatuus of biogas. Small-scale anaerobic digesters («biogas plants»): A critical review of the pre-1970 literature. Delft: Delft University Press. Campos-Pozuelo, E. (2001). Optimización de la digestión anaerobia de purines de cerdo mediante codigestión con residuos orgánicos de la industria alimentaria. Tesi doctoral. Lleida: Universitat de Lleida. C anals , J.; A droer , A. (1981). «Digestión anaeróbica de efluentes líquidos de alta carga orgánica - producción de biogás (ensayos en planta piloto industrial)». A: Congreso sobre Tecnologías de Bajo Costo para la Depuración de

Biogàs: una tecnologia madura en innovació permanent

les millores en els pretractaments per incrementar la producció de biogàs i la valorització econòmica del CO2 biogènic, separat en el procés d’enriquiment.

21

Xavier Flotats Ripoll

articles

22

Aguas Residuales. Madrid, 18-20 de noviembre de 1981. Madrid: Dirección General de Medio Ambiente (MOPU): Instituto de la Ingeniería de España. Carlson, M.; Lagerkvist, A.; Morgan-Sagastume, F. (2012). «The effects of substrate pre-treatment on anaerobic digestion systems: A review». Waste Management, núm. 32, p. 1634-1650. Carreras, R.; Pous, J.; Ferrete, N.; Virgili, J. M.; Parera, J.; Malla, C.; Giró, F.; Pous, M. (2024). Estratègia catalana del digestat i pla d’acció 2024-2030 [en línia]. [S. ll.]: Generalitat de Catalunya. <https://ruralcat.gencat.cat/documents/ d/guest/estrategia-catalana-digestat> [Consulta: agost 2025]. Cecchi, F.; Traverso, P.; Pavan, P.; Bolzonella, D.; Innocenti, L. (2003). «Characteristics of the OFMSW and behaviour of the anaerobic digestion process». A: Mata-Alvarez, J. (ed.). Biomethanization of the organic fraction of municipal solid wastes. Londres: IWA Publishing, p. 141-179. Cerrillo, M.; Palatsi, J.; Comas, J.; Vicens, J.; Bonmatí, A. (2015). «Struvite precipitation as a technology to be integrated in a manure anaerobic digestion treatment plant – Removal efficiency, crystal characterization and agricultural assessment». Journal of Chemical Technology & Biotechnology, núm. 90, p. 1135-1143. Chen, Y.; Cheng, J. J.; Creamer, K. S. (2008). «Inhibition of anaerobic digestion process: A review». Bioresource Technology, núm. 99, p. 4044-4064. Chen, Y. R.; Hashimoto, A. G. (1978). «Kinetics of methane fermentation». Biotechnology and Bioengineering Symposium, núm. 8, p. 269-282. Chen, Q.; Liu, T. (2017). «Biogas system in rural China: Upgrading from decentralized to centralized?». Renewable and Sustainable Energy Reviews, núm. 78, p. 933-944. Chernicharo, C. A. L. (2007). Anaerobic reactors. Londres: IWA Publishing. (Biological Wastewater Treatment; 4) Cibrian, S. (1960). «Gas metano producido a partir de estiér­ col y residuos». Boletín del Instituto Nacional de Investigaciones Agronómicas, núm. 20, p. 319-327. Demuynck, M.; Nyns, E. J.; Palz, W. (1984). Biogas plants in Europe: A practical handbook. Dordrecht: D. Reidel Publishing Company. (Energy from Biomass; 6) Deublein, D.; Steinhauser, A. (2008). Biogas from waste and renewable resources: An introduction. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Domènech, P. L.; Flotats, X. (1997). «A simplified mathematical model for an upflow anaerobic fixed film reactor under transient loading» [en línia]. Hungarian Journal of Industrial Chemistry, núm. 25, p. 315-320. <http://hdl. handle.net/2117/6744> [Consulta: juny 2025]. Donoso-Bravo, A.; Rosenkranz, F.; Valdivia, V.; Torrijos, M.; Ruiz-Filippi, G.; Chamy, R. (2009). «Anaerobic sequencing batch reactor as an alternative for the biological treatment of wine distillery effluents». Water Science and Technology, núm. 60, p. 1155-1160. EBA = European Biogas Association (2022). Statistical report 2022 [en línia]. Brussel·les: European Biogas Association. <https://www.europeanbiogas.eu/wp-content/

uploads/2022/12/EBA-Statistical-Report-2022_-Short -version.pdf> [Consulta: setembre 2025]. EBA = European Biogas Association (2025). European biomethane capacity hits 7 bcm – Stronger policy support needed to sustain momentum [en línia]. Brussel·les: European Biogas Association. <https://www.europeanbiogas.eu/european -biomethane-capacity-hits-7-bcm-stronger-policy -support-needed-to-sustain-momentum/> [Consulta: setembre 2025]. Edwards, J.; Othman, M.; Burn. S. (2015). «A review of policy drivers and barriers for the use of anaerobic digestion in Europe, the United States and Australia». Renewable and Sustainable Energy Reviews, núm. 52, p. 815-828. Edwiges, T.; Mayer, B.; Frare, L.; Lins, L.; Triolo, J. M.; Flotats, X.; Sarolli, M. (2018). «Influence of chemical composition on biochemical methane potential of fruit and vegetable waste». Waste Management, núm. 71, p. 618-625. EUROSTAT (2025a). Energy flow - Sankey diagram data; Population change - Demographic balance and crude rates at national level [en línia]. <https://ec.europa.eu/eurostat> [Consulta: maig 2025]. — (2025b). Natural gas price statistics [en línia]. <https://ec. europa.eu/eurostat> [Consulta: setembre 2025]. Feliu, A.; Flotats, X. (2019). Los gases renovables: Un vector energético emergente [en línia]. Madrid: Publicaciones de la Fundación Naturgy. <https://www.fundacionnaturgy. org/ca/publicacion/els-gasos-renovables-un-vector -energetic-emergent/> [Consulta: agost 2025]. Flotats, X. (2019a). «Gestión y tratamiento de purines iii. Análisis de casos: del problema a la oportunidad». SUIS, núm. 158, p. 32-41. — (2019b). «Biogas: perspectives of an old technology». A: Bastidas-Oyanedel, J. R.; Schmidt, J. E. (ed.). Biorefinery – Integrated sustainable processes for biomass conversion to bio­ materials, biofuels, and fertilizers. Cham: Springer. — (2024). «Biogás de deyecciones líquidas: la importancia del tiempo de almacén previo». RETEMA: Revista Técnica del Medio Ambiente, núm. 257, p. 146-151. Flotats, X.; Bonmatí, A.; Fernández, B.; Sales, D.; Aymerich, E.; Irizar, J.; Palatsi, J.; Romero, L. I.; Pérez, M.; Vicent, T.; Font, X. (2016). Ingeniería y aspectos técnicos de la digestión anaeróbica. Madrid: Ediciones Mundi-Prensa: Red Española de Compostaje. (De residuo a Recurso, el Camino hacia la Sostenibilidad; II.4) Flotats, X.; Burgos, E.; Tey, L.; Fresno, J. (2011). «La implicación ciudadana como factor clave para el éxito de los procesos de digestión anaerobia». Infoenviro, núm. 62, p. 39-43. Flotats, X.; Fernández, B.; Palatsi, J. (2013). «Characterization of the anaerobic digestion of proteins containing animal by-products, using simultaneous batch experiments» [en línia]. A: Proceedings of the 13th World Congress on Anaerobic Digestion (AD13). Santiago de Compostel·la: USC. <http://hdl.handle.net/2117/97998> [Consulta: agost 2025]. Flotats, X.; Gibert, V. (2002). «Mas el Cros biogas plant. Evaluation of 18 years in operation». A: Kalyuzhnyi, S. (ed.).

Strömberg, S.; Torrijos, M.; Eekert, M. van; Lier, J. van; Wedwitschka, H.; Wierinck, I. (2016). «Towards a standardization of biomethane potential tests». Water Science and Technology, núm. 74, p. 2515-2522. Hulshoff-Pol, L. W.; Castro Lopes, S. I. de; Lettinga, G.; Lens, P. N. L. (2004). «Anaerobic sludge granulation». Water Research, núm. 38, p. 1376-1389. Iglesias, R.; Muñoz, R.; Polanco, M.; Díaz, I.; Susmozas, A.; Moreno, A. D.; Guirado, M.; Carreras, N.; Ballesteros, M. (2021). «Biogas from anaerobic digestion as an energy vector: Current upgrading development». Energies, núm. 14, 2742. IRENA (2018). Biogas for road vehicles: Technology brief. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency. Johansen, A.; Nielsen, H. B.; Hansen, C. M.; Andreasen, C.; Carlsgart, J.; Hauggard-Nielsen, H.; Roepstorff, A. (2013). «Survival of weed seeds and animal parasites as affected by anaerobic digestion at meso- and thermophilic conditions». Waste Management, núm. 33, p. 807-812. Jones, R. J.; Massanet-Nicolau, J.; Guwy, A.; Premier, G. C.; Dinsdale, R. M.; Reilly, M. (2015). «Removal and recovery of inhibitory volatile fatty acids from mixed acid fermentations by conventional electrodialysis». Bioresource Technology, núm. 189, p. 279-284. Jurado, E.; Skiadas, I. V.; Gavala, H. N. (2013). «Enhanced methane productivity from manure fibers by aqueous ammonia soaking pretreatment». Applied Energy, núm. 109, p. 104-111. Juznic-Zonta, Z.; Alves, M. M.; Flotats, X.; Palatsi, J. (2013). «Modelling inhibitory effects of long chain fatty acids in the anaerobic digestion process». Water Research, núm. 47, p. 1369-1380. Kafle, G. K.; Kim, S. H.; Sung, K. I. (2013). «Ensiling of fish industry waste for biogas poduction: A lab scale evaluation of biochemical methane potential (BMP) and kinetics». Bioresource Technology, núm. 127, p. 326-336. Laureni, M.; Palatsi, J.; Llovera, M.; Bonmatí, A. (2013). «Influence of pig slurry characteristics on ammonia stripping efficiencies and quality of the recovered ammonium-­sulfate solution». Journal of Chemical Technology and Biotechnology, núm. 88, p. 1654-1662. Lettinga, G.; Velsen, A. F. M. van; Hobma, S. W.; Zeeuw, W. de; Klapwijk, A. (1980). «Use of the upflow sludge blanket (USB) reactor concept for biological wastewater treatment, especially for anaerobic treatment». Biotechnology and Bioengineering, núm. 22, p. 699-734. Lier, J. B. van (2008). «High-rate anaerobic wastewater treatment: diversifying from end-of-pipe treatment to resource-oriented conversion techniques». Water Science and Technology, núm. 57, p. 1137-1148. Lorenz, H.; Fisher, P.; Schumacher, B.; Adler, P. (2013). «Current EU-27 technical potential of organic waste streams for biogas and energy production». Waste Management, núm. 33, p. 2434-2448. Lukehurst, C.; Frost, P.; Al Seadi, T. (2010). «Utilisation of digestate from biogas plants as biofertizer». A: IEA Bioenergy, Bioenergy Task 37 – Energy from biogas [en línia]. <https://www.ieabioenergy.com/blog/publications/

Biogàs: una tecnologia madura en innovació permanent

Proceedings of the 7th FAO/SREN Workshop on Anaerobic Digestion for Sustainability in Waste (Water) Treatment and Reuse. Vol. 1. Moscou: Moscow State University, p. 172-180. Foged, H. L.; Flotats, X.; Bonmatí, A.; Schelde, K. M.; Palatsi, J.; Magrí, A.; Zonta, Z. J. (2012). Assessment of economic feasibility and environmental performance of manure processing technologies: Technical Report No. IV to the European Commission, Directorate-General Environment [en línia]. <http://hdl.handle. net/2117/18947> [Consulta: setembre 2025]. Garfí, M.; Martí-Herrero, J.; Garwood, A.; Ferrer, I. (2016). «Household anaerobic digesters for biogas production in Latin America: A review». Renewable and Sustainable Energy Reviews, núm. 60, p. 599-614. Gavala, H. N.; Yenal, U.; Skiadas, I. V.; Westermann, P.; Ahring, B. K. (2003). «Mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of primary and secondary sludge. Effect of pretreatment at elevated temperature». Water Research, núm. 37, p. 4561-457. GIE = Gas Infrastructure Europe (2025). «European biomethane map» [en línia]. A: Gas Infrastructure Europe. <https://www. gie.eu/publications/maps/european-biomethane-map/> [Consulta: juliol 2025]. Giménez-Lorang, A.; Vázquez-Padín, J. R.; Dorado-Barragán, C.; Sánchez-Santos, G.; Vila-Armadas, S.; Flotats-Ripoll, X. (2021). «Treatment of the supernatant of anaerobically digested organic fraction of municipal solid waste in a demo-scale mesophilic external anaerobic membrane bioreactor». Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, núm. 9, 642747. Giuntoli, J.; Agostini, A.; Edwards, R.; Marelli, L. (2017). Solid and gaseous bioenergy pathways: Input values and GHG emissions: Calculated according to the methodology set in COM(2016) 767 [en línia]. JRC Science and Policy Reports, European Comission, Report EUR 27215 EN. Luxemburg: Publications Office of the European Union. <https:// doi.org/10.2790/27486> [Consulta: agost 2025]. González-García, I.; Riaño, B.; Molinuevo-Salces, B.; Vanotti, M. B.; García-González, M. C. (2021). «Improved anaerobic digestion of swine manure by simultaneous ammonia recovery using gas-permeable membranes». Water Research, núm. 190, 116789. Hashimoto, A. G. (1986). «Ammonia inhibition of methanogenesis from cattle wastes». Agricultural Wastes, núm. 17, p. 241-261. Hjort-Gregersen, K. (2002). «Development and implementation of the Danish centralised biogas concept – Financial aspects». A: Ierland, E. C. van; Lansink, A. O. (ed.). Economics of sustainable energy in agriculture. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, p. 177-188. Holliger, C.; Alves, M.; Andrade, D.; Angelidaki, I.; Astals, S.; Baier, U.; Bougrier, C.; Buffière, P.; Carballa, M.; Wilde, V. de; Ebertseder, F.; Fernández, B.; Ficara, E.; Fotidis, I.; Frigon, J. C.; Fruteau de Laclos, H.; Ghasimi, D. S. M.; Hack, G.; Hartel, M.; Heerenklage, J.; Horváth, I. S.; Jenicek, P.; Koch, K.; Krautwald, J.; Lizasoain, J.; Liu, J.; Mosberger, L.; Nistor, M.; Oechsner, H.; Oliveira, J. V.; Paterson, M.; Pauss, A.; Pommier, S.; Porqueddu, I.; Raposo, F.; Ribeiro, T.; Rüsch-­Pfund, F.;

23

Xavier Flotats Ripoll

articles

24

utilisation-of-digestate-from-biogas-plants-as-biofer tiliser/> [Consulta: setembre 2025]. Luostarinen, S.; Luste, S.; Sillanpää, M. (2009). «Increased biogas production at wastewater treatment plants through co-digestion of sewage sludge with grease trap sludge from a meat processing plant». Bioresource Technology, núm. 100, p. 79-85. Massé, D. I.; Massé, L.; Croteau, F. (2003). «The effect of temperature fluctuations on psychrophilic anaerobic sequencing batch reactors treating swine manure». Bioresource Technology, núm. 89, p. 57-62. Mo, R.; Guo, W.; Batstone, D.; Makinia, J.; Li, Y. (2023). «Modifications to the anaerobic digestion model no. 1 (ADM1) for enhanced understanding and application of the anaerobic treatment processes – A comprehensive review». Water Research, núm. 244, 120504. Molinuevo-Salces, B.; Fernández-Varela, R.; Uellendahl, H. (2014). «Key factors influencing the potential of catch crops for methane production». Environmental Technology, núm. 35, p. 1685-1694. Molinuevo-Salces, B.; Larsen, S. U.; Ahring, B. K.; Uellendahl, H. (2015). «Biogas production from catch crops: Increased yield by combined harvest of catch crops and straw and preservation by ensiling». Biomass and Bioenergy, núm. 79, p. 3-11. Möller, K.; Müller, T. (2012). «Effects of anaerobic digestion on digestate nutrient availability and crop growth: A review». Engineering in Life Sciences, núm. 12, p. 242-257. Murphy, J.; Braun, R.; Weiland, P.; Wellinger, A. (2011). «Biogas from crops digestion». A: IEA Bioenergy, Bioenergy Task 37 – Energy from biogas [en línia]. <https://task37. ieabioenergy.com/wp-content/uploads/sites/32/2022/ 02/Update_Energy_crop_2011.pdf> [Consulta: setembre 2025]. Neves, L.; Oliveira, R.; Alves, M. M. (2006). «Anaerobic codigestion of coffee waste and sewage sludge». Waste Management, núm. 26, p. 176-181. Noguerol, J.; Rodríguez-Abalde, A.; Romero, E.; Flotats, X. (2012). «Determination of chemical oxygen demand in heterogeneous solid or semisolid samples using a novel method combining solid dilutions as a preparation step followed by optimized closed reflux and colorimetric measurement». Analitical Chemistry, núm. 84, p. 5548-5555. OCCC = Oficina Catalana del Canvi Climàtic (2025). Inventari d’emissions de GEH a Catalunya 1990-2023 [en línia]. [S. ll.]: Oficina Catalana del Canvi Climàtic, actualització de 22.07.2025. <https://canviclimatic.gencat.cat/ca/canvi/ inventaris/> [Consulta: setembre 2025]. Örlygsson, J.; Houwen, F. P.; Svensson, B. H. (1995). «Thermophilic anaerobic amino acid degradation: deamination rates and end product formation». Applied Microbiololgy and Biotechnology, núm. 43, p. 235-241. Ortiz-Cabrera, M. A.; Nayak, A.; Flotats, X. (2018). «Polyphenols removal in winery wastewater using an AnSBR» [en línia]. A: Molina, F.; Rodríguez, D. C. (ed.). Book of abstracts of the XIII Latin American Workshop and Symposium on Anaerobic Digestion (DAAL-2018). Medellín: Universidad

de Antioquia, p. 543-545. <http://hdl.handle.net/2117/ 128875> [Consulta: octubre 2025]. Ozgun, H.; Dereli, R. K.; Ersahin, M. E.; Kinaci, C.; Spanjers, H.; Lier, J. B. van (2013). «A review of anaerobic membrane bioreactors for municipal wastewater treatment: Integration options, limitations and expectations». Separation and Purification Technology, núm. 118, p. 89-104. Palatsi, J.; Affes, R.; Fernández, B.; Pereira, A.; Alves, M. M.; Flotats, X. (2012). «Influence of adsorption and anaerobic granular sludge characteristics on long chain fatty acids inhibition process». W ater R esearch, núm. 46, p. 5268-5278. Palatsi, J.; Campos-Pozuelo, E.; Torres, M.; Porras, S.; Flotats, X. (2005). «Full-scale combination of anaerobic digestion and concentration by evaporation in Garrigues (Lleida, Spain): evaluation after 2 years of operation». A: Bernal, M. P.; Moral, R.; Clemente, R.; Paredes, C. (ed.). Proceedings of the International Conference of the FAO ESCORENA Network on Recycling of Agricultural, Municipal and Industrial Residues in Agriculture. Vol. II. Múrcia: FAOCSIC, p. 155-158. Palatsi, J.; Illa, J.; Prenafeta-Boldu, F. X.; Laureni, M.; Fernández , B.; A ngelidaki , I.; F lotats , X. (2010). «Long-chain fatty acids inhibition and adaptation process in anaerobic thermophilic digestion: Batch tests, microbial community structure and mathematical modeling». Bioresource Technology, núm. 101, p. 2243-2251. Palatsi, J.; Laureni, M.; Andrés, M. V.; Flotats, X.; Nielsen, H. B.; Angelidaki, I. (2009). «Strategies for recovering inhibition caused by long-chain fatty acids on anaerobic thermophilic biogas reactors». Bioresource Technology, núm. 100, p. 4588-4596. Pardo, G.; Moral, R.; Del Prado, A. (2017). «SIMSWASTE-AD - A modelling framework for the environmental assessment of agricultural waste management strategies: Anaerobic digestion». Science of the Total Environment, núm. 574, p. 806-817. Pereira, M. A.; Pires, O. C.; Mota, M.; Alves, M. M. (2005). «Anaerobic biodegradation of oleic and palmitic acids: Evidence of mass transfer limitations caused by long chain fatty acids. Accumulation onto the anaerobic sludge». Biotechnology and Bioengineering, núm. 92, p. 15-23. Powers, W. J.; Horn, H. H. van; Wilkie, A. C.; Wilcox, C. J.; Nordstedt, R. A. (1999). «Effects of anaerobic digestion and additives to effluent or cattle feed on odour and odorant concentrations». Journal of Animal Science, núm. 77, p. 1412-1421. Rittmann, B. E.; McCarty, P. L. (2001). Environmental biotechnology: Principles and applications. Nova York: McGraw-Hill Book Company. Rodríguez-Abalde, A.; Fernández, B.; Silvestre, G.; Flotats, X. (2011). «Effects of thermal pre-treatments on solid slaughterhouse waste methane potential». Waste Management, núm. 31, p. 1488-1493. Rodríguez-Abalde, A.; Gómez, X.; Blanco, D.; Cuetos, M. J.; Fernández, B.; Flotats, X. (2013). «Study of thermal pretreatment on anaerobic digestion of slaughterhouse

Prenafeta, F. X.; Tortosa, G.; Vicent, T. (2014). Aspectos biológicos de la digestión anaerobia. Madrid: Ediciones Mundi-­Prensa: Red Española de Compostaje. (De Residuo a Recurso, el Camino hacia la Sostenibilidad; II.2 ) Stolecka, K.; Rusin, A. (2021). «Potential hazards posed by biogas plants». Renewable and Sustainable Energy Reviews, núm. 135, 110225. Sulewski, P.; Ignaciuk, W.; Szymanska, M.; Was, A. (2023). «Development of the biomethane market in Europe». Energies, vol. 16, núm. 4, 2001. Sun, S.; Wang, X.; Cheng, S.; Lei, Y.; Sun, W.; Wang, K.; Li, Z. (2024). «A review of volatile fatty acids production from organic wastes: Intensification techniques and separation methods». J ournal of E nvironmental M anagement, núm. 360, 121062. Tamburini, M.; Pernetti, R.; Anelli, M.; Oddone, E.; Morandi, A.; Osuchowski, A.; Villani, S.; Montomoli, C.; Monti, M. C. (2023). «Analysing the impact on health and environment from biogas production process and biomass combustion: A scoping review». International Journal of Environmental Research and Public Health, núm. 20, 5305. Tauseef, S. M.; Abbasi, T.; Abbasi, S. A. (2013). «Energy recovery from wastewaters with high-rate anaerobic digesters». Renewable and Sustainable Energy Reviews, núm. 19, p. 704-741. Thrän, D.; Persson, T.; Svensson, M.; Daniel-Gromke, J.; Ponitka, J.; Seiffert, M.; Baldwin, J.; Kranzl, L.; Schipfer, F.; Matzenberger, J.; Devriendt, N.; Dumont, M.; Dahl, J.; Boch­ mann, G. (2014). «Biomethane – Status and factors affecting market development and trade». A: Junginger, M.; Baxter, D. (ed.). IEA Task 37 and Task 40 Joint Study [en línia]. [S. ll.]: IEA Bioenergy. <https://task37.ieabio energy.com/technical-reports/biomethane-status-and -factors/> [Consulta: setembre 2025]. Turner, C.; Burton, C. H. (1997). «The inactivation of viruses in pig slurry: A review». Bioresource Technology, núm. 61, p. 9-20. Vavilin, V. A.; Fernández, B.; Palatsi, J.; Flotats, X. (2008). «Hydrolysis kinetics in anaerobic degradation of particulate organic material: An overview». Waste Management, núm. 28, p. 939-951. Vilamajó, C.; Flotats, X. (2011). «Avaluació energètica de residus industrials biodegradables a Catalunya». TECA: Tecnologia i Ciència dels Aliments [en línia], vol. 13, núm. 2, p. 3-10. <https://raco.cat/index.php/TECA/article/view/ 75549> [Consulta: octubre 2025]. Zheng, G; Liu, J.; Shao, Z.; Chen, T. (2020). «Emission characteristics and health risk assessment of VOCs from a food waste anaerobic digestion plant: A case study of Suzhou, China». Environmental Pollution, núm. 257, 113546. Zhou, M.; Yan, B.; Wong, J. W. C.; Zhang, Y. (2018). «Enhanced volatile fatty acids production from anaerobic fermentation of food waste: A mini-review focusing on acidogenic metabolic pathways». Bioresource Technology, núm. 248, p. 68-78.

Biogàs: una tecnologia madura en innovació permanent

waste by TGA-MS and FTIR spectroscopy». Waste Management Research, núm. 31, p. 1195-1202. Ruiz, B.; Benito, A. de; Rivera, J. D.; Flotats, X. (2016). «Assess­ ment of different pre-treatment methods for the removal of limonene in citrus waste and their effect on methane potential and methane production rate». Waste Management Research, núm. 34, p. 1249-1257. Ruiz-Sánchez, J.; Campanaro, S.; Guivernau, M.; Fernández, B.; Prenafeta-Boldú, F. X. (2018). «Effect of ammonia on the active microbiome and metagenome from stable full-scale digesters». Bioresource Technology, núm. 250, p. 513-522. Ruiz-Sánchez, J.; López, A.; Riau, V.; Prenafeta-Boldú, F. X.; Fernández, B.; Flotats, X. (2017). «Biogas production from N-rich wastes: SAOB-HM enriched digester versus hydrophobic membrane assisted digester». A: Proceedings of the 15th World Congress on Anaerobic Digestion, Beijing ( C hina), 17 - 20 O ctober 2017 . Pequín: IWA AD China Chapter, p. 695-698. Sandholt, K.; Tafdrup, S. (1990). «Danish action programme for joint biogàs plants». A: Grassi, G.; Gosse, G.; Santos, G. de (ed.). Biomass for energy and industry. Vol. 2. Amsterdam: Elsevier Applied Science Publishers Ltd., p. 2471-2475. Sarquella, L.; Margarit, J.; Ferrete, N.; Virgili, J. M.; Flotats, X. (2024). Estratègia catalana del biogàs i pla d’acció 2024-2030 [en línia]. [S. ll.]: Generalitat de Catalunya. <https://icaen. gencat.cat/ca/detalls/publicacio/20241024_pub_Estra tegiaPlaAccioBiogas2024_2030> [Consulta: agost 2025]. Schilling, T.; Hoelzle, K.; Philipp, W.; Hoelzle, L. E. (2022). «Survival of Salmonella Typhimurium, Listeria monocytogenes, and ESBL Carrying Escherichia coli in stored anaerobic biogas digestates in relation to different biogas input materials and storage temperatures». Agriculture, núm. 12, p. 67. Schnürer, A.; Houwen, F. P.; Svensson, B. H. (1994). «Mesophilic syntrophic acetate oxidation during methane formation by a triculture at high ammonium concentration». Archives of Microbiology, núm. 162, p. 70-74. Schnürer, A.; Nordberg, A. (2008). «Ammonia, a selective agent for methane production by syntrophic acetate oxidation at mesophilic temperature». Water Science and Technology, núm. 57, p. 735-740. Sedigas (2023). Estudio de la capacidad de producción de biometano en España, 2023: Informe sobre el potencial de producción de biometano y definición de medidas específicas para su desarrollo en las comunidades autónomas [en línia]. Madrid: Asociación Española del Gas. <https://biometano.sedigas.es/wp -content/uploads/2023/03/sedigas-informe-potencial -biometano-2023.pdf> [Consulta: setembre 2025]. Silvestre, G.; Rodriguez-Abalde, A.; Fernández, B.; Flotats, X.; Bonmatí, A. (2011). «Biomass adaptation over anaerobic codigestion of sewage sludge and trapped grease waste». Bioresource Technology, núm. 102, p. 6830-6836. Solera, R.; Álvarez, C. J.; Aymerich, E.; Bedmar, E. J.; Carballa, M.; Castrillón, L.; Flotats, X.; Font, X.; López, M. J.; Marañón, E.;

25

articles

MATERIALS PER A LA TRANSICIÓ ENERGÈTICA Pere Roura Grabulosa*

Departament de Física, Universitat de Girona, campus de Montilivi, edifici PII, 17003 Girona

Carlos Pozo Fernández

Departament d’Enginyeria Química, Universitat Rovira i Virgili, av. Països Catalans, 26, 43007 Tarragona. carlos.pozo@urv.cat * Autor de correspondència. pere.roura@udg.edu

Resum: En aquest article, es dona una visió àmplia sobre la problemàtica dels materials necessaris per a la transició energètica cap a les energies renovables (ER). Quantificarem per unitat d’energia generada el volum total de materials i l’impacte de la seva mineria (mesurat en termes de roca excavada). Quan es compara amb el carbó, el resultat és clarament favorable a les ER. Al contrari, si considerem els anomenats materials crítics, la transició energètica n’incrementarà considerablement la demanda. Tot i així, s’argumenta que, en general, l’esgotament de recursos minerals s’ha d’atribuir més aviat al conjunt de l’activitat econòmica que no pas a les ER. Paraules clau: materials crítics, mineria, energia eòlica, energia fotovoltaica, transició energètica.

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 26-34 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.77 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

MATERIALS FOR THE ENERGY TRANSITION

26

Abstract: This article provides a broad overview of the problems posed by the materials needed for a transition to renewable energies (RE). We will quantify the total volume of materials and the impact of their mining (measured in terms of excavated rock) per unit of energy generated. When compared to coal, the result is clearly in favor of RE. On the contrary, if we consider the so-called critical materials, we find that energy transition will significantly increase their demand. However, it can be argued that, in general, the depletion of mineral resources should be attributed to economic activity as a whole rather than to RE. Keywords: critical materials, mining, wind energy, photovoltaic energy, energy transition.

1.  Introducció

A

quest és un exercici que defuig tant els discursos apologètics sobre la bondat inqüestionable de les energies renovables (ER) com els discursos catastrofistes sobre la impossibilitat material d’assolir un sistema energètic basat al 100 % en les ER. En tots dos casos, o es nega el problema dels materials per a la transició energètica o es fa entendre que qualsevol problema tindrà solució. Tot i que, en una primera instància, els defensors i els detractors de la transició energètica es poden sentir protegits per aquests discursos, a la llarga, la defensa d’una posició sense matisos pot acabar desacreditant-los. L’obtenció dels materials necessaris no és un problema menor. Altrament no s’entendria que l’Agència Internacional de l’Energia (IEA) li hagués dedicat un primer informe especial l’any 2021 (IEA, 2021).

2.  «Volum» de materials per a la generació elèctrica Compararem els materials necessaris per a generar 1 MWh d’electricitat en parcs eòlics terrestres o plantes fotovoltaiques amb el combustible que gasta una cen-

tral tèrmica de carbó o una central de gas de cicle combinat per a produir la mateixa quantitat d’electricitat. Considerem només el combustible perquè el «volum» de materials estructurals per a la construcció dels edificis, generadors, dipòsits, etc. és mot inferior. En la construcció d’un parc eòlic terrestre, destaquen els materials necessaris per a la torre i la fonamentació (formigó i acer), per a les pales (compòsits) i per al generador i el cablejat fins a la xarxa de distribució (coure i plàstic) (taula 1) (Dias Alves et al., 2020). En total, es necessiten unes 532 tones de materials per cada MW de potència instal·lada. Considerant que la vida útil dels parcs projectats fins ara és de 25 anys (actualment ja se’n projecten a 30 anys) i que l’any 2023 el factor de capacitat (les hores equivalents de l’any que genera a la potència nominal) del conjunt de parcs eòlics instal·lats al món va ser del 27 %, es necessitarien 9 kg de materials per a generar 1 MWh (WeMake Consultores, 2024). En el cas de la captació fotovoltaica a terra de silici cristal·lí, als materials principals de l’eòlica s’hi afegeixen el silici de la capa fotosensible, el vidre que li serveix de suport i l’alumini del marc de les plaques. Segons la taula 1, fan falta unes 207 tones de materials per a 1 MW de potència instal·lada. Si ara considerem, com abans, una vida útil de 25 anys i el factor de capacitat global (a tot el món) del 14 % (WeMake Consultores, 2024), es ne-

Taula 1 Demanda de materials per a la producció d’eòlica terrestre i fotovoltaica a terra

Energia eòlica terrestre

Formigó

Energia solar fotovoltaica

t/MW

kg (material) / MWh

%

369,0

6,24

69,3

Acer

t/MW

kg (material) / MWh

%

67,9

2,21

32,7

Acer

66,0

1,12

12,4

Formigó

60,7

1,98

29,3

Ceràmica

48,5

0,82

9,1

Vidre

46,4

1,51

22,4

Ferro

20,1

0,34

3,8

Plàstic

8,6

0,28

4,1

Compòsits

8,1

0,14

1,5

Ceràmica

7,7

0,25

3,7

Plàstic

7,8

0,13

1,5

Alumini

7,5

0,24

3,6

Zinc

5,5

0,09

1,0

Coure

4,6

0,15

2,2

Coure

5,0

0,08

0,9

Silici

4

0,13

1,9

<1

Altres

Altres

<1

Elaboració pròpia a partir d’Alves Dias et al., 2020, sota llicència Creative Commons (CC BY 4.0).

cessiten uns 7 kg de materials per a generar 1 MWh fotovoltaic, un «volum» de materials semblant al cas de l’eòlica terrestre. A WeMake Consultores (2024) es pot constatar que el factor de capacitat global ha anat augmentant monòtonament des de fa 30 anys. Si l’electricitat prové d’una central tèrmica de carbó, el material principal que es gastarà és, amb molta diferència, el combustible. Si prenem un valor intermedi del poder calorífic del carbó mineral (30 MJ/kg) i un rendiment del 40 % en la producció d’electricitat, es necessitaran 300 kg de carbó per MWh elèctric. En una central de cicle combinat de gas, el consum de gas és molt inferior per dues raons: un rendiment molt superior (60 %) i un poder calorífic també molt més gran (50 MJ/kg). El resultat és de 120 kg/MWh. La comparació de la quantitat de materials necessaris per a les tecnologies d’energia renovable amb la dels combustibles fòssils és molt favorable a les energies renovables, ja que necessiten unes 40 vegades menys materials que el carbó i 15 vegades menys que el gas. Aquesta comparació encara resulta més favorable a l’electricitat renovable si tenim en compte que ni el carbó ni el gas no es poden reciclar (un cop cremats, han desaparegut per sempre), mentre que una fracció considerable dels materials de les instal·lacions d’energia renovable (metalls i vidre) es podrà reciclar i reduir així la demanda de materials. La conclusió és, doncs, que entre abans i després de la transició energètica es produeix una disminució enorme de la quantitat de materials necessària.

3.  «Volum» de combustibles fòssils per a fer la transició energètica L’apartat anterior amaga un fet important: ens trobem just a l’inici de la transició energètica. Actualment les ER representen una contribució petita al mix energètic global. En aquest context, la construcció de les instal·lacions d’ER requereix mineria no només pels materials sinó, també, per l’energia invertida en l’obtenció d’aquests materials, en la

fabricació dels components i en la construcció de la planta. Com que avui prop del 80 % de l’energia primària prové dels combustibles fòssils («Global primary energy consumption by source», s. a.), podria ser que les necessitats transitòries per a bastir el sistema renovable fossin molt elevades. Aquesta és una consideració reiterada per una part dels científics que posen interrogants sobre les possibilitats materials de fer la transició i, també, sobre l’efecte a curt termini que tindrà aquesta transició sobre les emissions de gasos d’efecte hivernacle. Posem-hi números. Avaluarem, per simplificar, la quantitat de carbó que es necessitaria per cada MWh d’electricitat eòlica produïda al llarg de la vida útil de la instal·lació si només s’utilitzés aquest combustible. Un valor aproximat el podem obtenir a partir de la taxa de retorn de l’energia (TRE, o EROI en anglès) definida com a: TRE = energia (elèctrica) produïda / energia (primària) invertida. La TRE dependrà de les condicions climàtiques del lloc on hi ha les instal·lacions. Concretem per a l’eòlica terrestre del Regne Unit, on TRE = 17 (Raugei i Leccisi, 2016). Per a 1 MWh eòlic s’haurà cremat una quantitat de carbó equivalent a una energia d’1 MWh/17 (0,060 MWh) tèrmics; val a dir, 60 kWh / (30 MJ/kg) = 7,2 kg de carbó. Aquest resultat ens permet calcular l’excés de carbó que s’haurà de cremar per a fer la transició energètica. Per simplificar considerem que: 1) abans de la transició energètica, tota l’electricitat s’obté del carbó; 2) després de la transició, tota s’obté de l’eòlica terrestre; 3) la vida útil d’un parc eòlic és de 25 anys; 4) la transició dura 20 anys, i 5) es fa a un ritme constant. El resultat és el de la figura 1. L’excés de carbó consumit per a construir les instal·lacions d’eòlica terrestre al llarg dels 20 anys que dura la transició no arriba a 1/3 del carbó que es consumeix durant un any abans de començar la transició. Com que la transició energètica comporta un grau més elevat d’electrificació del consum d’energia que en l’ac-

Materials per a la transició energètica

Font:

27

articles

Figura 1. Necessitat de carbó per a la generació d’electricitat considerant que la demanda d’electricitat no varia en el temps i que la transició d’elec­ tricitat fòssil a renovable es produeix en 20 anys a un ritme constant. Per simplificar considerem que l’electricitat fòssil és amb carbó i la renovable, amb eòlica. La línia contínua és l’evolució esperada de la demanda anual de carbó; la discontínua seria la part que es destinaria a la construcció dels parcs eòlics. Font: Elaboració pròpia.

tualitat, el càlcul anterior dona una cota inferior. Si prenem el cas de Catalunya segons la prospectiva oficial (Proencat 2050) (ICAEN, 2023), la generació d’electricitat s’haurà de doblar d’aquí a l’any 2050. Per tant, arribaríem a un consum de carbó que seria al voltant del doble del valor calculat.

Pere Roura Grabulosa i Carlos Pozo Fernández

4. «Volum» de materials crítics

28

El volum de materials crítics com són el níquel, el liti, les terres rares, la plata, el cobalt, el coure, etc. és molt inferior al volum total dels materials tant en la producció d’electricitat fòssil com renovable, per a la qual no arriben en total al 3 %. Ara bé, el fet que els recursos siguin limitats i la seva disponibilitat sigui problemàtica fa que no els puguem sumar a altres materials molt abundants com són l’acer, l’alumini o el formigó. Per tant, anem a analitzar la necessitat de materials crítics.

4.1. Demanda de materials crítics per a la transició energètica Pel que fa als materials crítics, la comparació és clarament desfavorable per a les ER. A la figura 2 veiem com la demanda de materials crítics s’incrementa enormement, tant en la generació d’energia (part inferior de la figura 2) com en la utilització de l’energia en un aspecte tan clau com és la mobilitat amb cotxe elèctric (part superior de la figura 2). Quan es tracta del cotxe elèctric, no només augmenta el pes dels metalls crítics ja utilitzats en el cotxe tradicional (coure i manganès), sinó que seran necessaris molts altres metalls crítics (Li, Ni, Co, grafit) en quantitats considerables. Per tant, durant la transició energètica i després, es necessitarà un volum i una diversitat molt més gran d’aquests materials.

4.2. Demanda de materials crítics per a l’economia De tota manera, depenent del consum de materials crítics en aplicacions alienes a l’energia, podria ser que el plus degut a la producció i ús de l’energia renovable no fos gaire significatiu. Analitzem aquesta hipòtesi amb les figures 3 i 4. A la figura 3 es representa el consum acumulat previst de 31 metalls crítics durant el període 2016-2050 (Valero et al., 2018), que comprèn gran part de la transició energètica. De fet, es tracta del percentatge sobre la demanda acumulada d’aquests materials per a tots els sectors de l’economia. Hi distingim dues contribucions: els materials per a la generació d’energia (eòlica, fotovoltaica i solar termicoelèctrica de concentració) i aquells per al cotxe elèctric. Segons aquest estudi, dels 31 materials crítics, només en 5 (Co, Dy, In, Nd, Te) les necessitats de la transició energètica superarien les de les altres activitats de l’economia. De la figura 3 sorprèn el liti, ja que és un dels metalls dels quals es parla més als mitjans de comunicació, atès el gran volum que se’n necessita per a les bateries dels cotxes. La demanda acumulada prevista per als cotxes elèctrics supera amb prou feines el 20 % de la demanda total. A la figura 4 es representa per a diversos materials (Li, Cu, Ni, Co i terres rares) la fracció del consum anual necessària per a la transició energètica (producció d’energia, hidrogen, bateries, etc.) per als anys 2010, 2020 i 2040, segons l’informe de la IEA de 2021 (IEA, 2021, p. 7). Aquests metalls ja s’utilitzen des de fa temps en altres aplicacions de la societat; ara bé, el volum que es necessitarà d’alguns d’ells per a la transició energètica serà molt superior al dels usos «tradicionals». És el cas del Li, per al qual el consum previst l’any 2040 segons l’escenari SDS (que compleix els Acords de París) és molt superior al de totes les altres aplicacions (la discrepància respecte de la figura 3 dona una idea de la dificultat de fer prediccions acurades sobre aquest tema). En el cas del Co, el Ni, el Cu i les terres

Transport [kg/vehicle]

Cotxe convencional Cotxe elèctric 0

50

100

150

200

Coure

Li�

Níquel

Manganès

Cobalt

Grafit

Crom

Molibdè

Zinc

RRE

Silici

Altres

250

Generació d’electricitat [kg/MW] Gas natural Carbó

Eòlica 0

2.000

4.000

6.000

8.000

Coure

Li�

Níquel

Manganès

Cobalt

Grafit

Crom

Molibdè

Zinc

RRE

Silici

Altres

rares, la demanda anual de l’any 2040 serà semblant a la de totes les altres aplicacions. Per tant, podem concloure que, tot i que abans de la transició energètica ja existia una demanda de cobalt, níquel, liti o de terres rares, sí que augmentarà per a la transició fins al punt que podria posar en perill el seu subministrament per esgotament de les reserves.

4.3. Reserves de materials crítics Recordem, primer, que les «reserves» són els jaciments minerals d’existència provada que, amb la tecnologia actual, es poden explotar econòmicament, i els «recursos» són aquells jaciments provats l’explotació dels quals no és rendible actualment. Amb l’exploració geològica i les millores tècniques, les reserves de gairebé tots els minerals han anat augmentant malgrat el consum, ja que jaciments qualificats prèviament com a «recursos» s’han convertit en «reserves». Evidentment, en un planeta finit aquest «miracle» no pot continuar indefinidament.

10.000

12.000

Figura 2. A dalt: materials crítics per a la fabricació d’un cotxe convencional i un d’elèctric. A baix: materials crítics per a la instal·lació d’una potència d’1 MW elèctric amb diverses tecnologies. PV: fotovoltaica; RRE: elements de les terres rares. Font: Adaptat d’IEA, 2021 (les diferències del Cu i Zn amb la taula 1 són degudes al fet que en aquesta figura no es té en compte el transport d’electricitat fins a la xarxa de distribució), sota llicència Creative Commons (CC BY 4.0).

Un paràmetre que posa en evidència aquesta limitació futura és la riquesa o llei dels minerals: el percentatge de metall que contenen. Actualment, la riquesa mitjana dels minerals de coure és del 0,4 %, un valor molt inferior al 0,8 % de l’any 2020 (Tang i He, 2024). Aquesta evolució indica que els millors jaciments de coure ja s’han explotat i que, en el futur, ens haurem de refiar de jaciments cada vegada més pobres, l’explotació dels quals generarà un impacte ambiental més gran. Aquesta consideració és genèrica i no ens diu res sobre el punt clau de si hi ha o no prou reserves per a la transició energètica (i per a mantenir el sistema d’energia renovable en el futur). Tot i que, pel que acabem de dir, el volum de reserves més el de recursos que es podran convertir en reserves durant les dues dècades clau que tenim al davant no es pot quantificar amb certesa, anem a fer un exercici per al cas concret del liti. Les reserves actuals són de 19 Mt (Bhutada, 2022). Si considerem la demanda projectada per l’EIA en l’escenari Sustainable Development Scenario (SDS) fins al 2040 (figura 5), un càlcul senzill ens diu que s’hauran d’extreure

Materials per a la transició energètica

Solar PV

29

articles

100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % Figura 3. Percentatge previst dels materials crítics utilitzats per a dos aspectes clau de la transició energètica: la producció d’electricitat («Energia») i el cotxe elèctric («EV»). Es tracta del consum acumulat entre els anys 2016 i 2050. La categoria RRE inclou Ce, Dy, Gd, La, Nd i Pr, i la categoria Altres inclou Ag, Cd, Ga, Ge, In, Mg, Nb, Pd, Pt, Se, Sn, Ta, Te, Ti i V. Font: Adaptada de Valero et al., 2018. Els autors consideren que la demanda per a les altres aplicacions de l’economia es mantindrà constant en el temps.

30 % 20 % 10 % 0

Cu

Li

Ni

Mn

Co

Energia

EV

Cr

Mo

Zn

RRE

Altres

Resta de sectors

100 %

80 %

60 %

40 %

Pere Roura Grabulosa i Carlos Pozo Fernández

20 %

30

Figura 4. Fracció de la demanda anual total d’alguns materials crítics durant la transició energètica. Font: Adaptat d’IEA, 2021, p. 7, sota llicència Creative Commons (CC BY 4.0).

0% 2010 2020 2040 2010 2020 2040 2010 2020 2040 2010 2020 2040 2010 2020 2040 Li�

Cobalt

fins a aquesta data 10,2 Mt de Li. Les reserves actuals de Li són, doncs, suficients per a satisfer la demanda. Si a aquestes reserves li sumem aquells recursos que sense cap mena de dubte seran explotables durant la transició energètica, no sembla pas que aquest metall hagi de faltar. El cas particular del Li és significatiu, ja que, com que és un dels metalls per als quals la demanda augmentarà de manera exponencial durant la transició energètica, se sol posar com a exemple de les limitacions materials per a realitzar aquesta transició. No ens ha pas d’estranyar que les previsions depenguin dels autors. Ho podem constatar a la figura 6, en la qual es detalla el consum acumulat fins al 2050 comparant-lo amb les reserves i recursos (per als mateixos materials que a la figura 3). Segons aquests autors, la demanda de Li superaria les reserves estimades a la data de

Níquel

Coure

RRE

Resta de sectors

publicació de l’estudi, unes 12 Mt (2017) (fins i tot superior a les reserves actuals de 19 Mt). Segons els mateixos autors, encara hi hauria altres materials la demanda dels quals superaria els recursos (Ag, Cd, Co, Cr, Ga, In, Te, Zn). Ara bé, en tots els casos, excepte el tel·luri, la transició energètica no es podria pas considerar la «culpable». Cal dir-ho, ja que es tendeix a assenyalar la transició energètica amb el dit com a «boc expiatori» dels excessos de la nostra economia insaciable de recursos no renovables.

4.4. Petjada material de la transició energètica Després del que acabem de dir sobre els materials crítics, l’afirmació que fan alguns promotors de les energies reno-

len, doncs, accions més decidides per a canviar els modes de transport i passar del transport individual al col·lectiu. El cotxe elèctric no és un component imprescindible de la transició energètica. És, més aviat, la tecnologia que permet fer un canvi tecnològic sense afectar dràsticament el nostre estil de vida. Diríem, doncs, que, pel que fa als materials, hem d’estar més preocupats pels cotxes elèctrics que no pas pels aerogeneradors o les plaques fotovoltaiques. La reflexió anterior ve avalada, també, per l’informe de l’IEA (IEA, 2021). A la figura 7, veiem que el sector de la transició energètica que demana més materials és, precisament, el cotxe elèctric (en un altre lloc del mateix informe, queda clar que és sobretot el cotxe).

1.200

800 600 400 200 0 2020

2030

2040

Altres sectors

5. Disponibilitat dels materials

Cotxe elèctric i emmagatzematge

Són molts els autors que alerten que no n’hi ha prou de tenir reserves suficients (Valero et al., 2018; Jones, 2023; Haddad et al., 2023). Aquestes reserves s’han de poder explotar a un ritme adequat per a satisfer la demanda en cada moment de la transició energètica. Això significa que s’han d’obrir noves mines; una operació que triga molts anys a fer-se efectiva des del moment inicial de l’exploració del jaciment. Hi ha dubtes que la producció s’ajusti a la demanda creixent. Un exemple és el cas del Li. Segons la figura 8 (Haddad et al., 2023), la demanda al 2030 serà molt superior a la capacitat de producció. Podríem pensar que el reciclatge és la clau per a reduir el desajustament entre producció i demanda. Normalment, se sol argumentar que, com que els materials crítics per a la transició energètica són molt valuosos, es tendirà a una taxa de reciclatge molt elevada i que, per tant, la pressió sobre les reserves disminuirà. Sense treure valor a aquest argument, cal dir que, com que 1) la vida útil d’una bateria o d’un aerogenerador és superior a una o dues dècades, respectivament, i 2) la demanda creix contínua-

Figura 5. Demanda projectada de liti per l’IEA segons l’escenari que s’ajusta als Acords de París. Font: Adaptat d’IEA, 2021, p. 138, sota llicència Creative Commons (CC BY 4.0).

vables que la seva petjada material és petita és més un desig que no pas una realitat. En aquest apartat voldríem posar l’èmfasi en un aspecte de la transició energètica que podria passar desapercebut i que, des del nostre punt de vista, té una gran importància. De la trentena de materials crítics analitzats per Valero et al., 2018, n’hi ha 13 per als quals la demanda acumulada per a la transició energètica supera el 20 % de la demanda total. D’aquests 13, la majoria (Co, Dy, Li, Nd, Ni, Pr, Pt, Ta, V) no estan relacionats amb la generació d’energia neta, sinó amb el seu consum; en particular, amb el cotxe elèctric. Per tant, no és la generació d’electricitat verda la que posa en perill la transició energètica, sinó un dels usos principals als quals es destinarà aquesta electricitat. Ca11 10

Log(massa) (tones)

9 8 7 6 5 4

Cu

Li

Ni

Mn

Co

Cr

Mo

Zn

REE

F igura 6. Comparació entre la demanda acumulada fins al 2050 i els recursos (-) i reserves (x). Tot i que no detallem les terres rares particulars, per a cap d’elles no se superaria el seu recurs. Font: Adaptat de Valero et al., 2018.

Materials per a la transició energètica

Demanda Li [kt]

1.000

31

articles

30

F igura 7. Demanda anual per sectors de la transició energètica. Inclou, entre d’altres: Cr, Cu, Mo, metalls del grup del Pt, Zn, elements de les terres rares i minerals per a les bateries (Li, Ni, Co, Mn, grafit). No s’hi inclouen ni l’alumini ni el ferro. EV: cotxe elèctric; ATBC: altres tecnologies de generació d’electricitat baixes en carboni; PV: fotovoltaica. Font: Adaptat d’IEA, 2021, sota llicència Creative Commons (CC BY 4.0).

Demanda mineral total [Mt]

25 20

Hidrogen Xarxes d'electricitat EV i bateries

15

ATBC Eòlica

10

PV

5 0

2010

ment, la disponibilitat de materials per al reciclatge només podrà cobrir una petita part de la demanda. El reciclatge sí que serà determinant un cop s’hagi acabat la transició energètica i s’arribi a una situació estacionària en la qual les instal·lacions que arribin al final del seu cicle de vida seran substituïdes per instal·lacions noves.

Pere Roura Grabulosa i Carlos Pozo Fernández

6. Una avaluació de l’impacte de la mineria

32

Fa pocs mesos, la Unió Europea va aprovar una directiva (el Reglament de matèries primeres fonamentals) per reduir la vulnerabilitat respecte del subministrament de minerals crítics. Per una banda, es busca diversificar els subministradors i, per l’altra, incrementar la producció pròpia. Això significa que es fomentarà l’obertura de mines que, sense cap dubte, comptaran amb una oposició popular (Consejo Europeo i Consejo de la Unión Europea, 2025). Els impactes d’una explotació minera són de naturalesa molt variada, que van des de l’explotació laboral en països empobrits (per exemple, el cas de les mines de cobalt al Congo) (Kara, 2023; Sanderson, 2022) fins a la generació de lixiviats i de residus sòlids. Ens centrarem en el darrer aspecte, que, en una aproximació basta, es pot quantificar a partir del volum de roca excavada per unitat de me-

Figura 8. Desajustament entre la demanda prevista en l’escenari SDS i la producció anual de liti. F ont : Haddad et al., 2023, sota llicència Creative Commons (CC BY 4.0).

2020

2030

2040

tall extret, la qual es manifesta en forma de dipòsits de roca residual, basses o tala de boscos. L’anàlisi de les explotacions mineres a escala mundial (Nassar et al., 2022; Nassar et al., 2023) ha permès determinar l’anomenat rock to metal ratio (RMR), que seria la massa de roca excavada per massa de metall pur. El seu valor varia en molts ordres de magnitud d’un metall a un altre (per exemple, des de 3 per al silici fins a més de 20.000 per a la plata), essent el factor més determinant la llei del mineral. Si multipliquem aquest factor per la massa per MWh de les diferents tecnologies, podrem comparar el seu impacte miner. Podem veure’n el resultat a la figura 9 (Roura Grabulosa i Pozo Fernández, 2025). En aquesta figura, hi hem afegit la generació elèctrica de les centrals nuclears. Considerem que és una comparació que val la pena perquè des del seu inici s’ha promogut la indústria nuclear com una tecnologia que necessita una base material ínfima comparada amb les altres. Tinguem present, per exemple, que només es necessiten 3,5 grams d’urani enriquit per a generar 1 MWh («How is uranium made into nuclear fuel?», s. a.), que s’haurien de comparar amb els 300 kg de carbó i els prop de 10 kg de materials per a l’eòlica terrestre o la fotovoltaica a terra, obtinguts més amunt. La figura 9 deixa clar que, pel que fa a l’impacte miner, les ER són comparables a l’energia nuclear. Això és així perquè la RMR és enorme per a l’urani enriquit (al voltant de 12.000).

Kg de roca extreta per MWh d’electricitat segons la tecnologia

TÈRMICA DE CARBÓ * >350 kg/MWh

carbó

Al Si vidre ceràmica formigó plàs�c

acer 11 %

plata 15 %

coure 48 %

formigó 10 %

coure 63 %

acer 16 %

EÒLICA TERRESTRE 63 kg/MWh

molibdè 13 %

FOTOVOLTAICA 86 kg/MWh

urani

zinc 10 %

NUCLEAR * 48 kg/MWh

Fe

Ni

ceràmica *

Cr, Nd Mn, comp. Pr, Al

plàs�c

només el combus�ble

7. Conclusions Resumim el que hem dit més amunt: 1) La quantitat de materials necessària en un sistema energètic 100 % renovable és desenes de vegades inferior a la que es necessita en el sistema energètic actual. 2) La quantitat de combustibles fòssils necessaris per a desplegar el sistema energètic renovable és equivalent a 1/3 del consum anual actual. 3) El sistema energètic basat en energies renovables (captació i consum) consumeix un nombre i volum molt més gran de materials crítics que el sistema d’energia fòssil. 4) Tanmateix, per a la majoria d’aquests materials crítics, la demanda principal no prové (ni provindrà) del sistema energètic, sinó dels altres sectors de l’economia. 5) Per a alguns dels materials crítics (per exemple, Co, Ni, Li i terres rares), la transició energètica accelerarà de manera substancial l’esgotament dels recursos. 6) El component de la transició energètica que demana més materials crítics és el cotxe elèctric. Cal insistir-hi, ja que no és un component imprescindible. 7) Més enllà del volum de reserves, és previsible un problema de disponibilitat de solució difícil, ja que la demanda prevista creixerà més de pressa que la capacitat d’extracció d’alguns minerals. 8) El reciclatge pot relaxar la pressió sobre els recursos miners i sobre la disponibilitat, però no pas de manera miraculosa. La circularitat dels materials sempre serà imperfecta.

9) L’impacte miner de les energies renovables quantificat a partir del «volum» de roca que s’ha d’excavar és comparable al de l’energia nuclear i molt inferior al de les centrals tèrmiques de carbó. Tot plegat ens porta a la reflexió següent. Probablement cap de les revolucions tecnològiques que ha viscut la humanitat no ha perillat per la disponibilitat dels recursos miners. Pensem en el carbó i el ferro per a la revolució industrial, el silici per a la microelectrònica i d’altres semi­ conductors per a les telecomunicacions. L’escenari que planteja la transició energètica és completament nou i ens hauria de fer més conscients dels límits del creixement en una cruïlla en què coincideixen altres revolucions com són la internet de les coses o la intel·ligència artificial.

Referències Alves Dias, P.; Carrara, S.; Pavel, C.; Plazzotta, B. (2020). Raw materials demand for wind and solar PV technologies in the transition towards a decarbonised energy system [en línia]. Luxemburg: JRC Publications Repository, Luxembourg, 2020. <http://doi.org/10.2760/160859>. Bhutada, G. (2022). «Charted: Lithium production by country (1995-2020)». A: Visual capitalist [en línia]. <https://www. visualcapitalist.com/sp/charted-lithium-production -by-country-1995-2020> [Consulta: 16 setembre 2025]. Consejo Europeo; Consejo de la Unión Europea (2025). Reglamento de materias primas fundamentales [en línia]. <https://

Materials per a la transició energètica

Figura 9. Quantitat de roca excavada per MWh elèctric segons la tecnologia. Font: Roura Grabulosa i Pozo Fernández, 2025, sota llicència Creative Commons (CC BY-ND 4.0).

33

articles

Pere Roura Grabulosa i Carlos Pozo Fernández

www.consilium.europa.eu/es/infographics/critical-raw -materials/> [Consulta: 17 novembre 2025]. «Global primary energy consumption by source» (s. a.). A: Our world in data [en línia]. <https://ourworldindata. org/grapher/global-energy-substitution?time=1800.. 2024&tab=stacked-area> [Consulta: 17 novembre 2025]. Haddad, A. Z.; Hackl, L.; Akuzum, B.; Pohlman, G.; Magnan, J.-F.; Kostecki, R. (2023). «How to make lithium extraction cleaner, faster and cheaper — in six steps». Nature [en línia], vol. 616, núm. 7956, p. 245-248. <http://doi.org/ 10.1038/d41586-023-00978-2>. «How is uranium made into nuclear fuel?» (s. a.). A: World Nuclear Association [en línia]. <https://world-nuclear.org/ nuclear-essentials/how-is-uranium-made-into-nuclear -fuel> [Consulta: 16 setembre 2025]. ICAEN = Institut Català de l’Energia (2023). Prospectiva energètica de Catalunya 2050. PROENCAT50. [S. ll.]: Generalitat de Catalunya. ICAEN. IEA = International Energy Agency (2021). The role of critical minerals in clean energy transitions [en línia]. París: IEA. <https:// www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in -clean-energy-transitions> [Consulta: 16 setembre 2025]. Jones, A.G. (2023). «Mining for net zero: The impossible task». The leading edge [en línia], p. 266-276. <http://doi. org/10.1190/tle42040266.1>. Kara, S. (2023). Cobalto rojo. Madrid: Capitán Swing Libros. Nassar, N.T.; Lederer, G. W.; Brainard, J. L.; Padilla, A. J.; Lessard, J. D. (2022). «Rock-to-metal ratio: A foundational metric for understanding mine wastes». Environ Sci Tech-

34

nol [en línia], vol. 56, núm. 10, p. 6710-6721. <http://doi. org/10.1021/acs.est.1c07875>. Nassar, N. T.; Lederer, G. W.; Padilla, A. J.; Gambogi, J.; Cordier, D. J.; Brainard, J. L.; Lessard, J. D.; Charab, R. (2023). «Rock-­ to-metal ratios of the rare earth elements». J. Cleaner Prod. [en línia], vol. 405, 136958, p. 1-9. <http://doi.org/ 10.1016/j.jclepro.2023.136958>. Raugei, M.; Leccisi E. (2016). «A comprehensive assessment of the energy performance of the full range of electricity generation technologies deployed in the United Kingdom». Energy Policy, vol. 102, C, p. 377-384. Roura Grabulosa, P.; Pozo Fernández, C. (2025). «¿Cuánto dependen las energías renovables de la extracción minera? Así lo hemos calculado». A: The Conversation [en línia]. <https://theconversation.com/cuanto-dependen -las-energias-renovables-de-la-extraccion-minera-asi -lo-hemos-calculado-256361> [Consulta: 20 juliol 2026]. Sanderson, Henry (2022). Volt rush. Londres: Oneworld. Tang, X; He, Y. (2024). «An arsenic removal technology and its application in arsenic-containing copper». ChemEngineering [en línia], vol. 8, núm. 56, p. 1-13. <http://doi. org/10.3390/chemengineering8030056>. Valero, A.; Valero, A.; Calvo, G; Ortega, A. (2018). «Material bottlenecks in the future development of green technologies». Renew. Sust. Energy Rev., núm. 93, p. 178-200. WeMake Consultores (2024). Factor de capacidad en las renovables [en línia]. <https://wemakeconsultores.com/factor -de-capacidad-en-las-renovables/> [Consulta: 17 novembre 2025].

articles

DISSENYAR LA FLEXIBILITAT DE LA DEMANDA, EINA CLAU PER A LA TRANSICIÓ ENERGÈTICA Jairo Echàvez Martínez,* Javier Castillo Tudela

Som Energia SCCL, Comercialitzadora Renovable i Cooperativa (Girona) * Autor de correspondència. renovables@somenergia.coop

Resum: A mesura que les energies solars i eòlica, de producció variable, esdevenen les tecnologies predominants al sistema, arribem a colls d’ampolla (saturació de xarxes, alta variabilitat, restriccions a la producció) a causa de la concentració geogràfica i horària d’aquestes produccions. Esdevé necessari adaptar els patrons de consum d’electricitat per a poder permetre una major integració d’aquestes tecnologies. En aquest article repassem les eines que tenim a l’abast i alguns mecanismes que s’introduiran en breu per a poder facilitar que les persones consumidores adoptin un paper clau en la transició energètica. Paraules clau: flexibilitat de la demanda, mercat elèctric, electrificació, generació renovable, transició energètica.

Abstract: As solar and wind energy become the most predominant technologies in the system, with their variable production we encounter bottlenecks (network saturation, high variability, production restrictions) due to the geographical and time-based concentration of these resources. It becomes thus necessary to adapt electricity consumption patterns in order to allow for a greater integration of these technologies. In this article, we review the tools currently available and some mechanisms that will soon be introduced to help consumers take on a key role in the energy transition. Keywords: demand-side flexibility, electricity market, electrification, renewable energy, energy transition.

1. Introducció

T

ransitar cap a un model energètic sostenible implica més renovables i més electrificació. L’energia solar fotovoltaica i l’eòlica representen, a mitjans de 2025, gairebé la meitat de la potència de generació instal·lada a l’Estat espanyol i són les tecnologies més emprades actualment per a impulsar la transició energètica. Aquestes tecnologies es caracteritzen per ser variables i poc gestionables, de manera que la seva introducció a gran escala s’ha de complementar amb altres tecnologies, l’emmagatzematge i la flexibilitat de la demanda. D’altra banda, la infraestructura de xarxa (cablejat) té una capacitat màxima que limita l’electrificació. Sabent que la millor energia és la que no es consumeix, necessitem, doncs, fer un ús més intel·ligent d’aquells consums que com a societat no podem evitar o reduir. Entenem com a flexibilitat de la demanda l’adaptació del consum d’electricitat a la generació d’energia disponible i a la capacitat de la xarxa per a transportar-la. La flexibilitat facilita un major aprofitament d’energia renovable i pot ajudar a resoldre congestions a la xarxa elèctrica i a reduir la necessitat d’inversió en infra­estructures.

El propòsit d’aquest article és donar a conèixer la importància de la flexibilitat de la demanda com a eina de facilitació de substitució d’energies fòssils i quins aspectes influeixen en la seva implementació.

2. La flexibilitat i la transició energètica Mentre que la producció d’una planta solar típica té el seu pic a les hores centrals del dia, ens trobem que la corba de consum típica al llarg del dia a la península Ibèrica acostuma a presentar el màxim al vespre. L’energia solar ha crescut a la Península a un ritme elevat els últims anys i és ja la tecnologia amb més potència instal·lada, amb un pes del 24,7 % a setembre segons dades de REE (2025). Per altra banda, trobem que l’emmagatzematge actual a la Península té una capacitat relativa molt reduïda. En la figura 1, veiem les potències instal·lades i els permisos concedits per incrementar la producció renovable a la Península. La columna 4 indica l’emmagatzematge per bateries, clau per a traslladar la producció no gestionable a altres moments del dia i, com es pot veure, és comparativament encara molt reduït. A aquest increment de la potència a l’Estat espanyol no l’acompanya de moment un augment signifi-

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 35-44 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.78 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

DESIGNING DEMAND-SIDE FLEXIBILITY, A KEY TOOL FOR THE ENERGY TRANSITION

35

articles

Potència instal·lada a l'Estat [GW]

160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0

Fotovoltaica

Eòlica

Altres Bateries Hidràulica tecnologies Tecnologia de generació

En servei

Amb permisos

Bombeig

Termosolar

Tramitant permisos

Jairo Echàvez Martínez i Javier Castillo Tudela

Figura 1. Potència renovable instal·lada a Espanya a setembre de 2025. En servei: instal·lacions que ja generen. Amb permisos: aprovats, amb permisos d’accés i connexió, pendents de construcció. Tramitant permisos: projectes en tramitació, sense permís per a construir. Font: Elaboració pròpia a partir de dades de Red Eéctrica de España (REE, 2025).

36

catiu de l’electrificació dels consums. Aquests desajustos entre la disponibilitat dels recursos renovables (eòlic i solar) i els patrons de consum, sumats al fet que el ritme de descarbonització del sistema elèctric és més elevat que el ritme d’electrificació del consum energètic, generen tensions tant en l’operació de la xarxa com en la capacitat d’integrar més energia renovable. En determinats moments s’assoleixen límits que dificulten donar sortida a tota l’energia produïda. En aquest escenari, la flexibilitat de la demanda es presenta com una eina important per a compensar la intermitència de les renovables. Els seus avantatges s’estenen tant a escala individual com col·lectiva, i inclouen beneficis ambientals i econòmics. Concretament, la flexibilitat de la demanda permet reduir la dependència de centrals de generació fòssil, optimitzar l’ús de les infraestructures existents minimitzant l’energia que aquestes han de transportar i reforçar la resiliència del sistema davant episodis de demanda punta, que contribueixen a saturar les xarxes.

3. Dissenyar el mercat per incentivar la flexibilitat 3.1. Caracterització de la flexibilitat Podem caracteritzar la flexibilitat segons dos criteris: un d’escala temporal i un altre pel volum i naturalesa de l’energia flexible. L’escala temporal ens indica quan i amb

quina previsió es pot mobilitzar la flexibilitat. Podem diferenciar dos horitzons temporals en els quals es pot preveure una necessitat flexible: — Flexibilitat planificada: flexibilitat que podem anticipar amb molta antelació (setmanes, mesos, anys vista). Exemple: hàbits de consum d’indústries, sector serveis i domèstic que permeten desplaçar el seu consum de manera sistemàtica a les franges que estadísticament resulten de més interès (per exemple, iniciar un procés de fabricació industrial sempre a hores solars). — Flexibilitat operativa: flexibilitat a temps real o d’últim moment, que necessitem activar en minuts o segons: Exemple: ajustos automàtics de bombes de calor o car­ regadors de vehicle elèctric en resposta a preus en temps real o senyals de l’operador de la xarxa. També inclou serveis de mercats de balanç (freqüència, reserves de capacitat…). L’escalat de la flexibilitat per volum i naturalesa de l’energia flexible ens ajuda a veure quanta energia i de quina naturalesa podem mobilitzar. Podem parlar de quatre categories principals: — Flexibilitat base o regular: a) Tant petits com grans volums d’energia, tendència predictible i constant. b) No cal reconfigurar res cada dia: es programa estructuralment perquè segueixi el patró de producció renovable. c) Exemples: calefacció elèctrica amb inèrcia tèrmica o producció d’aigua calenta sanitària, producció d’hidrogen

cursos renovables no gestionables, majoritàriament sol i vent en l’actualitat. És a dir, el més desitjable seria que de manera sistemàtica comencem a moure el consum a hores centrals del dia, si volem aprofitar tant recurs solar com sigui possible. Amb aquest moviment d’energia de sentit comú, la major part de les necessitats que pot aportar la flexibilitat de la demanda al sistema estaran cobertes. Paral·lelament, com més energia siguem capaços de moure de manera sistemàtica amb antelació a les hores de major generació renovable, menors seran les necessitats de flexibilitat a temps real o operativa, que és la més complexa i cara de gestionar. Aquesta flexibilitat operativa és, a grans trets, més petita en volums d’energia, però alhora comporta unes necessitats de tecnificació molt més elevades per a poder ser aprofitada, tant pel que fa a la controlabilitat dels actius flexibles com pel que fa a la comunicació amb el sistema (operador de xarxa de distribució o de transport). La relació 85 % - 15 % de la figura 2 s’ha inferit a partir de les projeccions de volums d’energies de balanç i beneficis estimats per a 2030 a Europa (Sáez Armenteros et al., 2022). Així doncs, en línies generals, podem simplificar dient que podem donar resposta a aquesta flexibilitat regular o base a través de la flexibilitat implícita o de mecanismes de mercat genèrics. Aquests mecanismes ens ajuden a assentar les bases per tal que les persones i empreses consumidores rebin els senyals de preu que permetin generar estalvis a través de la flexibilitat, estimulant així l’aflorament i l’activació d’actius flexibles i de capacitat per a més recurs renovable. D’altra banda, a mesura que ens apropem a la flexibilitat més immediata o que atén més aviat criteris de «segu-

Flexibilitat base o regular

Flexibilitat dinàmica

Flexibilitat de balanç

Petits i grans volums, previsible, planificada

Volum mitjà en funció de previsions meteorològiques, ajust diari

Volum petit, resposta ràpida (minuts, segons)

Horitzó d’activació diari o superior

Flexibilitat de seguretat Volum petit i localitzat, talls subministrament

Horitzó d’activació intradiari o inferior

Figura 2. Tipus de flexibilitat en funció del volum i la seva capacitat de planificació. Font: Elaboració pròpia.

Dissenyar la flexibilitat de la demanda, eina clau per A la transició energètica

en horaris diürns, processos industrials que traslladen la producció a caps de setmana o hores solars. — Flexibilitat dinàmica: a) Volums mitjans, que es poden optimitzar cada dia o cada hora en funció de preus, meteorologia i previsió de consum i generació. b) Exemples: càrrega intel·ligent de vehicles elèctrics (smart charging), cambres frigorífiques que avancen o retarden cicles segons la predicció de preu i del volum del producte emmagatzemat, grans consumidors que responen a mercats intradia o al dia següent… — Flexibilitat de balanç o d’equilibri: a) Volums petits, però necessaris per a l’estabilitat. b) Temps de resposta molt ràpids (minuts o segons). c) Exemples: reduir o augmentar la càrrega de motors industrials, bateries domèstiques que injecten energia per a mantenir la freqüència, control de microxarxes. — Flexibilitat de seguretat o forçosa: a) Volums petits, però crítics per a la seguretat del sistema. b) Últim recurs: interrupció forçada o voluntària per a protegir la garantia de subministrament. Normalment restriccions tècniques (congestions, reducció sobtada, generació, manteniments…), bé sigui a petició de l’operador de xarxa de transport o de l’operador de la xarxa de distribució. Si relacionem aquestes dues formes de categorització, podem obtenir un esquema visual com el que veiem a la figura 2. Així doncs, de la mateixa manera que podem anticipar la tendència de les corbes de generació a mesura que es va introduint energia renovable al sistema, també podem anticipar quins canvis d’hàbits de consum hauríem d’adoptar per adaptar la societat a la disponibilitat d’aquests re-

37

articles

retat del sistema», s’obren les oportunitats per a donar resposta a través de la flexibilitat explícita i de mecanismes de mercat específics. Aquests mecanismes ens ajuden a assentar les bases per tal que les persones i empreses consumidores puguin participar en la prestació de serveis de flexibilitat i obtenir una remuneració com a contrapartida. En els apartats següents veurem, d’una banda, què vol dir dissenyar per incentivar la flexibilitat des d’un punt de vista macro, a través de la gran influència que té el tipus de modelatge del mercat elèctric sobre l’incentiu d’aquests dos mecanismes (flexibilitat implícita i explícita). I d’altra banda, com a nivell micro, la implementació de la tecnologia ens ha de permetre ser flexibles, però tenint en consideració la importància d’una mirada àmplia quan volem fer passes cap a l’electrificació dels nostres consums.

3.2. Ser flexibles per iniciativa pròpia (flexibilitat implícita)

Jairo Echàvez Martínez i Javier Castillo Tudela

La flexibilitat implícita minimitza els costos d’electricitat del punt de consum, desplaçant consums a períodes amb preus baixos. També permet reduir la petjada de carboni, en la mesura que la presència de preus baixos del mix energètic espanyol acostuma a coincidir amb moments d’alta producció renovable. A la figura 3 hem analitzat la relació entre el percentatge de renovables i el preu del mercat diari de juny de 2024 a maig de 2025 per comprovar aquesta correlació amb dades recents. A mesura que creix el percentatge de renovables al mix, es redueix la mitjana del preu. Un percentatge elevat de renovables no implica necessàriament un preu baix, però sí que, quan hi ha proporcions de renovables superiors al 70 %, sol haver-hi preus més baixos (<50 €/MWh aproximadament). Per tant, tenir capacitat per a ser flexible i adaptar-

38

nos al preu de mercat ens aporta estalvi econòmic i medi­ambiental. Parlem de senyal de preu de mercat quan ens referim al cost variable que té l’electricitat en un moment determinat i que es pot utilitzar per a guiar les decisions de consum. El grau en què aquest senyal de preu arriba als consumidors ja dependrà del tipus de tarifa contractada i de la granularitat amb la qual aquesta traslladi la realitat variable del preu. En parlarem una mica més endavant. Tanmateix, cal considerar que cada cop més punts de consum tenen autoconsum, sigui individual o col·lectiu. En aquests casos el senyal de preu final al qual es troba subjecte el punt de consum serà la suma resultant dels dos senyals: d’una banda, el preu de mercat, i, d’altra banda, l’autogeneració a què puguin tenir accés, bé sigui individualment o a través d’un autoconsum compartit o comunitat energètica (la figura 4 mostra exemples visuals de senyals de preu i consum superposat). Finalment, quines particularitats s’han de tenir en compte a l’hora d’avaluar la manera com aquests senyals influeixen en l’incentiu de la flexibilitat? Doncs principalment considerarem la volatilitat del preu al qual tenim accés i, si s’escau, l’accés que tinguem a algun tipus d’autogeneració.

3.2.1. La variabilitat del preu de mercat El preu del mercat majorista ve donat pel sistema de fixació de preus marginal, que, dit de manera simplificada, es fixa segons el preu de l’última planta necessària per a cobrir la demanda. Aquest preu és diferent per a cada període de negociació, que recentment ha passat de ser d’horari a quart horari. Ens trobem que, quan la demanda és baixa i l’oferta d’energia solar és molt elevada (primavera i tardor), els

Mostra (n) hores: (30, 40] (40, 50] (50, 60] (60, 70] (70, 80] (80, 90]

472 541 1.018 1.928 3.002 1.775

Figura 3. Correlació entre % de totes les renovables (gestionables i no gestionables) respecte al preu (últim any mòbil, de juny de 2024 a maig de 2025). Font: Elaboració pròpia a partir del tractament dades d’ESIOS (2025).

Senyal combinat de preus: autogeneració + tarifa períodes (2.0TD)

Senyal simple: tarifa períodes (2.0TD)

Senyal simple: tarifa indexada

Actualment, el volum d’energia que es mou en el mercat espanyol per tipologia de tarifes és el que ens indica la figura 5, per tipus de consumidor. Quasi la meitat de les llars disposen de contractes amb tarifa variable (indexada o per trams horaris) degut principalment a la tarifa regulada PVPC, que és indexada. En l’àmbit de les petites i mitjanes empreses (PIME) i en el sector industrial, el percentatge de contractes amb tarifa variable és més elevat. Tot i així, es pot observar una lleugera tendència de pas de contractes a tarifa fixa, arran de la crisi de preus elevats que hi va haver el 2022. Una forta indexació implica exposar la persona usuària a la variabilitat del mercat i que assumeixi el risc de no poder preveure l’import de la factura elèctrica fins a final de mes o d’exercici. Això explica que, mentre la volatilitat no ha parat de créixer en els darrers anys (figura 6) i ha generat més oportunitats per a estalviar diners si som flexibles, el percentatge de preus indexats en l’àmbit de les PIME i la indústria hagi crescut també de manera sostinguda, però, en canvi, hagi disminuït en l’en-

preus de la part central del dia són molt més baixos que a primera hora del matí o al vespre, quan entren en joc moltes altres tecnologies per a abastir el consum. Paral·lelament, existeix la possibilitat de proveir-se d’energia pròpia, col·lectiva o de tercers a un preu fixat amb antelació. És el cas, per exemple, de les plantes participades o de les iniciatives d’autoproducció col·lectiva. El grau d’incentiu de flexibilitat dependrà en gran mesura del disseny de tarifes, sent les més interessants aquelles que presenten diferents franges horàries i que, per tant, incentiven més la flexibilitat. En aquest sentit, en un extrem tenim la tarifa fixa, amb un mateix preu per a totes les hores del dia/setmana, que no proporciona cap incentiu per a moure consums. A l’altre extrem tenim les tarifes que vinculen el preu de cada hora o quart d’hora al resultat del mercat diari (indexat). Al mig podem trobar preus fixos que segueixen les franges horàries dels peatges i altres opcions amb preus vinculats a produccions específiques combinats amb altres modalitats.

Percentatge d’electricitat facturada en cada tipus de contracte, en el total del mercat (inclòs PVPC) el 2024 Preu indexat horari (el preu varia totes les hores) Preu per trams horaris (preus diferents per períodes) Preu únic (mateix preu totes les hores)

Domèstic

31 %

PIME

29 %

Industrial Vehicle elèctric

48 %

37 %

16 %

53 % 57 %

14 %

24 % 60 %

28 % 3%

Figura 5. Percentatge d’electricitat facturada per tipus de contracte el 2024. Font: CNMC, 2025. Traducció pròpia.

Dissenyar la flexibilitat de la demanda, eina clau per A la transició energètica

Figura 4. Exemples de matrius de senyal de preu i amb el consum grafiat a temps real (línia de puntets blaus). El gradient de verd, groc i vermell mostra moments del dia amb preu baix i elevat, respectivament. Font: Projecte RescoopVPP.

39

articles

Evolució mensual de preus i volatilitat en el mercat diari elèctric MIBEL zona espanyola Desviació típica

gen abr jul

gen abr jul oct

gen abr jul oct

gen abr jul oct

gen abr jul oct

gen abr jul oct

gen abr jul oct

€/MWh (preu mercat diari)

€/MWh (desviació típica)

Preu mitjà diari

Evolució del percentatge d’energia elèctrica facturada a preu fix (un o diversos trams) o a preu indexat en tot el mercat

Jairo Echàvez Martínez i Javier Castillo Tudela

Figura 6. Part superior: evolució mensual de preus i volatilitat; la volatilitat es mostra com la desviació típica diària del preu de mercat diari (groc). Part inferior: evolució percentual de l’adopció de tarifes fixes i indexades. Font: CNMC, 2025. Traducció pròpia.

40

80 % 60 % 40 % 20 % 0% Preus fixos

oct-21

maig-22

des-23

Preus indexats

Preus fixos

Preus indexats

Domèstic

torn domèstic, que pot lliurement decidir tarifa a mercat lliure. Per tant, quan dissenyem l’ecosistema de tarifes necessitem equilibrar les forces entre generar senyal flexible quan tenim moltes renovables o bé protegir les persones consumidores de la variabilitat del mercat, especialment aquelles que no tenen capacitat per a flexibilitzar els seus consums, factor que esdevé especialment sensible a mesura que va creixent la volatilitat intradiària dels preus. Aquest factor pot esdevenir crític per a la butxaca domèstica i més encara en famílies en situació de vulnerabilitat energètica. En comparació amb altres països del sud d’Europa, es pot considerar que l’Estat espanyol trasllada bastant les oportunitats de capturar els estalvis de la flexibilitat implícita als consumidors. Això és degut a una tarifa regulada bastant present, així com a un desplegament de comptadors intel·ligents que fan possible la discriminació horària del consum (Murley i Ferris, 2024).

3.2.2. La disponibilitat d’autogeneració El preu d’autogeneració ve donat per l’autoconsum propi o comunitari, en cas que en tinguem. Aquest preu depèn directament de la flexibilitat, ja que en moments de major

PIME

des-24

Preus fixos

Preus indexats

Industrial

generació es pot fer més autoconsum i, per tant, es pot estalviar més i amortitzar la inversió en la instal·lació. Tant és així que, en cas de no autoconsumir l’energia generada al mateix habitatge o a la comunitat energètica, s’injectarà en forma d’excedents a la xarxa i serà un recurs cada cop més malbaratat, ja que la compensació d’excedents tendeix a reduir-se o fins i tot a haver de pagar per vessar sobrant energètic (cada cop és més freqüent la presència de preus negatius al mercat diari; el 2023 no hi va haver cap hora amb preu negatiu, mentre que el 2024 se’n van registrar 247 i durant els primers cinc mesos del 2025 n’hi va haver 404). Això és així perquè, a mesura que creixen la demanda i l’electrificació, el sistema necessita minimitzar el volum d’energia que les xarxes han de vehicular. Com hem vist, doncs, el senyal de preu final al qual es troba subjecte el punt de consum serà la suma resultant dels dos senyals anteriors, preu i autoconsum. El creuament d’aquesta corba de preu resultant amb la seva corba de consum dona com a resultat la despesa energètica. Per tant, tenir capacitat per a aprofitar els avantatges de la flexibilitat implícita voldrà dir contractar una tarifa amb un grau de volatilitat i de trams horaris adequada a les nostres capacitats d’actuar sobre aquesta corba de consum per tal que agafi la major part de preus baixos possible. Com actuar sobre aquesta corba és un aspecte que tractarem en un apartat posterior.

És important no obviar el risc d’una aposta excessiva per les tarifes dinàmiques basades en el preu majorista d’OMIE (operador del mercat ibèric d’energia), ja que poden desconnectar generació i consum. Per a poder consumir, necessitem una generació a l’altre costat, i la realitat és que, malgrat que les tarifes dinàmiques basades en el preu d’OMIE poden maximitzar l’aprofitament dels preus baixos des del punt de vista de qui consumeix, són insuficients en la majoria dels casos per a cobrir els costos reals de generació renovable. Reconnectar generació i consum permet veure’n la interdependència i avançar cap a un ús responsable de l’energia com a bé comú, en lloc de mercaderia. Preus establerts a partir de plantes de producció col·lectiva són clau per a contrarestar la volatilitat del mercat, ja que el preu que es paga deixa d’estar vinculat al resultat del mercat majorista i passa a tenir en compte els costos reals de generació renovable. Si una part del preu ens ve fixat per la nostra energia comunitària i una altra part del preu per l’energia que la nostra comunitat no pot autoabastir, es dibuixa un preu combinat que respecta la viabilitat de l’energia comunitària i fomenta la flexibilitat.

3.3. Ser flexibles per a ajudar el sistema (flexibilitat explícita) A mesura que s’incorporen noves plantes de generació renovable variable, la gestió de l’equilibri entre l’energia produïda i l’energia consumida esdevé més complexa. Per a mantenir aquest balanç, s’actua mitjançant restriccions tècniques i mercats de balanç.

3.3.1. Restriccions a la generació renovable Les restriccions tècniques es fan un cop han casat les energies al mercat diari i l’operador del sistema (encarregat de la seguretat del sistema, en el nostre cas l’empresa Red Eléctrica de España) es troba que hi ha una inviabilitat tècnica per tal que la producció pactada en el mercat sigui entregada. En aquestes situacions, cal reordenar quines centrals produeixen i en quina quantitat (redespatxos). Les restriccions a la generació renovable són un problema que afecta globalment i es poden donar per saturació de les xarxes o perquè s’ha de deixar lloc a centrals de gas per a garantir la seguretat del subministrament. Habitualment, l’energia eòlica és la que més retallades de generació té, ja que es concentra geogràficament en zones d’abundant recurs eòlic i allunyades de les àrees de major consum. La generació pot arribar a ser tan elevada que, depenent de la capacitat de la xarxa, cal retallar-la per evitar saturacions. Tot i això, la producció solar fotovoltaica és també molt sensible a aquest problema, ja que tota la producció es concentra en les mateixes hores del dia.

A Europa, es preveu que, a mesura que entri més renovable al sistema, les retallades de producció renovable seran cada cop més freqüents. La flexibilitat de la demanda té el potencial de reduir aquestes retallades de producció substancialment, a banda d’aportar altres estalvis significatius relacionats amb l’estalvi en infraestructura i a suavitzar els pics de demanda que poden encarir el mix (Sáez Armenteros et al., 2022). La península Ibèrica, en comparació amb la resta d’Europa, és una de les regions on es preveu que les necessitats de redespatxos es multipliquin més tot i fer accions de millora de la xarxa, amb l’increment de costos associat. Es calcula que el volum d’energia afectada per redespatxos podria arribar a significar més del 25 % de la demanda total el 2040 (Thomassen et al., 2024).

3.3.2. Flexibilitat de la demanda en els mercats de balanç Els mercats de balanç són mecanismes econòmics que permeten corregir, en temps real o gairebé real, les desviacions entre la producció prevista i el consum efectiu. Existeixen diferents tipus de serveis de balanç segons el temps de resposta (reserva primària, secundària i terciària) i també segons la seva finalitat, com ara el control de la freqüència o de la tensió del sistema elèctric. Es preveu que la participació de la flexibilitat de la demanda en els diferents mercats majoristes de l’electricitat sigui una eina necessària per a facilitar la transició energètica i permetre l’entrada de més energia renovable al sistema. La capacitat de participació de la demanda a diferents mercats és encara molt limitada i es necessiten canvis regulatoris per a poder participar allà on sigui més útil, ja sigui a escala local, per a ajudar a la gestió de la xarxa de distribució, com pel que fa a la xarxa de transport mitjançant els mercats majoristes, de balanç i de capacitat. D’aquesta manera, la Directiva (UE) 2019/944, sobre normes comunes per al mercat interior de l’electricitat, ja va indicar els canvis reguladors que s’han de dur a terme per a facilitar i incentivar la participació dels consumidors en els mercats de l’electricitat. Alguns mecanismes de disseny de mercat o canvis que podem esperar són la reducció dels temps d’entrega (en blocs de 15 minuts en lloc d’una hora), l’aparició de mercats d’escala regional per a la gestió de congestions a la xarxa de distribució, els mercats de reserves de capacitat i l’aparició de la figura de l’agregador independent. Els agregadors independents combinen consums, generació distribuïda i sistemes d’emmagatzematge de diferents consumidors o productors. La seva funció és oferir aquesta energia de manera conjunta al mercat, guanyant escala i flexibilitat. Encara que la figura ja està reconeguda a la normativa espanyola, hi ha aspectes reguladors pendents de concretar, com l’accés a dades o la relació amb les comercialitzadores. En paral·lel a l’aparició de l’agregador independent, apareixeran les plantes de producció virtuals (de l’anglès

Dissenyar la flexibilitat de la demanda, eina clau per A la transició energètica

3.2.3.  Empoderament comunitari dels mitjans de generació

41

articles

virtual power plants o VPP), que seran l’instrument que tindran les comercialitzadores i les agregadores per a actuar de manera coordinada i remota sobre agrupacions d’actius flexibles, com per exemple carregadors de cotxe, bateries domèstiques, bombes de calor, neveres, etc. Les comunitats energètiques comencen a ser un facilitador de la flexibilitat, ja que promouen espais on mancomunar i agregar recursos flexibles. Un dels punts clau és la necessitat de fiscalitzar l’activació dels actius flexibles, ja sigui en temps real o diferit, per tal de verificar que els equips flexibles han respost satisfactòriament als requeriments del sistema en aquell moment. Per una banda, s’ha d’estandarditzar el càlcul del consum de referència desplaçat (baseline) i, per una altra, s’ha d’evitar que la dificultat d’accedir a dades en temps real per a petits participants faci impossible la seva participació.

4. Dissenyar consums flexibles

Jairo Echàvez Martínez i Javier Castillo Tudela

Veiem, doncs, que una primera passa per a beneficiar-se de la flexibilitat seria adoptar una tarifa variable que traslladi la disponibilitat dels recursos renovables, bé sigui un preu combinat que tingui en compte l’autogeneració al seu abast en cada moment del dia (ja sigui perquè té un autoconsum o forma part d’una comunitat energètica que n’hi reserva una part o una comercialitzadora amb generació pròpia i tarifes específiques), bé sigui una tarifa indexada a mercat diari, resultat «pur» del mix energètic espanyol. En aquesta valoració s’haurà de tenir en consideració el risc de volatilitat de la tarifa resultant i valorar si es pot i es vol assumir. A la vegada, en funció de si és un consumidor apte o no per a mercats de flexibilitat, podrà explorar amb la seva comercialitzadora o amb un agregador independent (figura de recent desenvolupament el 2026) la possibilitat d’oferir serveis de flexibilitat a xarxa i rebre una remuneració a canvi.

42

A mesura que madurin els mercats de flexibilitat (seguint les exigències de la normativa europea), aquesta oportunitat serà cada cop més accessible. El pas indispensable, però, perquè cada consumidor activi realment la seva capacitat flexible serà implementar totes les mesures que estiguin al seu abast per incrementar la capacitat flexible de les nostres instal·lacions, bé sigui amb l’adaptació d’hàbits de consum que es puguin implementar manualment, millorant els equips de major consum per fer-los més flexibles (per exemple, des d’un simple rellotge horari en un termos elèctric d’aigua calenta fins a incrementar la inèrcia tèrmica d’una nevera industrial per a poder parar compressors en moments cars…), bé sigui amb la implementació de sistemes domòtics o de gestió intel· ligent d’edificis que puguin fer una gestió anticipada i intel·ligent dels consums, sense afectar el confort o els processos productius que puguin estar-hi implicats, depenent si es tracta d’un edifici domèstic, terciari o indústria. En la figura 7 mostrem un exemple de gestió domòtica per a adaptar a la disponibilitat solar una llar on s’han flexibilitzat els consums de vehicles elèctrics, piscina i bateries.

4.1. Caracterització dels consums flexibles Generalment, podem descriure diferents tipus de recursos flexibles: — Parlem de consums desplaçables quan les persones usuàries poden decidir arbitràriament quan es fa i es pot situar habitualment en una franja concreta del dia (per exemple, una rentadora, rentavaixella, de vegades una càrrega de cotxe elèctric…). — Parlem de consums diferibles quan ja les persones usuàries no tenen tanta llibertat per a decidir sense assumir conseqüències no desitjades. Aquest és el cas de la climatització, que, si s’apaga durant molt de temps, es pot

Figura 7. Exemple d’adaptació de consums en una llar amb molt recurs flexible. En rosa, producció solar, i en barres, els consums. La línia blava representa el % de càrrega de la bateria domèstica. Font: RescoopVPP.

4.2. Electrificació flexible L’electrificació és necessària per a reduir la crema de combustibles, però més necessari és encara que els nous consums elèctrics que afegim al sistema siguin flexibles. Si no, ràpidament arribarem als límits d’infraestructura de la xarxa actual, com hem vist a l’apartat anterior de restriccions a les renovables, al mateix temps que farem més complexa i inestable la gestió de la xarxa, tot plegat contribuint a l’encariment de la factura elèctrica.

Taula 1 Caracterització i ordres de magnitud dels equips típicament flexibles en l’àmbit domèstic

kW

kWh

Tipus

Cost sense flexibilitat (€/any)

Estalvi si incorporem flex. (€/any)

Comentari

Bomba calor/fred aerotèrmia (aire-aigua)

~5

~25

Diferible / desplaçable

500

150/300

Bomba calor/fred geotèrmia (aigua-aigua)

~5

~25

Desplaçable

450

300

Inclou acumulador d’aigua.

Bomba calor/fred aire condicionat (aire-aire)

~3

~12

Diferible

200

50

La capacitat de la flexibilitat està subjecta a la inèrcia tèrmica de la casa. Bona correlació entre producció solar i necessitat de fred.

Aigua calenta sanitària ACS (termos elèctric)

~1-3

~9

Desplaçable

300

150

Gran flexibilitat en energia. Possibilitat d’apujar temperatura per a augmentar kWh.

Bombes piscina

~1-2

~6

Desplaçable

250

100

Molta flexibilitat. Bona correlació amb el sol.

Rentadora/rentaplats

~ 1-2

~4

Desplaçable

200

100

Difícil automatització.

Sistemes de reg

~1-2

~1

Desplaçable

40

20

Bona correlació amb sol. Cert conflicte energia / estalvi aigua.

Bateries

~5

~10

Desplaçable

0

250

Cost elevat d’inversió. Permet «fer flexible» consums que no ho són.

Càrrega cotxe elèctric

~3-11

~10

Desplaçable

550

250

Gran flexibilitat d’energia, fàcilment programable.

Combinable amb acumulador d’aigua per a esdevenir desplaçable.

Font: Adaptat de Som Comunitats (2024), https://drive.google.com/file/d/1J7p8R25HGXcyoGRHYK-7QmmLVw0ze_h8/view, sota llicència Creative Commons (CC BY-NC-SA 4.0 Internacional). https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/.

Dissenyar la flexibilitat de la demanda, eina clau per A la transició energètica

De la mateixa manera que les renovables entren en tensió amb altres usos del sòl, com desenvolupen Pérez-­ Sánchez (2024) i el Col·lectiu per a un Nou Model Energètic i Social Sostenible (Furró Estrany et al., 2023), no podem passar per alt que l’electrificació no només entra en tensió amb la infraestructura, sinó que també convida a una revisió constant del nostre model de societat. Un exemple és el sector del vehicle elèctric: cada cop la tendència evoluciona a potències més elevades per a reduir el temps de recàrrega, actualment ja superiors als 100 kW. Són potències molt elevades que afegeixen estrès i pertorbacions al sistema i requereixen majors sistemes de compensació i un control de xarxa més acurat per a atendre inestabilitats potencials. Una alternativa a aquesta tendència seria l’ús de bateries intercanviables, que separen el moment de recàrrega de la bateria de l’ús del vehicle. Un altre exemple d’escull per a l’electrificació flexible és la manca d’interoperabilitat dels aparells, electrodomèstics… que ja hi ha als habitatges o a la indústria. Instal· lar una aerotèrmia amb acumulació que no pot comunicar-­ se amb l’inversor fotovoltaic o amb el sistema de domòtica per a saber quan es té energia solar disponible és encara una barrera per superar. Encara hi ha molt camí a recórrer per tal que els fabricants facilitin documentació de les comunicacions dels equips i no limitin la llibertat del consumidor d’adquirir productes del mercat a través de la manca d’interoperabilitat. Tot això, però, requereix implicació política i normativa, similar als esforços que ha suposat la universalitat del connector USB-C (de l’anglès universal serial bus, bus en sèrie universal) per a recarregar els telèfons mòbils (Di-

perdre el confort de la zona, i això implica que aquesta apagada (per exemple, durant hores més cares) s’hagi de fer de manera supervisada i dins d’uns límits desitjats. — Els consums interrompibles són consums no «indispensables» i que es poden desactivar si es donen determinades condicions. Seria el cas de tancar llums si disposem de llum natural, o fins i tot apagar una planta de producció industrial si el cost de l’energia fa que el producte final no sigui rendible. No obstant això, la classificació d’un recurs en un dels tres grups anteriors dependrà de la naturalesa del seu ús i de les implicacions que tingui en cada situació per a la persona usuària. És important recalcar que la flexibilitat no és una mesura d’eficiència energètica que cerqui reduir el consum d’electricitat, sinó un mecanisme per a controlar el «quan», és a dir, en quin moment succeeix aquest consum o producció. A la taula 1 es mostren alguns exemples d’equips de consum, en aquest cas domèstic, amb major potencial de flexibilitat.

43

articles

rectiva 2022/2380 del Parlament Europeu). En general, les entitats reguladores ja estan convençudes de la necessitat de créixer en renovables i d’electrificar, però encara ha de madurar la visió en flexibilitat, xarxes intel·ligents i en la generació d’un ecosistema que ens ajudi a fer front a aquests problemes creixents.

Jairo Echàvez Martínez i Javier Castillo Tudela

5. Conclusions

44

La flexibilitat de la demanda facilita la transició energètica i té avantatges econòmics i mediambientals. Com a eina, permet gestionar l’equilibri generació-consum i esdevé més necessària a mesura que incorporem més centrals renovables no gestionables i s’incrementa la saturació de les xarxes de distribució a causa d’una electrificació creixent. La flexibilitat implícita (principalment per resposta a senyals de preu o de disponibilitat de recurs renovable) té potencial per a moure grans volums d’energia. Proporciona estalvi a la factura i es pot planificar amb antelació i requereix l’adaptació de patrons habituals de consum allà on sigui possible. La tendència actual és que l’energia en les hores centrals del dia siguin més barates que al vespre per l’alta presència d’energia solar. La flexibilitat explícita, que dona resposta a les necessitats d’operació de la xarxa, requereix una major tecnificació i mobilitza volums més baixos. Tot i així, és una eina clau per a solucionar les incidències que puguin sorgir en temps real. Permet aconseguir ingressos mitjançant l’oferiment de la flexibilitat al sistema, ja sigui a través d’una comercialitzadora o de la figura de l’agregador independent. Tanmateix, hem assenyalat que no podem avaluar la flexibilitat sense altres aspectes que l’acompanyen i que impliquen un risc per als consumidors i per als generadors. Si bé una major volatilitat en el senyal de preu proporciona majors oportunitats de ser flexible i estalviar, també trasllada el risc de mercat a la persona consumidora. Alhora, els preus baixos o negatius al mercat majorista tensionen la viabilitat de les plantes que no tenen l’energia assignada o venuda prèviament (a través d’un acord de compra d’energia o d’algun tipus d’autoconsum). Al darrer apartat, hem vist que els equips flexibles són a l’abast de tothom i només necessitem activar-ne la flexibilitat, ja sigui manualment o automàticament. Preveure que els nous equips elèctrics siguin flexibles pot requerir replantejar tecnologies o models de societat, com és el cas de la mobilitat, parant atenció a reduir el consum d’energia o augmentar l’eficiència del mateix equip sempre que sigui possible. Finalment, durant els propers anys han de continuar els esforços per tal que la flexibilitat sigui coneguda i esdevingui un actiu per a la indústria, el petit comerç i també els habitatges. En aquest àmbit, també les comunitats energètiques seran un espai clau per a mancomunar recursos i fer un pas més cap a l’empoderament ciutadà en l’àmbit de l’energia, la col·lectivització dels mitjans de generació renovable i la vehiculació de la creixent participació directa ciutadana en el sistema elèctric.

Bibliografia CNMC = Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia (2025). Informe de supervisión de los mercados minoristas de gas y electricidad: A ño 2024 : R ef. IS / DE / 027 / 25 [en línia]. <https://www.cnmc.es/sites/default/files/6099794.pdf> [Consulta: 18 setembre 2025]. ESIOS (2025) = Sistema de Información del Operador del Sistema (2025). Descargas [en línia]. <https://www.esios. ree.es/es/descargas> [Consulta: juny 2025]. EU 2022/2380 = Directiva (UE) 2022/2380 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de noviembre de 2022, por la que se modifica la Directiva 2014/53/UE, relativa a la armonización de las legislaciones de los estados miembros sobre la comercialización de equipos radioeléctricos [en línia]. <https://eur-lex.europa. eu/eli/dir/2022/2380/oj?locale=es> [Consulta: setembre 2025]. Furró Estany, E.; Riba Romeva, C.; Sempere Carreras, J.; Peiró Alemany, J. M. (2023). «Energia i territori. Criteris per a un nou equilibri a Catalunya». Revista de Tecnologia [en línia], núm. 11, p. 34-43 <https://revistes.iec.cat/index. php/RTEC/article/view/150641/148423> [Consulta: setembre 2025]. Murley, L.; Ferris, J. (2024). «2024 market monitor for demand side flexibility». LCP Delta and Smart Energy Europe [en línia], p. 25. <https://smarten.eu/wp-content/uploads/ 2025/02/Market-Monitor-for-DSF-2024.pdf> [Consulta: 22 agost 2025]. Pérez-Sánchez, L. (2024). «La transició energètica: impactes, beneficis i perspectives a diferents escales territorials». Revista de Tecnologia [en línia], núm. 12, p. 40-55 <https://issuu.com/institut-destudis-catalans/docs/ rtec_12?ff> [Consulta: 18 setembre 2025]. REE = Red Eléctrica de España (2025). Consulta el estado de las solicitudes [en línia]. <https://www.ree.es/es/clientes/ generador/acceso-conexion/conoce-el-estado-de-las -solicitudes> [Consulta: 1 octubre 2025]. REScoop VPP (2023) [en línia]. <https://www.rescoopvpp.eu> [Consulta: 18 setembre 2025]. Sáez Armenteros, A.; Heer, H. de; Fiorini, L.; Miranda Castillo, M.; Slot, T. (2022). «Demand-side flexibility in the EU: Quantification of benefits in 2030». SmartEn [en línia]. <https://smarten.eu/wp-content/uploads/2022/10/ SmartEN-DSF-benefits-2030-Report_DIGITAL-1.pdf> [Consulta: 18 setembre 2025]. Som Comunitats (2024). Introducció a la flexibilitat en comunitats energètiques [en línia]. <https://somcomunitats.coop/ recursos/> [Consulta: 18 setembre 2025]. Thomassen, G.; Fuhrmanek, A.; Cadenovic, R.; Pozo Camara, D.; Vitiello, S. (2024). Redispatch and congestion management [en línia]. Publications Office of the European Union, p. 18-22. <https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/ handle/JRC137685> [Consulta: 22 agost 2025].

articles

EL SEGLE XXI: L’ERA DELS MICROI NANOROBOTS Salvador Pané i Vidal

Institute of Robotics and Intelligent Systems, Escola Politècnica Federal de Zúric (ETH Zürich, Suïssa), i membre corresponent de l’Institut d’Estudis Catalans (IEC). vidalp@ethz.ch

Josep Puigmartí i Luis

Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), Barcelona, i Departament de Ciència de Materials i Química Física, Universitat de Barcelona (UB), Barcelona. josep.puigmarti@ub.edu

Alícia Casals i Gelpí*

Catedràtica jubilada de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i membre emèrita de l’Institut d’Estudis Catalans (IEC)

Resum: Els micro- i nanorobots representen una de les fronteres més prometedores de la tecnologia del segle xxi. Aquests dispositius, capaços de desplaçar-se dins de fluids biològics i executar tasques a escala microscòpica, obren la porta a aplicacions revolucionàries en diagnosi i teràpia mèdiques. La seva evolució ha estat possible gràcies als avenços en nanotecnologia, microfabricació i al control mitjançant camps magnètics, llum o ultrasons. Els darrers anys han vist la integració d’aquests sistemes amb estratègies de navegació i imatge mèdica, cosa que ha permès demostrar-ne el funcionament in vivo. Tot i això, encara cal resoldre reptes relacionats amb la biocompatibilitat, la degradació, l’escalabilitat de la fabricació i la validació clínica. En aquest article, es presenta una visió general dels principis físics de la locomoció a petita escala, les principals estratègies de propulsió i control, i les perspectives biomèdiques que podrien convertir allò que fa dècades era ciència-ficció en una realitat mèdica. Paraules clau: microrobots, nanorobots, locomoció, biomedicina, nanotecnologia.

THE 21st CENTURY: THE ERA OF MICRO- AND NANOROBOTS Abstract: Micro- and nanorobots represent one of the most promising frontiers in 21st-century technology. These devices, capable of moving through biological fluids and performing tasks on a microscopic scale, open the door to revolutionary applications in medical diagnosis and therapy. Their development has been made possible thanks to advances in nanotechnology, microfabrication, and control through magnetic, optical, or acoustic fields. In recent years, these systems have been integrated with medical imaging and navigation strategies, enabling the demonstration of their in vivo performance. Nevertheless, challenges remain regarding biocompatibility, degradation, manufacturing scalability, and clinical validation. This article presents an overview of the physical principles of small-scale locomotion, the main strategies of propulsion and control, and the biomedical perspectives that could turn what decades ago was science fiction into a medical reality. Keywords: microrobots, nanorobots, locomotion, biomedical applications, nanotechnology.

1. Introducció

A

l llarg dels anys seixanta del segle passat, la humanitat va experimentar grans avenços en ciència i tecnologia. Vam arribar per primer cop a la Lluna amb l’Apollo 11, es va comercialitzar la vacuna contra la poliomielitis, es va construir el primer làser i es va desenvolupar el primer ratolí per controlar un ordinador. També fou en aquesta dècada quan Richard Feynman, Premi Nobel de Física (1965), va pronunciar la seva cèlebre conferència «There’s plenty of room at the bottom» (1959), en què convidava a reflexionar sobre la immensa quantitat d’espai «lliure» que existeix a escales atòmiques i moleculars (Feynman, 1991). Feynman argumentava que, si algun dia fóssim capa-

ços de manipular la matèria àtom a àtom, podríem construir màquines i dispositius completament nous, amb propietats impensables a escala macroscòpica. En aquell discurs, Feynman també suggerí la possibilitat «d’engolir el cirurgià» perquè pogués operar des de dins del cos humà, una imatge que ell mateix reconegué haver manllevat del seu col·lega i amic Albert Hibbs. Ja aleshores, aquells científics visionaris imaginaven que un enginy robòtic miniaturitzat podria arribar a concebre’s en el futur per tractar condicions mèdiques que en aquell temps eren intractables. La ciència d’aquells anys també deixà la seva empremta en el cinema. Un bon exemple és la pel·lícula Fantastic voyage (1966), en què una tripulació i el seu submarí són miniaturitzats i implantats dins el cos d’un cientí-

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 45-51 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.79 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

* Autora de correspondència. alicia.casals@upc.edu

45

articles

Salvador Pané i Vidal, Josep Puigmartí i Luis i Alícia Casals i Gelpí

Figura 1. Fotograma de la pel·lícula Fantastic voyage (1966) en què s’observa un submarí miniaturitzat navegant a través d’un vas sanguini. F ont : E. E. C ocks i J. C. B lum (1966), Fantastic voyage (en línia), s. ll., American Film Institute Catalog, <https://catalog.afi.com/Catalog/movie details/19683> (consulta: 8 maig 2026).

46

fic amb una lesió cerebral, amb la missió de salvar-li la vida (Cocks i Blum, 1966) (figura 1). Era evident que tot això prefigurava allò que avui coneixem com a micro- i nanorobots, dispositius capaços de navegar a través de fluids mitjançant fonts d’energia externes com camps magnètics, llum, ultrasons o combinacions d’aquestes. Per la seva mida i pel fet de ser manipulats sense fils, aquests dispositius resulten especialment atractius per a aplicacions biomèdiques, ja que podrien accedir a espais confinats del cos humà on els cirurgians, amb les eines convencionals, tenen un accés molt limitat o bé afronten riscos molt elevats per a la vida del pacient. Un exemple d’aquesta possibilitat és la distribució localitzada de fàrmacs, que permetria administrar tractaments directament a la zona afectada i minimitzar efectes secundaris sistèmics.

2.

De la idea a la tecnologia

Malgrat que la idea dels micro- i nanorobots ja fou concebuda durant els anys seixanta, com explica hom que el seu veritable auge no s’hagi produït fins a les darreres dues dècades? Al nostre parer, hi ha dues raons de pes. En primer lloc, en aquell temps encara no controlàvem la matèria a l’escala micro- i nano- com ho fem actualment. Avui disposem d’un ventall amplíssim de tècniques de fabricació que permeten construir dispositius amb arquitectures i geometries molt diverses i combinar-les amb materials funcionals, com ara les xarxes metal·loorgàniques (metal-organic frameworks, MOF), reconegudes amb el Premi Nobel de Química de 2025, atorgat a Omar Yaghi, Susumu Kitagawa i Richard Robson, per les seves contribucions fonamentals al disseny i aplicació d’aquests materials porosos a escala nanomètrica (Royal Swedish Academy of Sciences, 2025). A més, aquests materials han servit com a base per al desenvolupament de microrobots biomèdics basats en MOF, que aprofiten la seva elevada porositat i capacitat d’emmagatzematge per actuar com a dipòsits de fàrmacs i

agents terapèutics, amb alliberament controlat en entorns biològics (Wang et al., 2019). Els avenços en química de materials i en tècniques de síntesi, com la denominada química click (Kolb, Finn i Sharpless, 2001), també han estat determinants en aquest progrés. Aquest terme designa un conjunt de reaccions químiques simples, eficients i altament selectives que permeten unir molècules de manera modular, gairebé com si fossin peces d’un giny mecànic. Aquesta estratègia de síntesi, també guardonada amb el Premi Nobel de Química de 2022 (atorgat a Sharpless, Meldal i Bertozzi) (Royal Swedish Academy of Sciences, 2022), ha fet possible crear materials funcionals i biocompatibles amb gran precisió i rendiment, aspectes essencials per al desenvolupament de micro- i nanorobots. Igualment, la litografia i la tecnologia basada en el silici, especialment en el desenvolupament de sistemes microelectromecànics (MEMS), han permès produir estructures amb una precisió i una escalabilitat extraordinàries (Nelson, Kaliakatsos i Abbott, 2010) (figura 2). Tanmateix, mentre aquestes tècniques planars han assolit una maduresa notable, els avenços recents en fabricació additiva han obert noves possibilitats per crear estructures tridimensionals amb geometries molt més lliures. A diferència dels processos MEMS planars, que sovint queden limitats a geometries 2.5D per a l’ús de capes, dipòsits o cavitats, la fabricació additiva permet crear estructures realment 3D i incorporar geometries internes que són difícils d’aconseguir amb litografia convencional, com, per exemple, xarxes poroses, cavitats tancades o estructures reticulars. Aquesta llibertat de disseny és important quan el funcionament depèn de la forma i l’estructura interna, i no només de la projecció en planta. En aquest context, destaquen processos d’alta resolució a escala micromètrica, com la impressió 3D per absorció de dos fotons, una tècnica de fotopolimerització que ha permès fabricar arquitectures tridimensionals de gran complexitat (Hu, Pané i Nelson, 2018). En paral·lel a aquests mètodes de fabricació directa, també s’han consolidat estratègies basades en l’autoassemblatge (self-assembly) (Yan et al., 2012) i en processos electroquímics (Moo et al., 2017),

Figura 2. Imatge de microscòpia electrònica que mostra un microrobot magnètic fabricat mitjançant processos típics de MEM. El microrobot (300 µm × 300 µm) consisteix en una molla d’or amb dos capçals ferromagnètics. Font: Elaboració pròpia.

3. Locomoció a escales micro- i nanomètrica Per poder impartir locomoció a micro- i nanoestructures, cal entendre primer si aquestes poden moure’s amb els mecanismes convencionals de desplaçament. Aquí apareix un altre gran repte: els mecanismes que funcionen a escala macroscòpica, en què dominen les forces associades a la inèrcia i, per tant, a la massa, no són aplicables a escala micro- i nano-, en què el moviment està governat principalment per les forces viscoses. La relació entre aquestes forces es descriu pel nombre de Reynolds, Re = ρ·v·L / μ, on L és la mida característica (una longitud representativa de l’objecte, com el diàmetre o la longitud); v, la velocitat de l’objecte, i µ, la viscositat del fluid. A mesura que decreix, les forces inercials esdevenen cada cop menys rellevants, mentre que les forces viscoses passen a dominar completament el moviment a l’escala micro- i nano-. Aquesta condició fou descrita per Edward Purcell, Premi Nobel de Física (1952), a la seva conferència «Life at low Reynolds number» (Purcell, 1977). Amb el conegut scallop theorem (teorema de la petxina), Purcell va mostrar que, en condicions de baixos nombres de Reynolds, qualsevol moviment simètric i reversible en el temps no produeix translació neta (figura 3) (Zhou et al., 2021). Dit d’una altra manera: a la nanoescala, una estructura que sigui semblant a una petxina i que obri i tanqui les valves amb un moviment purament repetitiu i simètric no avançarà gens en un medi altament viscós. De fet, Purcell ja observava que la natura havia estat capaç de concebre mecanismes que permeten a microorganismes i cèl·lules desplaçar-se fins i tot en aquestes condicions. Per exemple, els espermatozoides poden avançar a través del líquid seminal batent el seu flagell de manera ondulatòria, com si es tractés d’una ona viatgera; els bacteris utilitzen flagels helicoidals i quirals que roten com si fossin un llevataps, generant propulsió; i els neutròfils, per la seva banda, aprofiten la fricció i les variacions de viscositat aparent en determinades regions de la vasculatura per moure’s amunt i avall, fins i tot en contra del corrent sanguini, quan responen a senyals químics i immunològics. En tots aquests mecanismes hi ha un element comú: el moviment no és simètric en la seqüència temporal o bé la

Figura 3. Esquema il·lustratiu del teorema de la petxina de Purcell: en règim de baix nombre de Reynolds (Re≪1), típic de la micro- i nanoescala, un moviment recíproc no produeix cap desplaçament net; en conseqüència, la velocitat mitjana <V> és zero; en canvi, els moviments no recíprocs poden generar propulsió. Font: Figura adaptada de Zhou et al., 2021.

El segle XXI: l’era dels micro- i nanorobots

que permeten obtenir nanoestructures amb un alt grau d’ordre i potencial d’escalabilitat, sovint complementant els mètodes de fabricació directa. Altres processos com l’anodització, per la seva banda, han facilitat la formació de nanoestructures amb propietats funcionals específiques. Aquest mètode electroquímic permet generar plantilles poroses altament ordenades, com les d’alúmina anoditzada (Lee, Gösele i Nielsch, 2006), que serveixen de motlle per al creixement controlat de nanofils o d’estructures més complexes, com ara configuracions segmentades, coaxials, nucli-capa (core-shell), combinades o fins i tot helicoidals. Aquestes arquitectures constitueixen elements bàsics per a la construcció de nanodispositius i, en particular, d’estructures amb funcionalitats robòtiques a escala nanoscòpica (Jang et al., 2015). En conjunt, totes aquestes metodologies han obert la porta a un control sense precedents sobre l’escala micro- i nano- i han fet possible la fabricació de dispositius amb una complexitat i una versatilitat que fa només unes dècades eren impensables. En segon lloc, un dels grans reptes fou miniaturitzar motors i bateries per poder-los integrar dins dels micro­ robots, de manera que aquests poguessin moure’s i funcionar de forma autònoma. Però aquest objectiu topava amb límits físics difícils de superar, tot i que recentment s’han desenvolupat microrobots modulars i reconfigurables de volum ≤ 1 mm3 (Lee et al., 2025). Es tracta de petits mòduls 3D que integren xiplets de silici (xip o mòdul d’un circuit integrat, de mida reduïda, concebut perquè funcioni conjuntament amb altres xips per formar un sistema més gran) per al control i microLED per a la comunicació. Els mòduls es poden unir entre ells per formar estructures més grans i, en medi aquós, poden operar amb energia ambiental (captació solar) i generar moviment mitjançant processos electroquímics. Aquests sistemes representen un avenç tecnològic rellevant i poden trobar aplicacions en altres àmbits, com ara la microfabricació, la manipulació precisa de materials o l’exploració d’entorns confinats, on els requisits de biocompatibilitat són menys exigents. Per això, abans d’arribar a aquesta fita, la qüestió fonamental que calia resoldre era com proporcionar locomoció a dispositius extremament petits, sense dependre de motors i fonts d’energia interns clàssics.

47

Salvador Pané i Vidal, Josep Puigmartí i Luis i Alícia Casals i Gelpí

articles

48

simetria es trenca a la interfície amb el fluid. És precisament aquesta ruptura de la simetria la que fa possible la generació d’un desplaçament translacional en medis dominats per la viscositat. Inspirats per la natura, a partir de principis dels anys 2000 els investigadors començaren a explorar diferents formes de proporcionar moviment a micro- i nanoestructures. En essència, hi ha dues aproximacions principals. La primera consisteix a utilitzar materials que reaccionin amb el medi on estan dispersats: ens referim als micro- i nanomotors químics (Sánchez, Soler i Katuri, 2015). Aquestes estructures actuen com a catalitzadors de reaccions químiques amb els reactius presents al medi o bé hi reaccionen directament. Com a conseqüència, es generen gradients químics que creen una distribució asimètrica de substàncies al voltant de l’estructura o bé es formen bombolles de gas en una regió concreta de la seva superfície. En tots dos casos es trenca una simetria i és precisament aquesta ruptura la que dona lloc al moviment propulsiu del dispositiu. Els micro- i nanomotors químics no poden ser considerats autèntics microrobots, ja que els seus moviments són essencialment aleatoris. Atès que depenen de gradients químics, la seva aplicació generalitzada en biomedicina és difícil, encara que poden resultar útils en fluids corporals en què el moviment es veu molt més restringit. Sense treure mèrit als micro- i nanomotors químics, cal destacar que aquest àmbit ha comptat amb aportacions fonamentals d’investigadors de casa nostra. Samuel Sán­ chez, professor ICREA (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats) a l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), ha tingut un paper determinant en el desenvolupament i aplicació de nanomotors autopropulsats enzimàticament, amb especial incidència en l’àmbit biomèdic. Els seus treballs han demostrat com aquests motors poden moure’s utilitzant reaccions catalitzades per enzims, com la ureasa o la catalasa, aprofitant fuels (e. g., urea, peròxid d’hidrogen) presents en els fluids corporals per desplaçar-se. Entre els seus avenços més recents, destaca un treball en què es demostra l’ús de nanomotors funcionalitzats amb ureasa per al tractament localitzat del càncer de bufeta, capaços de distribuir fàrmacs directament a la paret vesical i millorar-ne l’eficàcia terapèutica (Simó et al., 2024). Arben Merkoci, també professor ICREA a l’Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) i membre de l’Institut d’Estudis Catalans (IEC), ha contribuït decisivament al desenvolupament de micro- i nanomotors aplicats a la detecció i a sensors, així com a la integració de nanomaterials funcionals en plataformes microfluídiques (Chałupniak, Morales-Narváez i Merkoçi, 2015). Aquestes contribucions situen la recerca catalana en una posició de referència internacional en aquest camp emergent. La segona estratègia consisteix a emprar fonts d’energia externa, com ara camps magnètics, llum o ultrasons. Aquí és on podem parlar pròpiament de micro- i nano­ robots. I diem «pròpiament» perquè, avui dia, la paraula micro­robot s’utilitza sovint de manera indiscriminada per a

qualsevol micro- o nanoestructura en moviment. Perquè un dispositiu pugui ser qualificat com a micro- o nano­ robot ha de complir uns requisits mínims: la seva trajectòria i velocitat han de poder ser controlades en tot moment i, a més, ha de ser possible aturar-lo a voluntat. Els micro- i nanomotors químics no poden ser considerats autèntics microrobots, ja que els seus moviments són essencialment aleatoris. En canvi, en un microrobot podem guiar la direcció canviant l’orientació d’un camp magnètic, modulant un gradient lumínic o variant un camp acústic, i també regular-­ ne la velocitat. A més, és possible aplicar-hi principis de la robòtica i utilitzar algoritmes de planificació de trajectòries per programar-ne el desplaçament, o bé modificar el tipus d’estímul extern per activar-hi altres funcions o tasques específiques (Kim et al., 2025). De fet, una analogia útil és la del braç robòtic: en aquest cas, les entrades corresponen a les velocitats de les seves articulacions i la sortida és el moviment del terminal que realitza la tasca encomanada, com podria ser acoblar una peça. De manera semblant, els micro- i nanorobots es poden entendre com a terminals que responen a entrades externes, com corrents elèctrics que actuen sobre bobines magnètiques, fonts de llum o transductors piezoelèctrics, que generen camps magnètics, òptics o acústics, respectivament. Són aquests camps els que funcionen com uns «braços invisibles» que controlen el moviment dels micro- i nanodispositius per tal que executin les funcions desitjades. Aquesta capacitat de control sobre els micro- i nanorobots obre la porta a aplicacions mèdiques que fins fa poc pertanyien a la ciència-ficció, com ara la navegació dirigida dins del sistema vascular o el lliurament selectiu de fàrmacs. Encara que dispositius més grans, com les càpsules endoscòpiques, ja han demostrat el potencial del diagnòstic mínimament invasiu, els microrobots podrien portar aquest concepte a una escala completament nova, en què la precisió i la interacció amb l’entorn biològic siguin controlades en temps real. D’entre les opcions més prometedores per a la bio­ medicina, els robots controlats per camps magnètics o per ultrasons són els que presenten més futur (Nelson i Pané, 2023). De fet, tant els camps magnètics com els ultrasons ja s’utilitzen àmpliament com a eines de diagnòstic mèdic, com per exemple en la ressonància magnètica nuclear i en l’ecografia, respectivament. La llum, en canvi, penetra escassament en els teixits biològics, fet que en limita l’ús per controlar estructures en zones profundes del cos humà. Els ultrasons tenen l’avantatge que el material del qual està fet el microrobot no ha de posseir propietats gaire específiques, com les necessàries en la manipulació òptica o magnètica, sinó només una geometria adequada i una diferència d’impedància acústica respecte del medi circumdant. No obstant això, els ultrasons són absorbits parcialment pels teixits tous i sobretot pels ossos, cosa que en dificulta l’aplicació en certes àrees, com la neurologia. En aquests casos caldria recórrer a estratègies més invasives, com ara la perforació, per tal d’accedir a regions concretes del cervell.

4. Pioners en microrobòtica

Figura 4. El primer microrobot helicoidal desenvolupat pel grup de recerca de Bradley Nelson a l’ETH Zürich. El microrobot consisteix en una cua bi­ metàl·lica i un cap ferromagnètic (la part superior correspon a una imatge de microscòpia electrònica del microrobot). Font: Zhang et al., 2009.

grup mostrà que eixams de microrobots quirals poden penetrar el cos vitri de l’ull i desplaçar-s’hi de manera controlada, cosa que obre la porta a aplicacions de microcirurgia i d’administració localitzada de fàrmacs a la retina (Wu et al., 2018). Aquests pioners, juntament amb nombrosos investigadors que hi han contribuït al llarg dels darrers anys, han assentat les bases de la microrobòtica biomèdica moderna, un camp que experimenta avui una expansió sense precedents. En aquest context, hom voldria destacar un altre investigador de casa nostra, Francesc Sagués (Universitat de Barcelona), que ha tingut un paper essencial en el desenvolupament del camp de la matèria activa i en l’estudi de col·lectius de partícules i motors magnètics (Sagués Mestre, 2023). Els seus treballs han mostrat com els eixams microrobòtics poden cooperar de manera coordinada i donar lloc a comportaments emergents que recorden els dels organismes vius, com l’alineament, la formació d’estructures o la migració col·lectiva dins de fluids complexos. Aquesta cooperació col·lectiva és especialment rellevant en l’àmbit biomèdic, ja que permet concebre estratègies en què centenars o milers de micro- o nanorobots poden treballar de manera sincronitzada per transportar càrregues, eliminar obstruccions, dirigir fluxos o distribuir fàrmacs de manera precisa en zones específiques de l’organisme. En entorns on el control individual seria inviable, el comportament cooperatiu dels eixams ofereix una via natural i robusta per assolir funcionalitats avançades, inspirant nous paradigmes de disseny en la microrobòtica mèdica. La figura 5 mostra una possible aplicació futura d’aquests sistemes en procediments mèdics de precisió,

El segle XXI: l’era dels micro- i nanorobots

En termes de locomoció, al llarg d’aquestes dues darreres dècades hem assistit a grans desenvolupaments i a un coneixement molt més profund del moviment a petita escala. Un dels pioners històrics d’aquest camp és Toshio Fukuda (Universitat de Nagoya, Japó), que ja des dels anys vuitanta i noranta desenvolupà micromanipuladors i sistemes robòtics capaços d’operar dins de fluids biològics i va establir les primeres plataformes de microrobòtica amb aplicacions mèdiques (Fukuda et al,. 1995). Més endavant, una de les primeres fites modernes fou la creació del primer micro­ robot magnètic capaç d’imitar el moviment helicoidal dels flagels bacterians, concebut per Bradley J. Nelson (Escola Politècnica Federal de Zúric, ETH Zürich, Suïssa) (figura 4) (Bell et al., 2007). La primera generació de microrobots helicoidals del grup constava d’un capçal magnètic i una cua helicoidal, amb gruixos d’entre 27 i 42 nm, amplades inferiors a 2 μm i diàmetres d’hèlix menors de 3 μm (figura 4). Quan se sotmet aquesta estructura a camps magnètics rotacionals, el microrobot rota al voltant del seu eix llarg i realitza un moviment anàleg al d’un llevataps. Aquest mecanisme és emprat per un gran nombre de microorganismes, com per exemple el bacteri Escherichia coli, que rota el seu flagel o flagels per tal de moure’s a través de fluids. Nelson també és pioner en el desenvolupament de sistemes de navegació magnètica compatibles amb equips clínics, com els sistemes de fluoroscòpia per raigs X, un pas essencial per traslladar la microrobòtica de l’entorn experimental al mèdic (Gervasoni et al., 2024). També cal destacar Sylvain Martel (Polytechnique Montréal, Canadà), que aconseguí utilitzar el camp magnètic d’un sistema de ressonància magnètica nuclear per controlar microrobots dins de vasos sanguinis, demostrant-ne el potencial per a la navegació in vivo (Martel et al., 2009). Posteriorment, el seu grup amplià aquest concepte mitjançant l’ús de bacteris magnetotàctics com a plataformes microrobòtiques bioguiades. En aquest context, el grup de Martel demostrà que bacteris magnetoaerotàctics es podien utilitzar com a plataformes microrobòtiques per transportar nanoliposomes carregats amb fàrmacs cap a regions hipòxiques de tumors, aprofitant tant la seva orientació magnètica com la seva resposta als gradients d’oxigen (Felfoul et al., 2016). Aquest estudi representa una de les primeres proves convincents d’una estratègia microrobòtica híbrida biosintètica, amb un clar potencial per a aplicacions terapèutiques dirigides. Un altre nom fonamental en el camp és Peer Fischer (Universitat de Heidelberg, Alemanya), pioner en el disseny de microrobots quirals i en l’ús combinat de llum i magnetisme per impulsar nanoestructures. Del seu grup, hom destaca un estudi en què es demostra que el teorema de la petxina formulat per Purcell, segons el qual no pot haver-hi desplaçament net amb un moviment simètric a baixos nombres de Reynolds, no s’aplica a fluids no newtonians, on les propietats reològiques del medi permeten el moviment fins i tot amb seqüències simètriques de deformació (Qiu et al., 2014). Posteriorment, en un altre estudi, el seu

49

articles

Salvador Pané i Vidal, Josep Puigmartí i Luis i Alícia Casals i Gelpí

Figura 5. Esquema conceptual d’un procediment mèdic basat en microrobots dirigits i controlats magnèticament per a l’alliberament localitzat de fàrmacs. Font: Elaboració pròpia.

50

en què un catèter permetria el desplegament d’una arquitectura microrobòtica composta dins del sistema vascular, la seva navegació magnètica fins al teixit diana, la desagregació en un eixam de micro- o nanodispositius i, finalment, l’alliberament controlat de fàrmacs, seguit de la seva degradació o eliminació fisiològica. Aquesta visió integra els principals reptes del camp com la biocompatibilitat, els mètodes d’implantació, control i navegació, i la farmacologia de precisió, tots ells essencials per a la translació clínica de la microrobòtica.

seguretat en un mateix marc es podrà fer el salt definitiu de la prova de concepte al benefici clínic real. En aquesta línia, els grups de Pané i Nelson han demostrat recentment una plataforma de microrobòtica magnètica pensada per portar el fàrmac exactament on cal i reduir l’exposició sistèmica (i, per tant, els efectes secundaris): combina un sistema de navegació electromagnètica clínic, un catèter d’alliberament i microcàpsules biodegradables o dissolubles, amb seguiment sota fluoroscòpia, i s’ha validat tant en models de vasculatura com en models animals grans (Landers et al., 2025) (figura 6). Així, allò que el Viatge fantàstic va fixar en l’imaginari col·lectiu, dispositius diminuts re-

5. Conclusions Si bé els avenços en locomoció han estat notables, també s’han produït progressos rellevants en la manera de funcionalitzar aquestes estructures per dotar-les de més habilitats i funcions. S’hi han carregat fàrmacs i agents terapèutics, s’han demostrat proves in vivo, especialment en l’àmbit de la locomoció i en alguns tractaments incipients, i s’ha validat el control coordinat d’aquests dispositius en forma d’eixams. El repte actual és integrar tots aquests avenços i orientar-los cap a indicacions clíniques concretes. La comunitat treballa per acotar aplicacions i garantir que es compleixin tots els requisits per a la seva aplicació bio­ mèdica: biocompatibilitat i seguretat, degradació o eliminació efectiva (per exemple, via renal, si és pertinent), traçabilitat mitjançant agents de contrast compatibles amb la pràctica clínica, sistemes de navegació compatibles amb equips clínics, i estratègies d’implantació dins del cos, com l’ús de catèters, endoscòpia o injecció intrateixit. A tot això s’hi afegeixen aspectes pràctics com l’esterilització, l’escalabilitat de la fabricació i l’alineament regulatori. Només integrant el control, la funcionalització, la imatge i la

Figura 6. Càpsula microrobòtica magnètica (1,6 mm de diàmetre) subjectada amb un catèter d’alliberament. Font: Luca Donati.

Bibliografia Bell, D. J. [et al.] (2007). «Flagella-like propulsion for microrobots using a nanocoil and a rotating electromagnetic field». A: Proceedings of the 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation, núm. 1, p. 1128-1133. Chałupniak, A.; Morales-Narváez, E.; Merkoçi, A. (2015). «Micro and nanomotors in diagnostics». Advanced Drug Delivery Reviews, núm. 95, p. 104-116. Cocks, E. E.; Blum, J. C. (1966). Fantastic voyage [en línia]. [S. ll.]: American Film Institute Catalog. <https://catalog.afi. com/Catalog/moviedetails/19683>. Felfoul, O. [et al.] (2016). «Magneto-aerotactic bacteria deliver drug-containing nanoliposomes to tumour hypoxic regions». Nature Nanotechnology, vol. 11, núm. 11, p. 941-947. Feynman, R. (1991). «There’s plenty of room at the bottom». Science, vol. 254, núm. 5036, p. 1300-1301. Frutiger, D. R. [et al.] (2008). «Magmites – wireless resonant magnetic microrobots». A: Proceedings of the 2008 IEEE International Conference on Robotics and Automation. [S. ll.]: IEEE, p. 1018-1023. Fukuda, T. [et al.] (1995). «Steering mechanism of under­ water micro mobile robot». Proceedings of the 1995 IEEE International Conference on Robotics and Automation, núm. 1, p. 363-368. Gervasoni, S. [et al.] (2024). «A human-scale clinically ready electromagnetic navigation system for magnetically responsive biomaterials and medical devices». Advanced Materials, vol. 36, núm. 31, e2310701. Hu, C.; Pané, S.; Nelson, B. J. (2018). «Soft micro- and nanorobotics». Annual Review of Control, Robotics, and Autonomous Systems, vol. 1, núm. 1, p. 53-75. Jang, B. [et al.] (2015). «Undulatory locomotion of magnetic multilink nanoswimmers». Nano Letters [en línia], vol. 15, núm. 7, p. 4829-4833. <http://doi.org/10.1021/ acs.nanolett.5b01981>. Kim, M. [et al.] (2025). «Targeted drug delivery: From chemistry to robotics at small scales». Annual Review of Control, Robotics, and Autonomous Systems, vol. 8, núm. 1, p. 379-405. Kolb, H. C.; Finn, M. G.; Sharpless, K. B. (2001). «Click chemistry: Diverse chemical function from a few good reactions». Angewandte Chemie International Edition, vol. 40, núm. 11, p. 2004-2021. Landers, F. C. [et al.] (2025). «Clinically ready magnetic micro­ robots for targeted therapies». Science, vol. 390, núm. 6774, p. 710-715. Lee, W.; Ji, R.; Gösele, U.; Nielsch, K. (2006). «Fast fabrication of long-range ordered porous alumina membranes

by hard anodization». Nature Materials, vol. 5, núm. 9, p. 741-747. Lee, Y. [et al.] (2025). «Si chiplet–controlled 3D modular micro­ robots with smart communication in natural aqueous environments». Science Robotics, vol. 10, núm. 105, eadu6007. Martel, S. [et al.] (2009). «MRI-based medical nanorobotic platform for the control of magnetic nanoparticles and flagellated bacteria for target interventions in human capillaries». The International Journal of Robotics Research, vol. 28, núm. 9, p. 1169-1182. Moo, J. G. S. [et al.] (2017). «Nano/microrobots meet electro­ chemistry». Advanced Functional Materials, vol. 27, núm. 12, 1604759. Nelson, B. J.; Kaliakatsos, I. K.; Abbott, J. J. (2010). «Micro­ robots for minimally invasive medicine». Annual Review of Biomedical Engineering, vol. 12, núm. 1, p. 55-85. Nelson, B. J.; Pané, S. (2023). «Delivering drugs with microrobots». Science, vol. 382, núm. 6675, p. 1120-1122. P urcell , E. M. (1977). «Life at low Reynolds number». American Journal of Physics, vol. 45, núm. 1, p. 3-11. Qiu, T. [et al.] (2014). «Swimming by reciprocal motion at low Reynolds number». Nature Communications, vol. 5, núm. 1, 5119. Royal Swedish Academy of Sciences (2022). The Nobel Prize in Chemistry 2022 – Press release [en línia]. <https://www. nobelprize.org/prizes/chemistry/2022/press-release/> [Consulta: 8 maig 2026]. — (2025). The Nobel Prize in Chemistry 2025 – Prize announcement [en línia]. <https://www.nobelprize.org/prizes/ chemistry/2025/press-release/> [Consulta: 8 maig 2026]. Sagués Mestre, F. (2023). Colloidal active matter: Concepts, experimental realizations, and models. 1a ed. Londres: Routledge. Sánchez, S.; Soler, L.; Katuri, J. (2015). «Chemically powered micro- and nanomotors». Angewandte Chemie International Edition, vol. 54, núm. 5, p. 1414-1444. Simó, C. [et al.] (2024). «Urease-powered nanobots for radionuclide bladder cancer therapy». Nature Nanotechnology, vol. 19, núm. 4, p. 554-564. Wang, X. [et al.] (2019). «MOFBOTS: Metal-organic-­frameworkbased biomedical microrobots». Advanced Materials, vol. 31, núm. 27, 1901592. Wu, Z. [et al.] (2018). «A swarm of slippery micropropellers penetrates the vitreous body of the eye». Science Advances, vol. 4, núm. 11, eaat4388. Yan, J. [et al.] (2012). «Linking synchronization to self-assembly using magnetic Janus colloids». Nature, vol. 491, núm. 7425, p. 578-581. Zhang, L. [et al.] (2009). «Characterizing the swimming properties of artificial bacterial flagella». Nano Letters, vol. 9, núm. 10, p. 3663-3667. Zhou, H. [et al.] (2021). «Magnetically driven micro and nanorobots». Chemical Reviews, vol. 121, núm. 8, p. 49995041.

El segle XXI: l’era dels micro- i nanorobots

corrent el cos per actuar de manera local, avui comença a prendre forma en demostracions experimentals que ja incorporen components i fluxos de treball compatibles amb la pràctica clínica.

51

articles

L’ART DE L’INVISIBLE: OCULTACIÓ DE DADES COM A OPORTUNITAT I AMENAÇA PER A LA SOCIETAT DIGITAL David Megías Jiménez

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 52-63 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.80 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

Centre de Recerca en Tecnologies Ètiques i Connectivitat per a la Humanitat (UOC-TECH), Estudis d’Informàtica, Multimèdia i Telecomunicació, Universitat Oberta de Catalunya, rambla del Poblenou, 154, 08018 Barcelona. dmegias@uoc.edu

52

Resum: L’ocultació de dades (data hiding) engloba un conjunt de tècniques, principalment l’esteganografia i la marca d’aigua digital (digital watermarking), l’objectiu de les quals és incrustar informació secreta en un objecte portador (imatge, àudio, protocols de xarxa), de manera que passi desapercebuda o se’n garanteixi l’autenticitat. Aquestes tecnologies, inicialment concebudes per a comunicacions d’intel·ligència i protecció de drets d’autor, s’han transformat exponencialment amb l’era digital. Aquest article analitza les propietats tècniques clau que governen la funcionalitat de cada branca (capacitat, robustesa, indetectabilitat estadística) i exposa el seu impacte en escenaris emergents. S’hi detallen solucions innovadores per a la seguretat en xarxes d’internet de les coses (IoT, de l’anglès internet of things) (mitjançant marcatge d’aigua zero, zero-watermarking), la protecció de la privadesa en xarxes elèctriques intel·ligents, l’anàlisi forense digital avançada i la combinació d’aquestes tècniques amb la intel·ligència artificial i aplicacions basades en la cadena de blocs (blockchain). Tanmateix, es fa èmfasi en l’amenaça creixent de l’ús maliciós per part de grups criminals, l’esteganografia de xarxa i el programari maliciós esteganogràfic (stegomalware). L’article conclou subratllant la importància de l’estegoanàlisi com a defensa essencial en la «cursa armamentista» constant que defineix aquest camp, i apunta els reptes i les perspectives futures d’aquesta branca de la seguretat de la informació. Paraules clau: ocultació de dades, esteganografia, marca d’aigua digital, ciberseguretat, estegoanàlisi.

THE ART OF THE INVISIBLE: DATA HIDING AS BOTH AN OPPORTUNITY AND A THREAT FOR DIGITAL SOCIETY Abstract: Data hiding encompasses a set of techniques, primarily steganography and digital watermarking, with the goal of embedding secret information into a carrier object (image, audio, network protocols) so that it goes unnoticed or its authenticity is guaranteed. These technologies, initially conceived for intelligence communications and copyright protection, have transformed exponentially with the digital era. This article analyzes the key technical properties that govern the functionality of each branch (capacity, robustness, statistical undetectability) and explores their impact on emerging scenarios. It details innovative solutions for IoT security (using zero-­ watermarking), the protection of privacy in smart grids, advanced digital forensics, and the combination of these techniques with artificial intelligence and applications based on blockchain. Furthermore, emphasis is given to the growing threat of malicious use by criminal groups, network steganography, and steganographic malware (stegomalware). The article concludes by underlining the importance of steganalysis as an essential defense in the constant “arms race” that defines this field and outlines the challenges and future perspectives of this branch of information security. Keywords: data hiding, steganography, watermarking, cybersecurity, steganalysis.

1. Introducció

1.1. Orígens i conceptes fonamentals

L

Ja al segle v aC, l’historiador grec Heròdot relatava un dels primers casos coneguts de comunicació secreta (Kahn, 1996), anterior a l’era digital. El general atenès Histieu va rasurar el cap del seu esclau més fidel, li va tatuar un missatge i va esperar que el cabell li tornés a créixer abans d’enviar-lo al tirà de Milet, Aristàgores. Aquest, coneixedor de l’existència del missatge, va haver de rasurar-li el cap de nou per llegir el missatge ocult que instava a iniciar una revolta.

a necessitat de protegir secrets i de permetre la comunicació sense que tercers en coneguin l’existència és una preocupació que ha acompanyat la humanitat des de l’antiguitat. Aquesta cerca de confidencialitat ha estat una constant històrica que ha donat lloc a l’evolució de diverses disciplines dins l’àmbit de la seguretat de la informació.

— Aquest exemple clàssic il·lustra perfectament el concepte ocultació de dades (data hiding) (Cox et al., 2007). Aquesta disciplina, juntament amb la criptografia, forma els dos pilars principals de la seguretat de la informació pel que fa a la protecció de missatges. És fonamental entendre que, tot i estar relacionades, els seus fonaments i objectius són clarament diferenciats: — C riptografia: derivada del grec κρυπτός (kryptós, ‘ocult’) i γράφειν (gráphein, ‘escriure’), la criptografia se centra a transformar la informació mitjançant tècniques de xifratge, funcions criptogràfiques de resum (hash) o signatures digitals. L’objectiu és protegir el contingut del missatge, fent-lo inintel·ligible a terceres parts no autoritzades, assegurant-ne la confidencialitat, la integritat i l’autenticitat. — Ocultació de dades (data hiding): aquesta disciplina va un pas més enllà i el seu objectiu principal és ocultar fins i tot que la mateixa comunicació s’està produint. L’ocultació de dades es divideix tradicionalment en dues branques principals: l’esteganografia i les marques d’aigua digitals. La figura 1 mostra una comparativa dels procediments que es porten a terme en la criptografia i l’esteganografia.

1.2. Esteganografia i marca d’aigua digital 1.2.1. Esteganografia L’esteganografia (Serra i Lerch, 2014) és l’art de l’escriptura oculta, derivada del grec στεγανός (steganós, ‘cobert’ o ‘ocult’) i γράφειν (gráphein, ‘escriure’). Consisteix en el conjunt de tècniques destinades a l’enviament de missatges secrets incrustats en elements aparentment innocus (l’objecte portador o cover work). A diferència de la criptografia, l’objectiu primordial de l’esteganografia és que el missatge

passi completament desapercebut, sense que cap observador extern no pugui detectar-ne l’existència. Les aplicacions inicials d’aquestes tècniques es van des­ envolupar, lògicament, en l’àmbit militar o d’espionatge, però actualment s’han multiplicat exponencialment amb la digitalització. Continguts multimèdia, com ara imatges, vídeos o arxius d’àudio, protocols d’Internet o arxius de text esdevenen portadors ideals de missatges amagats. D’altra banda, l’estegoanàlisi (Megías i Lerch-Hostalot, 2023) és la branca de l’ocultació de dades l’objectiu de la qual és detectar missatges amagats mitjançant esteganografia.

1.2.2. Marca d’aigua digital (digital watermarking) La marca d’aigua digital (digital watermarking) (Cox et al., 2007) també incrusta dades, anomenades marca o watermark, en un objecte digital, generalment mantenint-ne la qualitat perceptual. Tanmateix, a diferència de l’esteganografia, el contingut portador (per exemple, una imatge o un vídeo) en el context de les marques d’aigua és valuós, i la marca incrustada hi està relacionada, tot proporcionant informació com ara el propietari o la llicència. Les seves funcions típiques són la protecció dels drets d’autor, l’autenticació de continguts, la traçabilitat de transaccions i el control de còpies. Igual que en el cas de l’esteganografia, l’ús de marques d’aigua es remunta a segles enrere, inicialment com a mètodes per a la identificació de paper o la prevenció de falsificacions. L’ús d’un bitllet de vint dòlars com a exemple en la figura 2 il·lustra perfectament les dues grans categories de marques d’aigua. D’una banda, la marca d’aigua física o filigrana (la petita imatge del president Jackson) és una característica de seguretat incorporada al paper del bitllet

L’art de l’invisible: ocultació de dades com a oportunitat i amenaça per a la societat digital

Figura 1. Comparació entre criptografia i esteganografia. Font: Elaboració pròpia.

53

articles

Figura 2. Exemple de marca d’aigua. Font: Elaboració pròpia, amb l’eina d’intel· ligència artificial Gemini Pro.

per prevenir-ne la falsificació, i es fa clarament perceptible en exposar-lo a la llum. D’altra banda, la marca d’aigua digital visible (el logotip de Gemini que es veu a la cantonada inferior dreta de la imatge) es fa servir per identificar la font, l’autoria o la propietat intel·lectual de l’actiu digital en l’era actual. És important tenir present que existeix una certa «zona grisa» entre ambdues tècniques, en què les aplicacions combinen algunes propietats de totes dues branques i en què el terme general d’«ocultació de dades» es fa servir per referir-s’hi.

David Megías Jiménez

1.3. L’impacte en l’era digital

54

Amb l’arribada de la digitalització, la capacitat de l’ocultació d’informació s’ha multiplicat, aprofitant l’elevat volum de dades dels continguts multimèdia i la seva ubiqüitat a la xarxa. Aquesta capacitat, però, s’ha manifestat tant per a usos legítims (com ara per a dissidents polítics) com amb finalitats delictives i terroristes. L’ocultació de dades ja no es limita als mitjans tradicionals, sinó que està expandint les seves fronteres cap a àrees emergents, com ara la internet de les coses (IoT), les xarxes elèctriques intel·ligents (smart grids) o els protocols de xarxa. Aquest article ofereix una visió general de les aplicacions tradicionals de l’ocultació de dades, detalla les propietats tècniques que defineixen cadascuna de les seves branques i, finalment, introdueix les tendències més recents, assenyalant tant les noves oportunitats que ofereixen per a la seguretat i la privadesa com les amenaces emergents per a les persones usuàries i la societat en general.

2. Aplicacions tradicionals de l’ocultació de dades En aquest apartat, s’ofereix una visió general de les aplicacions històriques i establertes de l’ocultació de dades. Tra-

dicionalment, les aplicacions de la marca d’aigua digital i l’esteganografia s’han enfocat a escenaris de protecció de contingut i comunicacions secretes, respectivament.

2.1. Aplicacions de l’esteganografia L’objectiu principal de l’esteganografia és transportar un missatge secret entre dues parts que es comuniquen, assegurant que la comunicació en si mateixa passi desapercebuda. El missatge secret s’amaga dins un objecte portador aparentment innocent, que en aquest context és considerat de poc o cap valor, ja que l’important és la comunicació encoberta. Històricament, les aplicacions més conegudes de l’esteganografia s’han vinculat a escenaris que requereixen el màxim secret sobre l’existència de la informació:

2.1.1. Comunicacions militars i d’intel·ligència Aquesta és l’aplicació clàssica de l’esteganografia, en què la transferència de missatges ha de ser invisible i indetectable per a qualsevol observador extern. En aquests entorns, la prioritat és la seguretat de la comunicació encoberta i es considera acceptable degradar la qualitat de l’objecte portador si això permet obtenir més amplada de banda per al missatge secret.

2.1.2. Esteganografia per a dissidents En països amb règims autoritaris on la llibertat política es troba restringida i les comunicacions estan censurades o són espiades, l’esteganografia ofereix una via segura per als dissidents. Tècnicament, existeixen tres opcions per a la comunicació secreta: criptografia, retransmissors anònims (anonymous remailers) i esteganografia. Tant la criptografia com els retransmissors anònims poden aixecar sospites a les auto-

2.1.3. Esteganografia per a grups criminals i terroristes El mateix principi d’indetectabilitat que beneficia els dissidents es pot aprofitar per a la delinqüència organitzada i el terrorisme (Gallagher, 2012; Zielińska, Mazurczyk i Szczypiorski, 2014). Quan grups criminals estan sotmesos a vigilància legal, les comunicacions xifrades poden revelar, per elles mateixes, les identitats dels comunicants. Els retransmissors anònims, tot i ser una bona opció, poden veure la seva informació divulgada amb ordres judicials. Així doncs, l’esteganografia esdevé una solució altament atractiva per amagar missatges, documents o, fins i tot, per a la injecció de programari maliciós (stegomalware) (Cabaj et al., 2018). Tot i que la presència de programari esteganogràfic pot ser una prova incriminatòria, alguns sistemes són prou simples per aplicar-se sense eines específiques, cosa que fa possible la comunicació encoberta amb operacions bàsiques de línia d’ordres.

s’incrusten diferents marques d’aigua o empremtes úniques en un mateix contingut que es distribueix a diverses persones compradores. Si una còpia es redistribueix il·legalment, l’empremta digital permet identificar i rastrejar la persona responsable (traitor tracing), fet que facilita les accions legals posteriors. La marca d’aigua és també d’utilitat per a l’autenticació de contingut i la detecció o localització de manipulacions. Mitjançant esquemes de marques d’aigua fràgils o semifràgils, és possible detectar si una obra digital ha estat alterada per un adversari. Alguns sistemes sofisticats fins i tot permeten localitzar les falsificacions específiques dins del contingut (tampering localization). Finalment, trobem el control de còpies i el control de dispositius. El primer tipus d’aplicació incorpora marques d’aigua (never-copy watermarks) per prevenir la còpia amb tecnologia que respecti uns certs estàndards industrials. El segon permet controlar dispositius específics mitjançant marques d’aigua invisibles incrustades en els seus senyals. A més, les marques d’aigua faciliten la millora de l’operació en sistemes heretats (legacy enhancement), ja que els senyals digitals es poden incrustar en els seus homòlegs analògics, cosa que permet la compatibilitat amb dispositius nous sense interferir amb els existents.

2.2. Aplicacions de la marca d’aigua digital 3. Propietats dels esquemes d’ocultació de dades La marca d’aigua digital consisteix a incrustar una informació o marca en un objecte digital, generalment mantenint-­ ne la qualitat perceptual. A diferència de l’esteganografia, el contingut portador (per exemple, una imatge o vídeo), en el cas de les marques d’aigua, és valuós i la marca incrustada hi està relacionada. Les seves aplicacions principals giren al voltant de la protecció, autenticació i control del contingut. Una de les aplicacions més directes és el monitoratge de difusió (broadcast monitoring). Aquesta tècnica es basa en l’ús de marques d’aigua ocultes en emissions de ràdio o televisió per a la detecció automàtica de continguts (com ara cançons) o anuncis específics. Això s’aconsegueix primer inserint una marca d’aigua imperceptible prèviament a l’emissió del contingut i, més endavant, extraient-la automàticament mitjançant l’anàlisi dels senyals de difusió amb un sistema informàtic. Un exemple clar d’això és la verificació que un contingut publicitari o un cert programa s’ha emès d’acord amb les especificacions d’un contracte. En l’àmbit de la propietat intel·lectual, les marques d’aigua s’utilitzen per a la identificació del propietari i per a la prova de propietat. Mentre que la primera aplicació consisteix a incrustar la informació de contacte del titular dels drets d’autor (millorant els avisos textuals, ja que la marca és invisible i inseparable de l’objecte que protegeix), la segona busca establir una prova legal de la propietat d’una obra, fins i tot davant d’un tribunal. Una altra funció crítica és la traçabilitat de transaccions (transaction tracking) o empremta dactilar digital (fingerprinting) (Megías, Kuribayashi i Qureshi, 2020). En aquest cas,

Tant la marca d’aigua digital com l’esteganografia requereixen un seguit de propietats per tal que l’aplicació assoleixi els seus objectius. Les propietats necessàries varien considerablement segons l’aplicació específica a la qual es destina el sistema.

3.1. Propietats de l’esteganografia i l’estegoanàlisi Les propietats de l’esteganografia tenen com a principal objectiu la indetectabilitat estadística de la comunicació. Les principals propietats a considerar són la capacitat, la seguretat i, com a element clau, la indetectabilitat. Pel que fa a l’estegoanàlisi, els mètodes es classifiquen en diversos tipus, com ara els atacs al sistema, els atacs cecs i els atacs dirigits.

3.1.1. Capacitat (capacity) En esteganografia, es distingeixen dos conceptes de capacitat. La capacitat d’incrustació es refereix a la quantitat màxima de dades que es pot amagar en un objecte portador. Per contra, la capacitat esteganogràfica és la quantitat de dades que pot ser amagada de manera efectiva en un objecte portador sense que un adversari pugui detectar la comunicació secreta. Aquesta mesura es pot expressar en bits per unitat de l’objecte, com ara bits per píxel o bits per segon. Un altre con-

L’art de l’invisible: ocultació de dades com a oportunitat i amenaça per a la societat digital

ritats. Per contra, l’esteganografia emergeix com el mètode més segur, ja que el seu objectiu és, precisament, que la comunicació encoberta no sigui detectada.

55

articles

cepte relacionat és l’eficiència d’incrustació, que es refereix al nombre de bits de missatge que es poden incrustar per unitat de distorsió.

3.1.2. Indetectabilitat estadística (statistical undetectability) Aquesta és la propietat fonamental de l’esteganografia. L’objectiu és que les propietats estadístiques de l’objecte que conté el missatge secret (stego object) no difereixin significativament de les de l’objecte original (cover work). Això garanteix que la comunicació sigui ignorada o considerada innòcua i, per tant, no sigui sotmesa a una anàlisi més profunda. La indetectabilitat, doncs, es basa en el fet que un model estadístic no proporcioni cap sospita que l’objecte estigui transportant dades ocultes a causa de distribucions estadístiques inusuals.

3.1.3. Seguretat (security) En el context de l’esteganografia, la seguretat es considera sovint equivalent a la indetectabilitat estadística, ja que la majoria d’estudis se centren en la defensa contra adversaris passius (que només observen la comunicació). Tot i això, també es consideren adversaris actius (que introdueixen distorsió per intentar eliminar el missatge amagat) i maliciosos (que intenten eliminar missatges o suplantar la identitat de les parts comunicants). Per a la seguretat, s’utilitzen claus esteganogràfiques (stego keys) per determinar la ubicació específica dels bits incrustats. L’ús d’un espai de clau prou extens és aconsellable per fer inviable la força bruta. A més, per augmentar la seguretat, és recomanable combinar les claus esteganogràfiques amb claus criptogràfiques per xifrar el missatge secret abans d’incrustar-lo.

David Megías Jiménez

3.1.4. Altres propietats rellevants

56

Altres propietats importants de l’esteganografia es descriuen a continuació: — Taxa de falsa alarma (false alarm rate): és la probabilitat que una eina d’estegoanàlisi detecti que un objecte conté un missatge secret quan, de fet, és innocent. Els analitzadors esteganogràfics han de proporcionar un equilibri adequat entre els falsos positius i els falsos negatius, sovint representat mitjançant corbes característiques de funcionament del receptor (ROC, de l’anglès receiver operating characteristic). — Transparència i robustesa: a diferència de les marques d’aigua, la transparència (imperceptibility o fidelity) no sempre es considera un objectiu principal de l’esteganografia, ja que la indetectabilitat estadística n’és la prioritat. Així mateix, la robustesa no se sol considerar en esteganografia, ja que es pressuposa que el receptor rep una còpia digital exacta. No obstant això, la robustesa esdevé rellevant si

l’objecte es transmet per canals que introdueixen distorsió (per exemple, les fotografies publicades en xarxes socials poden ser objecte de redimensionament o recompressió). — Llibertat d’elecció del portador: la irrellevància del portador (cover object) permet a l’incrustador triar lliurement un objecte diferent si el primer no compleix el nivell d’indetectabilitat desitjat, una opció no disponible en el cas de les marques d’aigua.

3.1.5. Tipus d’estegoanàlisi (steganalysis) Les eines d’estegoanàlisi es poden classificar en tres categories. El primer tipus són els atacs al sistema, que exploten errors en la implementació o el disseny de l’eina esteganogràfica, com ara un espai de clau massa petit. El segon tipus són els mètodes cecs (blind methods), que tenen la capacitat de detectar qualsevol sistema esteganogràfic en general. Finalment, trobem els mètodes dirigits (targeted methods), que estan dissenyats específicament per detectar un algorisme esteganogràfic concret. Tot i que els mètodes dirigits no es poden construir automàticament, ja que depenen de les propietats de l’algorisme a detectar, tendeixen a ser més precisos que els esquemes cecs. Actualment, l’aprenentatge automàtic (machine learning) és un aliat clau en l’estegoanàlisi per a la detecció d’anomalies.

3.2. Propietats de la marca d’aigua digital Els esquemes de marca d’aigua s’analitzen habitualment en termes de cinc propietats principals: capacitat, robustesa, transparència, detecció cega o informada i seguretat.

3.2.1. Capacitat (capacity o data payload) Aquesta propietat es refereix a la quantitat d’informació que pot ser transportada per l’objecte marcat. Generalment, la quantitat de dades s’expressa en bits per unitat, en què la unitat depèn del tipus d’objecte. Per exemple, s’utilitzen els bits per píxel per a les imatges i els bits per segon en l’àudio.

3.2.2. Robustesa (robustness) La robustesa es defineix com la capacitat de l’esquema per detectar o extreure la marca d’aigua incrustada quan l’objecte marcat ha estat transformat mitjançant operacions estàndard de processament de senyals, com ara el filtratge, la compressió amb pèrdua (lossy compression) o la distorsió geomètrica. Un sistema que resisteix aquests atacs de processament de senyals s’anomena marca d’aigua robusta. És important subratllar que no totes les aplicacions requereixen robustesa. Existeixen sistemes de marca d’aigua fràgil (en què la marca no es detecta després de canvis mí-

3.2.3. Transparència (transparency o imperceptibility) Aquesta propietat exigeix que la incrustació de la marca d’aigua no degradi perceptiblement la qualitat de l’objecte portador. Mantenir la qualitat perceptual és un requisit bàsic de les marques d’aigua i sovint es troba en equilibri amb la capacitat i la robustesa: generalment, una capacitat més alta o una robustesa més elevada requereixen sacrificar una mica de transparència.

3.2.4.  Detecció o extracció cega o informada (blind or informed detection or extraction) Aquesta propietat depèn de si es requereix l’objecte original (cover object) per detectar o extreure la marca d’aigua. Un detector s’anomena no cec o informat (non-blind o informed) si fa servir l’objecte original, un cas en què l’original pot ser «restat» de la còpia marcada per aïllar la marca d’aigua. Si l’objecte original no és necessari, el detector és cec (blind). Per a certes aplicacions (com ara el monitoratge de difusió), l’extracció cega és obligatòria. Finalment, els esquemes semicecs (semi-blind) no fan servir l’objecte original, però sí que requereixen la marca d’aigua presumptament incrustada per fer una prova de detecció sí/no en els objectes a verificar.

3.2.5. Seguretat (security) La seguretat és la capacitat del sistema de marca d’aigua per resistir atacs hostils. Aquests atacs intenten explotar aspectes coneguts dels algorismes d’incrustació i detecció o extracció, ja sigui per a la seva divulgació o per a enginyeria inversa. Els atacs hostils es divideixen en dues categories principals: els relacionats amb la marca d’aigua mateixa i els relacionats amb les claus secretes. Pel que fa als atacs sobre la marca d’aigua, n’hi ha de tres tipus. El primer és l’eliminació no autoritzada (unauthorized removal), en què l’atacant intenta eliminar o emmascarar la marca d’aigua per fer-la indetectable. Un tipus particular en aplicacions de traçabilitat de transaccions (fingerprinting) és l’atac de col·lusió (collusion), en què un grup de compradors maliciosos combina les seves còpies diferents per derrotar el detector. El segon tipus d’atac és la incrustació no autoritzada (unauthorized embedding / forgery), en què l’atacant incrusta una marca d’aigua falsa amb l’objectiu de proporcionar una autenticació en-

ganyosa del contingut. Finalment, es considera un atac passiu la detecció o extracció no autoritzada (unauthorized detection o extraction), en què un adversari aconsegueix extreure la marca amagada o bé detecta la presència de la marca i la pot distingir d’altres. Pel que fa als atacs relacionats amb les claus, molts esquemes de marca d’aigua requereixen l’ús de claus secretes (sovint simètriques) tant per a la incrustació com per a la detecció o extracció. De vegades, un atac pot tenir èxit si l’adversari obté una clau prou propera a la clau secreta utilitzada per l’incrustador. La seguretat s’incrementa aplicant aleatorietat en parts dels algorismes i fent servir claus prou llargues. Per raons de seguretat, sovint és aconsellable combinar les marques d’aigua amb la criptografia, xifrant la marca abans de la seva incrustació.

3.2.6. Altres propietats rellevants Altres propietats rellevants dels esquemes de marques d’aigua es resumeixen a continuació: — Efectivitat d’incrustació (embedding effectiveness): és la probabilitat que una marca d’aigua sigui detectada després d’haver estat incrustada. — Taxa de fals positiu (false positive rate): és la freqüència amb què es detecta una marca d’aigua en un objecte que no en conté. Aquesta taxa ha de ser petita, tot i que el significat exacte de petita depèn de l’aplicació. — Cost computacional (computational cost): es refereix principalment a la velocitat d’incrustació i de la detecció o extracció. Algunes aplicacions, com ara el monitoratge de difusió, exigeixen una execució en temps real.

4.  Noves fronteres d’aplicació: ocultació de dades per al bé i per al mal Més enllà de les seves aplicacions tradicionals, l’ocultació de dades està experimentant una ràpida evolució que obre noves solucions prometedores i, alhora, noves amenaces inquietants.

4.1. Oportunitats per a la seguretat i la privadesa La capacitat d’integrar informació de manera invisible està generant solucions emergents (Megías, 2020) en diversos àmbits tècnics complexos, alguns dels quals es detallen a continuació.

4.1.1. Procedència, integritat i seguretat en entorns IoT La procedència de les dades (data provenance) és especialment crítica en la internet de les coses (IoT). En entorns on la informació prové de múltiples sensors i es processa a través de diversos nodes, garantir la integritat de les dades i

L’art de l’invisible: ocultació de dades com a oportunitat i amenaça per a la societat digital

nims en l’objecte) i de marca d’aigua semifràgil (que resisteix algunes transformacions, però no modificacions més profundes), utilitzats típicament en aplicacions d’autenticació. La pèrdua de la marca d’aigua a causa del processament estàndard (com ara la compressió JPEG) és sempre una qüestió de robustesa i no de seguretat, independentment de la intenció de l’atacant.

57

articles

Les xarxes elèctriques intel·ligents, amb els comptadors (smart meters) que registren el consum amb gran detall, plantegen desafiaments importants de seguretat i privadesa. Per protegir les dades dels usuaris, s’han desenvolupat solucions que combinen les marques d’aigua reversibles amb la criptografia (Kabir, Koohpayeh Araghi i Megías, 2024). Aquesta estratègia permet protegir tant la seguretat com la privadesa de les dades de manera altament eficient.

ment inspirat en l’ús de claus de la criptografia i l’ús de contingut multimèdia de l’esteganografia, tot i que se’n diferencia significativament. La caliptografia, derivada del grec antic καλυπτω (kalypto, ‘ocult’) i γράφειν (gráphein, ‘escriure’), fa servir una imatge (o un altre contingut similar) com a mitjà per obtenir una clau criptogràfica. La idea central d’aquest enfocament (figura 3) és vincular el secret a una imatge de referència mitjançant l’ús d’una funció criptogràfica de resum (hash) perceptual i robusta. Aquest sistema combina les característiques visuals inherents de la imatge amb una frase secreta proporcionada per la persona usuària per tal de derivar de manera determinista les claus de xifratge i desxifratge. Com que el secret s’emmagatzema xifrat externament i la clau de protecció es genera a partir de la imatge, no es produeix cap modificació en aquesta. Això garanteix la preservació de la integritat de la imatge original i fa que l’esquema sigui invulnerable a la detecció mitjançant estegoanàlisi, ja que no hi ha cap alteració estadística per detectar. Típicament, l’arquitectura d’aquests mètodes es basa en tècniques de processament del senyal, com ara la transformada discreta del cosinus per blocs, el mostratge aleatori de pedaços de la imatge i l’ús de codis correctors d’errors per mantenir la robustesa de la clau davant de distorsions habituals, com la compressió JPEG o els filtres fotogràfics. Aquesta clau protegeix el secret ocult i evita l’accés no autoritzat, sense modificar la imatge original, preservant-­ ne la integritat i prevenint la detecció del secret mitjançant estegoanàlisi.

4.1.3. Emmagatzematge segur de secrets (caliptografia)

4.1.4. Tècniques forenses digitals avançades

L’ocultació de dades també s’aplica a l’emmagatzematge segur de secrets, com ara arxius de contrasenyes o claus de criptomonedes. Per a això, s’ha proposat la caliptografia (Lerch-Hostalot, Puiggalí i Megías, 2025), un nou enfoca-

En l’àmbit de la seguretat forense, les marques d’aigua han evolucionat significativament (Korus, 2017). Més enllà de la simple detecció de manipulacions en imatges o vídeos, els nous sistemes permeten localitzar les àrees alterades amb

rastrejar-ne l’origen és fonamental per a la fiabilitat de les decisions preses. Per abordar els desafiaments de les xarxes IoT, marcades per limitacions de recursos computacionals i energètics, han aparegut solucions basades en el concepte de marca d’aigua zero (zero-watermarking) (Faraj, Megías i Garcia-­ Alfaro, 2024). Aquestes tècniques innovadores generen una marca d’aigua «adjunta a les dades» a partir de característiques inherents d’aquestes i de la xarxa, així com de la seva informació de procedència. Com que no es modifica el portador original, el marcatge d’aigua zero permet aplicar la tècnica a qualsevol tipus de dades, tot oferint robustesa davant d’atacs i eficiència en l’ús de recursos. Això converteix les marques d’aigua en un aliat inesperat per millorar la detecció d’intrusions en xarxes IoT.

David Megías Jiménez

4.1.2.  Seguretat i privadesa en xarxes elèctriques intel·ligents (smart grids)

58

Figura 3. Procediments aplicats en la caliptografia. Font: Elaboració pròpia.

precisió, fins i tot a escala de píxels individuals. Aquesta precisió obre noves possibilitats en entorns com ara les càmeres de vigilància, on les gravacions podrien ser utilitzades directament en procediments judicials sense la necessitat d’un perit que n’hagi de confirmar l’autenticitat, fet que agilitaria els processos legals. La figura 4 mostra un exemple de l’ús de marques d’aigua en aquest tipus d’aplicacions. La imatge de l’esquerra havia estat prèviament marcada abans de la seva distribució. A la dreta es mostra el resultat de la localització de les falsificacions, en què les àrees de color blanc indiquen, amb gran precisió, les zones on no s’ha pogut recuperar la marca d’aigua original i, per tant, representen zones modificades de la imatge.

4.1.6.  Traçabilitat i diagnòstic de xarxa (network flow watermarking)

4.1.5.  Traçabilitat, verificació de continguts i propietat intel·lectual

La irrupció de l’aprenentatge automàtic profund (deep learning) ha transformat radicalment les tècniques defensives en l’ocultació de dades. D’una banda, la IA ha esdevingut una eina molt eficaç de detecció, ja que les xarxes neuronals convolucionals (CNN) i altres tipus de models han millorat dràsticament l’eficàcia de l’estegoanàlisi (Kheddar et al., 2024). Això ha permès desenvolupar marcs de detecció generalitzats i adaptatius que poden identificar diversos algorismes esteganogràfics. Aquest enfocament abandona el costós paradigma d’una solució per a cada mètode esteganogràfic, ja que la IA pot aprendre patrons abstractes i generals que s’alineen amb diverses de les tècniques d’ocultació més avançades. De l’altra, la IA s’ha convertit en una eina crítica de protecció proactiva davant de continguts artificials. Per combatre la proliferació d’hipertrucatges i la desinformació habilitada per la IA generativa, les marques d’aigua incrustades en el contingut generat pels models d’IA generativa poden constituir una estratègia defensiva molt valuosa. Les tècniques de marques d’aigua permeten incrustar automàticament signatures imperceptibles i traçables en text, imatges i àudio durant la generació del contingut per part d’un model d’IA, tot facilitant-ne la verificació i la comprovació de l’origen del contingut. A més, les tècniques

4.1.7.  La intel·ligència artificial (IA) com a motor de detecció i robustesa

Figura 4. Exemple de l’ús de marques d’aigua digitals en la detecció i localització de la falsificació en imatges. Font: Fotografia de l’autor extreta de Koohpayeh Araghi et al. (2024), https://dl.acm.org/doi/10.1145/3655693.3655718, sota llicència Creative Commons (CC BY-NC 4.0 Internacional).

L’art de l’invisible: ocultació de dades com a oportunitat i amenaça per a la societat digital

Una frontera emergent en la traçabilitat i la propietat intel· lectual és el concepte marca d’aigua de contingut a autoritat (content-to-authority watermarking, C2A). Encara que l’acrònim C2A no es refereix a una tècnica específica de marca d’aigua digital, descriu la finalitat de vincular el contingut de manera fiable a la seva autoritat o origen verificat. Aquest objectiu sovint s’assoleix mitjançant l’estàndard de la Coalition for Content Provenance and Authenticity (C2PA) (England et al., 2021). Aquest estàndard estableix les anomenades credencials de contingut (content credentials), que fan servir un conjunt de metadades criptogràficament segures per documentar la història i la procedència d’un actiu digital. Per assegurar que aquesta informació de propietat i traçabilitat persisteixi fins i tot després que les plataformes de distribució eliminin les metadades, sovint es combina l’ús de les C2PA amb tècniques de marca d’aigua digital robusta. Aquesta combinació és particularment útil en àmbits com ara les notícies digitals, les imatges d’evidència i els vídeos virals, i permeten combatre els hipertrucatges (deepfakes) (Colado García, 2025) i la desinformació, tot confirmant l’autoria i la procedència dels continguts legítims.

Les marques d’aigua en el flux de xarxa (network flow watermarking) (Iacovazzi i Elovicici, 2017) consisteixen a incrustar informació modificant subtilment el contingut, el temps, la mida o la taxa del trànsit de xarxa. Aquesta informació oculta pot ser extreta en un altre punt d’Internet i té usos legítims, com ara el rastreig d’atacs cibernètics, la localització de centres de control de xarxes de zombis (botnets) o el diagnòstic de problemes en la xarxa.

59

articles

d’ocultació de dades també s’apliquen directament per protegir els mateixos models d’IA, gràcies a la incrustació de marques d’aigua de propietat intel·lectual en els pesos del model per dissuadir-ne l’ús no autoritzat o la clonació.

combinant ambdós mètodes. Aquesta tècnica es pot aplicar en pràcticament qualsevol capa dels protocols de xarxa, des de l’aplicació fins a la física.

4.2.2. Esteganografia en veu sobre IP (VoIP) 4.1.8.  Aplicacions en la cadena de blocs (blockchain) i dades massives (big data) Les tècniques d’ocultació de dades han trobat un camp d’aplicació natural en entorns de dades massives i sistemes basats en la cadena de blocs, ja que aporten solucions efectives per a la ciberseguretat i la privadesa descentralitzada. En l’àmbit del la cadena de blocs, les marques d’aigua es poden fer servir per a la traçabilitat i l’autenticació, assegurant la procedència i la integritat d’actius digitals (com ara els criptovalors no fungibles —‌NFT, de l’anglès non-fungible token— o documents d’evidència), tot vinculant la marca d’aigua amb un registre immutable a la cadena de blocs. Això permet, per exemple, verificar que un contingut no ha estat manipulat (Qureshi, Megías i Kuribayashi, 2021). Simultàniament, en entorns de dades massives i dades descentralitzades, l’ocultació de dades pot protegir-ne la privadesa i la propietat intel·lectual, permetent la inclusió de metadades no visibles o informació de control (com ara les credencials de propietari o dades sensibles) sense exposar-­ les en el canal principal o en sistemes de processament massiu.

4.2. Amenaces emergents i usos maliciosos La facilitat d’amagar informació de manera invisible, tot i ser una eina valuosa per a la seguretat, també obre la porta a una nova generació d’amenaces, especialment en el ciber­ espai. Seguidament, es detallen alguns dels usos maliciosos de l’ocultació de la informació.

David Megías Jiménez

4.2.1. Esteganografia de xarxa i atacs a la privadesa

60

Si bé les marques d’aigua en el flux de xarxa poden tenir usos legítims (com ara el rastreig d’atacs cibernètics), la mateixa tècnica de modificació subtil del trànsit de xarxa per incrustar-hi informació també habilita objectius maliciosos. Això inclou atacs de seguretat i privadesa, com ara inferir els llocs web que visitem, rastrejar les nostres trucades de veu IP (protocol d’Internet) (Mazurczyk, 2013) o, fins i tot, dur a terme atacs de coresidència en entorns de núvol. De manera similar, l’esteganografia de xarxa (network steganography) (Lubacz, Mazurczyk i Szczypiorski, 2014) utilitza els protocols de xarxa com a portadors de dades ocultes, però amb l’objectiu de transferir un missatge secret de manera completament indetectable. S’han desenvolupat algorismes d’ocultació tant en els paquets dels protocols de xarxa com en la relació temporal entre ells o, fins i tot,

Un cas particular de l’esteganografia de xarxa utilitzat per a operacions de cibercrim és l’esteganografia en veu sobre IP (VoIP) (Mazurczyk, 2013). Aquesta tècnica consisteix a ocultar un senyal de veu, o bé dades secretes, dins una altra transmissió de veu comprimida. Aquest sistema esdevé un vector d’amenaça particularment sigil·lós perquè permet als actors maliciosos establir canals encoberts d’alt rendiment dins del trànsit de comunicacions quotidianes. L’objectiu principal d’aquests canals és l’exfiltració de dades sensibles, la coordinació de plans criminals o, més freqüentment, el comandament i control per a xarxes de zombis i altres formes de programari maliciós. La seva distinció respecte a altres formes d’esteganografia de xarxa resideix en la naturalesa del portador: el trànsit VoIP és inherentment volàtil, caracteritzat per la transmissió constant i ràpida de paquets. Això força els algorismes esteganogràfics a explotar subtilment els pe­ ríodes de silenci o les propietats de retard i inestabilitat (jitter) de la xarxa per incrustar-hi la informació oculta. Malgrat que la veu IP és un mitjà altament comprimit, cosa que redueix molt l’amplada de banda disponible per a l’ocultació, s’han desenvolupat mecanismes que permeten, fins i tot, ocultar tota una conversa de veu dins una altra d’«innòcua», un fet sorprenent que il·lustra la capacitat dels atacants per crear comunicacions secretes cada cop més sofisticades i difícils de detectar per la seguretat perimetral.

4.2.3. Esteganografia per a grups criminals i terroristes En la seva vessant més fosca, l’ús de l’esteganografia per part de grups criminals i terroristes continua sent una preocupació creixent. La facilitat amb què oculten comunicacions i informació permet als grups delictius coordinar activitats il·lícites, compartir informació sobre crims o terrorisme i distribuir contingut il·legal, com ara pornografia infantil. Aquest augment de l’ús criminal en els últims anys exigeix que les autoritats desenvolupin una formació especialitzada en anàlisi forense avançada de les comunicacions.

4.2.4. Injecció de programari maliciós (stegomalware) La injecció de programari maliciós mitjançant esteganografia (stegomalware) constitueix una amenaça emergent altament inquietant. En aquest escenari, el programari maliciós s’oculta en arxius multimèdia o a través dels protocols de xarxa. Les tàctiques inclouen l’establiment de canals encoberts en trànsit de xarxa aparentment inofensiu, la dissimulació de comandes de control en etiquetes HTML (de

fia. Moltes aplicacions de marca d’aigua i d’esteganografia apliquen la criptografia de clau pública convencional per xifrar el missatge secret abans d’incrustar-lo o per signar-lo digitalment, una pràctica comuna per garantir-ne l’autenticació o la no repudiació. La irrupció de la criptografia quàntica pot comprometre greument els esquemes de xifratge utilitzats en l’ocultació de dades, ja que els algorismes clàssics de clau pública són vulnerables a l’algorisme de Shor. Això exigeix que la comunitat es plantegi migrar cap a esquemes de criptografia postquàntica en aquests esquemes híbrids per protegir la confidencialitat, la integritat i l’autenticitat dels missatges ocults.

4.2.5. Esteganografia profunda i atacs basats en IA

5.  Conclusions i reptes: la cursa armamentista de l’ocultació de dades

El poder de la IA, que, combinat amb l’ocultació de dades, es pot fer servir de manera defensiva, també genera noves i sofisticades amenaces ofensives. L’aplicació de models d’aprenentatge profund a l’ocultació de dades ha donat lloc a l’esteganografia profunda (deep steganography) (Baluja, 2017). Aquests mètodes utilitzen la IA per aprendre patrons d’incrustació òptims, que resulten en contingut esteganogràfic altament indetectable i significativament més resistent a les eines d’estegoanàlisi convencionals. A més, els fluxos de dades dels models d’IA han esdevingut terra fèrtil per a nous canals encoberts. Això inclou l’establiment de comunicació oculta per filtrar gradualment els pesos del model d’IA des de dispositius de perifèria (edge), l’ús del procés d’entrenament d’aprenentatge federat (federated learning) com a portador per enviar missatges arbitraris, o la manipulació subtil dels patrons de sortida dels models de llenguatge grans (large language models, LLM) per a l’exfiltració d’informació. Finalment, l’ascens dels sistemes d’IA agentiva (agentic AI), que fan LLM com a «cervell» per orquestrar accions autònomes per assolir objectius d’alt nivell, presenta un vector d’amenaça emergent. Aquests sistemes despleguen protocols nous (com ara el model context protocol, MCP, i l’Agent2Agent, A2A) que obren noves oportunitats per crear-­ hi canals encoberts.

4.2.6.  Computació quàntica i vulnerabilitat dels esquemes híbrids Si bé en criptografia és ben conegut que alguns mecanismes de clau pública són vulnerables davant de la computació quàntica (Aumasson, 2017) —‌ja que es basen en propietats matemàtiques clàssiques com ara la factorització o el logaritme discret—, la situació quant a l’esteganografia i les marques d’aigua és molt menys definida. Els possibles atacs de computació quàntica als esquemes esteganogràfics o de marca d’aigua seran molt dependents de cada algorisme, ja que típicament no es basen en aquest tipus de propietats matemàtiques. No obstant això, l’amenaça més imminent rau en els esquemes híbrids, que combinen l’ocultació amb la criptogra-

L’ocultació de dades (data hiding), amb les seves dues grans branques, la marca d’aigua digital i l’esteganografia, està experimentant una ràpida evolució que la consolida com una tecnologia de doble ús en l’àmbit de la seguretat i la privadesa.

5.1. Balanç dels avenços Aquestes tècniques han transcendit les seves aplicacions militars i de protecció de continguts tradicionals per oferir solucions prometedores en entorns d’alta complexitat. Pel que fa a la procedència i integritat, solucions com la marca d’aigua zero (zero-watermarking) han demostrat ser molt indicades per garantir la integritat de les dades i rastrejar-ne la procedència en entorns amb limitacions de recursos com la internet de les coses (IoT). A més, la seguretat en infra­estructures crítiques s’ha vist reforçada, com és el cas de les xarxes elèctriques intel·ligents (smart grids), on la combinació de marques d’aigua reversibles i criptografia ofereix mecanismes d’alta eficiència per protegir la seguretat i la privadesa dels usuaris. En l’àmbit de l’emmagatzematge segur de secrets, la caliptografia obre una via utilitzant una imatge per obtenir una clau de protecció sense modificar el contingut original. A més, els sistemes de marca d’aigua han evolucionat per permetre la localització de manipulacions amb una precisió sense precedents (fins a nivell de píxel), augmentant la fiabilitat de l’evidència digital en l’anàlisi forense digital avançada. Alhora, les marques d’aigua en el flux de xarxa es presenten com una eina legítima per rastrejar atacs cibernètics i diagnosticar problemes de xarxa.

5.2. El repte de les amenaces emergents Malgrat els seus usos legítims, l’avenç de l’ocultació de dades implica l’aparició de noves amenaces que exigeixen una vigilància constant. L’esteganografia de xarxa en protocols o en comunicacions de VoIP, per exemple, crea canals en-

L’art de l’invisible: ocultació de dades com a oportunitat i amenaça per a la societat digital

l’anglès hypertext mark-up language, llenguatge de marcatge d’hipertext), o, fins i tot, la incrustació de codi JavaScript maliciós mitjançant la manipulació de l’espai de color de les imatges. Aquestes sofisticades tècniques es fan servir per propagar programari de segrest (ransomware), executar atacs d’explotació (exploits) o sostreure dades sensibles dels dispositius atacats. La seva naturalesa sigil·losa fa que gairebé sempre evitin els sistemes de protecció tradicionals, ja que la majoria d’eines de seguretat estàndard no estan dissenyades per detectar la presència d’una comunicació oculta.

61

articles

coberts altament difícils de detectar. A més, la facilitat amb què els grups delictius i terroristes oculten les seves comunicacions i la propagació de programari maliciós esteganogràfic o stegomalware (que s’amaga en arxius multimèdia o protocols per evadir els sistemes de protecció tradicionals) constitueixen un risc creixent i inquietant per a la societat.

5.3. Estegoanàlisi: la contramesura indispensable

David Megías Jiménez

Davant d’aquesta situació, la comunitat investigadora es troba immersa en una autèntica «cursa armamentista» entre la perfecció de les tècniques d’ocultació (steganography) i el desenvolupament de mecanismes per detectar-les (steganalysis). L’estegoanàlisi —‌que es pot comparar amb la criptoanàlisi en el camp de la criptografia— és la contramesura indispensable. Consisteix a analitzar computacionalment els continguts sospitosos per determinar si presenten alguna desviació estadística respecte als seus anàlegs innocus. L’aprenentatge automàtic (machine learning) s’ha convertit en un dels millors aliats dels estegoanalistes per identificar aquestes anomalies. Per tal de combatre aquestes amenaces, es requereix una acció coordinada. Un exemple d’això és la creació del grup Criminal Use of Information Hiding (CUING), en col· laboració amb l’European Cybercrime Centre (EC3) d’Europol. Aquest grup se centra a crear consciència, compartir intel·ligència estratègica sobre noves amenaces i educar i capacitar els professionals forenses i de ciberseguretat per fer front a aquests reptes. La seva tasca, comparable a l’acció d’un sistema immunològic, és fonamental per ajudar les autoritats a combatre l’aprofitament maliciós de les vulnerabilitats dels sistemes i les noves oportunitats que proporcionen les tècniques d’ocultació de la informació.

62

traçabilitat i la prova d’autoria del contingut digital, especialment amb l’estàndard C2PA, una eina fonamental per combatre la desinformació en imatges i vídeos virals. Una altra àrea de gran recorregut és l’exploració de nous vectors d’amenaça en els entorns digitals emergents. Això inclou la mitigació dels canals encoberts en la veu sobre IP i anticipar-se a les vulnerabilitats que puguin sorgir en els protocols dels sistemes d’IA agentiva. També és clau la recerca per a la implementació massiva i segura de solucions de seguretat com ara la marca d’aigua zero en xarxes IoT i la protecció de la privadesa en sistemes crítics com les xarxes elèctriques intel·ligents. Finalment, l’ocultació de dades obre noves oportunitats per a la confiança i la privadesa de la informació. Cal aprofundir en l’aplicació d’esquemes innovadors com la caliptografia per a l’emmagatzematge segur de secrets sense modificar el medi portador. Així mateix, l’ús de les marques d’aigua per a la traçabilitat i l’autenticació d’actius suportats amb tècniques de la cadena de blocs representa una frontera que cal explorar en la garantia de la integritat del contingut digital.

Agraïments L’autor agraeix el finançament obtingut a través dels projectes «SAFE» (PID2024-156914OB-C41) i «SECURING» (PID2021-125962OB-C31), finançats pel Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats mitjançant l’Agència Estatal de Recerca (AEI) i el Fons Europeu de Desenvolupament Regional (FEDER), així com la Càtedra Internacional de Ciber­seguretat ARTEMISA (C057/23) i el Projecte Estratègic de Ciberseguretat DANGER (C062/23), ambdós finançats per l’Instituto Nacional de Ciberseguridad (INCIBE) a través de la Unió Europea - NextGenerationEU i el Pla de Recuperació, Transformació i Resiliència.

5.4. Reptes i perspectives futures

Bibliografia

El camp de l’ocultació de dades es troba en un moment de gran efervescència, impulsat per l’aparició de la IA generativa i la necessitat d’adaptar-se a les noves arquitectures de dades. Per tal que la seva evolució mantingui el paper protagonista en la seguretat i la privadesa de la informació, caldrà abordar diversos reptes i línies de recerca futures. Una de les línies de recerca més crítiques rau en l’escalada constant entre l’esteganografia profunda generativa i l’estegoanàlisi basada en aprenentatge profund. Aquesta «guerra freda» exigeix a la comunitat investigadora desenvolupar marcs de detecció més adaptatius i generalitzats, que superin la sofisticació dels nous mètodes d’ocultació generats per la intel·ligència artificial. Paral·lelament, l’objectiu principal de les marques d’aigua és garantir-ne la robustesa davant de la degradació, la compressió i el processament de senyals massiu dels canals de difusió actuals. Això és fonamental per mantenir la

Aumasson, J. P. (2017). «The impact of quantum computing on cryptography». Computer Fraud & Security [en línia], vol. 2017, núm. 6, p. 8-11. <https://doi.org/10.1016/ S1361-3723(17)30051-9>. Baluja, S. (2017). «Hiding images in plain sight: Deep steganography». A: Proceedings of the 31st International Conference on Neural Information Processing Systems (NIPS’17) [en línia]. Califòrnia: Curran Associates Inc., p. 2066-2076. <https:// papers.nips.cc/paper/6802-hiding-images-in-plain -sight-deep-steganography> [Consulta: setembre 2026]. Cabaj, K.; Caviglione, L.; Mazurczyk, W.; Wendzel, S.; Wood­ ward, A.; Zander, S. (2018). «The new threats of information hiding: The road ahead». IT Professional [en línia], vol. 20, núm. 3, p. 31-39. <https://doi.org/10.1109/ MITP.2018.032501746>. Colado García, S. (2025). «Caçadors d’hipertrucatges. Reptes i solucions tecnològiques per a la detecció i auten-

plinary Cybersecurity Conference [en línia]. Nova York: Association for Computing Machinery. <https://dl.acm. org/doi/10.1145/3655693.3655718>. Korus, P. (2017). «Digital image integrity - a survey of protection and verification techniques». Digital Signal Processing [en línia], núm. 71, p. 1-26. <https://doi.org/ 10.1016/j.dsp.2017.08.009>. Lerch-Hostalot, D.; Puiggalí, J.; Megías, D. (2025). «Calyptography: Secure secret storage inspired by cryptography and steganography». A: International Conference on Availability, Reliability and Security [en línia]. Cham: Springer Nature Switzerland, p. 290-308. <https://doi.org/ 10.1007/978-3-032-00635-6_17>. Lubacz, J.; Mazurczyk, W.; Szczypiorski, K. (2014). «Principles and overview of network steganography». IEEE Communications Magazine [en línia], vol. 52, núm. 5, p. 225-229. <https://doi.org/10.1109/MCOM.2014.6815916>. Mazurczyk, W. (2013). «VoIP steganography and its detection - a survey». ACM Computing Surveys (CSUR) [en línia], vol. 46, núm. 2, p. 1-21. <https://doi.org/10.1145/ 2543581.2543587>. Megías, D. (2020). «Data hiding: New opportunities for security and privacy?». A: Proceedings of the 2020 European Interdisciplinary Cybersecurity Conference [en línia]. Nova York: Association for Computing Machinery, p. 1-6. <https://doi.org/10.1145/3424954.3425511>. Megías, D.; Kuribayashi, M.; Qureshi, A. (2020). «Survey on decentralized fingerprinting solutions: Copyright protection through piracy tracing». Computers [en línia], vol. 9, núm. 2, p. 26. <https://doi.org/10.3390/computers 9020026>. Megías, D.; Lerch-Hostalot, D. (2023). «Subsequent embedding in targeted image steganalysis: Theoretical frame­ work and practical applications». IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing [en línia], vol. 20, núm. 2, p. 1403-1421. <https://doi.org/10.1109/TDSC.2022.3154 967>. Qureshi, A.; Megías, D.; Kuribayashi, M. (2021). «Detecting deepfake videos using digital watermarking». A: 2021 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC) [en línia]. Nova York: IEEE, p. 1786-1793. <https://ieeexplore.ieee.org/ document/9689555> [Consulta: 10 maig 2026]. Serra, J.; Lerch, D. (2014). Esteganografía y estegoanálisis. Móstoles: 0xWord. Zielińska, E.; Mazurczyk, W.; Szczypiorski, K. (2014). «Trends in steganography». Communications of the ACM [en línia], vol. 57, núm. 3, p. 86-95. <https://doi.org/10.1145/ 2566590.2566610>.

L’art de l’invisible: ocultació de dades com a oportunitat i amenaça per a la societat digital

ticació». Revista de Tecnologia [en línia], núm. 13, p. 6-12. <https://doi.org/10.2436/20.2004.01.63>. Cox, I.; Miller, M.; Bloom, J.; Fridrich, J.; Kalker, T. (2007). Digital watermarking and steganography [en línia]. 2a ed. Burlington: Morgan Kaufmann. <https://doi.org/10.1016/ B978-0-12-372585-1.X5001-3>. England, P.; Malvar, H. S.; Horvitz, E.; Stokes, J. W.; Fournet, C.; Burke-Aguero, R.; Chamayou, A.; Clebsch, S.; Costa, M.; Deutscher, J.; Erfani, S.; Gaylor, M.; Jenks, A.; Kane, K.; Redmiles, E. M.; Shamis, A.; Sharma, I.; Simmons, J. C.; Wenker, S.; Zaman, A. (2021). «AMP: Authentication of media via provenance». A: Proceedings of the 12th ACM Multimedia Systems Conference [en línia]. Nova York: Association for Computing Machinery, p. 108-121. <https:// doi.org/10.1145/3458305.3459599>. Faraj, O.; Megías, D.; Garcia-Alfaro, J. (2024). «ZIRCON: Zero-­ watermarking-based approach for data integrity and secure provenance in IoT networks». Journal of Information Security and Applications [en línia], núm. 85, 103840. <https://doi.org/10.1016/j.jisa.2024.103840>. Gallagher, S. (2012). «Steganography: how al-Qaeda hid secret documents in a porn video». A: Ars Technia [en línia]. <https://arstechnica.com/information-technology/ 2012/05/steganography-how-al-qaeda-hid-secret -documents-in-a-porn-video/> [Consulta: 10 maig 2026]. Iacovazzi, A.; Elovici, Y. (2017). «Network flow watermarking: A survey». IEEE Communications Surveys & Tutorials [en línia], vol. 10, núm. 1, p. 512-530. <https://doi.org/10.1109/ COMST.2016.2604405>. Kabir, F.; Koohpayeh Araghi, T.; Megías, D. (2024). «Privacy-­ preserving protocol for high-frequency smart meters using reversible watermarking and Paillier encryption». Computers and Electrical Engineering [en línia], núm. 119, 109497. <https://doi.org/10.1016/j.compeleceng. 2024.109497>. Kahn, D. (1996). «The history of steganography». A: International Workshop on Information Hiding [en línia]. Berlín, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, p. 1-5. <https:// doi.org/10.1007/3-540-61996-8_27>. K heddar , H.; H emis , M.; H imeur , Y.; M egias , D.; A mira , A. (2024). «Deep learning for steganalysis of diverse data types: A review of methods, taxonomy, challenges and future directions». Neurocomputing [en línia], núm. 581, 127528. <https://doi.org/10.1016/j.neucom.2024. 127528>. Koohpayeh Araghi, T.; Megías, D.; Garcia-Font, V.; Kuribayashi, M.; Mazurczyk, W. (2024). «Disinformation detection and source tracking using semi-fragile watermarking and blockchain». A: Proceedings of the 2024 European Interdisci-

63

articles

MICROPLÀSTICS I NANOPLÀSTICS EN L’AIGUA POTABLE Nury Infante

Laboratori de Microbiologia Sanitària i Ambiental (MSMLab). Càtedra UNESCO de Sostenibilitat, Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) – Barcelona Tech, rbla. Sant Nebridi, 22, edifici GAIA (TR14), 08222 Terrassa. nury.gineth.infante@upc.edu

Daniele Cintra Malpelli

Departament de Desenvolupament Econòmic, Facultat d’Economia, Universitat Federal de Bahia (PPGE/UFBA), Salvador, Brasil. dmalpelli.ufba@gmail.com

Beatriz Escribano*

Càtedra UNESCO de Sostenibilitat, UPC. Observatori de l’Aigua de Terrassa (OAT). Colom, 1, 08222 Terrassa

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 64-77 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.81 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

* Autora de correspondència. beatriz.escribano@upc.edu

64

Resum: Aquest estudi presenta les tendències i els desafiaments relacionats amb els microplàstics i nanoplàstics en l’aigua potable, centrant-se en tres àrees clau: detecció i anàlisi; possibles impactes sobre la salut humana, i legislació. Es descriuen els mètodes de detecció, com la microscòpia de fluorescència i les tècniques espectroscòpiques i termoanalítiques, i se’n destaquen les limitacions importants. Es revisen els possibles impactes sobre la salut humana, incloent-hi riscos físics com inflamació i malalties digestives, així com efectes químics, com la transferència de contaminants i patògens. Finalment, s’analitza la manca de legislació específica en l’àmbit mundial sobre els microplàstics a l’aigua potable. La recerca subratlla la necessitat de desenvolupar mètodes de detecció avançats, conjuntament amb la implementació de polítiques globals i protocols estàndard per detectar els microplàstics i nanoplàstics a l’aigua, l’expansió dels estudis toxicològics i les polítiques de salut pública. Paraules clau: microplàstics, nanoplàstics, mètodes de detecció, salut humana, aigua potable, regulació.

MICROPLASTICS AND NANOPLASTICS IN DRINKING WATER Abstract: This study presents trends and challenges related to microplastics and nanoplastics in drinking water, focusing on the detection and analysis of potential human health impacts, as well as legislation. Detection methods, such as fluorescence microscopy and spectroscopic and thermoanalytical techniques, are described, highlighting their significant limitations. Potential human health impacts are explored, including physical risks like liver inflammation and oxidative stress, as well as chemical effects, such as the transfer of contaminants and pathogens. Finally, the lack of specific legislation worldwide on microplastics in drinking water is analyzed. The research emphasizes the need to develop advanced detection methods, alongside the implementation of global policies and standard protocols to detect microplastics and nanoplastics in water, and the expansion of toxicological studies and public health policies. Keywords: microplastics, nanoplastics, detection methods, human health, drinking water, regulation.

1. Introducció

E

n les darreres dècades, l’ús de plàstics ha augmentat de manera exponencial a causa dels canvis en l’estil de vida i els avenços a la urbanització. Aquest material, que representa al voltant del 60 % de les deixalles marines i el 90 % de les deixalles flotants, ha esdevingut un contaminant ambiental significatiu. La seva naturalesa recalcitrant el manté als cicles biogeoquímics per temps indefinit i deteriora tant els ecosistemes terrestres com aquàtics (Singhal et al., 2024). Dins aquest context, els microplàstics (MP) i nanoplàstics (NP) han estat identificats com a partícules derivades de la descomposició de plàstics majors. Aquestes partícules poden presentar-se en diverses for-

mes, com ara fragments, fibres i escumes, i tenen dimensions que les fan difícils de gestionar: els MP són materials polimèrics sintètics sòlids amb mides inferiors a 5 mm (ASTM International, 2020), mentre que els NP són partícules de plàstic insolubles en aigua amb dimensions d’entre 1 µm i 1 mm (ISO, 2020). La mobilitat i la distribució d’aquestes partícules en l’ambient es veuen facilitades per processos com les precipitacions, l’escolament i la infiltració, que les transporten a cossos d’aigua superficials, subterranis i residuals. Això ha portat a la contaminació de fonts d’aigua potable, confirmada tant a l’aigua de l’aixeta com a l’aigua embotellada (Haleem et al., 2024; Mahapatra et al., 2024). En aquest context, la creixent atenció científica ha evidenciat els desafiaments associats amb l’eliminació

2. Objectius de l’estudi Aquest estudi, dividit en una introducció, tres capítols i conclusions, té com a objectiu analitzar les principals tendències i desafiaments relacionats amb els MNP en aigua potable. Inclou anàlisis de MNP, impactes en la salut humana i llacunes en la regulació legislativa. Basat en literatura científica i referències clau, pretén proporcionar informació valuosa per a organitzacions socioambientals, empreses gestores d’aigua, administracions locals i la ciutadania en general.

3. Metodologia Per assolir els objectius proposats, aquest estudi utilitza un enfocament metodològic d’anàlisi narrativa, centrat en la revisió de la literatura existent sobre els microplàstics a l’aigua potable, tant d’aixeta com embotellada. Aquest mètode va ser seleccionat per la seva capacitat per sintetitzar i interpretar estudis de diverses fonts i formats, per tal d’identificar tendències, buits i narratives predominants al camp dels MNP (Sutton et al., 2019). L’anàlisi s’organitza en tres eixos temàtics principals: 1. Anàlisi i identificació dels micro- i nanoplàstics 2. Impactes potencials en la salut humana 3. Legislació i regulació relacionada Els articles i documents van ser identificats mitjançant una cerca exploratòria a bases de dades acadèmiques, com Scopus, Web of Science i Google Scholar, així com a fonts institucionals com l’Organització per a les Nacions Unides (ONU), el Pacific Institute i l’agència dels Estats Units d’Amèrica Administració d’Aliments i Medicaments (FDA, de l’anglès Food and Drug Administration), prioritzant aquells aspectes rellevants per als objectius del document i els informes d’institucions clau. Cada eix temàtic segueix un procés d’identificació, organització i anàlisi de la informació clau. Es van sintetitzar les narratives comunes, destacant convergències, divergències i buits en el coneixement disponible. A més, la informació s’ha presentat amb la incorporació de resums, taules i gràfics per facilitar-ne la comprensió i l’anàlisi comparativa. Tot i que l’anàlisi narrativa proporciona una interpretació rica i detallada, es reconeix l’absència de criteris sistemàtics i quantitatius per a la selecció de referències, cosa que implica que els resultats reflecteixen una perspectiva

Figura 1. Producció acadèmica anual relacionada amb microplàstics, nanoplàstics i aigua potable. Font: Base de dades Scopus (2024): «( TITLE-ABS-KEY ( microplast* OR nanoplast* ) AND TITLE-ABS-KEY ( drinking AND water OR tap AND water OR bottled AND water ) ) AND ( EXCLUDE ( PUBYEAR , 2025 ) )».

Microplàstics i nanoplàstics en l’aigua potable

dels microplàstics i nanoplàstics (MNP) en processos de tractament, així com la seva anàlisi i mitigació. A més, la ingestió d’aigua potable contaminada s’ha identificat com una de les principals vies d’ingrés d’aquestes partícules a l’organisme humà, associant-se també a riscos químics potencials per l’adsorció de compostos tòxics, com ara pesticides, metalls pesants i compostos orgànics persistents en la seva superfície (Gruber et al., 2023; Sun et al., 2023). Des de l’àmbit legislatiu, la necessitat de regulació va ser reconeguda l’any 2017 durant l’Assemblea de les Nacions Unides a Nairobi, on 193 països van emetre una declaració conjunta en què s’emfatitzava la urgència d’implementar mesures contra els microplàstics (ONU, 2017). L’interès creixent per aquest tema es reflecteix en la producció acadèmica. A la cerca realitzada a la base de dades Scopus (2013-2024) per a termes relacionats amb els MNP, s’observa un augment exponencial a les publicacions des de l’any 2019, que passen d’una representació baixa fins a l’any 2018 a més de 250 publicacions l’any 2023 (figura 1).

65

Nury Infante, Daniele Cintra Malpelli i Beatriz Escribano

articles

66

interpretativa del tema i no pas una representació exhaustiva del cos de literatura disponible.

A continuació, presentem les principals etapes i mètodes de detecció (figura 2).

3.1. Mètodes de detecció i anàlisi de microplàstics a l’aigua potable

3.1.2. Recol·lecció de la mostra

La detecció de MNP en aigua potable és clau per mitigar-­ ne l’impacte ecològic i sanitari. Encara que hi ha mètodes identificats, presenten limitacions, com l’alta taxa de falsos positius i els temps prolongats (Singh i Kumar, 2024), per la qual cosa cal millorar-los per desenvolupar estratègies sostenibles. La detecció de MNP depèn de les seves característiques complexes, com ara la mida (μm a nm), formes, composicions químiques, additius, estat (primari o secundari), hidrofobicitat i càrrega superficial. Els mètodes disponibles s’enfoquen principalment en les característiques morfològiques i químiques, considerant especificitat, sensibilitat, cost i rendiment.

La concentració de MNP en aigua potable regularment és molt baixa, com s’informa a diferents estudis (Koelmans et al., 2019; Picó et al., 2022; Weber et al., 2021). Per tant, la recol·lecció de grans volums de mostra (1 m3) sembla l’única forma fiable d’extreure suficients partícules de MNP per romandre per sobre del límit de quantificació, assegurant valors de mesuraments vàlids dels mètodes existents (Belz et al., 2024; Cabernard et al., 2018; Koelmans et al., 2019). A més a més, per mitigar la incertesa de mesura generalment alta per contaminació per partícules de plàstic presents a l’entorn circumdant durant el mostreig o el processament, són aconsellables volums d’aigua potable d’almenys 1,5 m3 (ASTM International, 2020).

3.1.1. Tècniques d’anàlisi

3.1.3. Tractament de mostres d’aigua potable

Els mètodes analítics tenen un paper crucial en la quantificació i identificació química dels MNP. La detecció de MNP en aigua potable implica un procés estructurat que inclou diverses etapes: la recol·lecció de la mostra (mostreig), seguida d’un tractament que comprèn l’extracció i la purificació, incloent-hi la filtració; la determinació, que inclou la detecció, identificació i quantificació, i, finalment, el processament i l’anàlisi de dades (Belz et al., 2024).

El tractament de mostres es realitza per concentrar les partícules objectiu i eliminar compostos que interfereixin amb la detecció i quantificació dels MNP (Belz et al., 2024). Aquest procés varia segons la matriu, el volum de la mostra i les tècniques analítiques emprades. Per a volums petits (<10 L), s’utilitzen tècniques com la separació per densitat, filtració i tinció, recol·lectant les partícules en filtres compatibles amb els mètodes analítics.

Figura 2. Esquema general sobre els mètodes de detecció i quantificació de micro- i nanoplàstics en aigua potable. Microscòpia de fluorescència (MicFluo), tècnica infraroja per transformada de Fourier (FTIR), espectroscòpia de Raman (Raman), espectromicroscòpia Raman (µ-Raman), desorció per extracció tèrmica acoblada a cromatografia de gasos i espectrometria de masses (TED-GC/MS) i piròlisi acoblada a GC/MS (pyr-GC/MS). Font: Elaboració pròpia adaptada de Belz et al. (2024), sota llicència Creative Commons (CC BY 4.0).

3.1.4. Mètodes de detecció de MNP en aigua potable La detecció de MNP depèn de les seves característiques complexes, com la seva mida (de μm a nm), diversitat de formes, composicions químiques, additius (plastificants, estabilitzadors, pigments, antioxidants, etc.), estats (primari o secundari), hidrofobicitat i càrrega superficial (Belz et al., 2024; Yang et al., 2023). Per tant, aquesta complexa composició requereix que qualsevol tècnica analítica sigui capaç d’identificar principalment els polímers sintètics. La selecció de la metodologia analítica adequada ha de considerar factors com especificitat, sensibilitat, disponibilitat, estat de validació, cost i eficiència (Belz et al., 2024; Yang et al., 2023). Les tècniques més comunes s’agrupen en tres categories principals: — Mètodes òptics. La microscòpia de fluorescència (MicFluo) és una tècnica àmpliament utilitzada per la seva fàcil aplicació i ràpida detecció, que utilitza colorants específics capaços d’unir-se als MNP (Sturm, Horn i Schuhen, 2021). En el procés de detecció, aquests colorants emeten fluorescència i sota radiació electromagnètica adequada, cosa que permet identificar i caracteritzar les partícules en funció del seu nombre, mida i morfologia (Shruti et al., 2022; Sturm, Horn i Schuhen, 2021). A la majoria d’estudis d’aigua amb MNP, en el procés de detecció, el colorant roig Nil (RN) ha demostrat significativament la seva capacitat per tenyir partícules plàstiques en mostres ambientals i d’aigua potable (De Frond et al., 2022; Hernandez et al., 2023; Süssmann et al., 2024). El roig Nil, un fluoròfor hidrofòbic insoluble en aigua, s’adhereix a la superfície de partícules plàstiques mitjançant interaccions de Van der Waals. Aquesta afinitat permet diferenciar eficaçment entre partícules plàstiques i hidrofíliques (Maes et al., 2017). En els darrers anys s’han avaluat altres alternatives de colorants, tant solubles com insolubles, entre ells, eosina B, rosa de Bengala, blau de metilè i rodamina B, així com derivats del roig Nil, que han millorat la sensibilitat i especificitat (Capolungo et al., 2021; Sturm, Horn i Schuhen, 2021). Addicionalment, s’han investigat compostos fluorescents

avançats, com el pirè, l’èster N-hidroxisuccinimidil de l’àcid 1-pirenobutíric (PBN), i noves sondes fluorescents basades en perilè diimida i nanofulles d’oxiborur d’estany (SnOB) (Sharma et al., 2021), amb la qual cosa s’amplien les alternatives de mètodes analítics de detecció i caracterització de MNP. — Mètodes espectroscòpics. Les tècniques espectroscòpiques permeten el recompte, la determinació de la mida i la caracterització morfològica de les partícules de MNP recol· lectades en un filtre. A més a més, poden identificar la composició química de partícules individuals. Les dues tècniques més aplicades són espectroscòpia de Raman i espectroscòpia infraroja per transformada de Fourier (FTIR) (Andoh et al., 2024; Tian et al., 2022). L’espectromicroscòpia Raman (µ-Raman) combina les capacitats d’un microscopi òptic per visualitzar objectes (fins a 1 µm) amb les capacitats analítiques de l’espectroscòpia Raman (Braun et al., 2021). El filtre, on es recullen les partícules, es col·loca a la platina (motoritzada) del microscopi i, després d’obtenir imatges del filtre, s’adquireixen espectres de Raman en posicions de partícules individuals o es mapa l’àrea d’interès seleccionada (Braun et al., 2021; Schymanski et al., 2021). — Mètodes termoanalítics. Aquestes tècniques, com la desorció per extracció tèrmica acoblada a cromatografia de gasos i espectrometria de masses (TED-GC/MS) i la piròlisi acoblada a GC/MS (pyr-­GC/MS) han sorgit recentment com a eines clau per a la quantificació basada en la massa de MNP (ng-µg) (Capolungo et al., 2021; Fisher i Scholz-­ Böttcher, 2019; Fries et al., 2013; Picó i Barceló 2020). Aquestes tècniques es basen en la degradació tèrmica de polímers en condicions lliures d’oxigen, cosa que en provoca el craqueig tèrmic (piròlisi) i la generació d’una varietat de productes de descomposició volàtils específics de cada tipus de polímer. La separació d’aquests productes mitjançant cromatografia de gasos (GC) i la posterior detecció per espectrometria de masses (MS) permet identificar i quantificar els polímers presents a les mostres (Fisher i Scholz-­Böttcher, 2019; Fries et al., 2013; Picó i Barceló, 2020).

3.1.5.  Aplicació de tècniques cromatogràfiques avançades: HPLC, HPLC-HRMS i MALDI-TOF MS La cromatografia líquida d’alta resolució (HPLC, de l’anglès high-performance liquid chromatography) és una tècnica analítica àmpliament utilitzada per a la separació i identificació de compostos orgànics, inclosos monòmers, oligòmers i additius derivats dels MNP en l’aigua potable (Ahmed, 2024). El mètode funciona basant-se en les diferents afinitats de les molècules de la mostra per les fases mòbil i estacionària dins d’una columna cromatogràfica. L’adaptabilitat de la tècnica a diferents detectors, com ara l’espectroscòpia ultraviolada-visible (UV-visible), la fluorescència i l’espectrometria de masses, n’augmenta la versatilitat i precisió en l’anàlisi d’una àmplia gamma de MNP amb mi-

Microplàstics i nanoplàstics en l’aigua potable

En el cas de grans volums (>1.000 L), cal un pretractament fisicoquímic per reduir les partícules no plàstiques (Koelmans et al., 2019). Això inclou l’ús d’àcids inorgànics (com àcid clorhídric o àcid sulfúric), encara que aquests poden afectar polímers com la poliamida (PA) i el politereftalat d’etilè (PET), o àcids orgànics (com àcid acètic o cítric) i l’àcid etilendiaminotetraacètic (EDTA). Així mateix, el peròxid d’hidrogen, de vegades combinat amb ions ferrosos (reactiu de Fenton), és una tècnica comuna a causa de la seva eficiència en la digestió i la seva capacitat per recuperar la majoria dels polímers. D’altra banda, l’ús d’un catalitzador de ferro a 60 ºC millora el rendiment i redueix els temps de tractament (Mintenig et al., 2019; Pivokonský et al., 2020; Shen et al., 2021).

67

Nury Infante, Daniele Cintra Malpelli i Beatriz Escribano

articles

68

des de partícules a escales micronanomètriques de 700 nm a 20 μm en diferents mostres ambientals, com ara aigua de l’aixeta i aigua embotellada (Ahmed, 2024; Schirinzi et al., 2019; Wang et al., 2017). En estudis recents, aquesta tècnica ha estat optimitzada mitjançant la seva combinació amb espectrometria de masses d’alta resolució (HPLC-HRMS), així com amb la ionització per desorció làser assistida per matriu (MALDI, de l’anglès matrix-assisted laser desorption/ionization) acoblada a l’espectrometria de masses amb temps de vol (TOF-MS, de l’anglès time-of-flight mass spectrometry), la qual cosa proporciona una identificació més específica i sensible dels polímers a nivell molecular (Schirinzi et al., 2019; Vega-Herrera et al., 2022 i 2023; Wu et al., 2020). El desenvolupament d’aquestes tècniques avançades ha estat aplicat en les investigacions de Vega-Herrera et al., 2022, en què la HPLC-HRMS va ser optimitzada i validada per detectar polímers a nivells molt baixos en mostres d’aigua domèstica de l’aixeta, fet que va evidenciar que el polietilè (PE), el polipropilè (PP) i la poliamida (PA) van ser els polímers més detectats, i que el polisoprè (PI) i el polibutadient (PBD) es van trobar en les concentracions més altes (9143 i 1897 ng/L, respectivament). A diferència d’altres estudis similars, aquest nou mètode (HPLC-HRMS), amb una font de fotoionització a pressió atmosfèrica i una font d’ionització per electroesprai, és adequat per a l’avaluació de concentracions polimèriques en aigua potable, amb un volum mínim de mostra de 5 L. Això resulta avantatjós per a l’anàlisi de MNP en aigua potable i ofereix informació complementària a altres enfocaments que classifiquen el nombre de partícules >5 μm. Així mateix, amb aquest mètode (HPLC-HRMS) validat, estudis realitzats per Vega-Herrera et al. (2023) van evidenciar la presència de polímers procedents de mostres d’aigua embotellada d’un sol ús de diferents proveïdors comercials. Es va detectar la presència de polipropilè (PP), polietilè (PE) i tereftalat de polietilè (PET) en les mostres. Entre ells, el PE va ser el polímer detectat i quantificat amb més freqüència (55 % de les mostres), seguit del PET, detectat en el 33 % de les mostres i amb la concentració més alta (4700 ng · L−1). D’altra banda, es van detectar 28 additius plàstics (AP), dels quals almenys un estava present en el 100 % de les mostres. Els estabilitzants i plastificants van ser els més freqüentment identificats: l’adipat de bis(2-etilhexil) i l’ftalat de bis(2-etilhexil) es van considerar com els compostos potencialment més nocius per a la salut humana. Addicionalment, es justifica que les diferències entre les freqüències d’AP de les ampolles es troben en el 30 % de les ampolles d’1,5 L i en el 15 % de les ampolles de 0,5 L, cosa que s’atribueix a factors com el temps i les condicions d’emmagatzematge —‌per exemple, la temperatura ambient—, que poden afavorir la migració de l’AP. En general, els resultats suggereixen que l’aigua embotellada és una via significativa d’exposició als MNP. Pel que fa a l’origen de l’aigua potable ingerida (aigua de l’aixeta o embotellada), hi podrien estar associats diversos

riscos per a la salut humana, tot i que els nivells de polímers de MNP no poden considerar-se significativament diferents. En el cas de l’aigua potable emmagatzemada en ampolles de plàstic, es pot esperar que els nivells principals de contaminació siguin baixos, però s’observa una concentració no negligible d’additius plàstics, mentre que en l’aigua de l’aixeta es podrien esperar nivells més alts d’altres contaminants orgànics emergents o persistents produïts per activitats humanes i industrials que han escapat als controls pertinents. D’altra banda, la tècnica d’espectrometria de masses per desorció-ionització làser assistida per matriu amb temps de vol (MALDI-TOF MS) ha emergit com una eina innovadora pel fet de ser una tècnica potent d’identificació per a la ionització i detecció de molècules intactes de gran pes molecular. Aquesta tècnica es fonamenta en la incorporació d’una matriu orgànica cristal·lina que absorbeix l’energia d’un làser polsat i facilita la desorció i ionització suau de les macro­molècules del polímer, sense causar una fragmentació tèrmica significativa (Oviaño i Bou, 2018). Aquesta ionització suau permet la detecció d’espècies intactes i la generació d’espectres característics dels diferents polímers. La separació en l’analitzador de temps de vol es basa en la relació massa/càrrega (m/z), cosa que permet diferenciar polímers amb masses similars, però estructures diferents. L’estudi realitzat per Wu et al. (2020) va demostrar l’eficàcia del MALDI-TOF MS per a la identificació específica de poli­e stirè (PS), polietilè (PE) i altres polímers ambientals a partir de mostres reals d’aigua i sediments. El contingut de MNP de PS i PET es va quantificar en 8,56 ± 0,04 i 28,71 ± 0,20 mg · kg−1, respectivament, en el sediment recollit. Es va destacar que, mitjançant aquest mètode, els MNP, fins i tot els degradats per la meteorització, poden analitzar-se de manera eficaç i precisa.

3.2. Debilitats i crítiques dels mètodes actuals 3.2.1. Microscòpia de fluorescència FluoMic pot diferenciar alguns tipus de plàstic per diferències de fluorescència amb roig Nil. Aquest colorant mostra variacions en la fluorescència segons la polaritat del polímer, encara que la fiabilitat d’aquest enfocament és incerta (Maes et al., 2017; Prasad, Bennett i Triantafyllou, 2024). A més, el roig Nil pot tenyir polímers naturals, com fusta o cotó, cosa que podria portar a sobreestimar la presència de microplàstics. D’altra banda, alguns polímers no són detectats degut a una tinció feble o fallida (Shim et al., 2016). Aquestes limitacions es podrien mitigar optimitzant condicions de tinció i tractament de mostres per reduir matèria orgànica interferent. No obstant això, no hi ha investigacions exhaustives sobre aquests aspectes ni validació de procediments.

3.2.2.  Tècniques espectromicroscòpiques infraroja (IR) i Raman Aquestes tècniques tenen un límit de detecció (LOD) menor que el de mètodes termoanalítics com pir-GC/MS, i detecten fins i tot partícules menors de 20 µm (Chakraborty et al., 2023). Tot i això, la massa de partícules tan petites està per sota del LOD de pir-GC/MS. A més, partícules no plàstiques a la matriu d’aigua poden interferir més amb aquestes tècniques que amb les termoanalítiques. L’anàlisi requereix temps i operadors capacitats, ja que la recol·lecció i l’anàlisi de dades solen ser manuals, cosa que pot generar biaixos. Encara que no cal el calibratge per comptar partícules, sí que és necessari per identificar-los mitjançant espectres, utilitzant calibradors comercials. Actualment, no hi ha mètodes estandarditzats per a microscòpia FTIR (μFTIR) o (µ-Raman), encara que el grup ISO (ISO/ TC 147) treballa en directrius de bones pràctiques en comptes d’un únic estàndard, ateses les diverses solucions instrumentals disponibles (Belz et al., 2024; ISO, 2023; Ntziouni et al., 2022). En aquest context, l’ISO/CD 16094-2:2023 representa un avenç significatiu en la normalització de l’anàlisi de micro­plàstics en aigües netes. Aquesta especificació tècnica descriu l’ús d’espectroscòpia vibracional amb (μFTIR) i (µ-Raman), les quals es basen en la interacció de la llum infraroja o làser amb les vibracions moleculars dels polímers, fet que permet la seva identificació específica a partir del patró espectral. L’ISO 16094-2 estableix criteris detallats per a l’anàlisi de microplàstics en aigua neta, incloent-hi l’aigua potable (ISO, 2023).

4.  Micro- i nanoplàstics i riscos potencials per a la salut humana Els MNP representen una preocupació emergent en salut pública a causa de la seva àmplia presència a l’aigua potable, aliments i l’aire. S’originen a partir de plàstics degradats o de partícules d’ús directe, com les presents en productes d’higiene i cosmètics. Els riscos per a la salut associats als MNP inclouen efectes citotòxics, genotòxics i una capacitat comprovada per induir respostes inflamatòries en teixits humans (OMS, 2022; Haleem et al., 2024). L’entrada de MNP al cos humà es dona principalment a través de la ingestió d’aigua potable i aliments contaminats, com ara marisc, sal, sucre i productes embotellats. Estudis recents revelen que aquestes partícules poden travessar barreres biològiques i acumular-se en òrgans com el fetge, la melsa i el sistema gastrointestinal (OMS, 2022). Un dels efectes preocupants dels MNP en la salut és la seva capacitat de generar estrès oxidatiu i inflamació crònica, cosa que podria contribuir a malalties degeneratives. També s’ha trobat una correlació positiva entre la presència de microplàstics a la femta i la gravetat de certes malalties, com la síndrome inflamatòria intestinal i la disbiosi (Haleem et al., 2024). Aquestes condicions gastrointestinals poden estar relacionades amb una exposició contínua a MNP que alteren la microbiota i debiliten la barrera intestinal, cosa que permet l’entrada de substàncies nocives i microorganismes a l’organisme (Winiarska, Jutel i Zemelka-­W iacek, 2024). L’Organització Mundial de la Salut (OMS, 2019) i estudis recents també han advertit sobre la capacitat d’aquests fragments per transportar substàncies tòxiques, com contaminants químics i bacteris, a causa de la seva alta superfície d’adsorció. A continuació, a la figura 3, es representa la incorporació dels MNP des de la cadena tròfica marina fins als aliments, aigua de l’aixeta i embotellada, i el seu impacte potencial sobre la salut humana.

F igura 3. Principals fonts, vies d’exposició i possibles efectes dels micro- i nanoplàstics (MNP) en l’organisme humà, des de la seva incorporació a la cadena tròfica marina fins a la seva ingestió a través d’aliments contaminats, d’aigua de l’aixeta i d’aigua embotellada, així com la seva distribució en diferents òrgans i el seu impacte potencial sobre la microbiota intestinal i la salut. Font: Elaboració pròpia.

Microplàstics i nanoplàstics en l’aigua potable

Alguns additius químics en MP tenen propietats fluorescents que interfereixen en la visualització i detecció, per la qual cosa cal un pretractament, extracció, purificació, com digestió enzimàtica o esbandida amb oxidants, per eliminar impureses (Belz et al., 2024; Sturm, Horn i Schuhen, 2021).

69

articles

Nury Infante, Daniele Cintra Malpelli i Beatriz Escribano

4.1. Els desafiaments de l’avaluació dels riscos

70

L’anàlisi de microplàstics en aigua presenta diversos desafiaments metodològics i tècnics, que inclouen la manca de consens quant a mètodes de mostreig i quantificació. Actualment, no hi ha un estàndard internacional per mesurar microplàstics en mostres d’aigua potable o d’aliments, cosa que dificulta la comparació d’estudis i l’establiment de límits segurs d’exposició (OMS, 2022; Winiarska, Jutel i Zemelka-Wiacek, 2024). La variabilitat en la mida, la forma, la composició química i la presència d’additius dels MNP representa un repte per avaluar-ne la toxicitat, ja que aquests factors influeixen tant en la seva distribució i acumulació a l’organisme com en els efectes biològics que poden provocar. La literatura reporta que les partícules de formes irregulars tenen una major tendència a causar danys físics i inflamatoris en comparació amb les partícules esfèriques. A més a més, els estudis toxicològics realitzats en models animals no sempre permeten extrapolar els resultats a la salut humana, ja que la resposta biològica pot variar considerablement entre espècies (OMS, 2022; Winiarska, Jutel i Zemelka-­Wiacek, 2024). Els estudis de toxicitat actuals se centren en partícules més grans, però les investigacions suggereixen que les partícules més petites, a causa de la seva capacitat per travessar barreres biològiques, són probablement les més perjudicials. Addicionalment, molts estudis fan servir materials monodispersos i condicions controlades, cosa que limita l’aplicabilitat dels seus resultats a situacions reals d’exposició humana a barreges complexes de MNP presents a diferents mitjans (OMS, 2022). Un altre repte per a l’avaluació dels riscos és la manca de dades sobre l’impacte dels additius químics i contaminants que es poden absorbir a la superfície dels MNP. Alguns estudis suggereixen que els efectes tòxics observats en les investigacions es podrien deure més a la presència de contaminants adsorbits en lloc de la toxicitat inherent dels MNP (Leslie i Depledge, 2020; Schwabl et al., 2019). Aquests contaminants, com els metalls pesants i compostos orgànics persistents, poden representar riscos addicionals quan els MNP actuen com a vectors, fet que en facilita l’ingrés i l’acumulació al cos humà (Haleem et al., 2024). S’ha demostrat que els additius plàstics, com el bisfenol A i els ftalats, són disruptors endocrins que interfereixen amb el sistema hormonal i poden provocar una àmplia gamma de problemes de salut, des d’alteracions en el desenvolupament fetal fins a l’augment del risc de càncer i malalties metabòliques (Haleem et al., 2024). Específicament, s’ha assenyalat la necessitat de desenvolupar mètodes que permetin identificar i mesurar partícules menors de 10 μm, ja que són les més propenses a travessar barreres biològiques i a provocar efectes adversos a la salut. Els estudis de toxicitat actuals se centren principalment en partícules de mida superior a 10 μm, la qual cosa limita l’aplicabilitat dels resultats, atès que les partícules més petites tenen una més gran capacitat de penetrar les membranes cel·lulars i acumular-se en teixits

sensibles. D’altra banda, els estudis tendeixen a utilitzar partícules monodisperses i condicions experimentals controlades, cosa que difereix de l’exposició humana real, en què els individus estan exposats a una barreja complexa de MNP amb propietats diverses (OMS, 2022; Winiarska, Jutel i Zemelka-Wiacek, 2024).

4.2. Categoria dels riscos i potencials impactes en la salut humana Els riscos associats a l’exposició a MNP es classifiquen principalment en tres tipus. En primer lloc, els riscos físics, en què els MNP, en ingressar al sistema digestiu o respiratori, poden causar irritació i efectes inflamatoris. Això és especialment rellevant quan les partícules són més petites, ja que poden penetrar en teixits i acumular-s’hi. En segon lloc, els riscos químics, deguts a la capacitat dels MNP per adsorbir contaminants; d’aquesta manera, poden actuar com a vehicles de transport de substàncies tòxiques, incloent-hi metalls pesants i compostos orgànics persistents, que poden ser alliberats dins del cos i causar efectes tòxics. Finalment, cal considerar els riscos biològics, ja que els MNP poden facilitar l’entrada de patògens o desencadenar respostes immunològiques (Bugatti et al., 2023; OMS, 2022; Winiarska, Jutel i Zemelka-Wiacek, 2024). Diversos estudis in vitro amb cèl·lules humanes han demostrat que l’exposició a MNP pot induir citotoxicitat i estrès oxidatiu i afectar funcions cel·lulars essencials com la integritat de la membrana i la funció mitocondrial. Aquestes alteracions poden provocar inflamació local i contribuir a processos patològics en diferents òrgans (Wang et al., 2024). A més a més, la petita mida de moltes partícules en facilita la penetració en cèl·lules pulmonars i sanguínies, on poden interferir amb la resposta immunitària i promoure la secreció de citocines proinflamatòries (Pebay et al., 2024). A escala molecular, s’ha observat que els MNP poden induir mecanismes de mort cel·lular regulada, com la necroptosi, que estan associats a diverses malalties cròniques i neurodegeneratives (Sepand et al., 2020). A més, aquestes partícules poden actuar com a vectors per a contaminants químics i microorganismes patògens i potenciar així la toxicitat combinada i la immunotoxicitat, factors que augmenten la vulnerabilitat a malalties infeccioses i inflamatòries (Wang et al., 2024; Fiordelisi et al., 2017). Els impactes potencials sobre la salut humana derivats de l’exposició a MNP es manifesten principalment en sis sistemes corporals:

4.2.1. Sistema immunològic L’exposició a MNP pot desencadenar respostes inflamatòries que afectin la funció immunològica. El sistema immunològic pot reconèixer les partícules de plàstic com a cossos estranys, cosa que provoca l’activació de les cèl·lules immunitàries i l’alliberament de citocines inflamatòries.

4.2.2. Sistema respiratori La inhalació de MNP pot causar irritació a les vies respiratòries i provocar problemes respiratoris. Les partícules poden penetrar profundament als pulmons, on poden desencadenar inflamació i estrès oxidatiu, cosa que provoca malalties pulmonars cròniques com l’asma i la malaltia pulmonar obstructiva crònica (MPOC). Els estudis indiquen que la presència de partícules de plàstic als pulmons pot empitjorar les condicions respiratòries i provocar reaccions al·lèrgiques (Haleem et al., 2024; OMS, 2022; Winiarska, Jutel i Zemelka-Wiacek, 2024).

4.2.3. Aparell digestiu La ingestió de MNP a través dels aliments pot afectar el tracte gastrointestinal. Aquestes partícules poden alterar la microbiota intestinal i provocar disbiosi, que pot afectar la salut digestiva i el metabolisme. D’altra banda, la presència de microplàstics a l’intestí pot provocar inflamació intestinal i comprometre la integritat de la barrera intestinal, augmentant la permeabilitat intestinal i potencialment contribuint a afeccions com la síndrome de l’intestí irritable i altres malalties inflamatòries de l’intestí. L’exposició pot estar associada amb malalties hepàtiques, com la malaltia del fetge gras no alcohòlic. Aquests impactes són preocupants, ja que la salut hepàtica és crucial per a la desintoxicació i l’equilibri metabòlic de l’organisme (Haleem et al., 2024; OMS, 2022; Winiarska, Jutel i Zemelka-­ Wiacek, 2024).

4.2.4. Sistema endocrí Els MNP poden actuar com a disruptors endocrins, interferint amb la funció hormonal i l’equilibri del sistema endocrí. Molts plàstics contenen additius químics que poden imitar o antagonitzar les hormones naturals i provocar una disfunció hormonal. Això pot resultar en problemes reproductius, canvis en el desenvolupament i un major risc de malalties metabòliques com diabetis i obesitat (Haleem et al., 2024; OMS, 2022; Winiarska, Jutel i Zemelka-Wiacek, 2024).

4.2.5. Sistema nerviós i neurològic L’exposició a MNP pot tenir efectes neurotòxics que afecten el sistema nerviós central i perifèric. Els estudis suggereixen

que la ingestió o la inhalació de partícules de plàstic pot provocar inflamació neurogènica i estrès oxidatiu, que estan associats amb malalties neurodegeneratives com l’Alzheimer i el Parkinson. Les partícules també poden afectar la comunicació neuronal i el funcionament cognitiu i provocar dèficits de memòria i canvis de comportament (Haleem et al., 2024; OMS, 2022; Winiarska, Jutel i Zemelka-­Wiacek, 2024). L’exposició a MNP pot influir en la salut neurològica, i l’evidència suggereix que les partícules poden travessar la barrera hematoencefàlica i provocar inflamació cerebral i dany neuronal. S’han registrat símptomes neurològics com fatiga i marejos en persones exposades, cosa que ha generat interès creixent per comprendre millor els possibles efectes neurotòxics dels MNP (Haleem et al., 2024; OMS, 2022; Winiarska, Jutel i Zemelka-Wiacek, 2024).

4.2.6. Sistema reproductiu L’exposició a MNP pot tenir efectes adversos en la salut reproductiva i pot afectar la fertilitat i potencialment causar disfunció hormonal. Els estudis indiquen que la presència de partícules plàstiques al tracte reproductiu pot provocar canvis en els nivells hormonals i la funció testicular, a més d’influir en el desenvolupament fetal, augmentant el risc de complicacions durant l’embaràs (Haleem et al., 2024; OMS, 2022; Winiarska, Jutel i Zemelka-Wiacek, 2024).

5.  Directives, legislacions i recomanacions sobre els microplàstics a l’aigua de consum La presència de microplàstics en l’aigua de beure preocupa de manera creixent en la nostra societat, però existeix una manca de coneixement científic contrastat per poder fer avenços significatius en l’elaboració de normatives aplicables en els diferents països. Aquest camí serà llarg. La cooperació entre el món científic i polític al món ha de ser ben coordinada per arribar a legislar polítiques adequades i viables, sense por de prendre decisions, que evidentment impliquen eliminar els plàstics en els nostres hàbits quotidians. Tal com ens indica l’equip de recerca del doctor Ahmed Yusuf, «cal un consens per desenvolupar les dades de toxicologia i d’impacte necessàries per establir la normativa i els estàndards pertinents sobre els microplàstics. Científics, investigadors, fabricants i responsables polítics haurien de treballar conjuntament per frenar amb èxit les amenaces imminents derivades de la contaminació per MP» (Yusuf et al., 2022). D’altra banda, tal com assenyalen Yusuf et al. (2022), actualment encara no existeixen estàndards reguladors específics per controlar la presència de microplàstics en l’aigua potable i en els aliments, i el finançament destinat a investigar-ne els possibles efectes sobre la salut humana continua essent limitat. Aquesta situació posa de manifest

Microplàstics i nanoplàstics en l’aigua potable

Aquesta resposta pot conduir a un estat d’inflamació crònica, que s’associa amb diverses malalties autoimmunes i inflamatòries. A més, l’exposició a partícules pot interferir amb la capacitat del cos per combatre infeccions i augmentar la susceptibilitat a les malalties (Haleem et al., 2024; OMS, 2022; Winiarska, Jutel i Zemelka-Wiacek, 2024).

71

articles

la necessitat d’un enfocament coordinat en els àmbits internacional i nacional que permeti desenvolupar i implementar polítiques efectives, amb accions concretes, mesurables i integrals, orientades a prevenir i reduir la contaminació per plàstics en totes les seves formes. És evident que s’ha avançat dins del coneixement científic i ha quedat demostrada la urgència de posar-se a treballar de manera coordinada i saber crear sinergies entre els equips de recerca especialistes en l’àmbit dels impactes que provoquen els microplàstics en l’aigua de beure. Una vegada recollida i contrastada la documentació científica, s’ha de traduir en legislacions en forma de normatives i directives a tots els nivells, per lluitar contra els impactes i mitigar els efectes dels microplàstics en l’aigua de consum. I, seguidament, cal elaborar propostes legislatives que actuïn per a la prevenció d’aquests productes.

Nury Infante, Daniele Cintra Malpelli i Beatriz Escribano

5.1. Legislació, regulacions i recomanacions sobre els microplàstics a l’aigua de consum

72

A l’Assemblea de les Nacions Unides de Nairobi del desembre de 2017, 193 països es van reunir per discutir, entre altres temes, el problema dels microplàstics. Al final de la cimera, els estats van emetre una declaració conjunta en què es reconeixia la necessitat d’adoptar mesures urgents per atacar el problema (ONU, 2017). El juny de 2024, cap legislació no recull una normativa en ferm sobre el tema dels microplàstics a l’aigua de consum i els problemes que poden causar a la salut humana. Sí que és cert que els perills dels microplàstics estan ben documentats científicament i s’estan prenent mesures legislatives molt serioses en segons quins productes —‌cosmètics, detergents, etc.—, perquè les aigües residuals de les ciutats contaminades amb aquests microplàstics arriben al mar i als rius i s’hi dipositen (Leslie i Depledge, 2020). A continuació es presenten les directives vigents vinculades als riscos dels microplàstics en l’aigua de boca per a la salut humana. També es recullen les iniciatives de diferents països o regions que estan treballant per incorporar noves normatives i lleis sobre aquesta problemàtica.

5.1.1. Unió Europea L’any 2018, després de rebre l’assessorament científic de la Unió Europea, els experts posen en evidència la contaminació de microplàstics. Per aquest motiu es va considerar que havia de ser revisada a fons pel Grup Europeu d’Assessors Científics. L’any 2019, l’Agència Europea de Substàncies Químiques (ECHA, per les sigles en anglès) presenta una proposta de restricció de microplàstics, justificada per un estudi en què es posava en evidència que aquestes partícules s’han de considerar de risc.

Seguidament, la Directiva de la Unió Europea 2020/ 2184 del Parlament Europeu i del Consell, de 16 de desembre de 2020, relativa a la qualitat de les aigües destinades al consum humà (L 435/), estableix que […] per tal d’atendre la preocupació pública creixent pels efectes en la salut humana de compostos emergents, com els compostos amb propietats d’alteració endocrina, els productes farmacèutics i els microplàstics, per l’ús d’aigua destinada al consum humà, i d’examinar els nous compostos emergents a la cadena de subministrament, s’ha d’introduir a la present Directiva un mecanisme de llista d’observació. Aquest mecanisme permetrà respondre a les creixents preocupacions de manera dinàmica i flexible. També permetrà fer un seguiment dels nous coneixements sobre la rellevància per a la salut humana d’aquests compostos emergents, així com dels nous coneixements sobre els plantejaments i les metodologies de seguiment més adients. Aquest mecanisme de la llista d’observació per a les aigües destinades al consum humà forma part de la resposta a diverses polítiques de la Unió pertinents. (Unió Europea, 2020)

Tal com s’exposa a la Comunicació de la Comissió d’11 de març de 2019, «Enfocament estratègic de la Unió Europea en matèria de productes farmacèutics al medi ambient […]» i L 435/5 (17), 2n apartat, «[…] quan les aigües superficials s’utilitzin per a l’aigua destinada al consum humà, els estats membres han de prestar una atenció especial a l’avaluació dels riscos en relació amb els microplàstics […]» (UE, 2020). Evidentment, tal com ens mostra el text de la Directiva 2020/2184, existeix la preocupació a Europa, i això es tradueix en el fet que hi ha consciència dels riscos i, per tant, s’ha prestat atenció als impactes d’aquests components en la salut humana. S’ha de destacar que, de manera paral·lela, grups de recerca en la temàtica segueixen de molt a prop els petits avenços. Dins del pla d’acció per a l’economia circular de la Comissió Europea, es va aprovar provisionalment la revisió de la directiva de la Unió Europea d’aigua potable per incorporar un seguiment periòdic dels microplàstics en aigua potable (Yusuf et al., 2022). La mateixa directiva també estableix que, a partir del 12 de gener de 2024, s’adoptaria una metodologia per mesurar els microplàstics per incloure’ls a la llista d’observació de les substàncies o compostos que suscitin preocupació pública o entre la comunitat científica per motius de salut, com ara els productes farmacèutics o els compostos amb propietats d’alteració endocrina. La Comissió Europea declara que, com a molt tard el 12 de gener de l’any 2029, i en el moment que la Comissió ho consideri oportú, presentarà al Parlament Europeu un informe sobre la possible amenaça que suposen per a les fonts d’aigua destinades al consum humà els microplàstics, així com sobre els riscos potencials per a la salut associats a ells. Els Països Baixos coordinaran les aportacions a aquests processos i també demanaran a la Comissió Europea que es vinculin amb els processos i la investigació actuals quan sigui possible.

5.1.2. Amèrica: Estats Units i el seu referent, Califòrnia La FDA (FDA, 2024) del Govern dels Estats Units assegura que els aliments, medicaments, cosmètics, instruments mèdics i productes per als consumidors siguin segurs en aliments, envasos d’aliments, cosmètics, envasos de medicaments i dispositius mèdics. La FDA recomana que els nivells acceptables de contaminants ingeribles del plàstic reciclat siguin inferiors a 1,5 μg/persona/dia, cosa que és 476.000 vegades menor que la dosi diària possible ingerida. La regulació plàstica està present en l’àmbit estatal. Deu estats (Califòrnia, Connecticut, Delaware, Hawaii, Maine, Nova Jersey, Nova York, Oregon, Vermont i Washington) tenen prohibides les bosses de plàstic d’un sol ús a partir del 2023 i les prohibicions a Colorado i Rhode Island van entrar en vigor el primer de gener de 2024 (World Economic Forum, 2024). D’acord amb Sorensen, Kanswar i Jovanovic (2022), «Califòrnia és l’únic estat que comença a centrar-se en el seguiment de la problemàtica dels microplàstics en aigua potable. El futur de la regulació dels microplàstics als Estats Units necessita que la Llei de control de substàncies tòxiques (TSCA, per les sigles en anglès) elabori un document en què es recullin les mesures de seguretat. Actualment, Califòrnia és l’únic estat que ha aprovat una legislació que començarà a abordar la presència de microplàstics a l’ai-

gua potable. Altres estats, o fins i tot l’Agència de Protecció Ambiental dels Estats Units (USEPA, per la sigla en anglès), poden utilitzar aquesta legislació com a possible guia en el futur. És de primordial importància per establir la possible toxicitat dels micro- i nanoplàstics. És vital que el govern no esperi per obtenir resultats de toxicitat abans de començar a regular i legislar sobre el plàstic». Coffin (2023) assenyala que «aquesta legislació innovadora requereix la complicitat de les agències reguladores per definir legalment els microplàstics, desenvolupar un marc per avaluar els riscos per als humans i els ecosistemes, adoptar mètodes analítics estandarditzats per a la vigilància del medi ambient, determinar fonts i vies d’accés al medi ambient, i implementar estratègies d’intervenció per reduir encara més la contaminació». Califòrnia és un referent de progrés científic que declara l’alerta sobre l’augment exponencial de la presència dels MNP en els ecosistemes i, en conseqüència, en l’aigua de l’aixeta i embotellada. Aquest és el motiu que fa que Califòrnia estigui liderant el procés de la lluita contra els microplàstics. Aquesta conscienciació es tradueix en la presentació d’iniciatives normatives legislatives de control i d’exigència sobre els continguts de microplàstics a l’aigua de beure per prevenir o mitigar l’impacte negatiu en la salut humana.

5.1.3. Altres organitzacions

Organització Mundial de la Salut (OMS). L’Organització Mundial de la Salut va presentar un informe l’any 2019: «L’objectiu d’aquest informe és el possible impacte en la salut humana de l’exposició a microplàstics a través de l’aigua potable» (OMS, 2019). Aquest informe examina de manera crítica l’evidència relacionada amb l’aparició de microplàstics en el cicle de l’aigua (incloent-hi l’aigua potable de l’aixeta i embotellada i les seves fonts), els possibles impactes sobre la salut de l’exposició als microplàstics i l’eliminació de microplàstics durant el tractament d’aigües residuals i d’aigua potable. En aquest document, es fan recomanacions legals pel que fa al seguiment i la gestió dels microplàstics i plàstics al medi ambient, i per avaluar millor els riscos per a la salut humana i informar sobre accions de gestió adequades, s’identifiquen una sèrie de llacunes de coneixement clau. L’OMS anima a investigar sobre els microplàstics i reduir dràsticament la contaminació per plàstics, però no ha presentat cap recomanació més des d’aquest informe, fa més de 4 anys. L’OMS segueix col·laborant amb l’àmbit científic internacional per actualitzar els continguts i incorporar els nous coneixements i així poder elaborar recomanacions per ser integrades en les legislacions institucionals a tots els nivells. Institut Universitari de les Nacions Unides per a l’Aigua, el Medi Ambient i la Salut. Una de les majors preocupacions pels microplàstics vinculades a l’aigua de consum està directament

Microplàstics i nanoplàstics en l’aigua potable

La Unió Europea cada vegada és més conscient del problema dels microplàstics a l’aigua i així ho exposa en el Reglament de la Comissió de 25 de setembre de 2023: l’Administració d’Aliments i Medicaments (FDA, per la sigla en anglès) argumenta que la presència de petits fragments de polímers sintètics o polímers naturals modificats químicament, que són insolubles en aigua, es degraden molt lentament i poden ser fàcilment ingerits per organismes vius. Això suscita preocupació pel seu impacte general sobre el medi ambient i, potencialment, sobre la salut humana. Aquests polímers estan molt estesos al medi ambient i també s’han trobat a l’aigua potable i els aliments. S’acumulen al medi i contribueixen a la contaminació per microplàstics (UE, 2023). Però la Unió Europea no fa cap pas endavant pel que fa a la normativa vinculada a la presència de microplàstics a l’aigua de beure. Finalment, la proposta més recent és la Proposta de reglament del Parlament Europeu i del Consell relatiu a la prevenció de les grans pèrdues de plàstic per reduir la contaminació per microplàstics, d’11 d’abril de 2024. S’han posat en marxa noves iniciatives per continuar reduint els residus plàstics a la Unió, com ara la revisió de la Directiva 94/62/CE, relativa als envasos i residus d’envasos, i de la Directiva 2000/53/CE del Parlament Europeu i del Consell, relativa als vehicles al final de la seva vida útil, així com una proposta de noves normes per evitar pèrdues de grànuls per reduir la contaminació per microplàstics. En aquesta proposta tampoc no hi ha mesures concretes i directes sobre els microplàstics en l’aigua de beure.

73

articles

relacionada amb l’aigua envasada. L’Institut Universitari de les Nacions Unides per a l’Aigua, el Medi Ambient i la Salut (UNU INWEH, per les sigles en anglès) va presentar l’any 2023 l’informe «Indústria global de l’aigua embotellada: una revisió dels impactes i les tendències», en què justifica que, tenint en consideració l’objectiu de desenvolupament sostenible de les Nacions Unides número 6, «accés a l’aigua potable», s’avança, però hi ha un retard considerable. La responsabilitat recau en l’expansió dels mercats d’aigua envasada, ja que aquest mercat impedeix el desenvolupament dels sistemes públics d’abastament d’aigua. Degut al fet que el mercat de l’aigua envasada creix any rere any, probablement sigui més important que mai reforçar la legislació que regula el sector en general, i en particular els seus estàndards de qualitat de l’aigua. Aquestes circumstàncies ens porten a situacions insostenibles, tal com s’expressa en l’informe: «Les estimacions suggereixen que menys de la meitat del que el món paga anualment per aigua envasada seria suficient per garantir l’accés a l’aigua potable d’aixeta a centenars de milions de persones que no en tenen, i això per anys» (UNU INWEH, 2023). D’altra banda, les afirmacions sobre la puresa i la seguretat de l’aigua embotellada són limitades. Al mateix temps, exemples identificats i resumits en aquest informe entre desenes de països de totes les regions del món il·lustren casos de contaminació inorgànica, orgànica i microbiològica de centenars de marques d’aigua envasades de tots els tipus d’aigua.

Nury Infante, Daniele Cintra Malpelli i Beatriz Escribano

6. Conclusions

74

Els escenaris destacats de mètodes de detecció i anàlisi de MNP, els impactes potencials en la salut i les llacunes en la legislació presentats en aquest estudi permeten concloure que encara hi ha importants desafiaments per abordar aquest problema. En primer lloc, la complexitat dels MNP, que varien en mida, forma i composició, requereix avenços en les tècniques de detecció per garantir-ne l’efectivitat i fiabilitat. És cert que s’han desenvolupat mètodes per detectar MNP a l’aigua potable, però aquests presenten limitacions significatives, com alts índexs de falsos positius i temps prolongats per obtenir resultats. La tècnica de detecció més utilitzada en els estudis i l’anàlisi de MNP és la microscòpia de fluorescència (MicFluo). Així mateix, s’han identificat les tècniques de desorció per extracció tèrmica acoblada a cromatografia de gasos i espectrometria de masses (TED-GC/MS) i piròlisi acoblada a GC/MS (pyr-GC/MS) pel fet de ser més sensibles que altres mètodes i presentar menys afectacions per impureses i interferències. S’ha d’ampliar la seva aplicació en estudis de detecció de MNP en aigua en un futur proper. Pel que fa a les tècniques cromatogràfiques avançades amb cromatografia de líquids acoblada a espectrometria de masses d’alta resolució (HPLC-HRMS) i espectrome-

tria de masses per desorció-ionització làser assistida per matriu amb temps de vol (MALDI-TOF MS), la seva optimització i validació representen un avenç significatiu en el reforç de les mesures quantitatives. Aquestes metodologies no només incrementen la sensibilitat i l’especificitat de l’anàlisi, sinó que també ofereixen informació robusta i complementària a la proporcionada per altres enfocaments analítics disponibles, cosa que fa que es consolidin com a eines clau en la caracterització de compostos a nivell molecular. En segon lloc, pel que fa a la salut humana, els MNP representen una preocupació creixent, ja que poden travessar barreres biològiques i acumular-se en òrgans com el fetge, els intestins o els pulmons. Diversos estudis apunten a possibles efectes tòxics, inflamatoris i alteracions en la microbiota intestinal, així com impactes en sistemes clau com l’immunològic, el respiratori o el reproductiu. A més, poden actuar com a vectors de contaminants químics i patògens, fet que n’augmenta la perillositat. Tot i això, la manca de metodologies estandarditzades i el desconeixement sobre l’exposició real dificulten una avaluació robusta dels riscos per a la salut humana. I, finalment, referent a la legislació, s’ha identificat una manca de regulacions específiques sobre la contaminació per microplàstics en aliments i aigua potable. S’ha de destacar la iniciativa de l’estat de Califòrnia de liderar i regular el procés de lluita contra els MNP. L’escassetat de normatives clares i de finançament per a investigacions dificulta la creació de polítiques públiques efectives. Cal una cooperació internacional sòlida entre científics i responsables polítics per desenvolupar normatives basades en dades científiques que permetin mitigar la contaminació per MNP de manera efectiva.

Agraïments Agraïm el suport de diverses institucions, com el Banc de Santander i la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech, per la beca postdoctoral Santander Open Academy, número de suport 1409622.

Referències Ahmed, R. (2024). «High-performance liquid chromatography (HPLC): Principles, applications, versatality, efficiency, innovation and comparative analysis in modern analytical chemistry and in pharmaceutical sciences». Clinical Investigation, vol. 14, núm. 9, p. 1-12. Andoh, C. N.[et al.] (2024). «Fourier transform infrared spectroscopy: An analytical technique for microplastic identification and quantification». Infrared Physics & Technology [en línia], vol. 136, núm. 105070, p. 1-13. <https:// doi.org/10.1016/j.infrared.2023.105070>. ASTM International (2020). Standard practice for preparation of water samples with high, medium, or low suspended solids for iden-

Frond, H. de [et al.] (2022). «Monitoring microplastics in drinking water: An interlaboratory study to inform effective methods for quantifying and characterizing micro­ plastics». Chemosphere [en línia], vol. 298, núm. 134282, p. 1-8. <https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022. 134282>. Gruber, E. S [et al.] (2023). «To waste or not to waste: Questioning potential health risks of micro- and nanoplastics with a focus on their ingestion and potential carcinogenicity». Exposure and Health [en línia], vol. 15, núm. 1, p. 33-51. <https://doi.org/10.1007/s12403-022-00470-8>. Haleem, N. [et al.] (2024). «Microplastics and associated chemicals in drinking water: A review of their occurrence and human health implications». Science of the Total Environmental [en línia], vol. 912, núm. 169594, p. 1-17. <https://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.169594>. Hernandez, L. M. [et al.] (2023). «Optimizing the concentration of Nile red for screening of microplastics in drinking water». ACS EST and Water [en línia], vol. 3, núm. 4, p. 1029-1038. <https://doi.org/10.1021/acsestwater.2c0 0503>. ISO = International Organization for Standardization (2020). «Plastics — Environmental aspects — State of knowledge and methodologies» [en línia]. Ginebra, Suïssa: International Organization for Standardization. <https:// www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:tr:21960:ed-1:v1:en> [Consulta: 11 juliol 2024]. — (2023) Water quality - Analysis of microplastic in water - Part 2: Vibrational spectroscopy methods for waters with low content of suspended solids including drinking water [en línia]. Ginebra, Suïssa: International Organization for Standardization (ISO). <https://www.iso.org/obp/ui/en/#iso:std:iso: 16094:-2:dis:ed-1:v1:en> [Consulta: 11 juliol 2024]. Koelmans, A. A. [et al.] (2019). «Microplastics in freshwaters and drinking water: Critical review and assessment of data quality». Water Research [en línia], núm. 155, p. 410422. <https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.02.054>. Leslie, H. A.; Depledge, M. H. (2020). «Where is the evidence that human exposure to microplastics is safe?». Environment I nternational [en línia], vol. 142, 105807. <https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.105807>. Lim, S.; Kim, J. (2024). «The role of particulate matter in respiratory and cardiovascular diseases: Mechanisms and therapeutic strategies». Chemosphere [en línia], núm. 305, 137494. <https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022. 137494>. Maes, T. [et al.] (2017). «A rapid-screening approach to detect and quantify microplastics based on fluorescent tagging with Nile red». Scientific Reports [en línia], núm. 7, 44501, p. 1-7. <https://doi.org/10.1038/srep44501>. Mahapatra, S. [et al.] (2024). «Microplastics and nanoplastics in environment: Sampling, characterization and analytical methods». Groundwater for Sustainable Development [en línia], vol. 26, núm. 101267, p. 1-17. <https://doi.org/ 10.1016/j.gsd.2024.101267>. Mintenig, S. M. [et al.] (2019). «Low numbers of microplastics detected in drinking water from ground water sour-

Microplàstics i nanoplàstics en l’aigua potable

tification and quantification of microplastic particles and fibers using raman spectroscopy, IR spectroscopy, or pyrolysis- GC/ MS [en línia]. Vol. 11.02. West Conshohochen, PA, EUA: ASTM International <https://doi.org/10.1520/D8333-20>. Belz, S. [et al.] (2024). Analytical methods to measure microplastics in drinking water [en línia]. Luxemburg: Publications Of­ fice of the European Union. <https://doi.org/10.2760/10 9944>. Braun, U. [et al.] (2021). Analysis of microplastics - Sampling, preparation and detection methods: status report within the framework program Plastics in the Environment [en línia]. [S. ll.]: Ecologic-Institute Non-Proft GmbH. <https://bmbf -plastik.de/en/publication/analysis-microplastics -sampling-preparation-and-detection-methods> [Consulta: 11 juliol 2024]. Bugatti, C. [et al.] (2023). «Microplatistics and nanoplastic and their relevance in human health: literature review». Research, Society and Development [en línia], vol. 12, núm. 1, e6712139302. <https://doi.org/10.33448/rsd-v12i1.39302>. Cabernard, L.[et al.] (2018). «Comparison of Raman and Fourier transform infrared spectroscopy for the quantification of microplastics in the aquatic environment». Environmental Science & Technology [en línia], núm. 52. p. 1327913288. <https://doi.org/10.1021/acs.est.8b03438>. Capolungo, C. [et al.] (2021). «Photoluminescence-­based techniques for the detection of micro- and nano-­ plastics». Chemistry: A European Journal [en línia], vol. 27, núm. 70, p. 17529-17541. <https://doi.org/10.1002/chem. 202102692>. Chakraborty, I. [et al.] (2023). «Raman spectroscopy for micro­ plastic detection in water sources: A systematic review». International Journal of Environmental Science and Tech­ nology [en línia], vol. 20, p. 10435-10448. <https://doi. org/10.1007/s13762-022-04505-0>. Coffin, S. (2023). «The emergence of microplastics: charting the path from research to regulations». Environmental Science: Advances [en línia], núm. 2, p. 356-367. <https:// doi.org/10.1039/D2VA00275B>. FDA = Food and Drug Administration (2024). «About FDA». A: US Food & Drug Administration [en línia]. <https://www. fda.gov/about-fda> [Consulta: 12 juliol 2024]. Fiordelisi, A. [et al.] (2017). «Air pollution and its effects on the immune system». Environmental Research [en línia], vol .158, p. 234-241. <https://doi.org/10.1016/j.envres. 2017.08.043>. Fischer, M.; Scholz-Böttcher, B. M. (2019). «Microplastics analysis in environmental samples – Recent pyrolysis-­ gas chromatography-mass spectrometry method improvements to increase the reliability of mass related data». Analytical Methods [en línia], vol. 11, p. 2489-2497. <https://doi.org/10.1039/c9ay00600a>. Fries, E. [et al.] (2013). «Identification of polymer types and additives in marine microplastic particles using pyrolysis-­GC/MS and scanning electron microscopy». Environmental Science: Processes & Impacts [en línia], vol. 15, núm. 10, p. 1949-1956. <https://doi.org/10.1039/c3em002 14d>.

75

Nury Infante, Daniele Cintra Malpelli i Beatriz Escribano

articles

76

ces». Science of the Total Environment [en línia], núm. 648, p. 631-635. <https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018. 08.178>. Ntziouni, A. [et al.] (2022). «Review of existing standards, guides, and practices for Raman spectroscopy». Applied Spectroscopy [en línia], vol. 76, núm. 7, p. 747-772. <https:// doi.org/10.1177/00037028221090988>. OMS = World Health Organization (2019). Microplastics in drinking-water [en línia]. Suïssa: World Health Organization. <https://www.who.int/publications/i/item/ 9789241516198> [Consulta: 12 juliol 2024]. — (2022). Dietary and inhalation exposure to nano- and microplastic particles and potential implications for human health [en línia]. Ginebra: World Health Organization. <https:// www.who.int/publications/i/item/9789240054608> [Consulta: 12 juliol 2024]. ONU = Naciones Unidas (2017). «Objetivos del desarrollo sostenible». A: Naciones Unidas [en línia]. <https://www. un.org/sustainabledevelopment/es/2017/12/el-mundo -se-compromete-acabar-con-la-contaminacion-en -cumbre-denairobi/> [Consulta: 12 juliol 2024]. Oviaño, M.; Bou, G. (2018). «Matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry for the rapid detection of antimicrobial resistance mechanisms and beyond». Clinical Microbiology Reviews [en línia], vol. 32, núm. 1, e00037-18. <https://doi.org/10.1128/ CMR.00037-18>. Pebay, A. [et al.] (2024). «Microglia and neuroinflammation: Impact of particulate matter exposure». Cells [en línia], vol. 13, núm. 21, 1788. <https://doi.org/10.3390/ cells13211788>. Picó, Y. [et al.] (2022). «Microplastics in water, from treatment process to drinking water: Analytical methods and potential health effects». Water Emerging Contaminants & Nanoplastics [en línia], vol. 1, núm. 13, p. 1-20. <https://dx. doi.org/10.20517/wecn.2022.04>. Picó, Y.; Barceló, D. (2020). «Pyrolysis gas chromatography-­ mass spectrometry in environmental analysis: Focus on organic matter and microplastics». TrAC Trends in Analytical C hemistry [en línia], 115964. <https://doi.org/ 10.1016/j.trac.2020.115964>. Pivokonský, M. [et al.] (2020). «Occurrence and fate of microplastics at two different drinking water treatment plants within a river catchment». Science of the Total Environment [en línia], 140236, p. 1-11. <https://doi.org/10.1016/j.sci totenv.2020.140236>. Prasad, S.; Bennett, A.; Triantafyllou, M. (2024). «Characterization of Nile red-stained microplastics through fluorescence spectroscopy» [en línia]. Journal of Marine Science and Engineering, vol. 12, núm. 1403, p. 1-12. <https:// doi.org/10.3390/jmse12081403>. Schirinzi, G. F. [et al.] (2019). «Trace analysis of polystyrene microplastics in natural waters». Chemosphere [en línia], vol. 236, núm. 124321, p. 1-12. <https://doi.org/10.1016/ j.chemosphere.2019.07.052>. Schwabl, P. [et al.] (2019). «Detection of Various Microplastics in Human Stool: A Prospective Case Series». Annals

of Internal Medecine [en línia], vol. 171, núm. 7, p. 453-457. <https://doi.org/10.7326/M19-061>. Schymanski, D. [et al.] (2021). «Analysis of microplastics in drinking water and other clean water samples with micro-­ Raman and micro-infrared spectroscopy: Minimum requirements and best practice guidelines». Analytical and Bioanalytical Chemistry [en línia], núm. 413, p. 5969-5994. <https://doi.org/10.1007/s00216-021-03498-y>. Sepand, M. R. [et al.] (2020). «Necroptosis and its role in human diseases». Journal of Hazardous Materials [en línia], vol. 428, núm. 128323. <https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.128323>. Sharma, N. [et al.] (2021). «Introducing Stanene oxyboride nanosheets as white light emitting probe for selectively identifying <5 µm microplastic pollutants». S ensors and Actuators B: Chemical [en línia], vol. 348, núm. 130617, p. 1-13. <https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.130617>. S hen , M. [et al.]. (2021). «Presence of microplastics in drinking water from freshwater sources: the investigation in Changsha, China». Environmental Science and Pollution Research [en línia], núm. 28, p. 42313-42324. <https:// doi.org/10.1007/s11356-021-13769-x>. Shim, W. J. [et al.] (2016). «Identification and quantification of microplastics using Nile red staining». Marine Pollution Bulletin [en línia], vol. 113, núm. 1-2, p. 469-476. <https:// doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.10.049>. Shruti, V. C. [et al.] (2022). «Analyzing microplastics with Nile red: Emerging trends, challenges, and prospects». Journal of Hazardous Materials [en línia], núm. 423, p. 127171. <https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127171>. Singh, B.; Kumar, A. (2024). «Advances in microplastics detection: A comprehensive review of methodologies and their effectiveness». TrAC Trends in Analytical Chemistry [en línia], vol. 170, 117440, p. 1-12. <https://doi.org/ 10.1016/j.trac.2023.117440>. Singhal, B. [et al.] (2024). «Biotechnological advancements in microplastics degradation in drinking water: Current insights and Future perspectives». Case Studies in Chemical and Environmental Engineering [en línia], vol. 9, núm. 100640, p. 1-18. <https://doi.org/10.1016/j.cscee.2024. 100640>. Sol, N. [et al.] (2023). «Combined toxicity of micro/nanoplastics loaded with environmental pollutants to organisms and cells: Role, effects, and mechanism». Environment International, núm. 171, 107711, p. 1-16. Sorensen, R. M.; Kanswar, R. S.; Jovanovic, B. (2022). «Past, present, and possible future policies on plastic use in the United States, particularly microplastics and nanoplastics: A review». Integrated Environmental Assessment and Management [en línia], vol. 19, núm. 2, p. 474-488. <https://doi.org/10.1002/ieam.4678>. Sturm, M. T.; Horn, H.; Schuhen, K. (2021). «The potential of fluorescent dyes —‌Comparative study of Nile red and three derivatives for the detection of microplastics». Analytical and Bioanalytical Chemistry [en línia], vol. 413, núm. 4, p. 1059-1071. <https://doi.org/10.1007/s00216 -020-03066-w>.

núm. 118645, p. 1-9. <https://doi.org/10.1016/j.watres. 2022.118645>. Vega-Herrera, A. [et al.] (2023). «Exposure to micro(nano) plastics polymers in water stored in single-use plastic bottles». Chemosphere [en línia], vol. 343, núm. 140106, p. 1-10. <https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023. 140106>. Wang, L. [et al.] (2017). «A simple method for quantifying polycarbonate and polyethylene terephthalate microplastics in environmental samples by liquid chromatography–tandem mass spectrometry». E nvironmental Science & Technology Letters [en línia], vol. 4, núm. 12, 530534, p. 1-22. <https://doi.org/10.1021/acs.estlett.7b00 454>. Wang, Y. [et al.] (2024). «Toxic effects of particulate matter on human cells: Cytotoxicity, oxidative stress and inflammation». ACS Omega, vol. 9, núm. 15, p. 12345-12357. <https://doi.org/10.1021/acsomega.2c03453>. Weber, F. [et al.] (2021). «Investigation of microplastics contamination in drinking water of a German city». Science of the Total Environmental [en línia], núm. 143421, p 1-10. <https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143421>. Winiarska, E.; Jutel, M.; Zemelka-Wiacek, M. (2024). «The potential impact of nano- and microplastics on human health: Understanding human health risks». Environmental Research, núm. 251 (Pt 2), 118535. World Economic Forum (2024). «Plastic bag bans in the US reduced plastic bag use by billions, study finds» [en línia]. Ginebra, Suïssa: World Economic Forum. <https:// www.weforum.org/agenda/2024/01/plastic-­b ag-bans -reduce-waste/> [Consulta: 12 juliol 2024]. Wu, P. [et al.] (2020). «Determination of environmental micro(nano)plastics by matrix-assisted laser desorption/ionization - Time-of-flight mass spectrometry. Analytical Chemistry [en línia], vol. 92, núm. 21, 14346-14356, p. 1-33. <https://doi.org/10.1021/acs.analchem.0c01928>. Yang, Z. [et al.] (2023). «Micro- and nanoplastics (MNPs) and their potential toxicological outcomes: State of science, knowledge gaps and research needs». NanoImpact [en línia], vol. 32, núm. 100481, p. 1-20. <https://doi.org/ 10.1016/j.impact.2023.100481>. Yusuf, A. [et al.] (2022). «Updated review on microplastics in water, their occurrence, detection, measurement, environmental pollution, and the need for regulatory standards». Environmental Pollution [en línia], vol. 292, núm. 118421, p. 1-22. <https://doi.org/10.1016/j.envpol. 2021.118421>.

Microplàstics i nanoplàstics en l’aigua potable

Sun, N. [et al.] (2023). «Combined toxicity of micro/nanoplastics loaded with environmental pollutants to organisms and cells: Role, effects, and mechanism». Environment International [en línia], vol. 171, núm. 107711, p. 1-16. <https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107711>. Süssmann , J. [et al.] (2024). «Nile red staining for rapid screening of plastic-suspect particles in edible seafood tissues». Analytical and Bioanalytical Chemistry [en línia], vol. 416, núm. 14, p. 3459-3471. <https://doi.org/10.1007/ s00216-024-05296-8>. Sutton, A. [et al.] (2019). «Meeting the review family: exploring review types and associated information retrieval requirements». Health Information & Libraries Journal [en línia], vol. 36, núm. 3, p. 202-222. <https://doi.org/10. 1111/hir.12276>. Tian, M. [et al.] (2022). «Direct identification and visualisation of real-world contaminating microplastics using Raman spectral mapping with multivariate curve resolution-­ alternating least squares». Journal of Hazardous Materials [en línia], vol. 422, núm. 126892, p. 1-10. <https://doi.org/ 10.1016/j.jhazmat.2021.126892>. UE = Unió Europea (2020). «Directiva (UE) 2020/2184 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 16 de diciembre de 2020, relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano». Diario Oficial de la Unión Europea [en línia], núm. 435, de 23 de desembre de 2020, p. 1-62. <https://www.boe.es/doue/2020/435/L00001-00062. pdf> [Consulta: 12 juliol 2024]. — (2023). «Reglamento (UE) 2023/2055 de la Comisión, de 25 de septiembre de 2023, que modifica, por lo que respecta a las micropartículas de polímeros sintéticos, el anexo xvii del Reglamento (CE) n.º 1907/2006 del Parlamento Europeo y del Consejo, relativo al registro, la evaluación de la autorización de la restricción de las sustancias y mezclas químicas (REACH)». Diario Oficial de la Unión Europea, núm. 238, de 27 de septiembre de 2023, p. 67-88. UNU-INWEH = United Nations University Institute for Water (2023). Global bottled water industry: A review of impacts and trends [en línia]. Hamilton, Canadà: United Nations. University Institute for Water, Environment and Health, p. 1-43. <https://collections.unu.edu/eserv/UNU:9106/ BottledWater_Report_Final_-compressed.pdf> [Consulta: 12 de juliol de 2024]. Vega-Herrera, A. [et al.] (2022). «Polymers of micro(nano) plastic in household tap water of the Barcelona metropolitan area». W ater R esearch [en línia], vol. 220,

77

articles

TECNOLOGIES MARINES APLICADES A L’ENTORN COSTANER DEL GARRAF: DESENVOLUPAMENT I NEXE AMB L’ACTIVITAT DOCENT Joaquín del Río,1 Daniel Mihai Toma,1 Matías Carandell,1 Enoc Martínez,1 David Sarrià,1 Albert Garcia-Benadí,1 Spartacus Gomàriz,1 Marc Nogueras,1 Oriol Prat,1 Ahmad Falahzadehabarghouee,1 Gerard Batet,1 Pol Baños,1 Carola Artero,1 Ikram Bghiel,1 Neus Vidal,1 Javier Cadena,1 Daniel Agramunt,1 Pep Santamaria,1 Ivan Masmitja,2 Jacopo Aguzzi,2 Joan Baptista Company,2 Nixon Bahamon,2 Marco Francescangeli,2 Damianos Chatzievangelou,2 Giacomo Picardi,2 Àlex León Bernabé,1 Frederik Veger,1 Marián López,1 Roger Martínez,1 Carlos de la Vega,1 Costin Boiciuc,1 Luna García,1 Enric Trullols,1 Josefina Antonijuan,1 Joana d’Arc Prat,1 Joaquim Olivé,1 Antoni Mànuel* 1. Sistemes d’Adquisició Remota i Tractament de la Informació (SARTI). Universitat Politècnica de Catalunya 2. Institut de Ciències del Mar. Consell Superior d’Investigacions Científiques (ICM-CSIC)

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 78-91 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.82 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

* Autor de correspondència. antoni.manuel@upc.edu

78

Resum: És urgent que els governs i les institucions adoptin mesures i polítiques fonamentades en la ciència per adaptar-se i respondre al canvi climàtic. Per afrontar els reptes de la Dècada de l’Oceà i les necessitats de l’economia blava, és essencial disposar d’infraestructures, equipaments i personal qualificat. Prenent com a escenari la costa del Garraf i tenint com a eix central l’Observatori Submarí Expandible (OBSEA), en aquest treball es presenten diverses aportacions al monitoratge dels paràmetres marins, al desenvolupament de tecnologies marines i a la seva vinculació amb l’activitat docent, realitzades pel grup de recerca SARTI.1 Paraules clau: canvi climàtic, tecnologies marines, observatoris submarins, ciència ciutadana.

MARINE TECHNOLOGIES APPLIED TO THE GARRAF COASTAL ENVIRONMENT: DEVELOPMENT AND CONNECTION WITH TEACHING ACTIVITIES Abstract: Governments and institutions must urgently adopt science-based measures and policies to adapt and respond to climate change. To address the challenges of the Ocean Decade and the needs of the blue economy, it is essential to have adequate infrastructure, equipment, and qualified personnel. Taking the Garraf coast as a reference setting and the Expandable Seafloor Observatory (OBSEA, from the Catalan) as the central axis, this work presents several contributions of the SARTI research group to the monitoring of marine parameters, the development of marine technologies, and their connection with educational activities. Keywords: climate change, marine technologies, underwater observatories, citizen science.

1. Introducció. L’oceà i el canvi climàtic1 ’oceà, com a component més gran de la Terra, exerceix un paper crucial en l’estabilització del clima i el sosteniment de la vida, i té un impacte directe en el benestar humà. Tanmateix, la Primera Avaluació Mundial dels Oceans (WOAI), publicada l’any 2016, va destacar que una part substancial de l’oceà pateix una degradació severa, amb projeccions que indiquen que, si no s’hi intervé, aquesta degradació s’agreujarà, especialment si es té en compte que es preveu que la població mundial arribi als 9.000 milions de persones l’any 2050. Actualment, la situació no ha millorat, segons l’informe de la

Segona Avaluació Mundial dels Oceans (WOA II, 2021), la conclusió és clara: els múltiples beneficis que proporciona l’oceà estan en risc.2 Per donar suport als esforços destinats a minimitzar aquesta degradació, les Nacions Unides han declarat la Dècada de l’Oceà 2021-2030 per al desenvolupament sostenible. Aquesta dècada, liderada per la Comissió Oceanogràfica Intergovernamental (COI), té com a objectiu fomentar la col·laboració internacional en ciències marines per millorar la governança de l’oceà, les costes i els recursos marins,3 donant suport als estats membres i als col·laboradors científics en l’establiment de sistemes globals per al monitoratge

1. Sistemes d’Adquisició Remota i Tractament de la Informació (SARTI), Escola Politècnica Superior d’Enginyeria de Vilanova i la Geltrú (EPSEVG), Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), http://www.cdsarti.org (consulta: 31 octubre 2025).

2. 2025). 3. 2025).

L

https://www.un.org/regularprocess/woa2 (consulta: 31 octubre https://www.ioc.unesco.org/en/measure (consulta: 31 octubre

d’aquest observatori; el cinquè apartat analitza el nexe entre la recerca en tecnologies marines i la docència universitària, i, finalment, el sisè apartat recull les conclusions.

2. Mètodes de monitoratge i actuació in situ El submarinisme i les boies instrumentades són les metodologies tradicionals de monitoratge en aigües poc profundes i costaneres. Mar endins, el monitoratge es duu principalment a terme mitjançant vaixells oceanogràfics que realitzen transsectes de franja o de línia. Aquestes metodologies plantegen un dilema espai-temps: es pot disposar d’informació de molts indrets, però de manera puntual, o bé obtenir llargues sèries de dades, però centrades en un únic punt. Pel que fa a les tècniques de monitoratge in situ, d’una banda hi ha les instal·lacions fixes en indrets concrets, com ara els observatoris submarins cablejats i les plataformes estacionàries, entre les quals hi ha les plataformes autònomes de fons marí (landers) i les boies fondejades. D’altra banda, hi ha les tècniques de llarg abast espacial, que inclouen els vaixells, diverses tipologies de vehicles sub­aquàtics —‌entre els quals destaquen els ROV (remotely operated vehicles, vehicles operats remotament) i els AUV (autonomous underwater vehicles, vehicles submarins autònoms)—, les boies autònomes de deriva (drifters) com ara els flotadors ARGO (Array for Real-time Geostrophic Oceanography), i també diversos dispositius desplegables des de la costa, com els USV (unmanned surface vehicles, vehicles de superfície no tripulats), els robots biomimètics, els drons, entre d’altres. Aquest segon grup pot incloure també els satèl·lits de teledetecció, que proporcionen dades remotes amb resolucions diverses sobre les característiques de la massa superficial de l’oceà i sobre la batimetria inferida. La taula 1 presenta una comparativa de diferents tecnologies; aquesta informació es pot ampliar en el capítol de llibre de Toma et al. (2024).

Taula 1 Avantatges i desavantatges de diverses tecnologies de monitoratge

Plataforma

Punt de mesura

Cost econòmic de desplegament i manteniment

Subministrament d’energia

Comunicacions

Volum de dades

Observatori submarí

Fons marí i fix

Molt alt

Sense restriccions

Cablejat en temps real

Molt alt

Plataformes autònomes de fons marí

Fons marí i fix

Mitjà

Bateries; consum baix

Limitades, sense fils

Mitjà

Boia fondejada

Columna d’aigua i fixada

Alt

Bateries; consum baix

Sense fils, gairebé en temps real

Alt

AUV

Mòbil en superfície i sota l’aigua

Mitjà

Bateries; consum mitjà

Limitades, sense fils

Baix

Boies de deriva / perfiladors

Mòbil en superfície i a la columna d’aigua

Baix

Bateries; consum molt baix

Molt limitades, sense fils

Molt baix

USV

Superfície mòbil

Mitjà

Bateries; consum mitjà/ baix

Sense fils, gairebé en temps real

Mitjà

Font:

Elaboració pròpia.

Tecnologies marines aplicades a l’entorn costaner del Garraf: desenvolupament i nexe amb l’activitat docent

dinàmic de l’oceà. En el marc d’aquestes actuacions, cal esmentar la Conferència de la Dècada de l’Oceà de 2024, que va tenir lloc a Barcelona, on es van proposar deu reptes clau: 1. Comprendre i combatre la contaminació marina. 2. Protegir i restaurar els ecosistemes i la biodiversitat. 3. Proporcionar una nutrició sostenible per a la humanitat. 4. Desenvolupar una economia oceànica sostenible i equitativa. 5. Millorar la comprensió del nexe entre l’oceà i el clima. 6. Augmentar la resiliència de la comunitat als riscos oceànics i costaners. 7. Ampliar de manera sostenible el Sistema Global d’Observació de l’Oceà. 8. Crear una representació digital de l’oceà. 9. Garantir habilitats, coneixements, tecnologia i participació per a tothom. 10. Restaurar la relació de la societat amb l’oceà. D’entre aquests deu reptes, Barcelona acollirà un centre col·laborador, dependent de la Fundació Barcelona Capital Nàutica, que es dedicarà al repte número quatre: des­ envolupar una economia oceànica sostenible i equitativa. En els paràgrafs anteriors de la introducció s’ha posat de manifest la necessitat urgent d’establir sistemes globals per al monitoratge dinàmic de l’oceà i, alhora, la importància de disposar de personal altament qualificat. Prenent com a referent aquest marc d’actuació, l’objectiu del present article és exposar les principals contribucions del grup SARTI en el desenvolupament de tecnologies marines aplicades a l’entorn costaner del Garraf, així com el seu vincle amb l’activitat docent. En aquest context, el segon apartat ofereix una visió general de les tecnologies més rellevants emprades en el monitoratge marí; el tercer apartat se centra en el disseny i les prestacions de l’observatori submarí OBSEA; el quart apartat descriu diverses activitats en l’àmbit de les tecnologies marines desenvolupades amb la participació

79

articles

3.  Creació d’una infraestructura de recerca en l’entorn marí 3.1. Antecedents Amb la posada en marxa, durant la dècada dels noranta, d’un laboratori d’instrumentació basat en l’estàndard General Purpose Interface Bus (GPIB), gestionat mitjançant programaris com LabVIEW (National Instruments), s’inicià la trajectòria de recerca del grup en l’àmbit de la instrumentació electrònica. Aquest laboratori va permetre assolir avenços significatius en el concepte d’instrumentació virtual, que consisteix a dissenyar, a partir de dispositius connectats a l’ordinador, instruments específics per a aplicacions determinades. Tot i que aquests instruments no existeixen físicament —‌són virtuals—, poden dur a terme funcions reals, com ara mesurar, processar o emmagatzemar dades. En aquesta línia de treball es van desenvolupar diversos equips per a la Unitat de Gestió de Bucs Oceanogràfics (UGBO) del CSIC. Aquest fet, juntament amb la ubicació del grup SARTI a Vilanova i la Geltrú, va propiciar que la línia de recerca s’orientés cap al medi marí (Mànuel et al., 1998). El port de Vilanova constitueix un enclavament rellevant tant per la seva flota pesquera com per l’activitat econòmica que hi genera. A més, Costes del Garraf —‌inclosa dins la Xarxa Natura 2000— està catalogada com a lloc d’importància comunitària (LIC) i zona d’especial protecció per a les aus (ZEPA). Aquesta àrea és d’especial interès per al monitoratge del canvi climàtic, ja que es troba dins l’entorn de la regió metropolitana de Barcelona, caracteritzada per una elevada densitat de població i una forta pressió ambiental. Aquests antecedents van donar peu a l’inici del disseny i la construcció de l’observatori submarí OBSEA4 en el marc de la xarxa d’excel·lència ESONET (European Seas Observatory Network) del Sisè Programa Marc de la Comissió Europea (2002-2006).

JOAQUÍN DEL RÍO ET AL.

3.2. L’observatori OBSEA

80

Després de tres anys de treball, el 19 de maig de 2009 es va dur a terme la instal·lació de l’observatori, que registra de manera contínua diverses variables ambientals. Això permet l’estudi del canvi climàtic i dels recursos pesquers i alhora possibilita la connexió al node submarí de nous dissenys d’equips que, un cop validats a la fondària de l’observatori, es podran ubicar a més profunditat. L’OBSEA és el primer observatori cablejat de l’Estat espanyol i un dels pocs existents a Europa (Rio et al., 2020). Va ser instal·lat a 4 km de la costa de Vilanova i la Geltrú (latitud 41°10'54.87" N; longitud 1°45'8.43" E), a una profunditat de 20 m, i està connectat mitjançant un cable mixt de fibra òptica i subministrament elèctric des de l’estació terrestre fins a una zona protegida amb esculls artificials, ac-

4.

http://www.obsea.es (consulta: 31 octubre 2025).

cessible amb embarcació (figures 1 i 2). Aquesta infraestructura dona suport al mostreig continu a intervals en temps real —‌des de segons fins a sèries llargues—, fet que permet millorar la comprensió de la dinàmica ambiental, l’evolució dels ecosistemes i els riscos naturals. Es tracta d’un equipament altament flexible, escalable i adaptable a diverses configuracions, que facilita la integració de diversos tipus de sensors (taula 2). L’observatori submarí es complementa amb dues estacions meteorològiques, una d’ubicada en la boia de superfície de l’observatori i una altra de situada a la teulada dels laboratoris de SARTI al CTVG (Centre Tecnològic de Vilanova i la Geltrú). L’OBSEA (figura 2) forma part de la xarxa europea EMSO (European Multidisciplinary Seafloor Observatoris),5 una infraestructura que pren com a referent les actuacions que s’estan desenvolupant en altres països, com ara l’Ocean Networks Canada,6 OOI-USA (Ocean Observatories Initiative, dels Estats Units)7 o la xarxa japonesa DONET (Dense Oceanfloor Network System for Earthquakes and Tsunamis).8

4. Línies d’activitat desenvolupades a l’OBSEA L’OBSEA, dins de consorcis nacionals i europeus —‌com els que es mostren a les taules 3 a 5—, ha participat en diverses iniciatives de recerca que contribueixen al monitoratge dels paràmetres marins i al desenvolupament de tecnologies submarines. En aquest context, s’han desenvolupat diverses línies d’actuació, de les quals tot seguit es detallen algunes de les més rellevants (Rio et al., 2022).

4.1. Interoperabilitat en el disseny d’equips de mesura A diferència dels sistemes terrestres, els observatoris submarins no són fàcilment accessibles, fet que en dificulta el manteniment. Per aquest motiu, cal establir una planificació i una logística molt rigoroses. Entre altres accions, els equips són primer validats en una cambra hiperbàrica dissenyada a mida (figura 3). En segon lloc, s’hi incorporen estàndards, de manera que els instruments, abans de la seva instal·lació, poden ser provats amb procediments de gestió de qualitat i de seguretat de la missió (Mànuel et al., 2013). Els sistemes d’instrumentació oceanogràfica utilitzen habitualment protocols de comunicació propietaris i diferents per a cada fabricant. L’estàndard sèrie RS-232, orientat a la comunicació punt a punt, ha estat dels més utilitzats per la seva simplicitat. La complexitat d’un sistema d’observació submarina augmenta a mesura que ho fa el nombre d’equips que cal controlar, ja que es tracta d’una configuració en xarxa. En aquest context, els estàndards 5. https://emso.eu/observatories-node/obsea/ (consulta: 31 octubre 2025). 6. https://www.oceannetworks.ca (consulta: 31 octubre 2025). 7. https://oceanobservatories.org/ (consulta: 31 octubre 2025). 8. https://www.jamstec.go.jp/e/ (consulta: 31 octubre 2025).

Taula 2 Llista d’alguns dels instruments ubicats a l’OBSEA

Instrument

Paràmetre mesurat

Freqüència de mostreig

Sonda de conductivitat, temperatura i profunditat (CTD)

Temperatura de l’aigua, conductivitat, profunditat, velocitat so, salinitat

20 s

Càmera submarina

Imatges, macrofauna

10 fotogrames/s

Hidròfon

So sota l’aigua

Fins a 768 kS/s

Correntòmetre

Corrents aigua, altura i direcció de les ones, terbolesa, clorofil·la

10 min

Sismòmetre de banda ampla

Sismicitat

Fins a 175 Hz

Boia amb estació meteorològica

Temperatura, pressió, velocitat i direcció del vent

30 s

Sensor pH

pH

10 min

Detecció i anàlisi de microorganismes i partícules aquàtiques

Fitoplàncton

10 min

Conjunt de càmera i flaix làser

Zooplàncton

10 min

Font:

Elaboració pròpia.

són els que fan possible la interoperabilitat, la qual no només implica l’intercanvi d’instruments, sinó també que la informació sigui comprensible per totes les unitats de processament de dades.9 La informació procedent dels sensors ha d’anar acompanyada d’una descripció exhaustiva

9. Rellotge mestre compatible amb el protocol IEEE 1588 (Institute of Electrical and Electronics Engineers) que interactua amb el GPS (de l’anglès global positioning system, sistema de posicionament global) com a referència de temps. Controladors d’instruments personalitzats per generar trames d’estil NMEA (National Marine Electronics Association) mitjançant UDP (user datagram protocol, protocol de datagrames d’usuari) o TCP (transmission control protocol, protocol de control de transmissió) a la xarxa. Serveis per al processament i l’arxivament de dades en C, JAVA, LabVIEW, PYTHON, etc. OGC SOS proporciona accés interoperable. Plug and play (‘connectar i usar’) mitjançant OGC-PUCK (Open Geospatial Consortium Programmable Underwater Connector with Knowledge) i SensorML (Sensor Model Language).

de la dada, en forma d’un esquema estandarditzat de meta­ dades. En altres paraules, els estàndards dels nivells baixos han de ser fàcilment traduïbles a nivells més alts, tal com ja passa en sistemes com SensorML, IEEE 1451.2, OGC-PUCK i STWS (Smart Transducer Web Services) (Río, 2012).9 Aquests estàndards s’estan desenvolupant en els equips instal·lats a l’OBSEA, com és el cas dels sismòmetres. La figura 3 mostra un sismòmetre marí OBS (Ocean Bottom Seismometer) desenvolupat pel grup SARTI, un instrument autònom que, més enllà de la detecció d’ones sísmiques, permet —‌e n els mètodes sísmics actius— conèixer l’interior de l’escorça terrestre a diversos quilòmetres de profunditat, fet que afavoreix el coneixement de la dinàmica geofísica de la Terra (Mànuel et al., 2012). La tecnologia desenvolupada en la construcció dels OBS ha permès dissenyar i adaptar un sismòmetre marí de

Tecnologies marines aplicades a l’entorn costaner del Garraf: desenvolupament i nexe amb l’activitat docent

Figura 1. Diagrama de l’estructura de l’observatori OBSEA. Font: Elaboració pròpia.

81

articles

JOAQUÍN DEL RÍO ET AL.

Figura 2. a) Boia de superfície connectada a l’observatori submarí; b) bussejadors que realitzen operacions de manteniment; c) detall de la càmera submarina situada a l’observatori; d) vista azimutal de l’observatori respecte del biòtop artificial. Font: Elaboració pròpia.

82

banda ampla connectat a l’OBSEA mitjançant l’estàndard IEEE 1588 Precision Time Protocol. D’aquesta manera, des del 15 de maig de 2013, les xarxes sísmiques de l’Instituto Geográfico Nacional (IGN) i de l’Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC) reben la informació enregistrada pel sismòmetre de l’OBSEA.10 Un esquema dels components de programari per a la gestió, la visualització i la publicació de les dades generades pels diferents sensors connectats a l’OBSEA es pot veure a la figura 3. Els sensors generen dades de manera contínua, les quals són enviades al sistema en diverses fases. En primer lloc, s’emmagatzemen mitjançant el protocol OGC SensorThings API (application programming interface, interfície de programació d’aplicacions). Cada dada queda associada a un sensor, un instant temporal i una ubicació. Aquestes dades són monitoritzades amb Zabbix, una eina de programari lliure que permet comprovar si un equip o sensor està actiu, si hi ha errors de connexió o si el sistema funciona dins dels valors esperats. Tot seguit, la visualització de les dades i la creació de panells interactius es duen a terme amb l’eina Grafana (nom que prové del mot suec graf). Per a la publicació i l’intercanvi de dades s’utilitzen dues eines: ERDDAP (Environmental Research Division’s Data Access Program), un servidor de dades desenvolupat per la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), que permet accedir a dades ambientals i oceanogràfiques en múltiples formats, filtrar-les i descarregar-les, i CKAN (Comprehensive Knowledge Archive Network), que permet organitzar, descriure (mitjançant metadades) i com-

10. https://www.icgc.cat/ca/Xarxes-sismiques (consulta: 31 octubre 2025).

partir conjunts de dades amb altres usuaris o institucions (EMSO-ERIC, Copernicus Marine Service, MONGOOS (Mediterranean Ocean Observing System) i EMODnet.

4.2. Equips per al monitoratge fix i mòbil L’ús d’observatoris cablejats permet la recopilació de dades ambientals multiparamètriques en temps real, de manera remota i contínua durant períodes prolongats. Tanmateix, aquesta capacitat està limitada al lloc on són ubicats. Una solució per ampliar l’àrea de monitoratge és l’ús de plataformes fixes, com ara les plataformes autònomes de fons marí,11 i de plataformes mòbils, com els AUV, les boies de deriva, els robots subaquàtics de potes (ULR)12 i els tractors eruga submarins (crawlers) bentònics connectats a l’observatori cablejat (Toma et al., 2023). En aquest apartat es mostren alguns dels equips desenvolupats.

11. Una plataforma autònoma de fons marí consta de dues parts: un marc d’acer inoxidable, on s’ubiquen els mòduls d’adquisició —‌fàcilment intercanviables segons les necessitats—, i un mòdul de flotabilitat. El seu desplegament es pot fer de maneres diferents: en caiguda lliure, en què el control sobre la posició precisa d’aterratge és limitat; en mode controlat, amb un sistema d’alliberament acústic que permet deixar caure la plataforma des d’uns tres metres sobre el fons marí; o en mode de precisió, utilitzant un ROV o un sistema amb vídeo en temps real i control de moviment. Pel que fa a la recuperació, hi ha dues solucions disponibles: l’alliberament dels pesos de llast que hi ha adjunts o bé l’alliberament d’una línia de flotabilitat positiva fins a la superfície, que s’utilitza per recuperar tant la plataforma com el llast. 12. https://www.blue-project.eu/project-1/ (consulta: 31 octubre 2025).

La figura 4 mostra el vehicle submarí Guanay II, que, seguint una ruta programada, realitza diferents immersions en punts determinats per obtenir perfils de la columna d’aigua i, posteriorment, en superfície, les dades poden ser recollides o enviades en temps real per radiofreqüència a l’observatori (Masmitja et al., 2018). La boia de deriva s’utilitza per al monitoratge dels corrents oceànics mitjançant el seguiment de la seva ubicació (figura 4). També pot mesurar altres paràmetres superfi-

cials, com la temperatura, la salinitat, la pressió baromètrica, així com l’altura i el període de les ones. Actualment, les boies de deriva es rastregen per satèl·lit, però les costaneres també poden utilitzar xarxes de telefonia mòbil. Per descriure el flux dels corrents s’empra el mètode lagrangià, que se centra en l’observació de la trajectòria d’un objecte transportat per la massa d’aigua. A tall d’exemple, el Programa Global Drifter de la NOAA compta amb una xarxa de més de 1.000 boies de deriva desplegades arreu del món.

Figura 4. A l’esquerra es mostra el prototip de boia de deriva utilitzat durant les erupcions de l’illa de La Palma l’any 2021, i, a la dreta, una fotografia del vehicle AUV Guay II durant les proves de validació, el maig de 2012, a la platja de Ribes Roges, a Vilanova i la Geltrú. Font: Elaboració pròpia.

Tecnologies marines aplicades a l’entorn costaner del Garraf: desenvolupament i nexe amb l’activitat docent

Figura 3. Es mostren a) el node submarí que conté l’electrònica de l’observatori i que està preparat per a una prova a la cambra hiperbàrica; b) una fotografia d’una campanya oceanogràfica de validació de l’OBS desenvolupat pel grup SARTI; c) el flux de dades des de la seva generació pel sensor fins al seu accés mitjançant plataformes internacionals o usuaris. Font: Elaboració pròpia.

83

articles

JOAQUÍN DEL RÍO ET AL.

Figura 5. Es mostren: a) el diagrama del tractor eruga submarí, amb els elements numerats de l’1 al 6: carcassa de la càmera, sistema de tracció, cilindre del sistema de control, llums, caixa de connexions i cable umbilical; b) la fotografia del tractor d’eruga submarí amb la numeració dels diferents components; c) imatge de proves de camp al voltant de l’observatori submarí per validar el funcionament del tractor d’eruga submarí en el medi marí. Font: Elaboració pròpia.

84

A Toma et al. (2022) s’examinen les respostes de diferents dissenys amb l’objectiu de determinar la millor carcassa per detectar les interaccions entre onades i corrents, incloent-­ hi el vent i els components de les ones gravitacionals curtes. Per aconseguir autonomia, aquest disseny incorpora un sistema de recol·lecció d’energia (energy harvester), basat en un pèndol giroscòpic capaç de transformar les oscil·lacions en corrent continu mitjançant un microgenerador (Carandell et al., 2023a). El tractor eruga submarí (figura 5) pot desplaçar-se fins a 40 metres de distància de l’OBSEA i cobrir una àrea gairebé 230 vegades més gran que la de la càmera de vídeo (Falahzadehabarghouee et al., 2023). Les plataformes autònomes de fons marí permeten la recollida in situ, al llarg del temps, de variables biològiques, químiques i físiques. Funcionen sense cap contacte amb la superfície durant diversos dies (per a investigacions biològiques) o anys (en estudis d’oceanografia física), tot i que també poden transmetre dades periòdicament mitjançant boies emergents (pop-up buoys, figura 6) (Carandell et al., 2023b). El fet de disposar d’un observatori amb una estació d’acoblament (docking station) i una plataforma autònoma de fons marí ofereix als vehicles submarins la possibilitat de carregar les bateries i facilita les comunicacions acústiques submarines. Aquesta capacitat ha estat validada en el projecte Plataforma de Larga Duración para la Observación de los Ecosistemas Marinos (PLOME).13

13. https://plomeproject.es/sarti-upc-team-was-working-on-the-design-ofthe-first-plome-landers-prototype/ (consulta: 31 octubre 2025).

4.3. Biologia de les espècies i ciència ciutadana L’examen de l’estat dels recursos pesquers marins al món 2025 confirma que un 35,5 % dels estocs pesquers mundials estan sobreexplotats i en risc d’extinció si no es gestionen correctament. En el cas del Mediterrani, el percentatge s’incrementa fins al 64,9 % (Sharma et al., 2025). Així doncs, per poder fer una bona gestió i actuar en conseqüència, cal disposar de dades reals sobre la biologia de les espècies explotades, i les càmeres de vídeo es presenten com un sensor eficaç. Conèixer la capacitat de desplaçament i els patrons de mobilitat dels recursos marins és fonamental per establir estratègies efectives de gestió i conservació dels ecosistemes marins. Com s’ha esmentat, els observatoris fixos cablejats, equipats amb càmeres i sistemes de sensors multiparamètrics, permeten l’adquisició no invasiva de conjunts

Figura 6. Boies emergents instal·lades a la plataforma autònoma de fons marí del projecte PLOME. Font: Elaboració pròpia.

14. https://www.youtube.com/watch?v=v7bA7H810-4 (consulta: 31 octubre 2025). 15. Una ullada a l’observatori submarí, l’OBSEA, https://apliense. xtec.cat/arc/node/30086 (consulta: 31 octubre 2025). 16. https://www.deep-discovery.org/ (consulta: 31 octubre 2025).

Figura 7. Part superior: captura de pantalla del vídeo de reconeixement automàtic del tipus de peix, obtinguda a partir de les imatges de la càmera de l’observatori davant de l’escull artificial. Part inferior: captura de pantalla de la pàgina web destinada a la identificació d’espècies marines en activitats de ciència ciutadana.17 Font: Elaboració pròpia.

Figura 8. Panell elaborat pels alumnes de quart curs de primària del col·legi Els Costerets de Sant Pere de Ribes, a partir de les imatges de la càmera submarina. Font: Elaboració pròpia.

17. https://biigle.party/p/f 0 e 7759 e- 3 d 38 - 40 cb- 87 da- 1 f 83 dc 2 ad 38 a/ 2df48563-efc6-4333-a430-235653bfe3b6 (consulta: 31 octubre 2025).

Tecnologies marines aplicades a l’entorn costaner del Garraf: desenvolupament i nexe amb l’activitat docent

de dades a alta freqüència i durant períodes prolongats, cosa que permet quantificar el comportament dels individus i proporcionar dades auxiliars per a l’avaluació de les poblacions. Aquest tipus de seguiment genera grans volums de dades que cal processar i emmagatzemar. L’escenari es complica encara més quan s’adquireixen grans col· leccions de dades visuals, fet que planteja la necessitat d’implementar serveis per extreure de manera automàtica la informació biològica rellevant de les dades recollides. A l’OBSEA s’han processat més de 20.000 imatges, recollides de dia i de nit durant dos anys en condicions ambientals variables. Els resultats del sistema de reconeixement automàtic han mostrat una alta correlació amb els recomptes manuals (Prat et al., 2025).14 A partir de les càmeres de l’OBSEA, es va desenvolupar una aplicació web per promoure la participació ciutadana en la identificació i quantificació del moviment d’individus de diferents espècies (Rio et al., 2013). Aquesta activitat permet que l’observador, amb un sol clic, capturi la imatge que veu a l’ordinador i posteriorment la identifiqui a la base de dades d’espècies prèviament adquirides per l’equip investigador (figura 7). Els ciutadans participants poden veure que les seves contribucions produeixen resultats tangibles en la recerca científica. A tall d’exemple, l’aplicació web va estar operativa durant l’exposició «Mediterrani. El nostre mar, com mai l’has vist», al CosmoCaixa, des del desembre de 2013 fins al desembre de 2014. D’altra banda, considerant que un dels principals objectius dels primers cicles formatius és motivar l’alumnat i aprofitar el seu interès pels animals mitjançant activitats dinàmiques i participatives, a partir de les imatges i dades obtingudes per l’OBSEA s’han dut a terme diverses activitats (figura 8), que van conduir al desenvolupament d’una sèrie d’unitats didàctiques al Centre de Recursos Pedagògics Específics de Suport a la Innovació i la Recerca Educativa (CESIRE).15 En aquestes unitats, els alumnes poden conèixer de manera interactiva un dels elements més importants del paisatge de costa: la mar (éssers vius, salinitat, temperatura, qualitat de l’aigua, etc.). A més, es busca introduir l’alumnat en el món científic i tecnològic i motivar-­ lo, donant pautes per realitzar una bona observació als més petits i treballant amb els més grans les dades ambientals registrades. Com a continuïtat de la línia d’activitat, s’ha participat en el projecte de ciència ciutadana Into the deep: Marine image analysis hub for citizen (2022-2024) i, actualment, està en marxa, amb la participació de l’Institut Joaquim Mir de Vilanova i la Geltrú, el projecte Deep discovery: Participatory marine science in school, for the ocean we want (2024-2027),16 dins del programa Erasmus+ Key Action 2.

85

articles

4.4. Accés obert i difusió de dades ambientals marines La producció de dades científiques de l’observatori submarí es publica íntegrament en obert a diferents plataformes. Per exemple, a EMODnet (European Marine Observation and Data Network), una plataforma que, entre l’1 de setembre de 2019 i el 28 d’abril de 2023, va registrar 26.305 peticions al seu servei web.18 Des del 2010, l’OBSEA genera sèries temporals de dades físiques, imatges, registres de biodiversitat i sons submarins, que constitueixen la base de nombroses publicacions científiques. La taula 3 mostra algunes de les dades consultades i descarregades, actualitzades a 31 d’octubre de 2025.

Des de SARTI, i sota el paraigua de la Universitat Politècnica de Catalunya (figura 9), la difusió de l’activitat de recerca en el medi marí es duu a terme mitjançant l’edició de la revista Instrumentation Viewpoint20 i l’organització del congrés MARine TECHnologies (Martech),21 del qual s’han celebrat dotze edicions.

Taula 3

JOAQUÍN DEL RÍO ET AL.

Nou dels setze conjunts de dades publicats en obert a Zenodo entre el desembre de 2023 i l’octubre de 202519

86

Títol

Vistes i descàrregues

Data de publicació

Deteccions de peixos basades en intel·ligència artificial (IA) a l’observatori submarí OBSEA durant un experiment amb una carcassa de dofí (març-juliol de 2023).

169/157

3 d’octubre de 2025

Conjunt de dades d’entrenament per a la detecció d’espècies marines de SmartBay.

296/111

1 de setembre de 2025

Deteccions de peixos basades en IA a l’observatori submarí OBSEA durant un experiment amb una carcassa de dofí (maigjuliol de 2024).

191/210

24 de febrer de 2025

Imatges etiquetades a l’OBSEA per a algoritmes de detecció d’objectes.

636/155

18 de febrer de 2025

Imatges submarines adquirides a l’OBSEA-UPC durant el projecte ANERIS per a l’observatori ciutadà MINKA.

140/17

10 de febrer de 2024

Imatges submarines del conjunt de dades d’entrenament per a la detecció de peixos de l’OBSEA (YOLO).

420/146

18 de febrer de 2025

Dades calibrades de CTD a l’OBSEA obtingudes amb un SBE37SI.

90/158

11 de febrer de 2025

Deteccions de peixos basades en IA a l’Observatori Submarí OBSEA.

169/157

24 de febrer de 2025

Deteccions de peixos basades en IA al biòtop SlagReef instal·lat prop de l’observatori submarí OBSEA.

108/117

24 de febrer de 2025

Figura 9. Portada del darrer número d’Instrumentation Viewpoint, corresponent al resum d’actes de l’edició de Martech del 2025, i pòster de la primera edició de Martech, l’any 2005, realitzada a Vilanova i la Geltrú. Font: Elaboració pròpia.

4.5. Restauració d’ecosistemes

European Marine Observation and Data Network (EMODnet).

L’augment del CO2 atmosfèric, provocat per activitats antròpiques, contribueix a l’escalfament global mitjançant l’efecte hivernacle. Gran part del CO2 és absorbit pels mars i oceans, fet que provoca una progressiva acidificació de les aigües, amb efectes perjudicials per als organismes marins, especialment per als que calcifiquen, com els corals, els musclos, algues coccolitoforals o els pteròpodes (Raven et al., 2005). Fins ara, les sèries temporals de pH marí i dels paràmetres relacionats són limitades, especialment en els sistemes costaners. El projecte Noves tecnologies per al seguiment de l’acidificació marina a l’espai natural de la costa del Garraf, cofinançat per la Fundació Biodiversitat, va permetre instal·lar a l’OBSEA un mesurador de CO2 atmosfèric en superfície i un equip de mesura de pH i CO2 connectat a l’observatori (Artero et al., 2013), que proporcionava dades contínues i en temps real dels diferents paràmetres d’interès relacionats amb el canvi climàtic de manera integrada (figura 10). Aquest desenvolupament tecnològic es complementa actualment amb dues actuacions noves aplicades a la restauració dels ecosistemes: el projecte Posidònia i la fabricació d’esculls artificials.

18. https://emodnet.ec.europa.eu/en (consulta: 31 octubre 2025). 19. https://zenodo.org/search?q=obsea&l=list&p=1&s=10&sort=bestmatch (consulta: 31 octubre 2025).

20. 2003-2025, 24 números, 1021 articles, ISSN 1697-2562, https:// revistes.upc.edu/index.php/IWP (consulta: 31 octubre 2025). 21. Edicions de Martech: la primera l’any 2005 a Vilanova i la Geltrú i la darrera el 2025 a les instal·lacions d’AZTI (Estudis de Ciència i Tecnologia Pesquera), https://martech-workshop.org/.

Font:

Projecte Posidònia Les praderies de posidònia han patit un retrocés i un declivi significatius a causa de diverses pressions antropogèniques (Pergent et al., 2014). El grup SARTI, a la costa del Garraf, experimenta al laboratori amb metodologies de germinació de baix cost de plàntules i esqueixos sobre roques de creta amb un alt contingut de carbonat de calci, que posteriorment són llançats a prop de l’observatori per fer-ne el seguiment i avaluar-­ ne l’evolució (figura 10). Fabricació d’esculls artificials La col·locació d’esculls artificials ha demostrat ser una tecnologia eficaç per protegir la línia costanera i restaurar els ecosistemes danyats. D’altra banda, alguns materials de rebuig generen actualment un gran problema mediambiental. En aquest context, amb la col·laboració del grup CATMech —‌Centre Avançat de Tecnologies Mecàniques de la UPC— i amb finançament de l’Agència Estatal de Recerca, s’ha desenvolupat el projecte 3D Slag concrete manufacturing solutions for marine biotopes, en què s’ha aconseguit un nou material format per formigó amb agregats d’escòria procedents de residus de la indústria siderúrgica i de residus calcaris de pedrera. Aquest material permet fabricar esculls artificials per a la creació de biòtops marins i fer-ne el seguiment amb noves tecnologies que no impactin negativament en els ecosistemes.22

22. Es va fabricar un escull ubicat al costat de l’OBSEA i utilitzat en el sistema de reconeixement automàtic d’espècies, https://slagreef. obsea.es/ (consulta: 31 octubre 2025).

4.6. Capacitats i serveis de l’observatori OBSEA L’OBSEA forma part de l’oferta de serveis cientificotècnics de la UPC23 com a plataforma de proves per a l’experimentació i la validació d’equips marins controlables remotament via Internet. A més, permet prestar servei simultàniament a més d’un usuari o projecte i mantenir el servei Accés Virtual a Dades.24 També cal destacar el servei EMSO-ERIC, que promou la utilització de les seves infraestructures per a la realització d’estudis avançats mitjançant les convocatòries Transnational Access (TNA) (taula 4). En l’àmbit nacional, des del 2009, diverses institucions han accedit presencialment a l’OBSEA en el marc de diferents projectes de recerca competitius. L’elevat nombre de projectes de recerca executats amb la participació d’OBSEA (35) i l’increment en la prestació de serveis (23 TNA, 2.735 dies) fan necessàries l’ampliació i millora de les prestacions de l’observatori. En aquesta línia, s’ha obtingut un ajut de cofinançament (OBSEA PLUS, Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats) per a la construcció i el desplegament d’un segon node (junction box), que permetrà incrementar el nombre d’experiments simultanis, actualment limitats a vuit. També s’ha previst l’adquisició d’equipament informàtic per al processament de dades mitjançant tècniques d’intel·ligència artificial, així com la compra d’una embarcació pneumàtica semirígida de 8,5 metres d’eslora. A la taula 5 es presenta una relació dels projectes actius l’any 2025 que disposen de finançament competitiu.

23. https://serveiscientificotecnics.upc.edu/ca/ (consulta: 31 octubre 2025). 24. Serveis codificats S10, S17, S18 segons el catàleg de les ICTS (Infraestructures Científiques i Tecnològiques Singulars), https://www. ciencia.gob.es/va/Organismos-y-Centros/ICTS.html (consulta: 31 octubre 2025).

Tecnologies marines aplicades a l’entorn costaner del Garraf: desenvolupament i nexe amb l’activitat docent

Figura 10. Es mostren: a) el mesurador de pH desenvolupat amb el protocol OGC PUCK, marcat amb el número 1, i connectat a l’OBSEA a través d’un CTD (conductivitat, temperatura i pressió), marcat amb el número 2; b) el buidatge del contingut d’aigua d’una ampolla Niskin, recollida al costat de l’OBSEA; aquestes mostres s’analitzen posteriorment al laboratori per calibrar el mesurador de pH; c) cultius de posidònia al laboratori. Font: Elaboració pròpia.

87

articles

Taula 4 Projectes Transnational Access (TNA) executats a l’OBSEA25

Títol del projecte

JOAQUÍN DEL RÍO ET AL.

Temps d’utilització (dies)

Validació d’un sistema d’adquisició de soroll submarí en temps real.

Cyprus Subsea Consulting and Services

60

Desplegaments paral·lels in situ de sensors de nutrients.

National Oceanography Centre, Regne Unit

180

Monitoratge avançat d’ecosistemes en un observatori ecològic.

Stazione Zoologica Anton Dohrn, Itàlia

100

Sensorització ambiental submarina intel·ligent d’alta fidelitat amb fibra òptica.

National Oceanography Centre, Regne Unit

21

Sèrie S d’ANB Sensors: desplegament de llarga durada contra la bioincrustació.

ANB Sensors Ltd., Regne Unit

180

USBL4TAGS – EvoLogics.

Evologics, Alemanya

30

CAN-ISEN.

ISEN (Escola d’Enginyeria de les Tecnologies Digitals), Brest, França

30

Sensors de pH sense calibratge.

ANB Sensors Ltd., Regne Unit

180

TRIPLE - Vtests - MARUM.

MARUM (Centre de Ciències del Medi Marí, Universitat de Bremen), Alemanya

20

Mesures electroquímiques de corrosió en mars profunds - ELCOMEDES.

Universitat de Samnio, Itàlia / CSIC

261

Anàlisi de l’estructura i les relacions tròfiques de les comunitats de peixos mitjançant imatges de vídeo.

ENEA (Agència Nacional per a les Noves Tecnologies, l’Energia i el Desenvolupament Econòmic Sostenible), Itàlia

387

Proves i validació de sensors SmartBay a l’OBSEA.

SmartBay, Irlanda

90

Mòdem acústic submarí amb capacitat de sincronització temporal, prova a la plataforma OBSEA.

ISEN-Brest, França

237

Desplegament de correntòmetre Nortek.

Nortek, Noruega

252

Desplegament a llarg termini d’una xarxa d’hidròfons en aigües somes.

SMID Technology, La Spezia, Itàlia

268

Caracterització d’afloraments amb vehicle submarí autònom.

Ifremer (Institut Francès de Recerca per a l’Explotació del Mar), Brest, França

56

Localització submarina a llarg termini en condicions extremes.

Evologics, Alemanya

180

Adquisició automàtica de dades i de vídeo per al monitoratge submarí en entorns costaners.

Institute of Marine Sciences (ISMAR), Itàlia

65

Protecció contra la bioincrustació per a sistemes òptics marins.

IfIfremer - Detection, Sensors and Measurements Laboratory, Brest, França

138

Calibratge de l’Hydromoth per aprofitar el potencial dels enregistradors acústics de baix cost.

Universitat de València

En execució

Boia de deriva de nova generació.

CLS (monitoratge i localització marítima via satèl·lit), França

En execució

Restauració de praderies de fanerògames marines.

Seagrass Blue, França

En execució

Font:

88

Organització líder

Elaboració pròpia.

25. Primera convocatòria de projectes Transnational Access va ser el 16 d’abril de 2018, https://danubius-pp.eu/emso-eric-is-pleased-to-announce-his-first -transnational-access/?utm_source=chatgpt.com (consulta: 31 octubre 2025).

Nom del projecte

Data d’inici any/mes/dia

Data final any/mes/dia

SMART-ME-NET: Xarxa avançada de nodes autònoms per al monitoratge d’ecosistemes marins

2025-09-01

2029-08-31

MERLIN: Demostració de vehicles autònoms intel·ligents multipropòsit de llarga autonomia per a aplicacions marines

2024-11-01

2028-10-31

DEEP DISCOVERY: Ciència marina participativa a l’escola, per a l’oceà que volem!

2024-11-01

2027-04-30

SunBIO: Energia marina sostenible i respectuosa amb la natura, amb una biodiversitat paral·lela que floreix, es protegeix i es monitoritza

2024-06-01

2027-05-31

Digi4ECO: Integració de les dades de monitoratge de la biodiversitat a l’oceà digital (digital twin ocean)

2024-03-01

2028-02-29

ANERIS: Tecnologies operacionals de detecció de vida per als ecosistemes marins

2023-01-01

2026-12-31

GEORGE: Tecnologies oceanogràfiques multiplataforma de nova generació per a infraestructures de recerca

2023-01-01

2027-06-30

Into The Deep: Centre d’anàlisi d’imatges marines per a la participació ciutadana

2022-10-01

2024-10-30

Geo-INQUIRE: Infraestructures de la geosfera per respondre preguntes mitjançant la recerca integrada

2022-10-01

2026-09-30

iMagine: Dades i serveis d’imatge per a la ciència aquàtica

2022-09-01

2025-08-31

SlagReef: Solucions de fabricació amb formigó d’escòria en 3D per a biòtops marins

2022-07-26

2025-07-25

MINKE: Metrologia per a la gestió marina integrada i xarxa de transferència de coneixement

2021-04-01

2025-03-31

JERICO-3: Infraestructura europea conjunta d’observatoris costaners: ciència, servei i sostenibilitat

2020-02-01

2024-07-31

PLOME: Plataforma de llarga durada per a l’observació dels ecosistemes marins

2021-12-01

2025-09-30

BITER: Col·laboració entre la biologia i la tecnologia per monitorar i recuperar espècies i ecosistemes afectats per la pesca: plataformes d’observació multiparamètriques

2021-09-01

2026-01-31

Font: Dades UPC del responsable del grup SARTI, https://futur.upc.edu/ JoaquinDelRioFernandez/as/cGFydGljaXBhY2lvUHJvamVjdGVSRElDb21wZXRpdGl1/ad/MjAyNA==.

5.  Estratègies d’innovació en tecnologies marines i la seva relació amb l’activitat docent Les Estratègies d’Innovació en Recerca per a l’Especialització Intel·ligent de Catalunya (RIS3CAT) són la resposta de Catalunya a la crida de la Comissió Europea perquè els estats i regions de la Unió Europea desenvolupin estratègies de recerca i innovació adaptades al seu potencial científic i tecnològic. En el marc d’aquesta estratègia, les unitats de recerca, desenvolupament i innovació (R+D+I) de Catalunya s’estructuren al voltant de diverses línies d’acció. El grup SARTI (Rio et al., 2022) està acreditat com a centre de transferència de tecnologia, reconegut com a grup de recerca pel Govern de Catalunya, i és membre de la Xarxa Marítima de Catalunya BlueNetCat, instrument de transferència i innovació del Govern de Catalunya en l’àmbit de l’economia blava. L’any 2019 aquest sector va generar a Catalunya aproximadament 25.000 milions d’euros, amb més de 38.000 empreses i 200.000 llocs de treball (Martin et al., 2022). En el context global del desenvolupament sostenible dels oceans, i per afrontar els reptes de la Dècada de l’Oceà i donar resposta a les necessitats de l’economia blava, és essencial disposar de personal altament qualificat i amb esperit emprenedor. Això implica no sols transmetre coneixement mitjançant l’educació, sinó també generar-ne de nou a través de la recerca i transferir-lo a la societat mitjançant l’intercanvi de coneixement orientat a la innovació. En aquest procés, les universitats d’arreu del món exerceixen un paper clau. L’Associació d’Universitats Europees,26 en aquest sentit, s’alinea amb l’agenda global per assolir els objectius de desenvolupament sostenible (ODS) de les Nacions Unides.27 Posant el focus en l’anàlisi de diversos programes de grau universitaris relacionats amb les ciències i tecnologies marines a Espanya, es va detectar una mancança en continguts tecnològics, especialment pel que fa al disseny d’equips i sistemes d’instrumentació, així com a l’enginyeria aplicada a l’aqüicultura. Davant d’aquestes deficiències, la UPC va impulsar la creació d’un nou grau universitari (Rio et al., 2024). Durant el curs acadèmic 2018-2019, i sota els auspicis de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria de Camins, Canals i Ports, amb la col·laboració de l’Escola Superior d’Agricultura i l’Escola Politècnica Superior d’Enginyeria de Vilanova i la Geltrú, es va iniciar el grau en ciències i tecnologies del mar, amb una càrrega lectiva de 240 crèdits ECTS (European credit transfer system, sistema europeu de transferència de crèdits). Aquest grau ofereix formació en oceanografia, tecnologies i biotecnologies marines, conservació i gestió sostenible dels recursos marins, així com en l’estudi dels efectes del canvi climàtic. El grau està estructurat en dues especialitzacions: ciències i

26. https://www.eua.eu/ (consulta: 31 octubre 2025). 27. https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/ (consulta: 31 octubre 2025).

Tecnologies marines aplicades a l’entorn costaner del Garraf: desenvolupament i nexe amb l’activitat docent

Taula 5 Relació de projectes competitius relacionats amb les tecnologies marines

89

articles

Taula 6 Detall de les assignatures impartides dins l’especialització en tecnologies del mar, per anys i quadrimestres

Assignatura 6 ECTS crèdits

Any

Teoria hores

Laboratori hores

Autoaprenentatge hores

Especialitat

Instrumentació i anàlisi de dades en ciències del mar

3Q2

30 h

30 h

90 h

Ciències i enginyeria del mar / Tecnologies del mar

Percepció remota i sensors

3Q2

28

32

90

Ciències i enginyeria del mar / Tecnologies del mar

Exploració, acústica marina i sistemes de sonar

4Q1

30

30

90

Tecnologies del mar

Instrumentació, robòtica marina i sistemes d’alimentació

4Q1

28

32

90

Tecnologies del mar

Plataformes, observatoris i tecnologies de materials marins

4Q1

30

30

90

Tecnologies del mar

Gestió de dades: comunicacions, programació i simulació

4Q1

21

39

90

Tecnologies del mar

Font: https://www.upc.edu/ca/graus/ciencies-i-tecnologies-del-mar-barcelona-castelldefels-vilanova-i-la-geltru-etseccpb-eeabb-epsevg (consulta: 31 octubre 2025).

enginyeria del mar, i tecnologies del mar. El grup SARTI és responsable de les assignatures corresponents a la intensificació en tecnologies del mar (taula 6).

comprensió profunda i la restauració activa dels ecosistemes oceànics.

Agraïments

JOAQUÍN DEL RÍO ET AL.

6. Conclusions

90

L’apartat introductori plantejava els problemes associats al desenvolupament sostenible dels oceans i la necessitat de disposar d’infraestructures i de personal altament qualificat per afrontar els reptes i satisfer les demandes de l’economia blava. En aquest article s’han exposat les contribucions del grup SARTI en el desenvolupament de tecnologies marines aplicades a l’entorn costaner del Garraf i el seu vincle amb l’activitat docent. Aquestes contribucions, principalment, s’emmarquen dins dels reptes 7 i 9 de la Dècada de l’Oceà: ampliar de manera sostenible el sistema global d’observació de l’oceà (GOOS) i garantir habilitats, coneixements, tecnologia i participació per a tothom. La combinació de les tecnologies descrites —‌observatoris cablejats, mòduls d’aterratge, boies de deriva, vehicles submarins, entre d’altres— permet una observació a llarg termini dels ecosistemes marins i obre la porta a avenços significatius en les capacitats d’exploració i de recerca oceànica. Si posem la mirada en el repte 8 de Dècada de l’Oceà, crear una representació digital de l’oceà, el futur es presenta prometedor en el camp de les tecnologies marines, amb el desenvolupament de sistemes basats en la intel·ligència artificial, la creació de bessons digitals de l’oceà28 —‌còpies virtuals per simular, predir i gestionar millor el seu comportament— i dissenys més eficients energèticament. Tot això ha de contribuir a facilitar l’observació, la 28. Digital Twin-sustained 4D Ecological Monitoring of Restoration in Fishery Depleted Areas, https://digi4eco.eu/ (consulta: 31 octubre 2025).

Els resultats presentats en aquest treball no haurien estat possibles sense l’aportació d’un gran nombre de professors, investigadors, doctorands, tècnics, becaris i estudiants de projectes de grau i màster que, al llarg de 25 anys de trajectòria, han format part de l’equip SARTI. Cal també destacar, al llarg d’aquests anys, les rellevants aportacions dels membres de la Unitat Associada Tecnoterra de l’Institut de Ciències del Mar del Consell Superior d’Investigacions Científiques.

Bibliografia Artero, C. [et al.] (2013). «pH sensor calibration procedure». A: 19th Symposium IMEKO TC 4 Symposium and 17th IWADC Workshop Advances in Instrumentation and Sensors Interoperability. July 18-19, 2013, Barcelona, Spain, p. 739-743. Carandell, M. [et al.] (2023a). «Experimental validation of a fast-tracking FOCV-MPPT circuit for a wave energy converter embedded into an oceanic drifter». Journal of Marine Science and Engineering [en línia], núm. 11, p. 1-13. <https://doi.org/10.3390/jmse11040816>. — (2023b). «Expanding the underwater communication capabilities of seafloor ecosystem monitoring stand-­ alone platforms using pop-up buoys». A: IEEE OCEANS 2023 – Limerick 05-08 June 2023 [en línia]. Nova York: IEEE. <https://doi.org/10.1109/OCEANSLimerick52467. 2023.10244428>. F alahzadehabarghouee , A. [et al.] (2023). «A new coastal crawler prototype to expand the ecological monitoring radius of OBSEA cabled observatory». Journal of Marine Science and Engineering [en línia], vol. 11, núm. 4, p. 1-25. <https://doi.org/10.3390/jmse11040857>.

Precision Time Protocol. Londres: Editorial Académica Española. Rio, J. del [et al.] (2013). «Citizen science and marine community monitoring by video-cabled observatories: The OBSEA Citizen Science project». 2013 IEEE International Under­water Technology Symposium (UT) [en línia], Tòquio, Japó, p. 1-3. <https://doi.org/10.1109/UT.2013.6519842>. — (2020). «OBSEA: A decadal balance for a cabled observatory deployment». IEEE A ccess [en línia], vol. 8, p. 33163-33177. <https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020. 2973771>. — (2022). «Knowledge transfer in higher education institutions focused on entrepreneurial activities of electronic instrumentation» [en línia]. Knowledge, vol. 2, núm. 4, p. 587-617. <https://doi.org/10.3390/knowledge 2040035>. — (2024).«Research-teaching nexus in electronic instrumentation: A tool to improve learning and knowledge of marine sciences and technologies». Knowledge [en línia], vol. 4, núm. 4, p. 481-505. <https://doi.org/10.3390/ knowledge4040026>. Sharma, R [et al.]. (2025). «Review of the state of world marine fishery resources». FAO Fisheries and Aquaculture Tech­ nical Paper [en línia], núm. 721. <https://doi.org/10.4060/ cd5538en>. Toma, D. [et al.] (2022). «Performance of WAVY ocean Lagrangian drifters for surface characterization of ocean dynamic structures». A: IEEE International Workshop on Metrology for the SeaMetroSea [en línia]. Milazzo, Itàlia: Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), p. 133-137. <https://doi.org/10.1109/MetroSea55331. 2022.9950995>. — (2023). «Multiparametric benthic landers for monitoring fishing-impacted deep-sea ecosystems». A: Oceans 2023 MTS/IEEE [en línia]. Limerick, Irlanda: Institute of Electrical and Electronics Engineers. <https://doi.org/ 10.1109/OCEANSLimerick52467.2023.10244542>. — (2024). «Methods for in-situ monitoring and actuation through modern fixed and mobile marine technologies». A: Daponte, P.; Klósak, M.; Bendarma, A. (ed.). Modern technologies enabling innovative methods for maritime monitoring and strengthening resilience in maritime critical infrastructures [en línia]. Londres: SAGE Publications Ltd., p. 292314. <https://doi.org/10.3233/NICSP240031>.

Tecnologies marines aplicades a l’entorn costaner del Garraf: desenvolupament i nexe amb l’activitat docent

Mànuel, A. [et al.] (1998). «A virtual instrument for oceanographic and analysis instrumentation». A: IEEE-Oceans [en línia]. Niça: Institute of Electrical and Electronics Engineers, p. 167-170. <https://doi.org/10.1109/OCEANS. 1998.725729>. — (2012). «Ocean bottom seismometer. Design and test of a measurement system for marine seismology». Sensors [en línia], vol. 12, núm. 3, p. 3693-3719. <https:// doi.org/10.3390/s120303693>. — (2013). «Operational multiparameter subsea observation platforms». A: Watson, J.; Zielinski, O. (ed.). Subsea optics and imaging [en línia]. Cambridge: Woodhead Publishing, p. 488-507. <https://doi.org/10.1533/97808570 93523.3.488>. Martin, A. [et al.] (2022). L’economia blava a Catalunya: Dimensió econòmica del sector a Catalunya [en línia]. [S. ll.]: Generalitat de Catalunya. Departament d’Acció Climàtica, Alimentació i Agenda Rural. <https://ruralcat.gencat.cat/ documents/20181/9460394/REPORT+ECOBLAVA +2022_1511.pdf/95233f2a-e3f8-4458-9b10-543786cf 5582> [Consulta: 30 juliol 2025]. Masmitja, I. [et al.] (2018). «New vectorial propulsion system and trajectory control designs for improved AUV mission autonomy». S ensors [en línia], vol. 18, núm. 4, p. 1241. <https://doi.org/10.3390/s18041241>. Pergent, G. [et al.] (2014). «Climate change and Mediterranean seagrass meadows: A synopsis for environmental managers». M editerranean M arine S cience [en línia], vol. 15, núm. 2, p. 462-473. <https://doi.org/10.12681/ mms.621>. Prat, O. [et al.] (2025). «Deep learning for automated fish detection in underwater images: A tool for sustainable marine ecosystem monitoring». A: Domínguez-Morales, M.; Luna-Perejón, F. (ed.). The latest advances in the field of intelligent systems [en línia]. Londres: IntechOpen Books. <https://doi.org/10.5772/intechopen.1011280>. Raven, J. A. [et al.]. (2005). Ocean acidification due to increasing atmospheric carbon dioxide [en línia]. Cardiff: The Clyvedon Press Ltd. <https://royalsociety.org/news-resources/ publications/2005/ocean-acidification/> [Consulta: 12 ju­ liol 2026]. Rio, J. del (2012). Interoperabilidad en redes de sensores para monitorización submarina: Estaándares de comunicación y sincronismo: OGC PUCK, IEEE Std. 1451 Smart Sensors, IEEE Std. 1588

91

articles

ELS SISTEMES D’ANALÍTICA WEB I LA PRIVACITAT. EL CAS DELS WEBS D’ENTITATS PÚBLIQUES CATALANES Antoni Olivé

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 92-102 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.83 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

Universitat Politècnica de Catalunya. Institut d’Estudis Catalans. antoni.olive@upc.edu

92

Resum: Els responsables dels webs usen els sistemes d’analítica web (SAW) per tal de detectar els problemes que hi pugui haver als seus webs i decidir les millores que s’hi podrien fer. Segons la manera com es paguen als seus proveïdors, hi ha dos tipus de SAW: els que es paguen amb diners i els que es paguen permetent que puguin usar les dades de les visites als webs amb finalitats publicitàries. Aquest ús, però, requereix el consentiment dels usuaris, tal com estableix el Reglament general de protecció de dades. Hi ha diversos factors que impedeixen o dificulten que el consentiment donat sigui el requerit i per aquest motiu hi ha diversos autors que consideren que hi ha una il·lusió del consentiment. L’existència en el mercat d’aquests dos tipus de SAW planteja al responsable d’un web el dilema de quin triar. El dilema té unes característiques pròpies quan el responsable és una entitat pública creada i finançada per la ciutadania corresponent. En aquest cas el dilema es pot definir com la tria entre un SAW que es paga amb diners de la ciutadania o un SAW que es paga amb dades personals dels usuaris del web. L’article té dos objectius principals: estudiar les implicacions de cadascuna de les dues opcions en el cas d’entitats públiques i analitzar quines opcions s’han pres en un conjunt significatiu d’entitats públiques catalanes, comparant-les amb les preses per entitats semblants d’altres països europeus. Paraules clau: analítica web, sistemes d’analítica web, publicitat, privacitat, consentiment, pagament amb diners, pagament amb dades, Google Analytics.

WEB ANALYTICS SYSTEMS AND PRIVACY. THE CASE OF THE WEBS OF PUBLIC CATALAN ENTITIES Abstract: Web managers use web analytics systems (WAS) to detect problems with their websites and decide what improvements can be made. Depending on the way of payment to suppliers, two types of WAS can be identified: those paid with money and those paid by allowing providers to use data from web visits for advertising purposes. This use, however, requires the consent of users, as established in the General Data Protection Regulation. There are several factors that prevent or hinder the consent given from being that which is required, and for this reason there are several authors who consider that there is an illusion of consent. For the web manager, the fact that these two types of WAS exist in the market poses the dilemma of which one to choose. A dilemma with its own characteristics when the manager is a public entity created and financed by the corresponding citizens. In this case, the dilemma can be defined as the choice between a WAS that is paid with the public’s money, or a WAS that is paid with the personal data of the web users. The paper has two main objectives: to analyze the implications of each of the two options in the case of public entities, and to analyze which decisions have been made in a significant set of Catalan public entities, comparing them with those made by similar entities in other European countries. Keywords: web analytics, web analytics systems, advertising, privacy, consent, payment with money, payment with data, Google Analytics.

1. Introducció

E

ls responsables dels webs necessiten saber dades sobre l’ús que en fan els seus usuaris per tal de detec­­tar els problemes que hi pugui haver i decidir les millores que s’hi podrien fer. Aquestes dades s’obtenen normalment mitjançant els anomenats sistemes d’analítica web (SAW). Aquests sistemes s’assabenten de les peticions que fan els usuaris als webs des dels navegadors,

de les respostes que n’obtenen i de què fan els usuaris als navegadors amb les respostes obtingudes. Els SAW emmagatzemen les dades que recullen i les mostren de manera agregada als responsables quan aquests ho desitgen (Zheng i Peltsverger, 2015). Les dades de les visites als webs que recull i emmagatzema un SAW són dades personals perquè descriuen accions que han fet persones, com ara quines pàgines web visiten, quantes vegades les visiten, quanta estona

1. Per simplicitat, en aquest article usarem en endavant «finalitats publicitàries» per indicar totes les finalitats relacionades amb la publicitat, personalitzada o no, i les que no són pròpies de l’analítica web.

entitat pública. La quarta secció exposa el resultat de l’anàlisi de les opcions preses pels responsables de webs d’entitats públiques catalanes, comparant-les amb les opcions adoptades en altres països de la Unió Europea. L’article acaba amb les conclusions.

2. Els sistemes d’analítica web 2.1. Visió general El TERMCAT adopta una definició àmpliament acceptada d’analítica web: «tècnica consistent a recollir, mesurar i analitzar les dades corresponents als accessos a un lloc web amb l’objectiu de conèixer els usos i el rendiment d’aquest lloc web i el comportament dels usuaris». Els SAW són sistemes que es basen en aquesta tècnica per a proporcionar als responsables dels webs la informació que els cal per tal de detectar els problemes que hi pugui haver i les millores que s’hi podrien fer. Les dades que recull un SAW provenen de les visites que fan els usuaris als webs (Zheng i Peltsverger, 2015). Bàsicament són: — URL (de l’anglès uniform resource locator, localitzador uniforme de recursos) de la pàgina visitada. — Dispositiu, navegador i sistema operatiu, amb les seves característiques, des d’on es fa la petició. — Protocol d’Internet (IP) i geolocalització des d’on fa la petició. — Identificadors de l’usuari que fa la petició. — URL de la pàgina des d’on es fa la petició. — Sessió actual de l’usuari. — Accions fetes per l’usuari en la pàgina visitada (teclat, ratolí, tramesa d’un formulari, descàrrega d’un fitxer, visió d’un vídeo, etc.). En particular, clics que porten a una altra pàgina. A partir d’aquestes dades es poden obtenir moltes estadístiques que poden ser útils als responsables dels webs. D’entre aquestes, CNIL (2023) i AEPD (2024a) consideren que són estrictament necessàries les següents: — Nombre de visitants per pàgina. — Per cada pàgina i dia, llista de les pàgines des de les quals s’ha accedit a la pàgina en el dia indicat, amb el nombre de vegades que s’hi ha accedit. — Per cada pàgina i dia, tipus de dispositiu, navegador i mida de la pantalla des de les quals s’ha accedit a la pàgina en el dia indicat, amb el nombre de vegades que s’hi ha accedit. — Estadístiques del temps de càrrega de cada pàgina, per pàgina i hora. — Estadístiques de temps dedicat per l’usuari a cada pàgina, percentatge de rebots, profunditat de desplaçament, per pàgina i dia. — Estadístiques sobre les accions dels usuaris (clic, selecció), per pàgina i dia. — Estadístiques de l’àrea geogràfica d’origen de les sol·licituds, per pàgina i dia.

Els sistemes d’analítica web i la privacitat. El cas dels webs d’entitats públiques catalanes

s’hi estan mirant-les, quins clics hi fan o quines cerques realitzen. L’ús d’aquestes dades afecta la privacitat de les persones implicades. A la Unió Europea, la recollida i l’ús de dades personals requereixen el consentiment previ dels interessats, tal com està regulat en el Reglament general de protecció de dades (RGPD). Com és lògic, tots els SAW usen les dades de les visites per a mostrar-les als responsables en el moment i forma que desitgin. Però hi ha SAW que també usen aquestes dades amb finalitats publicitàries o altres fins no propis de l’analítica web.1 Són dades que, combinades amb d’altres, permeten obtenir perfils dels usuaris que són de gran interès per als anunciants (Duran, 2021; Matomo, 2022; Olivé, 2025). En principi, el responsable d’un web ha de pagar per usar un SAW, però la forma de pagament depèn de si el proveïdor del SAW usa o no les dades de les visites amb finalitats publicitàries. Si no les fa servir amb aquesta finalitat, el pagament es fa amb diners. Si les utilitza, el SAW surt de franc. En aquest segon cas, el proveïdor del SAW obtindrà diners amb l’ús de les dades amb finalitats publicitàries, i per aquest motiu es diu que la forma de pagament és amb dades (Ganyet, 2023). Sovint, l’ús d’un SAW determinat en un web no és el resultat d’una decisió explícita del seu responsable. El SAW és un component auxiliar del web, i sovint s’adopta implícitament el que és usat en altres webs de la mateixa entitat o d’entitats conegudes, o és simplement el que acostumen a fer servir i coneixen més els desenvolupadors del web. Encara que no sigui explícita, però, el fet és que la decisió té conseqüències, i és important que les persones que hi intervenen en siguin coneixedores. Aquest article proposa definir la decisió explícita en termes de dilema: dels dos tipus de SAW que hi ha al mercat, quin triar? El dilema té unes característiques pròpies quan el responsable és una entitat pública creada i finançada per la ciutadania corresponent, com, per exemple, un govern, un ajuntament o un hospital. En aquest cas el dilema es pot definir com la tria entre: — un SAW que es paga amb diners de la ciutadania, o — un SAW que es paga amb dades personals dels usuaris del web. Aquest article té dos objectius principals. El primer és analitzar les implicacions de cadascuna de les dues opcions en el cas d’entitats públiques. El segon és estudiar quines opcions s’han pres en un conjunt significatiu d’entitats públiques catalanes, comparant-les amb les preses per entitats semblants d’altres països. L’estructura de l’article és com segueix. En la propera secció s’introdueixen els SAW i s’analitza la situació actual del consentiment que es requereix segons l’RGPD. En la tercera secció es presenten detalladament les dues opcions del dilema en la tria d’un SAW per a un web d’una

93

articles

Antoni Olivé

Figura 1. Esquema del funcionament d’un SAW. Font: Elaboració pròpia.

94

La funció principal d’un SAW és la de recollir les dades de les visites que fan els usuaris a un web, emmagatzemar-­ les i generar les estadístiques de les visites que requereixi el responsable del web, quan les requereixi. La figura 1 mostra, de manera esquemàtica, el funcionament d’un SAW. Un usuari demana a un navegador que li mostri una pàgina web. El navegador reenvia la petició al web. Aquest prepara la pàgina demanada i l’envia al navegador, el qual la mostra a l’usuari. El SAW s’assabenta de la petició que fa l’usuari, de la resposta rebuda des del web i de les accions que fa l’usuari en el navegador amb la pàgina rebuda. Quan el responsable del web li ho demana, el SAW li proporciona les estadístiques desitjades de les visites que ha rebut el web. Un mateix web pot usar diversos SAW. El SAW recull les dades de les visites mitjançant l’execució, per part del navegador, de programes propis del SAW que estan inclosos en les pàgines web i que no són visibles directament pels usuaris. La inclusió o no d’aquests programes és decisió del responsable del web, en funció de les dades que vulgui que es recullin. Els programes funcionen en els navegadors més usuals i podrien ser diferents d’una pàgina a l’altra del mateix web. El SAW usa la seva pròpia bases de dades, que és independent de la que pugui tenir el web. No és gaire freqüent, però a vegades les dades de les visites són recollides pel mateix web i es guarden localment en un fitxer de diari (log file). Cada vegada que es desitja, aquest fitxer es posa a disposició d’un SAW per a l’elaboració de les dades estadístiques analítiques. Són dades menys detallades que les que es poden recollir en el navegador. Un dels SAW més coneguts d’aquest tipus és AWStats.2 La figura 1 també mostra amb una línia de traços la relació entre el SAW i la publicitat. El significat que li hem volgut donar és que alguns SAW també envien les dades de

2.

https://www.awstats.org/.

les visites a entitats que les usaran per a finalitats publicitàries. La presència o absència d’aquesta relació té una gran importància per a la privacitat dels usuaris. Els SAW poden impactar en la privacitat dels usuaris de diverses maneres, però en aquest article ens centrarem en l’ús de les dades amb les finalitats indicades per part de tercers. Els SAW s’assemblen als sistemes de recollida de l’historial de navegació que inclouen alguns navegadors, com ara Chrome i Edge. En efecte, aquests navegadors recullen, sense cap mena d’autorització prèvia dels responsables dels webs, les URL de les pàgines que visiten els usuaris i la identificació del lloc des d’on les visiten (dispositiu, sistema operatiu, etc.), entre altres dades. Aquestes dades no estan a disposició dels responsables dels webs que es visiten. En general, són dades menys detallades que les que es poden recollir en un SAW i menys completes, perquè només inclouen les d’un navegador concret, però Google i Microsoft les consideren útils per a la personalització d’anuncis.3

2.2. Ús de les dades de les visites al web per a finalitats publicitàries Segons l’RGPD, les dades de les visites que fan els usuaris als webs, recollides directament pels SAW, són dades personals si es poden associar a persones concretes directament o mitjançant la combinació amb altres identificadors. Les estadístiques que proporcionen els SAW als responsables dels webs normalment no inclouen dades personals. L’article 6.1a) de l’RGPD indica que, si hi ha dades personals, el seu tractament requereix el consentiment previ de les persones afectades. En el cas concret de les dades de visites a webs, si es donen unes certes condicions, no cal el consentiment (CNIL, 2023; CNIL, 2025; AEPD, 2024a). Quan aquestes dades també s’usen per a finalitats publicitàries sempre cal el consentiment previ. L’article 4 (11) de l’RGPD defineix què s’ha d’entendre per consentiment (Urios, 2024; Martínez et al., 2025): Consentiment de l’interessat: qualsevol manifestació de voluntat lliure, específica, informada i inequívoca per la qual l’interessat accepta, mitjançant una declaració o una acció afirmativa clara, el tractament de dades personals que l’afecten. Normalment, el consentiment es demana mitjançant uns bàners, acompanyats d’un document de política de galetes, que haurien d’indicar —‌entre d’altres— quines galetes s’usen en el web, de quins tipus són, quines dades personals es recullen i per a quines finalitats s’usen (AEPD, 2024b). A la pràctica, els usuaris han de donar o refusar el consentiment mitjançant l’acció de seleccionar opcions i/o prémer un o més botons. El consentiment no és vàlid sense aquesta acció explícita dels usuaris. 3. Vegeu per exemple https://windowsforum.com/threads/microsoft-edge -privacy-and-data-collection-how-your-browsing-data-is-used.374510/ (consulta: octubre 2025).

requereix l’RGPD (Privacy International, 2019; Abrusio, 2024; Solove, 2024; Fuqua, 2025). Aquesta conclusió és molt rellevant en la decisió d’emprar o no un SAW que usi les dades de les visites al web per a finalitats publicitàries o altres fins no propis del SAW. Ho analitzem en la secció següent.

3.  Els models de negoci dels sistemes d’analítica web Tots els SAW tenen un proveïdor que, com és lògic, ha de ser retribuït pels responsables dels webs. La retribució pot ser en diners o permetent-li l’ús de les dades personals de les visites al web per a finalitats publicitàries. Aquest fet permet classificar els SAW que hi ha en el mercat en dos tipus segons la manera com es paguen: pagament amb diners o pagament amb dades personals (Ganyet, 2023; Hopkins, 2024). Per al responsable d’un web, la tria d’un SAW d’un tipus o un altre és un dilema delicat, per les conseqüències econòmiques i de privacitat que comporta. Les conseqüències de les formes de pagament es poden veure clarament mitjançant els anomenats models de negoci (Gordijn i Wieringa, 2023). Aquests models s’usen per a mostrar els actors que intervenen en un «negoci» i les relacions que hi ha entre ells. La valoració d’aquestes conseqüències i els models de negoci són una mica diferents segons si es tracta d’un web d’una entitat pública o privada. En aquest article analitzarem només el cas dels webs d’entitats públiques en una societat democràtica.

3.1. Model de negoci dels SAW de pagament amb diners La figura 2 mostra un model de negoci simplificat per al cas dels SAW que es paguen amb diners. Els actors principals són quatre: — Ciutadania. És el conjunt de persones que creen, mantenen i aporten els recursos econòmics necessaris a l’entitat pública. — Responsable del web. Entitat pública que gestiona el web. — Usuaris. Persones que usen el web. — Proveïdor del SAW. Empresa que proporciona el SAW que s’usa en el web. Les relacions entre els actors indiquen què proporcionen i què obtenen els uns dels altres i es mostren amb les fletxes de la figura 2. Les relacions principals entre els quatre actors del model són les següents: — La ciutadania proporciona els recursos econòmics necessaris al responsable del web. Normalment, aquests recursos estan integrats en el pressupost de l’entitat pública corresponent. — El responsable del web proporciona serveis (informacions, realització de tràmits, inscripcions a activitats, etc.) als usuaris que visiten el web.

Els sistemes d’analítica web i la privacitat. El cas dels webs d’entitats públiques catalanes

Dissortadament, cada cop hi ha més evidències que molts usuaris no manifesten el seu consentiment tal com requereix l’article esmentat. Els motius es poden analitzar des de quatre punts de vista: completesa de la informació proporcionada, correcció de la informació, comprensibilitat de la informació i fatiga dels usuaris. Completesa. La informació proporcionada pels bàners i els documents que els acompanyen hauria de ser completa. A la pràctica, s’observa que hi ha molts casos en què no és així (Castro, 2023). Alhora, el disseny del bàner no hauria de predisposar els usuaris a donar el consentiment. El fet, però, és que moltes vegades s’usen patrons foscos de disseny amb l’objectiu d’obtenir aquest consentiment (Olivé, 2023; NOYB European Center for Digital Rights, 2024; Jha et al., 2025). Correcció. Si un responsable declara en un bàner que no consent un cert tipus de galeta, és lògic suposar que el web efectivament no la usarà. A la inversa, si no es declara que es fa servir una certa galeta, el web no l’hauria de fer servir. Per altra banda, si en algun moment es revoca el consentiment d’una galeta el web, hauria de deixar d’utilitzar-la immediatament. A la pràctica, s’ha observat que hi ha molts casos en què no és així (Matte, Bielova i Santos, 2020; Castro, 2023; Kancherla et al., 2025; Singh et al., 2025; Martínez et al., 2025). Comprensibilitat. El text del bàner i del document que l’acompanya hauria de ser comprensible per tots els usuaris a qui va destinat el web. Això implica que els conceptes i termes emprats són compresos per tots els usuaris i que aquests entenen les conseqüències de les accions que puguin fer al bàner. A la pràctica, aquestes condicions es donen en pocs webs (Solove, 2024). Fatiga. L’esforç que han de fer els usuaris per a assabentar-­ se del contingut dels bàners i dels documents que els acompanyen, i respondre-hi adequadament, hauria de ser mínim, perquè aquest no és l’objectiu que tenen quan visiten un web. A la pràctica, si la informació és completa, l’esforç requerit no és insignificant. A més, aquest esforç s’ha de fer en molts webs que visiten. El resultat és que molts usuaris noten el que s’ha anomenat fatiga del consentiment (EDPB, 2020; Banks, 2025; FLLR, 2025). La dificultat de comprensió i la fatiga poden explicar el fet que molts usuaris tinguin una resposta prefixada d’acceptació o refús total o parcial que apliquen en tots els casos (Zhu i Zhang, 2025). Una enquesta de YouGov del 2021 va preguntar a ciutadans adults de disset països si estaven o no d’acord amb l’afirmació: «Quan obro un web i em demana sobre les galetes sempre clico “acceptar-ho tot”». El resultat fou força diferent d’un país a l’altre, amb un acord màxim de Polònia (64 %) i un mínim dels Estats Units (32 %). En el cas dels ciutadans espanyols, un 63 % hi van estar d’acord, un 12 % no hi estaven ni d’acord ni en desacord i un 19 % hi estaven en desacord (Nguyen, 2021). Per tots aquests motius, cada cop hi ha més autors que conclouen que hi ha una «il·lusió del consentiment», consistent a considerar, erròniament, que amb els procediments actuals els usuaris expressen un consentiment tal com el

95

articles

F igura 2. Model de negoci dels SAW de pagament amb diners. Font: Elaboració pròpia.

— El responsable del web selecciona un SAW d’un proveïdor i el paga amb diners. — El SAW recull dades de les visites que es fan al web. — El SAW proporciona al responsable del web estadístiques basades en les dades recollides de les visites dels usuaris. El proveïdor del SAW no usa aquestes dades per a cap altra finalitat. La línia que hi ha entre la ciutadania i els usuaris vol indicar que hi ha una relació d’inclusió (total o parcial) o de disjunció entre el conjunt dels ciutadans i el dels usuaris del web. Per exemple, en el cas del web d’un ajuntament que proporciona serveis per als seus residents, es pot considerar que el conjunt dels usuaris està inclòs en la ciutadania, però en general no tots els ciutadans usen el web. Un cas particular, però molt freqüent, d’aquest model és el dels proveïdors que ofereixen el seu SAW en la modalitat de semipagament.4 En aquesta modalitat, si el volum de l’activitat (visites, pàgines vistes, sessions, etc.) dels usuaris no supera un cert llindar, el SAW és gratuït. Si el supera, el cost varia en funció del volum. Un altre cas és el de SAW de programari de codi obert, en el qual el cost és només el dels recursos humans necessaris per a ins­ tal·lar-­los i mantenir-los al web. En el mercat hi ha molts SAW d’aquest tipus. Els que s’han detectat tres o més vegades en l’anàlisi que s’exposa més endavant són: Matomo,5 Piwik PRO6 i Piano.7

3.2. Model de negoci dels SAW de pagament amb dades personals

Antoni Olivé

La figura 3 mostra un model de negoci simplificat per al cas dels SAW que es paguen amb dades personals. Els actors principals són sis: — Ciutadania. És el conjunt de persones que creen, mantenen i aporten els recursos econòmics necessaris a l’entitat pública.

96

4. Freemium en anglès. 5. https://matomo.org/. Matomo ofereix també una opció gratuïta d’autoallotjament. 6. https://piwik.pro/. 7. https://www.piano.io/ (abans AT Internet).

— Responsable del web. Entitat pública que decideix i gestiona el web. — Usuaris. Persones que usen el web. — Proveïdor del SAW. Empresa que proporciona el SAW que es fa servir en el web. — Anunciants. Conjunt d’empreses del mercat publicitari. Inclou els gestors que s’encarreguen d’obtenir perfils personals, els comerciants que volen posar anuncis a usuaris que visiten webs i apps, i els gestors que s’encarreguen de fer arribar els anuncis als usuaris en el moment oportú. — Compradors. Persones que compren productes o serveis als anunciants. Les fletxes de la figura 3 mostren les relacions principals entre els sis actors del model, que són les següents: — La ciutadania crea, manté i aporta els recursos econòmics necessaris a l’entitat pública. — El responsable del web proporciona serveis (informacions, realització de tràmits, inscripcions a activitats, etc.) als usuaris que visiten el web. El responsable selecciona un SAW proporcionat per un proveïdor. — El proveïdor del SAW recull dades de les visites que es fan al web. — El proveïdor del SAW proporciona al responsable del web estadístiques basades en les dades recollides de les visites dels usuaris. — El proveïdor del SAW proporciona als anunciants les dades recollides de les visites dels usuaris. Aquest ús de les dades personals requereix el consentiment previ dels usuaris. — Els anunciants paguen al proveïdor del SAW. — Els anunciants proporcionen els productes o serveis que compren els compradors. — Els compradors paguen als anunciants els productes o serveis que han comprat. La figura no mostra les relacions indirectes que hi ha entre els anunciants i els usuaris. Les dades de les visites a un SAW que s’envien als anunciants s’usen per a elaborar, conjuntament amb dades recollides per altres fonts, perfils personals dels usuaris. Els anunciants, que desconeixen la identitat dels usuaris, envien els anuncis a usuaris que tenen un perfil personal determinat. Els anuncis es mostren quan els usuaris naveguen per webs o usen apps que per-

Figura 3. Model de negoci dels SAW de pagament amb dades personals. Font: Elaboració pròpia.

8. https://support.google.com/analytics. N’hi ha una versió de pagament per a webs amb un volum d’activitat molt alt. 9. https://clarity.microsoft.com/. 10. Vegeu «[GA4] Advanced settings to allow for ads personalization», a https://support.google.com/analytics/answer/9626162, i «Non_personalized_ads=0 in Google Analytics 4», a https://www.analyticsmania. com/post/non-personalized-ads-in-google-analytics- 4 /, els dos consultats l’agost del 2025. 11. https://gs.statcounter.com/ (consulta: 24 agost 2025).

3.3. Conseqüències de la tria del SAW Els dos models de negoci que acabem de presentar proporcionen els elements necessaris per a valorar les possibles conseqüències de la tria d’un o altre tipus de SAW. En cada cas, hi ha conseqüències positives i negatives, resumides en la taula 1. Taula 1 Resum de l’anàlisi de les conseqüències de la tria d’un SAW

Forma de pagament

El consentiment és

Conseqüències positives

Conseqüències negatives

Diners

—

Respecta privacitat

Cost econòmic

Dades personals

Vàlid

Gratuït

Cap

Font:

Una il·lusió

No respecta privacitat

Elaboració pròpia.

En el cas de triar un SAW de pagament amb diners, la conseqüència positiva òbvia és que el sistema no usa les dades de les visites que els usuaris fan al web amb finalitats publicitàries. En aquest sentit, doncs, la tria feta pel responsable respecta totalment la privacitat dels usuaris del seu web. La conseqüència negativa de triar un SAW de pagament amb diners és que s’hauran de destinar diners aportats per la ciutadania per a fer aquest pagament. En societats governades democràticament, aquesta aportació és acceptada per la majoria de la ciutadania amb l’aprovació, normalment indirecta, del pressupost de l’entitat. El seu import depèn del volum de l’activitat que fa el conjunt dels usuaris al web i, en general, és una fracció petita del cost de desenvolupar, allotjar, mantenir i actualitzar el contingut del web. Per altra banda, com hem indicat abans, hi ha casos en els quals el cost pot ser nul. Si es tria un SAW de pagament amb dades personals, la conseqüència positiva òbvia és que no s’ha de pagar amb diners. No s’han de destinar diners de la ciutadania per a pagar el SAW. Com hem vist, el SAW el paguen indirectament els compradors.

Els sistemes d’analítica web i la privacitat. El cas dels webs d’entitats públiques catalanes

meten mostrar anuncis. Els webs de les entitats públiques no acostumen a mostrar anuncis. Com en el cas anterior, la línia que hi ha entre la ciutadania i els usuaris vol indicar que hi ha una relació d’inclusió (total o parcial) o de disjunció entre el conjunt dels ciutadans i el dels usuaris del web. La línia que hi ha entre els usuaris i els compradors vol indicar que hi ha una relació d’inclusió (total o parcial) o de disjunció entre el conjunt dels compradors i el dels usuaris del web. No tots els usuaris de webs que tenen un SAW d’aquest tipus són compradors a anunciants que s’anuncien als webs, i alhora hi ha compradors que no usen webs. El SAW el paguen directament els anunciants, però aquests obtenen els diners de les vendes de productes o serveis als seus compradors. Els cost del SAW el paga indirectament el conjunt dels compradors. El SAW principal d’aquest tipus, i líder molt destacat en el mercat dels SAW, és Google Analytics (GA).8 Es tracta d’un sistema molt complex que ha tingut diverses versions des dels seus inicis, el 2005, fins ara (Alby, 2023; Lapenta, 2025). Microsoft també té un SAW d’aquest tipus: Clarity.9 En principi, en la darrera versió de GA, el responsable del web pot definir l’ús que Google pot fer de les dades de les visites al web per a la personalització d’anuncis.10 Independentment de si el responsable autoritza o no aquest ús, Google pot usar les dades de les visites per a altres finalitats. A més, cal tenir en compte que —‌com hem indicat anteriorment— Google disposa de l’historial de navegació que es fa en Chrome, i que actualment més del 65 % dels accessos que es fan als webs són amb Chrome.11

97

articles

La conseqüència negativa de triar un SAW de pagament amb dades personals és que pot afectar la privacitat dels usuaris, perquè s’usen les dades de les seves visites amb finalitats publicitàries. Si aquest ús fos consentit en la forma que requereix l’RGPD, el responsable del web podria considerar que no hi ha cap conseqüència negativa perquè seria un ús consentit lliurement pels usuaris. La realitat, però, és que —‌com hem indicat en la secció anterior— hi ha molts motius per a pensar que és una il·lusió considerar que els usuaris donen aquest consentiment. En aquesta situació, és lògic suposar que hi ha un conjunt d’usuaris que, si estiguessin ben informats de les implicacions de la cessió de les seves dades, no ho acceptarien, però el mètode de petició de consentiment que s’usa els indueix a acceptar-la. Si s’accepta que el consentiment obtingut no és el requerit, llavors la conseqüència negativa de triar un SAW de pagament amb dades personals és que el responsable del web cedeix dades personals dels seus usuaris al proveïdor del SAW sense el consentiment que caldria.

4.  Els sistemes d’analítica web en els webs d’entitats públiques catalanes Un cop definits els dos tipus de SAW que existeixen i una vegada analitzades les implicacions del seu ús en webs d’entitats públiques, en aquest apartat s’exposa el resultat d’un estudi que s’ha fet per a obtenir una primera aproximació del grau de presència de cadascun dels dos tipus en webs d’entitats públiques catalanes. Alhora, i a efectes de comparació, s’aporten dades de webs similars d’altres països de la Unió Europea.

Antoni Olivé

4.1. Metodologia utilitzada

98

L’estudi està basat en un subconjunt molt reduït de webs d’entitats públiques catalanes. El subconjunt consta de 23 webs d’entitats de diversos tipus que són usats i coneguts per molts ciutadans. Aquest subconjunt no pretén ser una mostra representativa de la totalitat i, per tant, els resultats de l’estudi no es poden considerar com una aproximació suficientment propera a la realitat. Hem distingit entre webs normalment de presència única en un país, com per exemple els governs, i els de presència múltiple, com són els ajuntaments. En cada web s’ha intentat identificar els SAW que usa. Si un web fa servir un o més SAW de pagament amb diners, s’ha seleccionat només el que és més usat en el context europeu. S’ha fet el mateix si utilitza un o més SAW de pagament amb dades personals. Normalment un web només empra SAW del mateix tipus, però hi ha alguns webs que n’usen dels dos tipus. Alguns webs no fan servir cap SAW, o almenys no s’ha pogut identificar. L’anàlisi s’ha fet accedint al web mitjançant el navegador Chrome (per ser el més usat) des d’un ordinador de

sobretaula i acceptant totes les galetes. El resultat de l’anàlisi podria ser diferent en altres navegadors. Per altra banda, si l’anàlisi es fes abans d’acceptar les galetes, no s’hauria de detectar l’execució de cap SAW que usa galetes que requereixen el consentiment previ. El SAW que utilitza s’ha determinat analitzant manualment —‌fent servir les eines de desenvolupador del navegador— el contingut d’una o més pàgines web (sempre del mateix domini del web) i el dels fitxers que s’hi han adjuntat, les galetes que s’han creat, i especialment el tràfic entre el navegador i els servidors dels SAW.12

4.2. Webs únics Dins d’aquest grup analitzem els webs d’entitats públiques catalanes del Govern, del Parlament, de Salut, d’organismes de ràdio i televisió (RTV) i de meteorologia, i els comparem amb els corresponents d’Espanya, França, Itàlia i Alemanya. En aquest grup, si un web usa GA i algun SAW de l’altre tipus, només mostrem GA. Govern. La Generalitat de Catalunya té més de 130 webs corporatius basats en una mateixa plataforma de gestió de continguts (Generalitat Catalunya, 2025). Tots ells usen Piwik PRO.13 El web del Govern català és el del domini govern.cat. El del Govern espanyol (lamoncloa.gob.es) usa GA, el del francès (info.gouv.fr) fa servir Eulerian i els dels governs italià (governo. it) i alemany (bundesregierung.de) utilitzen Matomo. Parlament. El web del Parlament català (parlament.cat) usa GA. El del Congrés dels Diputats espanyol (congreso.es) també fa servir GA; el de l’Assemblea Nacional francesa (assemblee-nationale.fr) utilitza Matomo; el de la Cambra de Diputats italiana (camera.it) no n’usa cap, i el del Parlament alemany (bundestag.de) fa servir Matomo. Salut. El web de Salut català (catsalut.gencat.cat) usa Piwik PRO. El web similar espanyol (sanidad.gob.es) empra GA; el francès (sante.gouv.fr) utilitza Eulerian; i l’alemany (bundesgesundheitsministerium.de) usa Matomo. Un cas especial i interessant és l’italià (salute.gov.it), que empra el que anomenarem Matomo-wai. Es tracta d’una versió de Matomo promoguda per la plataforma Web Analytics Italia (WAI),14 desenvolupada per l’Agenzia per l’Italia Digitale i que està a disposició gratuïtament de totes les entitats públiques italianes. RTV. El web 3cat (3cat.cat) usa GA. El web similar espanyol (rtve.es) utilitza Adobe Analytics; el francès (francetelevisions.fr) fa servir Piano; l’italià (rai.it) no s’ha pogut identificar, i l’alemany (ard.de) empra Piano. Meteorologia. El web català (meteo.cat) usa GA. El web espanyol similar (aemet.es) fa servir Dynatrace; el francès (meteofrance.com) utilitza Piano; l’italià (meteo.it) empra MAPP, i l’alemany (dwd.de) usa AWStats.

12. Per detectar la presència de Google Analytics, i la versió que s’usa, s’han tingut en compte les indicacions fetes a Fedorovicius, 2026. 13. A https://www.youtube.com/watch?v=rtgqX4mhjJ0 es pot veure la sessió que es va fer el 5/2/2024 a la Generalitat sobre l’ús de Piwik PRO. 14. https://webanalytics.italia.it/.

Taula 2 SAW usats en els webs de les entitats indicades

Web

Catalunya

Espanya

França

Itàlia Matomo

Govern

Piwik Pro

GA

Eulerian

Parlament

GA

GA

Matomo

Salut

Piwik Pro

GA

Eulerian

RTV

GA

Adobe

Piano

GA

Dynatrace

Piano

Meteo

Matomo Matomo

Matomo

Matomo Piano

MAPP

AWStats

Elaboració pròpia, basada en l’anàlisi dels webs indicats feta l’octubre del 2025.

La taula 2 resumeix el resultat de l’anàlisi dels cinc webs. En les taules, es mostra en vermell l’ús de GA i en blau els SAW de pagament amb diners. S’observa que tant Catalunya com Espanya usen GA en tres webs. Això contrasta amb el fet que tots els webs analitzats dels altres països fan servir SAW de pagament amb diners.

4.3. Webs múltiples Dins d’aquest grup analitzem els webs públics catalans d’ajuntaments, hospitals i universitats i els comparem amb webs similars de França, Itàlia i Alemanya. Ajuntaments. Per a l’anàlisi dels webs dels ajuntaments catalans s’han seleccionat les cinc ciutats catalanes més grans en nombre d’habitants, que són: Barcelona, l’Hospitalet de Llobregat, Terrassa, Badalona i Sabadell. El web ajuntament.barcelona.cat usa Matomo i els altres quatre fan servir GA. Per a l’anàlisi dels tres països de comparació s’ha agafat la seva capital i quatre ciutats més d’un nombre d’habitants semblant al de les catalanes. En el cas de França les ciutats són París, Montpeller, Lilla, Rennes i Reims. Els webs de totes cinc empren Matomo. En el cas d’Itàlia, les ciutats són Roma (Matomo), Catània (cap), Messina (Matomo-wai), Pàdua (GA, Matomo-­wai) i Parma (Matomo-wai). Destaca el fet que el web de Pàdua usi SAW dels dos tipus.

En el cas d’Alemanya, les ciutats són Berlín (MAPP), Wiesbaden (Matomo), Krefeld (etracker), Magúncia (Matomo) i Lübeck (Matomo). A la taula 3 es mostren els SAW usats en els webs de les cinc ciutats catalanes esmentades anteriorment, així com els de cinc ciutats dels tres països de comparació. A les taules es mostren entre parèntesis els dominis que tenen SAW dels dos tipus, com és el cas de comune.padova.it. S’observa que quatre dels cinc ajuntaments catalans usen GA, cosa que només passa en un ajuntament italià, que fa servir SAW dels dos tipus. Hospitals públics. Per a l’anàlisi dels webs dels hospitals públics s’han seleccionat cinc dels hospitals públics més grans de Catalunya: Hospital de Bellvitge, Hospital Clínic de Barcelona, Hospital del Mar, Hospital de la Santa Creu i Sant Pau i Vall d’Hebron Barcelona Hospital Campus. Tots ells usen GA, però vallhebron.com també utilitza Matomo i bellvitgehospital.cat també fa servir Piwik PRO. Per a l’anàlisi dels tres països de comparació s’han seleccionat cinc hospitals públics d’entre els usualment més ben valorats en el país corresponent. En el cas de França, són Hôpital Universitaire Pitié Salpêtrière (Matomo), Hôpital Européen Georges-Pompidou (Matomo), Centre Hospitalier Universitaire de Lilla (GA), Centre Hospitalier Universitaire de Bordeus (Matomo) i Hôpitaux Universitaires de Marsella (GA). En el cas d’Itàlia, són Policlinico Gemelli (GA), Os­ pedale Niguarda (Matomo-wai), Azienda Ospedaliero-­

Taula 3 SAW usats pels webs indicats d’ajuntaments

SAW

Catalunya

GA

l-h.cat terrassa.cat badalona.cat sabadell.cat

Matomo

ajuntament.barcelona.cat

França

Itàlia

Alemanya

(comune.padova.it)

paris.fr montpellier.fr lille.fr metropole.rennes.fr reims.fr

comune.roma.it comune.messina.it (comune.padova.it) comune.parma.it

wiesbaden.de mainz.de luebeck.de

MAPP

www.berlin.de

etracker

krefeld.de

Cap Font:

catania.comune.digital Elaboració pròpia, basada en l’anàlisi dels webs indicats feta l’octubre del 2025.

Els sistemes d’analítica web i la privacitat. El cas dels webs d’entitats públiques catalanes

Font:

Alemanya

99

articles

Taula 4 SAW usats pels webs indicats d’hospitals

SAW

Catalunya

França

Itàlia

Alemanya

GA

(bellvitgehospital.cat) clinicbarcelona.org hospitaldelmar.cat santpaubarcelona.org (vallhebron.com)

chu-lille.fr fr.ap-hm.fr

policlinicogemelli.it

klinikum.uni-heidelberg.de

Matomo

(vallhebron.com)

pitiesalpetriere.aphp.fr hopital-georgespompidou.aphp.fr chu-bordeaux.fr

ospedaleniguarda.it aosp.bo.it asst-pg23.it aopd.veneto.it

charite.de lmu-klinikum.de mri.tum.de mhh.de

Piwik PRO

(bellvitgehospital.cat)

Font:

Elaboració pròpia, basada en l’anàlisi dels webs indicats feta l’octubre del 2025.

Universitaria de Bolonya (Matomo), Ospedale Papa Giovanni XXIII (Matomo-­wai) i Azienda Ospedale - Universitat de Pàdua (Matomo-wai). En el cas d’Alemanya, són: Hospital Universitari de Heidelberg (GA), Charité – Centre Mèdic Universitari de Berlín (Matomo), Lmu-klinicum (Matomo), TUM Hospital Rechts der Isar de la Universitat Tècnica de Munic (Matomo) i Facultat de Medicina de Hannover (Matomo). A la taula 4 es mostren els SAW usats en els webs dels cinc hospitals catalans indicats anteriorment, així com els dels tres països de comparació. S’observa que en tots els països hi ha webs amb SAW dels dos tipus, però Catalunya és l’únic en què tots cinc usen GA i el que en té menys de pagament amb diners. Universitats públiques. A Catalunya hi ha vuit universitats públiques: Universitat Autònoma de Barcelona, Universitat de Barcelona, Universitat de Girona, Universitat de Llei-

da, Universitat Oberta de Catalunya, Universitat Politècnica de Catalunya, Universitat Pompeu Fabra i Universitat Rovira i Virgili. Els webs de totes elles usen GA. El de la Universitat de Girona (udg.edu) també usa Matomo. Per a l’anàlisi dels tres països de comparació s’han seleccionat vuit universitats públiques d’entre les freqüentment més ben avaluades en els rànquings usuals. En el cas de França, són: Universitat de Bordeus, Escola Normal Superior, Universitat de Lilla, Universitat de Lorena, Universitat París Cité, Universitat de la Sorbona, Universitat d’Estrasburg i Universitat de Grenoble Alps. Tots els webs d’aquestes universitats usen Matomo. En el cas d’Itàlia, són: Universitat de Bolonya (Matomo-­ wai), Universitat de Pàdua (GA, Matomo-wai), Escola Normal Superior de Pisa (Matomo-wai), Politècnic de Milà (GA, Matomo-wai), Politècnic de Torí (GA, Matomo-wai), Universitat «La Sapienza» de Roma (Matomo-wai), Uni-

Taula 5 SAW usats pels webs indicats d’universitats públiques

Antoni Olivé

SAW

100

Catalunya

GA

uab.cat ub.edu (udg.edu) udl.cat uoc.edu upc.edu upf.edu urv.cat

Matomo

(udg.edu)

França

Itàlia

Alemanya

(unipd.it) (polimi.it) (polito.it) (unimi.it)

u-bordeaux.fr ens.psl.eu univ-lille.fr univ-lorraine.fr u-paris.fr sorbonne-universite.fr unistra.fr univ-grenoble-alpes.fr

unibo.it (unipd.it) sns.it (polimi.it) (polito.it) uniroma1.it (unimi.it) unito.it

hu-berlin.de ruhr-uni-bochum.de tu.berlin

Siteimprove

fau.de

etracker

uni-hamburg.de

Fathom

uni-heidelberg.de

TWIPLA

tum.de

Cap

fu-berlin.de

Font:

Elaboració pròpia, basada en l’anàlisi dels webs indicats feta l’agost 2025.

versitat de Milà (GA, Matomo-wai) i Universitat de Torí (Matomo-­wai). En el cas d’Alemanya, són: Universitat Friedrich Alexander d’Erlangen-Nuremberg (Siteimprove), Universitat Lliure de Berlín (cap), Universitat d’Hamburg (etracker), Universitat de Heidelberg (fathom), Universitat Humboldt de Berlín (Matomo), Universitat del Ruhr a Bochum (Matomo), Universitat Tècnica de Munic (TWIPLA) i Universitat Tècnica de Berlín (Matomo). A la taula 5 es mostren els SAW usats en les universitats catalanes i en les dels tres països de comparació. S’observa que les vuit catalanes utilitzen GA, cosa que no passa en cap de les franceses i alemanyes. Les vuit universitats italianes fan servir Matomo, igual que les franceses, però quatre d’elles també utilitzen GA.

analitzats fan servir SAW que es paguen amb diners. Pels motius que hem indicat, però, aquesta conclusió no es pot extrapolar al conjunt de tots els webs públics catalans. Aquest article podria ser una base per a reflexionar sobre les causes d’aquesta discrepància i suggerir, si és el cas, vies per a la seva possible resolució.

Agraïments Vull donar les gràcies a l’Arnau, al Marc i als revisors pels comentaris que m’han fet a versions anteriors d’aquest text, i que m’han permès millorar-lo.

5. Conclusions En aquest article hem analitzat el dilema en què es troba el responsable d’un web quan ha de triar un SAW. Hem vist que hi ha dues opcions principals: triar-ne un que es paga amb diners o un que es paga amb dades personals dels usuaris del web. Les conseqüències de la tria depenen en part de si el responsable és o no és una entitat pública en una societat democràtica. En aquest article ens hem fixat en el cas que ho és. La conseqüència principal de la tria d’un SAW que es paga amb diners és que s’han de destinar diners aportats per la ciutadania de la qual emana l’entitat per a fer el pagament. El seu import depèn del volum de l’activitat que fa el conjunt dels usuaris al web i, en general, és una fracció petita del cost de desenvolupar, allotjar, mantenir i actualitzar el contingut del web. La conseqüència principal de la tria d’un SAW de pagament amb dades personals és que pot afectar la privacitat dels usuaris, perquè el proveïdor del SAW obté els diners usant les dades de les seves visites amb finalitats publicitàries. Si aquest ús fos consentit pels usuaris, el responsable del web podria considerar que no hi ha cap problema perquè seria un ús consentit lliurement per ells mateixos. Hem vist, però, que hi ha motius per a considerar que el consentiment tal com el requereix l’RGPD és una il·lusió. L’efecte resultant és, llavors, que se cedeixen dades personals d’usuaris al proveïdor del SAW sense el seu consentiment real. Normalment, entre aquests usuaris hi ha membres de la ciutadania de la qual depèn el responsable del web. El resultat pot ser encara més difícil d’assumir si —‌com acostuma a passar— entre el conjunt d’usuaris esmentats hi ha membres de la ciutadania de la qual depèn el responsable del web. Hem analitzat també quines tries s’han fet en els webs d’un conjunt reduït, però significatiu, d’entitats públiques catalanes, i s’han comparat amb les tries fetes en entitats semblants de tres països de la Unió Europea. La conclusió és que la gran majoria dels webs catalans analitzats usen un SAW que es paga amb dades personals (GA), mentre que la gran majoria dels webs semblants dels altres països

Abrusio, J. (2024) «The (in)efficacy of consent for the processing of personal data». Humanities and Rights Global Network Journal [en línia], vol. 6, núm. 1, p. 180-205. <https://www. humanitiesandrights.com/journal/index.php/har/article/ view/133/102> [Consulta: octubre 2025]. AEPD = Agencia Española de Protección Datos (2024a). Guía: U so de cookies para herramientas de medición de audiencia [en línia]. <https://www.aepd.es/guias/guia-cookies -analiticas-externas.pdf> [Consulta: gener 2026]. — (2024b). Guía sobre el uso de las cookies [en línia]. <https:// www.aepd.es/guias/guia-cookies.pdf> [Consulta: gener 2026]. Alby, T. (2023). «Popular, but hardly used: Has Google Analytics been to the detriment of web analytics?». A: 15th ACM Web Science Conference 2023 [en línia] <https://doi. org/10.1145/3578503.3583601> [Consulta: octubre 2025]. Banks, L. (2025). Cookie consent fatigue: Why it happens and how to fix it [en línia]. <https://www.cookielawinfo.com/cookie -consent-fatigue> [Consulta: octubre 2025]. Castro, J. (2023). Compliment normatiu de l’ús de galetes als llocs web [en línia]. Barcelona: Universitat Oberta de Catalunya. <https://openaccess.uoc.edu/bitstream/10609/148346/1/ jcastromTFM0623.pdf> [Consulta: octubre 2025] CNIL = Commission Nationale de l’Informatique et des Libertés (2023). Cookies: solutions pur les outils de mesure d’audience [en línia]. <https://www.cnil.fr/fr/cookies-et-autres -traceurs/regles/cookies-solutions-pour-les-outils-de -mesure-daudience> [Consulta: gener 2026]. — (2025). Outil d’autoevaluation relative a la mise en oeuvre d’une solution de mesure d’audience exemptee de consentiment [en línia]. <https://www.cnil.fr/sites/default/files/2025-07/ outil_d_auto-evaluation_mesure_d_audience.pdf> [Consulta: gener 2026]. Duran, X. (2021). «La doble petjada del big data». Mètode [en línia], vol. 3, núm. 110, p. 20-25. <https://metode.cat/ revistes-metode/article/la-doble-petjada-del-big-data. html> [Consulta: octubre 2025]. EDPB = European Data Protection Board (2020). Guidelines 05/2020 on consent under Regulation 2016/679 [en línia]. <https://www.edpb.europa.eu/our-work-tools/our-docu

Els sistemes d’analítica web i la privacitat. El cas dels webs d’entitats públiques catalanes

Bibliografia

101

Antoni Olivé

articles

102

ments/guidelines/guidelines-052020-consent-under -regulation-2016679_en> [Consulta: octubre 2025]. Fedorovicius, J. (2026). Is Google Analytics installed on a website? [en línia]. <https://www.analyticsmania.com/post/ check-if-google-analytics-is-installed/> [Consulta: gener 2026]. FLLR (2025). The hidden crisis of consent fatigue [en línia]. <https://www.fllrconsulting.com/blog/the-hidden-crisis -of-consent-fatigue> [Consulta: octubre 2025]. Fuqua, J. (2025). The illusion of consent: Rethinking privacy online [en línia]. <https://www.gsulawreview.org/blog/the -illusion-of-consent-rethinking-privacy-online> [Consulta: octubre 2025]. Ganyet, J. M. (2023). «Pagar amb dades o calés, però pagar». Via empresa [en línia]. <https://www.viaempresa.cat/ opinio/lopinio/pagar-dades-cales-ganyet_2188386 _102.html> [Consulta: octubre 2025]. Generalitat de Catalunya (2025). Informe d’auditoria dels webs i aplicacions mòbils de la Generalitat de Catalunya [en línia]. <https://govern.cat/govern/docs/2025/04/03/11/41/ 284933f9-7118-4234-8cbd-061968e3bf3d.pdf> [Consulta: octubre 2025]. Gordijn, J.; Wieringa, R. (2023). E3value user guide: Designing your ecosystem in a digital world [en línia]. The Value Engineers <https://e3value-user-manual.thevalueengineers.nl/ book.html#bookli2.html> [Consulta: octubre 2025]. Hopkins, N. (2024) «Paying with data or money: Navigating the implications of the privacy first world. Search Engine Journal [en línia]. <https://www.searchenginejournal.com/ paying-with-data-or-money-navigating-implications -privacy-first-world/523588> [Consulta: octubre 2025]. Jha, N.; Trevisan, M.; Mellia, M.; Fernandez, D.; Irarrazaval, R. (2025). «Privacy policies and consent management platforms: Growth and users’ interactions over time. ACM Trans. Web, vol. 19, núm. 3, article 30 [en línia] <https:// doi.org/10.1145/3725737> [Consulta: octubre 2025]. Kancherla, G. P.; Bielova, N.; Santos, C.; Bichhawat, A. (2025) «Johnny can’t revoke consent either: Measuring compliance of consent revocation on the web». Procs. on Privacy Enhancing Technologies [en línia], núm. 4, p. 329-347. <https://doi.org/10.56553/popets-2025-0133> [Consulta: octubre 2025]. Lapenta, N. (2025). Google Analytics generations [en línia]. <https://www.nicolalapenta.com/google-analytics -generations/> [Consulta: gener 2026]. Martínez, D.; Molero, A.; Calle, E.; Ametller, D. C.; Jové, A. (2025). «Large-scale web tracking and cookie compliance: Evaluating one million websites under GDPR with AI categorization». Journal of Network and Computer Applications [en línia], vol. 242, 104222. <https://doi.org/ 10.1016/j.jnca.2025.104222> [Consulta: gener 2026]. Matomo (2022). Google Analytics privacy issues: Is it really that bad? [en línia], núm. 242, 104222. <https://matomo.org/ blog/2022/06/google-analytics-privacy-issues> [Consulta: octubre 2025]. Matte, C.; Bielova, N.; Santos, C. (2020). «Do cookie banners respect my choice?: Measuring legal compliance of

banners from IAB Europe’s transparency and consent framework». A: 2020 IEEE Symposium on Security and Privacy (SP) [en línia]. <https://doi.org/10.1109/SP40000. 2020.00076> [Consulta: gener 2026]. Nguyen, H. (2021) Global: How consumers respond to cookies disclosures [en línia]. <https://business.yougov.com/content/ 37531-global-cookies-disclosures-behavior-survey> [Consulta: octubre 2025]. NOYB European Center for Digital Rights (2024). Consent baner report [en línia]. <https://noyb.eu/sites/default/files/ 2024-07/noyb_Cookie_Report_2024.pdf> [Consulta: octubre 2025]. Olivé, A. (2023) «Patrons foscos en el disseny de la interfície persona-ordinador: el cas de l’obtenció del consentiment de galetes». R evista de T ecnologia [en línia], núm. 11, p. 11-23. <https://revistes.iec.cat/index.php/ RTEC/article/view/150638> [Consulta: octubre 2025]. — (2025) «Publicitat personalitzada i privacitat». Revista de Tecnologia [en línia], núm. 13, p. 47-55. <https://revistes. iec.cat/index.php/RTEC/article/view/155759> [Consulta: octubre 2025]. Privacy International (2019). Most cookie banners are annoying and deceptive: T his is not consent [en línia]. <https:// privacyinternational.org/explainer/2975/most-cookie -banners-are-annoying-and-deceptive-not-consent> [Consulta: octubre 2025]. Singh, N.; Do, Y.; Yu, Y.; Fouad, I.; Kim, J.; Kim, H. (2025). «Crumbled cookies: Exploring e-commerce websites’ cookie policies with data protection regulations». ACM Transactions on the Web [en línia], vol. 19, núm. 1, p. 1-24. <https:// doi.org/10.1145/3708515> [Consulta: gener 2026]. Solove, D. J. (2024). «Murky consent: An approach to the fictions of consent in privacy law». Boston University Law Review [en línia], vol. 104, p. 592-639. <https://www. bu.edu/bulawreview/files/2024/04/SOLOVE.pdf> [Consulta: octubre 2025]. [A <https://www.youtube.com/ watch?v=mk1-tWz4oW0> hi ha una presentació de l’article per part de l’autor] Urios, X. (2024). «Els riscos a la privacitat en un entorn tecnològic generatiu. Un cas d’ús: les ciutats intel·ligents (smart cities)». Revista Catalana d’Administració Pública, núm. 2, p. 83-118. Wieringa, R.; Gordijn, J. (2022). The business models of Google [en línia]. <https://cms.thevalueengineers.nl/uploads/ Whitepaper_The_business_models_of_Google_958 ec00ccd.pdf> [Consulta: octubre 2025]. Zheng, G.; Peltsverger, S. (2015). «Web analytics overview». Encyclopedia of Information Science and Technology [en línia]. 3a ed., capítol 756. <https://www.researchgate.net/ publication/272815693_Web_Analytics_Overvie> [Consulta: octubre 2025]. Zhu, H.; Zhang, M. (2025). «“I don’t get it, but I accept it”. Exploring uninformed consent to privacy policies: A neutralization perspective». Comput. Secur. [en línia], núm. 153 C. <https://doi.org/10.1016/j.cose.2025. 104396> [Consulta: octubre 2025].

articles

LA IMPORTÀNCIA DE L’ENTORN EN EL PROCÉS CREATIU Antoni Elias Fusté

Resum: La creativitat és una de les capacitats més poderoses de l’ésser humà, ja que ens permet transformar idees en solucions, dissenys, expressions artístiques i nous enfocaments cap als desafiaments que la necessitat de progrés o d’innovació ens provoca. La creativitat no sorgeix en un buit; està connectada profundament amb l’entorn que ens envolta. El paisatge natural, l’arquitectura urbana, la cultura local i fins i tot els canvis socials i tecnològics influeixen en com pensem, com ens inspirem, com resolem problemes i com dissenyem sistemes i solucions. Aquest vincle entre creativitat i entorn no és només un intercanvi passiu, sinó una relació dinàmica en què les característiques físiques i socials del nostre context poden potenciar la nostra imaginació i, alhora, fomentar la nostra capacitat creativa per a contribuir al desenvolupament i la transformació de l’entorn. L’entorn afecta directament la creativitat, perquè influeix en els sentiments dels artistes (professionals de les belles arts) i condiciona els dissenys dels artesans, enginyers i arquitectes (professionals de les arts aplicades). En aquest article s’exposen exemples de com l’entorn interacciona amb els sistemes, intercanviant matèria, energia i informació, i es donen pautes per a facilitar la creativitat en la concepció i el disseny de sistemes i solucions. Paraules clau: entorn, disseny, creativitat, informació, sistema, equilibri.

THE IMPORTANCE OF THE ENVIRONMENT IN THE CREATIVE PROCESS Abstract: Creativity is one of the most powerful capacities of human beings, as it allows us to transform ideas into solutions, designs, artistic expressions, and new approaches to the challenges posed by the need for progress or innovation. Creativity does not arise in a vacuum; it is deeply connected to the environment that surrounds us. The natural landscape, the urban architecture, the local culture, and even social and technological changes influence how we think, how we find inspiration, how we solve problems, and how we design systems and solutions. This link between creativity and environment is not merely a passive exchange, but a dynamic relationship in which the physical and social characteristics of our context can enhance our imagination and, at the same time, foster our creative capacity to contribute to the development and transformation of the environment. The environment directly affects creativity because it influences the emotions of artists (professionals in the fine arts) and shapes the designs of artisans, engineers, and architects (professionals in the applied arts). This article presents examples of how the environment interacts with systems through the exchange of matter, energy, and information, and provides guidelines to facilitate creativity in the conception and design of systems and solutions. Keywords: environment, design, creativity, information, system, balance.

1. Introducció

E

n una primera aproximació, es pot considerar que «l’entorn» és: el conjunt de circumstàncies o factors socials, culturals, morals, econòmics, professionals, etc. que envolten una cosa o una persona, col· lectivitat o època, i influeixen en el seu estat o de­sen­ vo­lu­pa­ment. De l’entorn en podem dir medi o hàbitat si ens referim a l’espai on existeix un determinat sistema; context si parlem de textos o de l’entorn immediat; situació o escenari si al·ludim a determinats fets; domini si ens trobem en àmbits matemàtics o legals, etc. No obstant això, des d’un punt de vista conceptual més ampli i global, hem de considerar que «l’entorn» és tot allò

que no és «sistema». Quan tenim actuant un sistema qualsevol, el seu entorn és la resta de l’univers. La termodinàmica clàssica, la part de la ciència física que estudia la relació dels sistemes amb el seu entorn immediat, ens diu que la interacció dels sistemes amb el seu entorn es basa en l’intercanvi de matèria i energia. Jorge Wagensberg, en el seu llibre Ideas per a la imaginación impura (Wagensberg, 1998), ens indica que els éssers vius interaccionen amb el seu entorn intercanviant també informació. Personalment, crec que la idea de Wagensberg es pot aplicar a qualsevol sistema, biològic o artificial, que interactuï amb el seu entorn, ja que aquesta interacció és la raó de ser dels sistemes dissenyats: modificar l’entorn en benefici de l’activitat humana.

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 103-110 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.84 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

Catedràtic jubilat de la Universitat Politècnica de Catalunya. antoni.elias@upc.edu

103

articles

Antoni Elias Fusté

Els sistemes interactuen amb el seu entorn mitjançant l’intercanvi de matèria, energia i informació. L’intercanvi de matèria i energia resulta obvi i fàcil d’imaginar; no obstant això, evidenciar l’intercanvi d’informació potser requereix una reflexió més acurada: imaginem-nos la tanca de protecció que barrava l’entrada de la cova residència d’una tribu d’homínids primitius, probablement la primera obra d’enginyeria; aquest sistema defensiu obligava l’invasor de l’entorn a gastar més energia per entrar a la cova que si la tanca no hi hagués estat, possiblement també podia ocasionar a l’intrús un intercanvi de matèria, si el fet de travessar-la li produïa alguna ferida, però sobretot proporcionava a l’assaltant informació; la tanca li indicava que probablement a la cova hi havia alguna cosa valuosa, atractiva, ja que l’entrada estava protegida. Suposem ara un alternador, o generador de corrent elèctric eòlic. Realment aquest generador elèctric transforma l’energia cinètica de l’aire (vent) en energia elèctrica; hi ha un intercanvi d’energia i unes pèrdues —‌l’energia que se cedeix a l’entorn immediat en forma de calor—, un intercanvi de matèria atès que els rotors electromagnètics, les escombretes i tota la part mecànica del generador sofreixen un desgast, van deixant matèria a l’entorn. Però també hi ha un intercanvi d’informació. El procés es regeix per la llei natural de la inducció electromagnètica de Faraday, però, a més, resulta que, per mantenir constant la velocitat de rotació del generador, el sistema està retroaccionant de manera que la inclinació de les pales del molí del generador es modifica automàticament per mantenir una velocitat angular de gir d’entre 13 i 20 revolucions per minut, és a dir, el sistema s’adapta per aconseguir una velocitat de gir acotada entre dos valors, de manera que no depenguin de la velocitat del vent. El sistema generador eòlic, d’alguna manera, recull informació de la velocitat del vent i actua modificant la inclinació de les pales, per fer-se independent d’aquesta. En general, podem dir que tots els sistemes artificials que disposin de mecanismes de retroacció, igual que els sistemes naturals, també intercanvien informació amb l’entorn. En el mateix llibre esmentat anteriorment (Wagensberg, 1998), l’autor ens diu: «Crec que d’un racó comú de la termodinàmica dels processos irreversibles i de la teoria de la informació, es pot extreure una bona idea: una identitat matemàtica fonamental que bé podria traduir-se en la següent llei inviolable: La complexitat d’un sistema més el seu poder d’anticipació respecte a l’entorn és igual a la incertesa de l’entorn més l’impacte d’aquell sobre aquest». Prenem aquesta identitat i anotem-la de forma matemàtica.

104

Cs + As = Ie + Se,

(1)

on Cs representa la complexitat d’un sistema, As indica la capacitat d’anticipació i adaptació d’un sistema respecte al seu entorn, Ie simbolitza la incertesa de l’entorn, i Se és la sensibilitat de l’entorn respecte al sistema, l’impacte que l’acció del sistema ocasiona a l’entorn.

En l’expressió (1) s’han ampliat els conceptes anticipació i impacte. Efectivament, crec que, en aquest context, el significat de adaptació és més general que el de anticipació. La interacció dels sistemes amb l’entorn es produeix de manera més eficient quan entorn i sistema estan adaptats. L’adaptació conceptualment representa l’acomodament d’un sistema al seu entorn. Així les coses, podem considerar que l’anticipació és una preadaptació, una adequació prèvia perquè, quan l’entorn es modifiqui, el sistema segueixi adaptat. Un exemple el tenim en els barrils de roure emprats en la criança dels vins; en la seva construcció, les dogues, o fustes, es contrauen en excés pels anells de metall que suporten l’estructura, de manera que, quan el barril està ple de vi, és a dir, realitzant la seva funció, la pressió interna del líquid compensa l’excés de pressió dels anells, amb la qual cosa les dogues treballen de manera més descansada. D’altra banda, la sensibilitat, entesa com la capacitat d’advertir la presència d’un estímul (com menor és l’estímul advertit, major és la sensibilitat) o d’adonar-se’n, és el pas previ a la reacció o impacte. L’impacte és el resultat; la sensibilitat és la predisposició. En conseqüència, la identitat termodinàmica proposada per Jorge Wagensberg en el llibre referenciat (Wagensberg, 1998) la podem transformar en una conjectura matemàtica sistema-entorn com la proposada en l’expressió (1). En la interacció sistema-entorn, és convenient que aquesta conjectura «s’assoleixi sempre». L’entorn està contínuament canviant, algunes vegades de manera accelerada i altres de forma més lenta; a vegades inesperadament, i altres de manera més previsible. Els sistemes vius, i alguns sistemes artificials, s’estan adaptant contínuament a l’entorn, algunes vegades anticipant-se i altres responent al canvi, però sempre interactuant amb l’entorn. Si no es compleix la conjectura (1), generalment els sistemes es degraden i deixen de funcionar.

2.  Alguns exemples de com els sistemes acompleixen la conjectura matemàtica sistema-entorn Quan la tardor comença a deixar pas a l’hivern (canvi de l’entorn), alguns animals (sistemes vius) hibernen. La hibernació és un estat de letargia que implica canvis fisiològics i de comportament en els animals que han adoptat aquesta forma d’adaptar-se a un entorn que va deixant de proporcionar-los menjar, un ambient cada cop més fred i desfavorable, en el qual no poden realitzar la seva activitat normal sota pena de morir (destrucció del sistema). En fase d’hibernació els animals disminueixen el ritme cardíac i el nombre de respiracions per minut en un o dos ordres de magnitud, consumeixen lentament les seves reserves de greix corporal i esperen, de forma mentalment absent, l’avís que la temperatura comença a augmentar. Altres animals, especialment les aus, opten per emigrar, es desplacen cap a entorns més càlids que els serien insuportables a

la llei d’Hont), ponderacions geogràfiques per afavorir la representativitat de les zones menys poblades, procediments de segones voltes, etc. Tot això, amb l’objectiu de crear un sistema democràtic global més just i equitatiu global. Segons Daniel Innerarity (Innerarity, 2019), «els règims democràtics [sistemes] hauran de complicar-se encara més si volen afrontar els problemes que planteja una societat més diversa, unes tecnologies més sofisticades, i un escenari global d’interdependències [entorn]». La conjectura sistema-entorn també ens indica que en períodes de poca incertesa de l’entorn els sistemes poden especialitzar-se, però en èpoques de gran incertesa els sistemes generalistes seran més susceptibles de sobreviure, ja que sempre és més fàcil per a un generalista que per a un especialista adaptar-se als canvis. Jorge Wagensberg ho deia en les seves conferències sobre aquest tema: «l’osset coala d’Austràlia és un especialista menjant fulles d’eucaliptus. Mentre l’entorn li subministra aquest tipus de fulles, viu còmodament. Si per alguna causa l’entorn deixa de subministrar-li fulles d’eucaliptus, el coala és incapaç d’ingerir qualsevol altre aliment i mor». El coala com a sistema és incapaç d’adaptar-se, està massa especialitzat. Una idea que es desprèn de la teoria de l’evolució de Charles Darwin, a la seva obra L’origen de les espècies (Darwin, 2009), és el següent corol·lari: «Les espècies que sobreviuen no són necessàriament les més fortes ni les més intel·ligents, sinó les que millor s’adapten al canvi».

3. L’entorn des del punt de vista creatiu Al llibre de Jorge Wagensberg esmentat anteriorment (Wagensberg, 1998), l’autor vincula la conjectura sistema-­ entorn a la idea de progrés, entès com a innovació evolutiva. La innovació és la realització pràctica de les idees generades per la creativitat. Els sistemes, ara com a artefactes realitzats per l’home, interactuen amb l’entorn per fer-lo més confortable per als humans, i amb aquesta intenció s’han dissenyat des de sempre, des de la primera tanca de protecció que barrava l’entrada de la cova residència de la tribu fins a la més sofisticada sonda espacial que ens proporciona més informació sobre el nostre entorn. En això consisteix el progrés tècnic, a fer evolucionar els sistemes millorant-ne les prestacions, a fer-los més independents o robustos als canvis de l’entorn, i a dissenyar nous sistemes susceptibles de noves facilitats (innovació). Paradoxalment, com més robust i independent és un sistema, més informació intercanvia amb l’entorn. La identitat sistema-entorn, respecte a la inexorable evolució de l’entorn, contradiu clarament una vella sentència tradicional immobilista: «Si funciona, no ho toquis». Els dissenyadors, els innovadors i els creatius saben perfectament que, si l’entorn comença a canviar o es torna molt incert, si no el toques, el teu sistema aviat deixarà de funcionar. Des del punt de vista creatiu del dissenyador d’un sistema o de qui cerca una solució a un problema determinat,

LA IMPORTÀNCIA DE L’ENTORN EN EL PROCÉS CREATIU

l’estació estiuenca, però que a l’hivern els permeten mantenir l’activitat. Ambdós tipus d’animals s’adapten o s’anticipen a la incertesa de l’entorn (As) per seguir amb la seva funció com a sistemes. Hi ha, no obstant això, altres animals, especialment els anomenats racionals, incapaços d’hibernar i que, tot i que fa milions d’anys també emigraven, van decidir, fa milers d’anys, convertir-se en sedentaris donant valor a la zona d’assentament, i ara opten per implementar refugis amb sofisticats sistemes de calefacció. Aquests fan front als canvis de l’entorn augmentant la complexitat dels seus sistemes de supervivència (Cs), i aquests són també els que més impacte generen al seu entorn, fins al punt que la sensibilitat (Se) de l’entorn es fa manifesta, augmenta, a més, la seva incertesa (Ie) i es transforma un entorn de canvis cíclics, més o menys previsibles, en un entorn artificialment estabilitzat, susceptible, però, de canvis fortuïts de molt difícil predicció temporal. Un altre exemple. Degut, en part, al fenomen de la globalització i la desestructuració dels sistemes democràtics, vivim uns temps de gran incertesa en l’entorn econòmic. La pregunta és: què fan respecte a això els sistemes empresarials? Doncs, principalment, es fan fusions i absorcions; realment, augmenten el volum del sistema. Augmentar el volum és una manera d’incrementar la complexitat (Cs). Les estructures empresarials engrandeixen la seva complexitat per compensar el creixement de la incertesa de l’entorn (Ie). Quan no s’assoleix o deixa d’acomplir-se la conjectura sistema-entorn, el sistema es desestructura i deixa de funcionar. Augmentar la complexitat o anticipar-se i adaptar-se són les dues formes de resposta que tenen els sistemes no inerts, ja siguin naturals o artificials, per sobreviure a la incertesa de l’entorn i a la seva sensibilitat davant dels canvis. En general, els sistemes naturals tendeixen a l’adaptació, però els sistemes intel·ligents o més evolucionats, els sistemes racionals, quan són capaços de manejar conceptes, estratègies i fins i tot sentiments, intenten compaginar l’adaptació natural amb l’augment de la complexitat, especialment quan, segons el seu entendre i sensibilitat, l’adaptació natural comporta desequilibris. Quan apareixen els conceptes d’igualtat, equitat, justícia, etc., l’augment de la complexitat del sistema sol ser més apropiat i racional que la simple anticipació o adaptació. L’ésser humà, com a sistema racional, fa més d’un segle que no està exclusivament sotmès a l’estricta selecció natural darwiniana, i, tot i no adaptar-se completament a les evolucions de l’ecosistema que el sustenta, ha desenvolupat societats complexes que li permeten protegir els seus congèneres més dèbils i propensos a l’extinció per la seva incapacitat d’adaptar-se a les transformacions ambientals. L’augment de la complexitat és, en aquest cas, la recerca de la robustesa, de la immunitat, davant de certs canvis de l’entorn. Pensem, per exemple, en la gestió política de les societats i en la «democràcia». La idea democràtica bàsica, «una persona un vot», és senzilla, però, en la seva aplicació real, les societats han incorporat una sèrie de correccions: algoritmes que afavoreixen les majories (com

105

articles

cal entendre l’entorn com el complement al sistema a dissenyar o problema a solucionar, és a dir, l’entorn com tot allò que no forma part del sistema o del problema.

mació constitueix un element essencial, ja que condiciona tant la complexitat (Cs) com la capacitat d’adaptació i anticipació (As) del sistema dissenyat. Qualsevol operador, dissenyador o solucionador de problemes, en la fase de conceptualització o disseny, hauria de tenir present la conjectura sistema-entorn. Aquest enfocament li permetrà focalitzar les funcions, definir amb precisió els objectius i delimitar les alternatives, facilitant així l’obtenció de solucions i dissenys adequats i oportuns. D’aquesta manera, es poden concebre sistemes que combinin equilibradament la capacitat d’adaptació i el nivell de complexitat, amb l’objectiu d’assolir solucions robustes, tan immunes com sigui possible a les incerteses i sensibilitats de l’entorn, i amb les millors prestacions tant per a l’entorn com per a la funció sistèmica requerida.

4. Entorn i informació

Antoni Elias Fusté

Figura 1. Sistema-entorn. Font: Elaboració pròpia.

106

L’entorn és indissociable del sistema, en delimita la dimensió, en facilita o n’impedeix el desenvolupament, però, sobretot, contribueix a la seva concepció i definició. Un «sistema dissenyat» és un conjunt d’elements susceptibles d’interactuar entre si i amb l’entorn per aconseguir un determinat objectiu o funció. Sistema i entorn formen un parell recíproc, la seva operació produeix, generalment, uns beneficis dels quals l’entorn es veuria mancat sense el sistema. Un cop considerat l’entorn en la seva totalitat, a l’hora de dissenyar o actuar, resulta essencial tenir en compte els diversos aspectes que el conformen: espacial, temporal, legal, econòmic, social, ambiental, entre d’altres. Cada un d’aquests elements contribueix a una millor comprensió del problema i a la concepció del disseny, i, per tant, facilita l’obtenció de la millor solució possible. Aquesta necessitat es fonamenta en el fet que les diverses facetes de l’entorn influencien directament la percepció del dissenyador i impacten tant en la comprensió del problema com en la formulació de la solució adequada. Des d’una perspectiva operativa, i considerant la identitat sistema-entorn, en el disseny d’un sistema d’enginyeria de caràcter artificial, la complexitat del sistema (Cs) i la seva capacitat d’adaptació (As) solen quedar definides des de les fases inicials de concepció fins a l’inici de la seva operació, atès que són el resultat directe del procés creatiu dels dissenyadors i es manifesten en les etapes d’instal·lació o posada en servei. En contrast, la caracterització de la inestabilitat de l’entorn (Ie) i de la seva sensibilitat (Se) requereix la disponibilitat de fonts d’informació fiables, incloent-­ hi l’accés a bases de dades, sèries estadístiques i registres històrics per a l’avaluació de la incertesa ambiental, així com l’aplicació sistemàtica del mètode científic, mitjançant mesures de camp, dades experimentals i la formulació de models fisicomatemàtics que permetin estimar la sensibilitat de l’entorn respecte al sistema. Aquesta infor-

Al començament del procés de disseny o de resolució del problema, resulta convenient considerar les diferents facetes de l’entorn d’actuació i de concepció. Un simple got d’aigua no té el mateix valor a la barra d’un bar que al mig del desert. L’«entorn espacial» és una part fonamental en l’enfocament del procés de disseny. També resulta crítica la consideració de l’«entorn situacional immediat». Si ens pregunten: què és el contrari de dolç?, inconscientment respondrem: «amarg», si estem parlant de sabors; «sec», si la conversa va de begudes; «salat», si parlem de menjar, i «reservat o esquerp», si la discussió fa referència al caràcter de les persones. L’entorn situacional immediat ens condiciona la resposta, en siguem conscients o no; per tant, resulta convenient mantenir permanentment la consciència sobre el paper de l’entorn. La dimensió temporal de l’entorn, o «entorn temporal», és una de les més determinants en l’enfocament del disseny de solucions. Això és així no només perquè les tècniques i tecnologies més recents ofereixen, en cada moment històric, respostes més adequades que les disponibles en etapes anteriors, sinó també perquè els condicionants socials, econòmics, polítics i mediambientals, entre d’altres, evolucionen al llarg del temps. És àmpliament acceptat que tota acció, procés o producte ha de ser analitzat i avaluat dins del marc temporal en què es va produir o dissenyar. Elements o factors que tenen plena coherència en un determinat context temporal poden, amb el pas del temps, arribar a percebre’s com a extravagants, absurds o fins i tot ridículs. En aquest sentit, la cita de 1981 atribuïda, tot i que no confirmada, a Bill Gates (Centre for Computing History, s. a.) «640 kB ought to be enough for anybody» (‘640 kB de memòria haurien de ser suficients per a tothom’) no preveia ni la gran expansió i el desenvolupament dels ordinadors personals ni l’aparició de la telefonia mòbil digital (1995). Una situació anàloga probablement es va produir entre els directius de Decca Records quan, l’any 1962, van rebutjar produir discos d’un nou grup de Liverpool anomenat The Beatles.

Figura 2. Suposada carta de rebuig a Albert Einstein. Font: Vikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Forged_rejection_letter_for_Albert_Einstein,_1907_-_%D0%91% D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9 _%D0%A3%D0%BD%D0%B8%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%81% D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%82_-_%D0%AD%D0%B9%D0%B D%D1%88%D1%82%D0%B5%D0%B9%D0%BD.jpg.

Encara que el fet va ser cert —‌Albert Einstein no va ser admès com a professor associat per la Universitat de Berna el 1907—, aquesta carta, que circula per Internet i Facebook, és falsa, és un fake en l’argot actual. Efectivament, com podem creure que el 1907 la Universitat de Berna, cantó alemany de Suïssa, utilitzés l’idioma anglès per a la seva burocràcia administrativa i els seus comunicats oficials? Els usuaris constitueixen igualment un component essencial de l’entorn del sistema que s’ha de dissenyar. La consideració sistemàtica de les seves necessitats, expectatives i capacitats d’ús permet al dissenyador elaborar una conceptualització més precisa de les prestacions requerides del sistema, així com de qualitats clau com ara la robustesa, la fiabilitat, la facilitat d’ús i l’accessibilitat, entre d’altres. En conseqüència, la qualitat global del sistema depèn en gran mesura de la identificació i la incorporació de les característiques i particularitats dels diversos perfils d’usuari. Des de la perspectiva de l’entorn, l’usuari és tant el beneficiari immediat del sistema com també el potencial usuari futur, la qual cosa exigeix una visió prospectiva en el procés de disseny. Aquesta orientació es correspon amb els principis del disseny centrat en l’usuari i amb el desenvolupament de sistemes d’ús amigable (user-friendly). Altres consideracions característiques de l’entorn quan ens disposem a conceptualitzar el disseny o el problema a resoldre són els aspectes legals, socials, tecnològics,

mediambientals, econòmics, etc. Tots ells constitueixen un entorn d’alta influència, tant en la concepció del disseny o problema a resoldre com en la conformació dels dissenys i solucions. A mode d’exemple, les imatges que es mostren a la figura 3 eren perfectament acceptades en l’entorn social de la primera meitat del segle passat. Tanmateix, actualment serien totalment intolerables.

Figura 3. Anuncis de vi amb coca i de cigarrets de la primera meitat del segle xx. F ont : Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Peruvian_Wine_of_Coca.png (imatge de l’esquerra); https://commons. wikimedia.org/wiki/File:1910_Christy_Mathewson_Tuxedo_Tobacco_Trolley _Car_Advertising_Sign.jpg (imatge de la dreta).

De la mateixa manera, també podem considerar que els càstigs escolars humiliants, socialment consentits, admesos com a quelcom normal en la primera meitat del segle passat, serien inconcebibles i escandalosos actualment (figura 4).

Figura 4. Antics càstigs escolars. F ont : Vikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Theodor_Hosemann_Pr%C3%BCgelstrafe_1842.jpg.

LA IMPORTÀNCIA DE L’ENTORN EN EL PROCÉS CREATIU

L’observació detallada de l’entorn temporal ens permet també estimar la qualitat de la informació: a la figura 2 podem veure una suposada carta (que ronda per Internet) en què, el 1907, el degà de la Facultat de Ciències de la Universitat de Berna li comunicava al jove Albert Einstein que no havia estat admès al programa de doctorat i, en conseqüència, no podia ser contractat com a professor associat de l’esmentada universitat.

107

articles

La influència de «l’entorn social» en la ment del dissenyador és més transcendental que allò que la societat en cada època i cultura admet i considera natural. El que és socialment acceptat intervé directament en la implementació de la solució o el desenvolupament del disseny. En alguns casos ho anomenem moda, en d’altres tradició, algunes vegades estat d’opinió; en qualsevol cas, configura l’entorn confortable que acollirà favorablement les solucions que respectin les seves pautes, i això, es vulgui o no, redueix el conjunt de solucions i dissenys possibles sense tenir en compte els atributs de qualitat, robustesa, escalabilitat, bondat, etc. que tota solució o disseny persegueix. La figura 5 pot il·lustrar-nos sobre l’efecte de «l’entorn sociocultural» que s’està comentant: si ens fixem en la seqüència de la figura, per omplir l’última suma, 5 + 5, resulta evident que la regla suggerida per la seqüència de sumes anteriors és la suma més un, per tant, 5 + 5 = 11. No obstant això, per a un observador immune, o aliè, a la influència de l’entorn, el resultat d’11 és erroni; en un sistema de numeració de base 10, «5 + 5 són 10» en tot l’univers. Per què la nostra ment ens proposa 11 com a solució? Potser perquè estem acostumats a una sèrie d’exercicis i tests d’aquest tipus que proliferen a les xarxes socials i que ens sotmeten a una estimulació o repte intel·lectual que ens anima a posar-­ nos a prova, i per als quals no reflexionem des d’un punt de vista asèptic d’acord amb els nostres coneixements, sinó d’acord amb la lògica que proposa l’exercici. En aquest exemple, l’entorn ens ha conduït la reflexió i ens ha condicionat la resposta. Això podria explicar, potser, la influència de les modes, allò que socialment és acceptat per la majoria acaba sent admès inconscientment pel nostre intel·lecte i afecta el nostre gust i comportament?

5. Entorn i percepció Els creatius, innovadors i dissenyadors obtenen informació de l’entorn a través de la seva percepció sensorial. Els coneixements previs i l’experiència individual condicionen la manera com es processen les percepcions o sensacions captades pels sentits i la seva posterior transformació en informació. Quan esbrinem la informació que hi ha a l’entorn, la periodista Sònia Fernández-Vidal, en el llibre Desayuno con partículas (Fernández-Vidal, 2013), ens diu: «La percepció és un punt de trobada entre l’observador i allò observat. No podem parlar d’un observador extern perquè sempre hi ha algun grau d’interacció entre qui mira i l’objecte mirat. El nostre cervell no veu el món tal com és, sinó tal com li va ser útil en el passat i, per tant, de la manera més apropiada per a la nostra supervivència». En conseqüència, una mateixa percepció pot donar lloc a interpretacions i tipus d’informació diferents segons l’experiència, la formació i el marc cognitiu de cada persona. La percepció que ens subministren els nostres sentits és molt més diligent i apreciativa amb les diferències, amb les impressions relatives, que amb les quantitats absolutes. L’entorn acostuma a comportar-se com la base, o fons, de referència per a la percepció de l’observador. A la figura 6 podem veure dues creus iguals, amb la mateixa intensitat de color. El fet de situar-les sobre un entorn fosc degradat fa que la creu superior sembli tenir un ombrejat més fosc. És l’efecte que produeix sobre la nostra percepció l’entorn sobre el qual se situen les creus. En aquest exemple, l’entorn fosc accentua l’ombrejat de color per a la creu de la part superior i el desintensifica per a la que és a la part inferior.

Antoni Elias Fusté

Figura 5. Exercici: trobar el resultat de 5+5. Font: Elaboració pròpia.

108

Per tot plegat, es pot concloure que l’extracció i l’anàlisi d’informació de l’entorn, en les seves diverses dimensions, són imprescindibles per desenvolupar un bon disseny o definir una solució adequada. La seva correcta interpretació per part del dissenyador facilita una conceptualització més sòlida, una millor valoració de la informació rellevant i, en darrer terme, l’obtenció de solucions més eficaces i de dissenys més ajustats a la funció que han de complir.

Figura 6. Com l’entorn pot distorsionar la percepció. Font: Elaboració pròpia.

A la figura 7 podem constatar que de vegades l’entorn ens ajuda a reconèixer l’observació. No obstant això, a la figura 8 podem veure que altres vegades l’entorn ens distorsiona la percepció.

Atès que el sistema perceptiu humà, amb independència del sentit implicat, opera de manera principalment relativa, és a dir, detecta amb més facilitat els canvis que no pas les magnituds absolutes, entorn i percepció constitueixen un binomi indissociable. L’entorn actua com a marc de referència sobre el qual la receptivitat de l’observador estableix el llindar relatiu de sensibilitat per captar variacions, detalls i singularitats. Aquests elements són, al seu torn, potencials fonts d’informació que permeten a la ment atribuir significat i comprendre les sensacions que rep a través de la percepció dels sentits. Figura 7. A vegades l’entorn ajuda a aclarir l’observació. Font: Elaboració pròpia.

Figura 8. A vegades l’entorn pot distorsionar l’observació. Font: Elaboració pròpia.

El sentit de la vista, un dels més utilitzats en la nostra activitat perceptiva, ha condicionat la nostra ment a veure o percebre les nostres observacions amb perspectiva. Un mateix objecte és percebut amb una grandària superior quan està a prop que quan es troba en una situació llunyana dels ulls de l’observador. A la figura 9 podem veure aquest efecte: les dues siluetes negres tenen la mateixa alçada, però la que està situada més al centre de la figura sembla més alta que la que és a l’extrem esquerre.

Figura 9. Efecte perspectiva. Font: Elaboració pròpia.

Els sistemes i objectes artificials dissenyats per l’ésser humà compleixen la seva funció mitjançant la modificació de l’entorn natural, amb la finalitat de fer-lo més confortable per als usuaris i per a la societat en general. Aquests sistemes interactuen amb l’entorn i en poden alterar l’equilibri mitjançant intercanvis de matèria, energia i informació, en proporcions variables segons el cas. Des d’una eina simple, com ara un martell, fins a infra­estructures d’alta complexitat, com el gran col·lisionador d’hadrons (LHC), una instal·lació d’uns 27 km de perímetre situada a la frontera francosuïssa, tots els sistemes artificials tenen la capacitat d’incidir i transformar el seu entorn. Per tant, els creadors, enginyers i dissenyadors de productes i serveis destinats a millorar el confort de la societat no poden ignorar l’entorn en el moment de la concepció i definició dels desafiaments de disseny. Això s’aplica tant a la solució d’un problema com al desenvolupament i implementació d’un nou producte o servei. Dur a terme una valoració o estimació de com el sistema a dissenyar intercanviarà matèria, energia i informació amb l’entorn, així com de la manera com s’assolirà l’equilibri en la relació sistema-entorn (1), estimularà la creativitat del dissenyador, ajudant-lo a identificar els punts forts i febles de la seva proposta de disseny o solució. A més, aquesta anàlisi facilitarà la millora o la correcció del disseny i contribuirà a obtenir solucions més robustes i duradores, susceptibles d’adaptar-se als canvis i a l’evolució de l’entorn en què s’aplicaran. És essencial tenir present que, davant d’un repte creatiu, ja sigui dissenyar o millorar un sistema, resoldre un problema o materialitzar una idea, cal ser conscients de les possibles distorsions que l’entorn pot generar en la nostra percepció. Aquestes distorsions poden afectar tant l’adquisició com la interpretació de la informació. El sistema i el seu entorn formen un binomi indissociable, de manera que, com més precisa sigui la caracterització d’aquesta relació, més encertada serà l’orientació de la solució o del disseny a proposar. Una bona comprensió de l’entorn, i com aquest es relaciona i interactua amb els sistemes, ha de ser la brúixola

LA IMPORTÀNCIA DE L’ENTORN EN EL PROCÉS CREATIU

6. Resum i conclusions

109

articles

que orienti el professional de les arts aplicades en els seus dissenys i solucions de problemes. La seva creativitat ha de ser, però, el timó que li permeti assolir la solució o el disseny més adequat.

Bibliografia

Antoni Elias Fusté

Centre for Computing History (s. a.) [en línia]. <https://www. computinghistory.org.uk/pages/218/Historical-Quotes/> [Consulta: 15 gener 2026].

110

Darwin, Charles (2009). El origen de las especies. València: Servei de Publicacions de la Universitat de València. Fernández-Vidal, Sònia (2013). Desayuno con partículas. Barcelona: Plaza & Janés Editores. Innerarity, Daniel (2019). Complicar la democracia. Barcelona: SEBAP. [Conferència pronunciada en l’acte solemne d’entrega dels Premis Anuals d’Amics del País. Saló de Cent de l’Ajuntament de Barcelona, 25 de març de 2019]. Wagensberg, Jorge (1998). Ideas para la imaginación impura: 53 reflexiones en su propia sustancia. 1a ed. Barcelona: Tusquets Editores.

articles

L’EDUCACIÓ PREUNIVERSITÀRIA EN TECNOLOGIA AVUI: REDEFININT CONCEPTES, AMPLIANT HORITZONS Cristina Simarro

Institut de Ciències de l’Educació. Universitat Politècnica de Catalunya. cristina.simarro@upc.edu

Paraules clau: educació en tecnologia, enginyeria escolar, epistemologia, STEM, alfabetització.

PRE-UNIVERSITY EDUCATION IN TECHNOLOGY TODAY: REDEFINING CONCEPTS, EXPANDING HORIZONS Abstract: This paper explores the role of technology and engineering education in pre-university stages, highlighting the lack of conceptual and epistemological consensus on what should be taught. After reviewing the origins of the science, technology and society (STS) framework and the impact of the STEM paradigm, it examines different philosophical and didactic approaches that have sought to define the specific contents and practices of technology and engineering. Particular attention is given to the challenges of distinguishing them from each other and from other disciplines, such as science and technique, as well as the educational implications of such blurred boundaries. The paper argues for a clearer and shared specification of learning goals, enabling the design of coherent curricula and teaching practices. Lastly, it calls for redefining concepts and broadening horizons to ensure meaningful technological and engineering literacy capable of addressing today’s societal challenges. Keywords: technological education, school engineering, epistemology, STEM, literacy.

Introducció

L

a relació entre alfabetització científica i tecnològica ha estat, durant dècades, un tema central en l’educació (Cajas, 2001; Cajas i Gallagher, 2001). Amb l’objectiu de promoure que els ciutadans del demà puguin participar en els debats sobre el futur de la tecnociència (Lopez Carrillo, 2024; Tomàs Justribó, 2002), els enfocaments de ciència, tecnologia i societat (CTS) van impulsar la idea d’una alfabetització científica i tecnològica per a tothom, posant en relleu el paper de la tecnologia en la societat moderna (Acevedo-Díaz, 1996; Buch, 2003). Tanmateix, el marc CTS es va concebre principalment per a l’educació científica (McComas i Burgin, 2020) i sovint va relegar la tecnologia a un paper secundari, com si fos només un producte i no una activitat social rellevant (Acevedo-Díaz, 1994; Doyle, 2025). Això va fer que el desenvolupament tecnològic

fos el paràmetre menys abordat en aquest tipus d’educació (Strieder, Bravo-Torija i Gil-Quilez, 2017) i que no s’assolissin els nivells esperats d’educació tecnològica (Acevedo-Díaz, 1998; Perales i Aguilera, 2020). Amb el temps, alguns països —‌com Espanya— van incorporar la tecnologia com a matèria independent, però sovint sense una estructura conceptual sòlida (Acevedo-Díaz, 1996; Nordlöf et al., 2022). Més recentment, la difusió del paradigma STEM, que integra ciència, tecnologia, enginyeria i matemàtiques, ha reforçat el protagonisme de la tecnologia (i de l’enginyeria) en els discursos educatius (Calvo Utrilla, Paños i Ruiz-­Gallardo, 2025; Perales i Aguilera, 2020). Tot i així, aquest nou marc també planteja nous reptes sobre com ensenyar la tecnologia d’una manera sòlida i significativa. I és que, a diferència de l’educació científica, on hi ha consens sobre les idees i pràctiques centrals que

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 111-115 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.85 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

Resum: Aquest treball analitza el paper de l’educació en tecnologia i enginyeria en les etapes preuniversitàries, posant en relleu la manca de consens conceptual i epistemològic sobre què s’ha d’ensenyar. Després de revisar els orígens del marc de ciència, tecnologia i societat (CTS) i l’impacte del paradigma STEM (de l’anglès science, technology, engineering, and mathematics), s’examinen diferents perspectives filosòfiques i didàctiques que han intentat definir els continguts i les pràctiques propis de la tecnologia i l’enginyeria. Es discuteix especialment la dificultat de diferenciar-les entre elles i amb altres disciplines, com la ciència i la tècnica, així com les implicacions educatives d’aquestes fronteres difuses. Finalment, es proposa avançar cap a una especificació més clara i compartida dels objectius d’aprenentatge, que permeti dissenyar currículums i pràctiques docents coherents. Així, es planteja la necessitat de redefinir conceptes i ampliar horitzons per garantir una alfabetització tecnològica i de l’enginyeria adequada als reptes socials actuals.

111

articles

s’han d’ensenyar a l’escola (Harlen, 2010; National Research Council, 2012), no és tan clar què cal ensenyar sobre tecnologia. En els darrers anys, en l’àmbit internacional han sorgit propostes diverses sobre els continguts de tecnologia que haurien de formar part de l’educació obligatòria. Algunes busquen punts en comú amb la resta de disciplines STEM (Chae, Purzer i Cardella, 2010), però d’altres s’interessen pel que és específic de la tecnologia (Couso i Simarro, 2020). A més, des d’aquesta perspectiva STEM, a països com els EUA, per exemple, es va redefinir la comprensió de la tecnologia en relació amb l’enginyeria, posant l’èmfasi en la tecnologia com a producte de processos d’innovació, incloent-hi les pràctiques pròpies de l’enginyeria (Williams, 2011). Aquest canvi va sorgir com a resposta a les crides a incloure l’enginyeria a l’educació obligatòria (Katehi, Pearson i Feder, 2009; National Research Council, 2012). Aquest nou paper de l’enginyeria en la perspectiva d’educació per a tothom queda exemplificat en el marc del National Research Council (2012), en el qual es dona un lloc destacat a l’enginyeria i se subratlla la importància d’entendre el món construït pels humans i de reconèixer el valor d’integrar millor l’ensenyament i l’aprenentatge de ciència, enginyeria i tecnologia. Tanmateix, tant la llista de pràctiques com les idees centrals d’enginyeria depenen massa de les de la ciència i hi estan excessivament entrellaçades (Simarro i Couso, 2021), com passava en el marc CTS amb la tecnologia. Des d’aquesta perspectiva, considerem que altres marcs que potser han tingut menys ressò internacional, com Engineering habits of mind, de la Royal Academy of Engineering (Lucas, Hanson i Claxton, 2014) i els nous Standards for technological and engineering literacy, de l’ITEEA (ITEEA i CTETE, 2020), ofereixen una visió epistemològica més rica sobre enginyeria i tecnologia. Tot i així, la seva proposta de classificació de conceptes resulta menys precisa que la del National Research Council, atès que inclou dins la categoria de pràctiques allò que, des d’una perspectiva més estandarditzada, s’identificaria com a conceptes transversals (per exemple, pensament sistèmic) o de caràcter socioemocional i comunicatiu (per exemple, col·laboració).

Cristina Simarro

Educació en tecnologia o educació en enginyeria?

112

Sigui com sigui, aquesta tendència a emfatitzar la tecnologia i l’enginyeria en l’educació preuniversitària ha arribat també a les nostres aules. És significatiu que el nou marc normatiu per a l’educació a primària, ESO i batxillerat (reials decrets 217/2022 i 243/2022) inclogui, com a competència clau, la competència matemàtica i competència en ciència, tecnologia i enginyeria (CMCCTE). Si en l’anterior decret (Reial decret 187/2015) l’àmbit cientificotecnològic no recollia cap competència vinculada a l’enginyeria (si més no, no amb aquest nom), la nova competència CMCCTE comporta «[…] la comprensió del món utilitzant els mètodes científics, el pensament i representació matemàtics, la tecnologia i els mètodes de l’enginyeria per trans-

formar l’entorn de forma compromesa, responsable i sostenible». Arribats a aquest punt, ens podem preguntar: es tracta l’educació en enginyeria d’una nova educació d’àmbit preuniversitari? Caldria crear una matèria específica per respondre a aquesta necessitat, o bé ja queda coberta dins l’actual assignatura de tecnologia? O, com es planteja en altres països, aquesta educació en enginyeria s’ha d’abordar a les matèries de ciències (García-Carmona i Toma, 2024)? Per tal de discutir les possibles respostes a aquestes preguntes prendrem en consideració dues perspectives: un enfocament basat en, l’encara en desenvolupament, didàctica de la tecnologia i de l’enginyeria, i una reflexió respecte de les definicions sobre ciència, tecnologia, tècnica i enginyeria. Tal com hem avançat, la inclusió de l’enginyeria com a contingut per a l’educació obligatòria ha afegit complexitat als reptes encara no resolts en l’àmbit de l’educació en tecnologia. Centrant-nos en la tecnologia com a assignatura, amb més trajectòria a nivells educatius com secundària, destaquem el treball d’Ankiewicz (2015) i de Nordlöf i col· legues (2022). Aquests treballs es compten entre els pocs i més recents enfocaments disponibles en la didàctica per caracteritzar la tecnologia des d’una perspectiva epistemològica. El primer va proposar un enfocament filosòfic de la tecnologia basat en el marc de Mitcham (1994), que considera quatre modes de representació de la tecnologia com a dimensions per analitzar les titulacions acadèmiques dels futurs docents de tecnologia. Com a objecte, la tecnologia inclou tots els artefactes materials fabricats pels humans. El coneixement tecnològic comprèn tant coneixement conceptual sobre els artefactes (saber què) com coneixement procedimental sobre el disseny i la fabricació d’artefactes (saber com). Estretament relacionat amb aquest coneixement procedimental, la tecnologia com a activitat cobreix tant activitats manuals (activitats de caire pràctic) com activitats intel·lectuals (pensament complex). Finalment, la tecnologia com a voluntat, que està vinculada als valors i l’ètica, apunta a l’anàlisi de l’impacte de la tecnologia sobre el medi ambient i la societat i de l’impacte recíproc dels valors i les necessitats humanes sobre la tecnologia. Per la seva banda, Nordlöf i col·legues proposen un ric marc heurístic de tres parts per a l’educació tecnològica basat en tradicions de coneixement tecnològic (artesania, enginyeria i humanitats i ciències socials). Aquest interessant marc inclou tres pilars per caracteritzar epistemològicament el coneixement tecnològic: habilitats tècniques, que se centren en com fer que les coses funcionin i no en per què funcionen; coneixement cientificotecnològic, que entén per què les coses funcionen mitjançant un enfocament científic general; i comprensió tècnica socioètica, que tracta la relació entre tecnologia i medi ambient, societat i persones. Tots dos enfocaments inclouen coneixement conceptual i procedimental. Tanmateix, creiem que la proposta de Nordlöf i col·legues no aconsegueix captar els processos cognitius complexos que Ankiewicz subratlla i que estan

Deniz i Kaya, 2024). Incloure aquesta perspectiva, però, requereix una revisió del paper actual de la matèria de tecnologia, per anar més enllà d’aquesta aproximació més pràctica (herència d’una tecnologia inspirada en l’artesania) i garantir que promovem entre l’alumnat una enginyeria escolar (López, Couso i Simarro, 2020) que permeti l’alfabetització necessària per fer front als reptes socials de la nostra època.

Conclusions No hi ha dubte que ciència, enginyeria i tecnologia han anat de la mà. Amb unes fronteres desdibuixades entre aquestes disciplines, la discussió sobre si són el mateix, si una és l’aplicació de l’altra o si una engloba la resta continua encara sense resoldre’s, ni filosòficament ni lingüísticament. Aquesta manca de concreció, però, pot tenir un efecte negatiu en l’àmbit educatiu, ja que, amb una definició poc clara i amb una manca de rigor epistemològic sobre què és allò que ha d’aprendre l’alumnat, es fa difícil plantejar una educació de qualitat amb uns objectius clars. En un moment en què els reptes cientificotecnològics són més urgents que mai, aquesta indefinició esdevé especialment problemàtica. Des d’aquesta perspectiva, apostem per una especificació més clara i consensuada sobre què vol dir aprendre tecnologia i enginyeria a les etapes pre­universitàries, fugint de les etiquetes que puguin portar a confusió i proposant una mirada més àmplia que permeti englobar tot el ventall de coneixement lligat tant a la tecnologia com a l’enginyeria que hem detallat més amunt. Només així podrem dissenyar marcs curriculars i pràctiques docents coherents amb aquesta visió i garantir una educació capaç de preparar l’alumnat per afrontar els desa­ fiaments de la nostra època. En definitiva, com proposem en el títol: cal redefinir conceptes per ampliar horitzons en l’educació en tecnologia i enginyeria preuniversitària.

Referències Acevedo-Díaz, J. A. (1994). «Educación tecnológica desde una perspectiva CTS». Alambique, núm. 3, p. 75-84. — (1996). «La tecnología en las relaciones CTS. Una aproximación al tema». Enseñanza de las Ciencias: Revista de Investigación y Experiencias Didácticas [en línia], vol. 14, núm. 1, p. 35. <https://doi.org/10.5565/rev/ensciencias.4238>. — (1998). «Análisis de algunos criterios para diferenciar entre ciencia y tecnología». Enseñanza de las Ciencias: Revista de Investigación y Experiencias Didácticas, vol. 16, núm. 3, p. 409-420. Ankiewicz, P. (2015). «The implications of the philosophy of technology for the academic majors of technology student teachers». A: Conference proceedings of the Pupils’ Attitudes towards Technology (PATT) 29th International Conference, Marseille, France, 7-10 April, 2015. Ais de Provença, França: Presses Universitaires de Provence, p. 13-25.

L’educació preuniversitària en tecnologia avui: redefinint conceptes, ampliant horitzons

estretament lligats amb els processos de disseny de l’enginyeria. Es concentra sobretot en les habilitats tècniques, que estan més estretament associades amb les activitats manuals esmentades anteriorment. Des del nostre punt de vista, aquesta perspectiva pot derivar de les fronteres difuses entre enginyeria i tecnologia, una manca de definició que, com veiem, pot portar a perspectives diverses des d’un punt de vista educatiu. Sovint, quan parlem d’educació en tecnologia, sorgeixen termes com enginyeria, tècnica, ciència o artesania. No queda clar, però, si estem parlant del mateix, si hi ha certes coincidències o si es tracta de disciplines separades que han d’abordar-se com a tals en l’educació. De la relació entre la tecnologia i la ciència se n’ha escrit molt (Cajas, 2009), com també de la vinculació entre tècnica i tecnologia o tècnica i enginyeria (Silva, 2008). En aquest text, però, i per una qüestió de brevetat, ens centrarem només en la relació antre tecnologia i enginyeria. Vegem-ne dues definicions: — Enginyeria: conjunt de les tècniques que permeten l’aplicació dels coneixements científics a la indústria, les comunicacions, l’agricultura, l’aeronàutica, les obres públiques, etc. — Tecnologia: conjunt de teories i de tècniques que permeten l’aprofitament pràctic del coneixement científic. La primera correspon a una de les accepcions d’enginyeria al diccionari de l’Institut d’Estudis Catalans, el DIEC. La segona, a una de les entrades per a tecnologia del diccionari de la llengua espanyola de la Reial Acadèmia Espanyola. En llegir aquestes definicions costa plantejar-se si estem parlant de disciplines diferents o si, per contra, estem parlant del mateix. Si intentem recórrer a reflexions filosòfiques sobre aquestes disciplines, tampoc no arribem a una conclusió precisa. Malgrat establir que, «com a primera aproximació, podríem caracteritzar l’enginyeria com una activitat que produeix tecnologia» (Van de Poel i Goldberg, 2010, p. 2), recents reflexions sobre la filosofia de l’enginyeria confirmen que no hi ha un consens sobre si hi ha una distinció entre la filosofia de l’enginyeria i la de la tecnologia, amb la qual cosa ens trobem de nou al cap del carrer. Tornant a l’àmbit educatiu, i amb l’objectiu de reconciliar les dues perspectives que proposen Nordlöf i Ankiewicz, suggerim considerar la idea de la «tecnologia de l’enginyeria», que vincula tant el disseny dels artefactes com la seva fabricació, tenint en compte un espectre d’activitats que va des de les que pot fer una persona de l’àmbit de l’enginyeria (més basades en coneixement), passant pel tecnòleg i el tècnic, fins a l’artesà (més basades en habilitats manuals) (Mitcham i Schatzberg, 2009; Vincenti, 1990). La consideració d’aquesta activitat d’enginyeria basada en coneixement aniria més enllà de la idea de la tecnologia com a aplicació del coneixement científic i donaria lloc a la consideració d’una activitat i un cos de coneixement (tecnològic) específics per a l’enginyeria, que seria, per a nos­ altres, més correcte des d’un punt de vista epistemològic (Couso i Simarro, 2020; Simarro i Couso, 2021; Yesilyurt,

113

Cristina Simarro

articles

114

Buch, T. (2003). «CTS desde la perspectiva de la educación tecnológica». Revista Iberoamericana de Educación [en línia], vol. 32, p. 147-163. <https://doi.org/10.35362/rie320926>. Cajas, F. (2001). «Alfabetización científica y tecnológica: la transposición didáctica del conocimiento tecnológico». Enseñanza de las Ciencias: Revista de Investigación y Experiencias Didácticas [en línia], vol. 19, núm. 2, p. 243. <https://doi.org/10.5565/rev/ensciencias.4001>. — (2009). «El conocimiento de ingeniería como conocimiento escolar». Acta Latinoamericana de Matemática Educativa, núm. 22, p. 101-108. Cajas, F.; Gallagher, J. J. (2001). «The interdependence of scientific and technological literacy». Journal of Research in Science Teaching [en línia], vol. 38, núm. 7, p. 713-714. <https://doi.org/10.1002/tea.1027>. Calvo Utrilla, M.; Paños, E.; Ruiz-Gallardo, José-R. (2025). «La educación STEM a debate desde la didáctica de las ciencias». Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias [en línia], vol. 22, núm. 2. <https://doi.org/ 10.25267/rev_eureka_ensen_divulg_cienc.2025.v22.i2. 2102>. Chae, Y.; Purzer, S.; Cardella, M. (2010). «Core concepts for engineering literacy: The interrelationships among STEM disciplines». A: ASEE 2010 Annual Conference and Exposition, Conference Proceedings, p. 15324.1 - 15324.12. Couso, D.; Simarro, C. (2020). «STEM education through the epistemological lens: Unveiling the challenge of STEM transdisciplinarity». A: Johnson, C. C.; Mohr-Schroeder, M. J.; Moore, T. J.; English, L. D. (ed.). Handbook of research on STEM education. Nova York: Taylor and Francis Inc., p. 17-28. Doyle, A. (2025). «Conceptions of nature of technology in educational research: A systematic literature review». International Journal of Technology and Design Education [en línia], núm. 35, p. 2129-2173. <https://doi.org/10.1007/ s10798-025-09969-y>. García-Carmona, A.; Toma, R. B. (2024). «Integration of engineering practices into secondary science education: Teacher experiences, emotions, and appraisals». Research in Science Education [en línia], vol. 54, núm. 4, p. 549572. <https://doi.org/10.1007/s11165-023-10152-3>. Harlen, W. (2010). Principles and big ideas of science education [en línia]. College Lane, Hatfield, Herts: Association for Science Education. <https://doi.org/978 0 86357 4 313>. ITEEA i CTETE = International Technology and Engineering Educators Association; Council on Technology and Enginee­ ring Teacher Education (2020). Standards for technological and engineering literacy: The role of technology and engineering in STEM education [en línia]. Reston, Virgínia: International Technology and Engineering Educators. <www. iteea.org/STEL.aspx> [Consulta: 1 octubre 2025]. Katehi, L.; Pearson, G.; Feder, M. (ed.) (2009). Engineering in K-12 education: Understanding the status and improving the prospects. Washington DC: National Academies Press. López, V.; Couso, D.; Simarro, C. (2020). «Educación STEM en y para un mundo digital: el papel de las herramientas digitales en el desempeño de prácticas científicas,

ingenieriles y matemáticas». Revista de Educación a Distancia [en línia], vol. 20, núm. 62. <https://doi.org/ 10.6018/RED.410011>. López Carrillo, A. (2024). «La perspectiva de Bruno Latour en los estudios CTS». Educación Química [en línia], núm. 35, p. 68-87. <https://doi.org/10.22201/fq.18708404e.2024.4. 88451e>. Lucas, B.; Hanson, J.; Claxton, G. (2014). «Thinking like an engineer: Implications for the education system». A: A report for the Royal Academy of Engineering Standing Committee for Education and Training [en línia], núm. maig. <http://www.raeng.org.uk/publications/reports/ thinking-like-an-engineer-implications-summary> [Consulta: 3 octubre 2025]. McComas, W. F.; Burgin, S. R. (2020). «A critique of “STEM” education: Revolution-in-the-making, passing fad, or instructional imperative?». Science and Education [en línia], vol. 29, núm. 4, p. 805-829. <https://doi.org/10.1007/ s11191-020-00138-2>. Mitcham, C. (1994). Thinking through technology: The path between engineering and philosophy. Chicago: University of Chicago Press. Mitcham, C.; Schatzberg, E. (2009). «Defining technology and the engineering sciences». A: Meijers, A. (ed.). Philosophy of technology and engineering sciences [en línia]. North-­ Holland: Elsevier, p. 27-63. <https://doi.org/10.1016/ B978-0-444-51667-1.50006-9>. National Research Council (2012). A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washing­ton, DC: The National Academies Press. <https:// doi.org/https://doi.org/10.17226/13165>. Nordlöf, C.; Norström, P.; Höst, G.; Hallström, J. (2022). «Towards a three-part heuristic framework for technology education». International Journal of Technology and Design Education [en línia], vol. 32, núm. 3, p. 1583-1604. <https://doi.org/10.1007/s10798-021-09664-8>. Perales, F. J.; Aguilera, D. (2020). «Ciencia-tecnología-sociedad vs. STEM: ¿Evolución, revolución o disyunción?». Ápice: Revista de Educación Científica [en línia], vol. 4, núm. 1, p. 1-15. <https://doi.org/10.17979/arec.2020.4.1.5826>. Poel, I. van de; Goldberg, D. (ed.). (2010). Philosophy and engineering: An emerging agenda [en línia]. Vol. 2. Dordrecht: Springer. <http://www.springer.com/series/8657> [Consulta: 06 abril 2025]. Silva, Manuel (2008). «Sobre técnica e ingeniería: en torno a un excursus lexicográfico». A: Silva, M. (ed.). Técnica e ingeniería en España. I. El Renacimiento. Saragossa: Real Academia de Ingeniería: Institución Fernando El Católico: Prensas Universitarias de Zaragoza, p. 23-62. Simarro, C.; Couso, D. (2021). «Engineering practices as a framework for STEM education: A proposal based on epistemic nuances». International Journal of STEM Education [en línia], vol. 8, núm. 53. <https://doi.org/10.1186/ s40594-021-00310-2>. Strieder, R.; Bravo-Torija, B.; Gil-Quilez, M. J. (2017). «Ciencia-­ tecnología-sociedad: ¿Qué estamos haciendo en el ámbito de la investigación en educación en ciencias?»

logy education in the curriculum [en línia]. Londres: Spinger Nature Link, p. 87-99. <https://doi.org/https://doi.org/ 10.1007/978-94-6091-675-5_8>. Yesilyurt, E.; Deniz, H.; Kaya, E. (2024). «Exploring epistemic aspects of engineering for K-12 science and engineering education». Journal of Engineering Education [en línia], vol. 113, núm. 2, p. 439-467. <https://doi.org/10.1002/ jee.20593>.

L’educació preuniversitària en tecnologia avui: redefinint conceptes, ampliant horitzons

Enseñanza de las Ciencias [en línia], vol. 35, núm. 3, p. 2949. <https://doi.org/10.5565/rev/ensciencias.2232>. Tomàs Justribó, S. (2002). «La relació entre ciència, tecnologia i societat als llibres de text de ciències i tecnologia de batxillerat». Athenea Digital, vol. 1, p. 1-17. Vincenti, W. (1990). What engineers know and how they know it. Baltimore, Maryland: Johns Hopkins University Press. Williams, P. J. (2011). «Engineering: Good for technology education?». A: Vries, M. J. de (ed.). Positioning for techno-

115

comunicacions breus

MÚSICA I TECNOLOGIA: SIMFONIES PER A LES UNIVERSITATS POLITÈCNIQUES Carme Fenoll Clarabuch* Universitat Politècnica de Catalunya

Antoni Hernández-Fernández

Institut de Ciències de l’Educació, Universitat Politècnica de Catalunya. antonio.hernandez@upc.edu * Autora de correspondència. carme.fenoll@upc.edu

Resum: En aquest article s’analitza la connexió entre música i tecnologia en el context de les universitats politècniques. A partir del llibre Música politècnica, editat per Carme Fenoll i Antoni Hernández-Fernández, a la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), quart volum de la col·lecció «Diàlegs UPCArts», es reflexiona sobre com la música pot enriquir la formació tecnològica, estimular la creativitat i afavorir una educació més humanista i integral. L’article reivindica la importància d’incorporar la sensibilitat artística als estudis científics i tècnics, i defensa un model d’humanisme tecnològic capaç d’harmonitzar ciència, art i emoció dins la universitat del segle xxi.

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 116-119 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.86 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

Paraules clau: música, tecnologia, universitats politècniques, creativitat, humanisme.

116

MUSIC AND TECHNOLOGY: SYMPHONIES FOR POLYTECHNIC UNIVERSITIES Abstract: This article examines the connection between music and technology in the context of polytechnic universities. Based on the book Música politècnica, edited by Carme Fenoll and Antoni Hernández-Fernández at the Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), the fourth volume within the “Diàlegs UPCArts” series, it reflects on how music can enrich technological education, stimulate creativity, and foster a more humanistic and holistic approach to learning. The article highlights the importance of incorporating artistic sensitivity into scientific and technical studies, and advocates a model of technological humanism capable of harmonising science, art, and emotion within the 21st-century university. Keywords: music, technology, polytechnic universities, creativity, humanism.

L

es universitats politècniques de tot el món —‌i molt especialment les nostres— afronten avui un repte fonamental: formar persones enginyeres, arquitectes i científiques que no només dominin la tecnologia, sinó que també entenguin la dimensió humana, creativa i sensible del coneixement. En aquest context, la música pot esdevenir un pont privilegiat entre la raó i l’emoció, entre el càlcul i la intuïció. Integrar la música en els estudis d’enginyeria, arquitectura, informàtica, física o matemàtiques no és cap excentricitat: és una aposta per una educació més completa i més connectada amb la realitat complexa que ens envolta. La música ensenya a escoltar i a harmonitzar, a trobar patrons dins el soroll, a reconèixer ritmes i proporcions, a improvisar sense perdre l’estructura. Són competències profundament tecnològiques, perquè al capdavall programar, dissenyar o modelitzar també és construir una forma d’harmonia. De la mateixa manera, la tecnologia contemporània —‌des dels sintetitzadors fins a la intel·ligència artificial (IA) generativa— ha transformat radicalment la manera com fem i entenem la música. Les universitats politècniques, amb la seva vocació d’innovació, no poden quedar al marge d’aquest diàleg: han de ser laboratoris capdavanters on la música

i la tecnologia es trobin, es qüestionin i es potenciïn mútuament. La relació entre música, matemàtiques i tecnologia és una de les més fecundes i antigues de la història del coneixement. Des dels experiments de Pitàgores amb les cordes vibrants fins als algoritmes que avui generen melodies amb IA, hi ha un fil d’Ariadna invisible que uneix la precisió numèrica amb l’expressió artística. Totes aquestes disciplines comparteixen una mateixa essència: la recerca de patrons i proporcions que permetin comprendre i representar el món. També gaudir-lo. Aquesta connexió es manifesta en múltiples dimensions. En primer lloc, la música és matemàtica en el seu propi llenguatge: les escales, els intervals i els ritmes responen a relacions numèriques. Però, alhora, és molt més que això: és emoció, interpretació i sensibilitat. Justament per això resulta tan estimulant per als estudiants d’enginyeria, arquitectura i ciències, ja que poden descobrir en la música una via per donar forma sonora a conceptes abstractes que es treballen a l’aula. Quan un estudiant programa una seqüència rítmica amb un sintetitzador, o dissenya un algoritme que compon una melodia, està fent, en realitat, el mateix que un matemàtic quan explora una funció com a solució d’un problema

o un arquitecte quan cerca l’harmonia d’un espai o d’una forma en un disseny. Hi ha objectes meravellosos que copsen aquesta relació, com la màquina d’escriure partitures que hi ha al Museu de la Tècnica de l’Empordà (figura 1). És, doncs, un diàleg silenciós que recorda el que imaginà Douglas R. Hofstadter (2007) entre Gödel, Escher i Bach: es percep una simfonia oculta que uneix l’ordre i la imaginació. El gràcil bucle. Les estructures infinites de Gödel ressonen com patrons que es repeteixen en els laberints visuals d’Escher, i aquests ecos, a la vegada, prenen forma sonora en les melodies de Bach. A les universitats politècniques, aquesta connexió ens inspira a veure la música, les matemàtiques i la tecnologia no com a disciplines separades, sinó com a elements d’una mateixa trama: un entramat de creativitat i rigor, on l’emoció i la raó es confonen i es reforcen mútuament. On el coneixement esdevé, alhora, art i instrument. Les universitats politècniques, com la UPC, tenen aquí també una oportunitat excepcional per mostrar com la música pot actuar com a pont entre la raó i la creativitat. A les aules, la música pot servir per visualitzar sèries, proporcions i simetries. Als laboratoris, la música pot convertir-se en un camp d’experimentació tècnica, ja sigui analitzant artefactes clàssics com un unicordi o un theremin o experimentant amb la intel·ligència artificial, les plaques electròniques, la robòtica o el processament de senyals. Sense oblidar que als espais comuns dels campus la música pot ser un mitjà de convivència, socialització i benestar emocional.

ser d’una altra manera, Música politècnica és un llibre polifònic. Dona continuïtat als diàlegs UPCArts entre pensadors i experts de fora i de dins de la Universitat Politècnica de Catalunya. Són tots ells llibres en obert i en català.1 En aquesta ocasió la música i la tecnologia van ser les protagonistes, sense, però, tancar-se a les ciències i les arts. El llibre és una mostra del viatge transdisciplinari que es pot crear entre les arts, la ciència i la tecnologia, un trànsit sense complexos, que enriqueix la formació humanística i integral dels estudiants i, per descomptat, la vida de tota la comunitat universitària. Ignasi Terraza, doctor honoris causa per la UPC, autor del pròleg, marca el to: la música i la tecnologia sempre han estat lligades, des dels nostres orígens ancestrals, des dels experiments de Pitàgores fins a la intel·ligència artificial generativa. Terraza planteja un futur en què les barreres entre músic, enginyer i creador digital es dilueixen, un missatge que casa perfectament amb la filosofia d’UPCArts i que caldria que arribés també als centres de primària i secundària, on la tecnologia s’hauria de presentar com la companya perfecta de la música, no com una anècdota. La panoràmica històrica inicial de Joan Cuscó i Clarasó, única en català, situa la presència de la música a les universitats catalanes des dels principis del segle xx. És un tema pendent aprofundir en aquesta relació històrica entre tecnologia, música i universitat a casa nostra. Cuscó subratlla, per exemple, el paper pioner del Laboratori Phonos (1974) i d’experts com Josep Lluís Berenguer en la música electroacústica, fins a arribar a les recents càtedres de música i IA en algunes universitats catalanes (Universitat

Música politècnica Aquesta visió inspirà plenament el volum de la col·lecció «Diàlegs UPCArts» titulat Música politècnica. Com no podia

1. Disponibles al web https://www.upc.edu/idp/ca/llibres/dialegs-upcarts/ llibres.

Música i tecnologia: simfonies per a les universitats politècniques

Figura 1. Màquina de Keaton d’escriure partitures al Museu de la Tècnica de l’Empordà. Font: Imatges de Marcin Wichary, https://www.flickr.com/photos/mwichary/, sota llicència Creative Commons 2.0. (CC BY 2.0).

117

Carme Fenoll Clarabuch i Antoni Hernández-Fernández

comunicacions breus

118

Autònoma de Barcelona i Universitat Pompeu Fabra). Aquesta mirada històrica contextualitza les iniciatives actuals de la UPC, com la col·laboració amb l’associació Pianos Vius, exposada posteriorment, que ha portat instruments a diversos campus de la UPC. Projectes com MusicData UPC, que hem anomenat música algorítmica, poden qüestionar els biaixos de gènere en els algorismes de recomanació; les cocreacions amb el festival Sónar i la reflexió personal de Ferran Cruixent sobre la seva obra Human brother, fruit d’un diàleg amb el supercomputador MareNostrum, són altres mostres del present i futur de la relació entre música i tecnologia. Cal, però, no defugir del debat ètic i filosòfic sobre el paper de la IA en la creació artística i defensar un humanisme tecnològic necessari, quelcom que UPCArts vol impulsar, en especial en aquesta col·lecció «Diàlegs UPCArts». Mireia Planas i Planas, ànima del projecte Música amb enginy, descriu a Música politècnica la singularitat de la relació entre la música, l’educació i la tecnologia, en donar veu a estudiants i alumni amb una doble vida acadèmica a la UPC i musical al Conservatori Municipal de Música de Barcelona. És una experiència que es pot exportar fàcilment a altres universitats, no només politècniques. Laura Vivó destaca també el potencial de la música com a eina de benestar emocional, en la quotidianitat de la UPC, en un moment en què la salut mental és una preocupació creixent a totes les comunitats universitàries. De fet, posteriorment a la mateixa obra, les seccions de Pilar Nieto i Clara Prats ofereixen una mirada íntima i sociològica sobre la música i el cant coral dins la universitat. Aquí la música és socialitzadora, és comunitat i és també resistència terapèutica a l’estrès quotidià. Les corals politècniques es presenten, de fet, com a dipositàries de la memòria musical de la universitat i la societat, tot i la seva naturalesa canviant. La dimensió matemàtica arriba amb els capítols d’Alberto Royo i Pilar Bayer, que exploren les connexions entre fractals, sèries numèriques i harmonia musical, amb exemples concrets i fins i tot codi per programar melodies! És un exemple excel·lent de com la divulgació pot ser rigorosa i alhora apassionant. Matemàtiques i música tenen una connexió única. Es mostra, així, com les estructures musicals poden representar-se amb equacions i patrons fractals, i com la lògica matemàtica pot inspirar la creació sonora. Es proposen exercicis concrets i fragments de codi que permeten generar melodies a partir de fórmules, cosa que demostra que la frontera entre ciència i art és molt més porosa del que sembla. La música algorítmica porta aquesta connexió matemàtica a l’era digital, explorant com els sistemes d’aprenentatge automàtic poden compondre, recomanar o analitzar música, alhora que ens obliguen a reflexionar sobre els biaixos i els valors que incorporem a les màquines. En aquest triangle virtuós entre música, matemàtiques i tecnologia, la universitat politècnica pot trobar una nova manera d’entendre el coneixement com a experiència completa, en què el rigor científic i la sensibilitat artística no

s’exclouen, sinó que es necessiten. Potser el futur de la innovació no rau només a descobrir noves fórmules, sinó també a aprendre a escoltar-les.

Cap a una universitat politècnica amb ànima sonora La música i la tecnologia comparteixen, doncs, una mateixa pulsació: la del desig d’explorar, de comprendre i de crear. Les universitats politècniques, nascudes per respondre als reptes tècnics del seu temps, tenen avui l’oportunitat de convertir-se en espais on la precisió de la ciència es trobi amb la intuïció de l’art. Quan un estudiant d’enginyeria dissenya un algoritme que compon melodies o quan una arquitecta transforma el so en estructura, el coneixement esdevé simfonia. Aquesta és la veritable innovació: unir la raó i l’emoció, el càlcul i la bellesa. Integrar la música a la formació tecnològica no és només un gest simbòlic, sinó una aposta per la humanització del saber. La música ensenya a escoltar —‌els altres i un mateix—, a reconèixer patrons i dissonàncies, a trobar l’harmonia en la complexitat. En un campus politècnic, un piano viu o un theremin poden ser tan reveladors com un laboratori de dades, perquè ambdós permeten experimentar, equivocar-se i aprendre. Les arts sonores poden ajudar a repensar la tecnologia no com una eina freda, sinó com a llenguatge viu capaç de connectar sensibilitats diverses i disciplines aparentment llunyanes. La música no només té un valor artístic o recreatiu dins la universitat, sinó que pot esdevenir un recurs fonamental dins els temaris de les assignatures tècniques. Integrar-la als currículums pot permetre als estudiants comprendre conceptes com el ritme, la proporció, la simetria o la combinatòria des d’una perspectiva pràctica i sensorial, reforçant la connexió entre teoria i experiència. A més, el rol docent inclou, dins del codi deontològic, garantir que els estudiants coneguin i dominin la tecnologia pròpia de cada disciplina. En aquest sentit, saber com la música i els instruments electrònics funcionen, així com les aplicacions de la tecnologia musical, formaria part d’aquest coneixement integral en moltes assignatures dels campus. La sensibilitat musical ajuda els docents a transmetre millor els continguts, a fomentar la creativitat i a desenvolupar una didàctica que combini rigor tècnic i capacitat d’innovació, i reforçar així l’educació integral que les universitats politècniques haurien d’oferir. El futur de les universitats politècniques depèn d’aquesta perspectiva integrada, en què el coneixement tècnic dialoga amb la creació artística i en què la recerca no oblida la seva dimensió poètica. Les aules haurien de ser també laboratoris d’harmonia, i els tallers, espais humans d’improvisació col·lectiva. Només així la innovació i la recerca tecnològica tindran ànima, amb una formació realment completa, humanista. En definitiva, com diria Nuccio Ordine, ras i curt, cal reclamar «la utilitat d’allò inútil» a la universitat. En un

Referències Fenoll, C.; Hernández-Fernández, A. (2024). Música politècnica [en línia]. Barcelona: Iniciativa Digital Politècnica. <https://www.upc.edu/idp/ca/llibres/dialegs-upcarts/ llibres/musica-politecnica> [Consulta: 13 maig 2026]. [Diàlegs UPCArts] Hofstadter, D. F. (2007). Gödel, Escher, Bach: Un eterno y grácil bucle. Barcelona: Tusquets. Ordine, N. (2017). La utilidad de lo inútil. Barcelona: Acantilado.

Música i tecnologia: simfonies per a les universitats politècniques

món utilitarista cal inspirar, cal convidar a l’acció: a tocar, a escoltar, a crear i a repensar el paper de les arts, aquí especialment la música, en la formació universitària politècnica. La constància, la passió i la creativitat són trets necessaris de la creació musical: també són clau a l’educació tecnològica. Només des d’aquesta harmonia entre art, ciència i tecnologia podrem construir la universitat del futur.

119

comunicacions breus

1a TECNOHACK: INNOVACIÓ, ENGINYERIA I TREBALL COL·LABORATIU PER A UN FUTUR SOSTENIBLE Àngel Gallart Portas

Institut Escola Àngela Bransuela de Mataró. agalla26@xtec.cat

Carolina Crespo López

Institut Bellvitge. ccrespo@xtec.cat

Núria Castell Ariño

Universitat Politècnica de Catalunya. nuria.castell@upc.edu

Sergio Valenzuela Garcia* Institut Corbera de Llobregat

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 120-124 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.87 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

* Autor de correspondència. svalenzu@xtec.cat

120

Resum: El 4 de març de 2025 es va celebrar la 1a TecnoHack, organitzada per la Secció de Professorat de la Societat Catalana de Tecnologia (SCT), en commemoració del Dia Mundial de l’Enginyeria per al Desenvolupament Sostenible. Hi van participar prop de 130 alumnes de 4t d’ensenyament secundari obligatori (ESO) i 1r de batxillerat procedents de nou centres educatius. L’activitat, desenvolupada al Citilab de Cornellà i conduïda per la Fundació per a la Creativació, va plantejar a l’alumnat un repte vinculat a l’objectiu de desenvolupament sostenible (ODS) 1: Fi de la pobresa. Els equips, mixtos i intercentres, van treballar amb la metodologia pensament de disseny1 (design thinking) i van presentar les seves propostes en un entorn col·laboratiu i no competitiu. La jornada va ser valorada positivament per alumnat i professorat, i ja té continuïtat: el 4 de març de 2026 se’n va celebrar la 2a edició, dedicada a l’ODS 2: Fam zero. Paraules clau: TecnoHack, sostenibilitat, pensament de disseny, ODS, educació, hackató, treball col·laboratiu.

1st TECNOHACK: INNOVATION, ENGINEERING, AND COLLABORATIVE WORK FOR A SUSTAINABLE FUTURE Abstract: On March 4, 2025, the 1st TecnoHack was held, organized by the Teachers’ Section of the Catalan Society of Technology (SCT, from the Catalan) to commemorate World Engineering Day for Sustainable Development. Around 130 students from nine schools, from the 4th year of compulsory secondary education and the 1st year of post-compulsory secondary education, took part. The activity, held at Citilab in Cornellà and led by the Fundació per a la Creativació, challenged students with an issue related to SDG 1: No Poverty. Mixed and inter-school teams worked using the design thinking methodology and presented their proposals in a collaborative, non-competitive environment. The event was positively evaluated by both students and teachers and has already been followed up: on March 4, 2026 the second edition was held, dedicated to SDG 2: Zero Hunger. Keywords: TecnoHack, sustainability, design thinking, SDG, education, hackathon, collaborative work.

Introducció1 ’article descriu la 1a TecnoHack2 per al Desenvolupament Sostenible, que va tenir lloc el passat 4 de març de 2025 a Cornellà de Llobregat (figura 1), organitzada per la Secció de Professorat de la Societat Catalana de Tecnologia (SCT) amb la col·laboració de Citilab, la Fundació per a la Creativació i Servei Estació.

L’esdeveniment, emmarcat dins dels actes del Dia Mundial de l’Enginyeria per al Desenvolupament Sostenible, va tenir com a objectiu fer valdre l’enginyeria i la tecnologia com a eines clau per construir un futur sostenible des del punt de vista social, econòmic i mediambiental. Per organitzar la TecnoHack, es va seguir el mateix esquema que utilitzen les hackatons3 professionals: una combinació de metodologia, organització i tem-

1. Nota dels autors: tot i que el TERMCAT proposa el terme català pensament de dissenyador per l’anglès design thinking, considerem que la forma pensament de disseny és més directa i fidel. 2. La proposta de TecnoHack és fruit de la contracció de tecnologia i hackató per simbolitzar la unió dels dos termes. Trobareu més informació de la 1a TecnoHack al web https://ja.cat/dwzMv.

3. Hackató: esdeveniment organitzat en què es troben durant un període curt de temps diversos professionals, generalment des­ envolupadors i enginyers informàtics, per col·laborar en la creació d’un projecte comú (definició del TERMCAT, https://www.termcat.cat/ ca/cercaterm/fitxa/MzY5NzQ4MA%3D%3D).

L

Figura 2. Sessió de benvinguda i introducció a la 1a TecnoHack per al Desenvolupament Sostenible. Font: Arxiu fotogràfic de la SCT

porització que permet copiar l’experiència real de treball dels equips d’enginyeria informàtica. La jornada va reunir prop de 130 estudiants de 4t d’ESO i 1r de batxillerat procedents de nou centres educatius: Institut Escola Àngela Bransuela i Institut Damià Campeny (Mataró), Escola Santa Dorotea i Institut Consell de Cent (Barcelona), Institut el Calamot (Viladecans), Institut Bellvitge i Institut Jaume Botey (l’Hospitalet de Llobregat), Institut Premià de Mar (Premià de Mar) i Institut Corbera de Llobregat (Corbera de Llobregat) (figura 2).

L’activitat es va desenvolupar a l’espai Open Surf del Citilab i va ser dissenyada i conduïda per la Fundació per a la Creativació. El repte proposat als participants va ser d’enginyeria vinculada a l’ODS 1: Fi de la pobresa, amb l’objectiu de presentar solucions creatives i innovadores

Una jornada per connectar amb l’enginyeria des de l’aula La jornada va ser inaugurada per Alícia Casals, presidenta de la Secció de Ciències i Tecnologia de l’Institut d’Estudis Catalans, i José Garcia Yeste, coordinador de l’Àrea d’Educació del Citilab (figura 3). La cloenda va ser a càrrec de Manel Merino, cap del Servei d’Innovació Educativa del Departament d’Educació i Formació Professional, i Jordi Regalés, president de la Societat Catalana de Tecnologia (figura 4).

Figura 3. Acte inaugural de la 1a TecnoHack per al Desenvolupament Sostenible. Font: Arxiu fotogràfic de la SCT.

1a TECNOHACK: INNOVACIÓ, ENGINYERIA I TREBALL COL·LABORATIU PER A UN FUTUR SOSTENIBLE

Figura 1. Cartell de benvinguda a la 1a TecnoHack per al Desenvolupament Sostenible, celebrada a Cornellà de Llobregat. Font: Arxiu fotogràfic de la SCT.

121

comunicacions breus

per permetre tasques de força, xarxes socials per donar veu a persones sense llar, i moltes més idees. Un cop generades totes les propostes, els equips les van puntuar segons la seva utilitat, facilitat d’aplicació i originalitat (figura 6). Per donar una mirada externa, es va comptar amb la participació d’alumnes d’altres equips. Finalment, es van seleccionar les idees més ben valorades per passar a la fase següent.

Àngel Gallart Portas, Carolina Crespo López, Núria Castell Ariño i Sergio Valenzuela Garcia

Figura 4. Acte de cloenda de la 1a TecnoHack per al Desenvolupament Sostenible. Font: Arxiu fotogràfic de la SCT.

122

a problemàtiques socials. Aquest repte planteja un conjunt de situacions reals, com succeeix en els aprenentatges basats en projectes (ABP) o en els projectes transversals reals (Hernández-Fernández i Saiz Castañé, 2024). Per fer front als reptes, l’alumnat va treballar en equips mixtos i intercentres (figura 5), formats aleatòriament per entre sis i vuit membres, i van seguir les fases de la metodologia pensament de disseny.4 Aquesta metodologia fomenta la creativitat, la col·laboració i l’orientació a resultats, amb la finalitat de formular respostes operatives al repte formulat. Al llarg de la jornada es van seguir tres grans fases de treball: creativitat, innovació i emprenedoria/enginyeria, que van culminant amb les exhibicions finals davant de l’auditori.

Fase 1. Creativitat: generació i puntuació d’idees Es va proposar a l’alumnat una llista de possibles problemes relacionats amb les causes de la pobresa —manca de recursos educatius i tecnològics, situació de col·lectius vulnerables, precarietat de l’habitatge o pobresa energètica, entre d’altres—, perquè, combinant-los amb les eines tecnològiques i digitals disponibles i en diferents àmbits d’actuació (espais públics, privats i digitals), pogués imaginar solucions creatives (figura 6). Amb aquesta combinació, els grups van generar propostes molt diverses: instal·lació d’impressores 3D en espais educatius, aplicacions per gestionar habitatges desocupats, sistemes d’optimització energètica, apps d’orientació per a persones grans, portals educatius, intel·ligència artificial (IA) per a l’atenció de necessitats individuals, bicicletes generadores d’energia, joguines impreses en 3D per a infants sense recursos, minicentrals solars, robotitzacions

4. Pensament disseny (design thinking, en anglès) és una estratègia de pensament creatiu per dissenyar productes centrats en l’usuari, mitjançant la seva participació en el procés de disseny i avaluació del prototipus resultant (https://ateneu.xtec.cat/wikiform/wikiexport/materials/ stemcat/metodologies/tm6).

Fase 2. Innovació: de la idea a la proposta Amb les idees escollides i tenint clar el problema a resoldre, la tecnologia a utilitzar i l’àmbit d’actuació, cada grup va desenvolupar la seva proposta per fer-la més útil i funcional. Es van analitzar maneres d’arribar a més persones, de facilitar-ne la implementació i de potenciar-ne l’impacte. Aquesta fase va incloure dues rondes d’intervenció per part de companys externs a la fase d’ideació, amb l’objectiu d’obtenir recomanacions i punts de vista enriquidors. El procés va culminar amb la concreció de la proposta: definició dels beneficiaris, detall d’execució, utilitat i elaboració d’un primer croquis o imatge per visualitzar-la (fi­ gura 6). Fase 3. Emprenedoria/enginyeria: passem a l’acció En l’etapa final, els grups van transformar les seves idees en prototips i materials comunicatius. Repartits en diferents rols d’especialistes, van dur a terme: — el disseny d’un cartell publicitari amb nom, eslògan i logotip de la proposta, — la construcció d’un prototip físic utilitzant materials bàsics disponibles al centre i a l’espai de creació, — l’elaboració d’una presentació digital (Canva, WIX o PowerPoint), — i la preparació d’un guió per a l’exposició final, amb una durada aproximada de dos minuts. Exhibicions finals La jornada va concloure amb la presentació pública de totes les propostes davant l’auditori, mostrant la creativitat, l’esperit innovador i la capacitat emprenedora de l’alumnat.

Figura 5. Panell de formació aleatori dels grups mixtos i intercentres emprant els noms d’inventors famosos. Font: Arxiu fotogràfic de la SCT.

Veus que imaginen futurs: les propostes finals contra la pobresa Una part destacada de les propostes es va centrar en el desenvolupament d’eines digitals —principalment aplicacions mòbils— que aprofiten les possibilitats de les tecnologies emergents. En aquest àmbit, es van presentar iniciatives com EcoEnergy i ESTALVIAPP, dues aplicacions orientades a reduir el consum energètic de manera automatitzada. Aquestes solucions integren sistemes d’intel·ligència artificial capaços de monitorar en temps real els consums d’electricitat i d’aigua, oferint recomanacions i alertes personalitzades per afavorir l’estalvi i la sostenibilitat (figura 7). Altres propostes, com EDT – Espais Digitals per a Tothom i TRAMITAPP, plantegen la creació d’una plataforma de finestreta única pensada per simplificar la realització de qualsevol tràmit amb les administracions públiques. Aquestes aplicacions tenen com a objectiu centralitzar processos, reduir desplaçaments i disminuir les barreres tecnològiques que sovint afronten col·lectius vulnerables. En aquesta mateixa línia, APP CORMIGRANT proposa un espai digital segur on emmagatzemar i gestionar documents oficials, especialment útil per a persones grans, nouvingudes o sense llar (figura 7).

Col·laboració i reconeixement Un dels trets distintius de la TecnoHack va ser el seu caràcter col·laboratiu i no competitiu. No hi va haver projectes guanyadors: tots els equips van presentar les seves propostes a l’auditori del Citilab, posant l’èmfasi en l’aprenentatge compartit i la generació d’idees. Cada centre va rebre un diploma de participació, elaborat amb tall làser gràcies a la col·laboració de Servei Estació (figura 8).

Figura 8. Detall dels diplomes de participació elaborats mitjançant tall làser amb la col·laboració de Servei Estació. Font: Arxiu fotogràfic de la SCT.

Valoracions i aprenentatges

F igura 7. Imatge collage amb algunes de les maquetes realitzades per l’alumnat i mostrades durant les exhibicions finals. Font: Muntatge de Carolina Crespo. Arxiu fotogràfic de la SCT.

També es van presentar iniciatives vinculades a altres àmbits socials. Una d’elles buscava garantir l’accés universal a l’educació i l’aprenentatge. Una altra, LINKILIN, se centrava en l’àmbit sanitari i proposava una aplicació ba-

Les enquestes al professorat i l’alumnat van destacar la bona valoració de la metodologia i la importància de traslladar l’enginyeria més enllà de l’aula, connectant-la amb reptes reals. Es va remarcar especialment l’oportunitat de treballar cooperativament i de col·laborar amb joves d’altres centres. Alhora, es van identificar possibles millores: ajustar els temps de les activitats, reduir les estones de presentació i incrementar el temps de treball autònom; fomentar la implicació de l’alumnat amb incentius; assignar tasques de mentoria al professorat acompanyant, i valorar la possibilitat d’allargar l’esdeveniment per permetre la construcció de prototips. També es va suggerir limitar la participació en un sol nivell educatiu per equilibrar l’interès i la implicació.

1a TECNOHACK: INNOVACIÓ, ENGINYERIA I TREBALL COL·LABORATIU PER A UN FUTUR SOSTENIBLE

Figura 6. Mostra dels materials utilitzats per l’alumnat en les fases 1 i 2. Font: Arxiu fotogràfic de la SCT.

sada en intel·ligència artificial que fes un seguiment continu de l’estat de salut de l’usuari. En cas d’emergència, el sistema activaria automàticament avisos a familiars, persones de confiança o serveis mèdics, incloent-hi la possibilitat de contactar directament amb el 112. Fora de l’àmbit estrictament digital, però alineades amb tecnologies emergents, dues propostes —CPT – Cases per a Tothom i 3D HOME— es van focalitzar en l’accés a l’habitatge. Ambdues exploraven el potencial de la impressió 3D aplicada a la construcció, amb l’objectiu de reduir costos, escurçar temps d’edificació i facilitar processos d’autoconstrucció, fent l’habitatge molt més accessible per a famílies en risc d’exclusió (figura 7).

123

comunicacions breus

Conclusions La 1a TecnoHack ha estat una iniciativa innovadora i enriquidora que ha aconseguit implicar alumnat i professorat en una experiència pràctica d’enginyeria i tecnologia amb una clara orientació al desenvolupament sostenible (figura 9).

deveniment ha demostrat ser una experiència útil, motivadora i reproduïble en futures edicions. En definitiva, la TecnoHack s’ha mostrat com una eina pedagògica per trencar barreres entre centres, fomentar la creativitat i potenciar la vocació tecnològica en les noves generacions.

Àngel Gallart Portas, Carolina Crespo López, Núria Castell Ariño i Sergio Valenzuela Garcia

Mirant al futur

124

Figura 9. Panell elaborat a l’Institut Escola Àngela Bransuela de Mataró a partir dels materials utilitzats i creats durant la seva participació en la 1a Tecno­ Hack, organitzada per la Societat Catalana de Tecnologia. Font: Arxiu fotogràfic de la SCT.

Les dades mostren un alt grau de satisfacció i un impacte significatiu en la motivació de l’alumnat, que veu en la tecnologia una possible trajectòria acadèmica i professional. Tot i els aspectes a millorar —principalment relacionats amb la gestió del temps i la dinàmica de grups—, l’es-

L’èxit d’aquesta primera edició anima a consolidar la iniciativa. La 2a TecnoHack per al Desenvolupament Sostenible va tenir lloc el 4 de març de 2026, i va plantejar un nou repte d’enginyeria vinculat aquest cop a l’ODS 2: Fam zero. Amb activitats com aquesta, la Societat Catalana de Tecnologia referma el seu compromís amb l’educació tecnològica i la innovació, fomentant entre els joves l’esperit crític, la creativitat i la consciència social.

Referències Hernández-Fernández, A.; Saiz Castañé, E. (2024). «Disseny i tecnologia en projectes transversals reals: inspirant-­ nos en Leonardo da Vinci». Revista de Tecnologia [en línia], núm. 12, p. 6-14. <https://revistes.iec.cat/index.php/ RTEC/article/view/154142> [Consulta: 11 maig 2026].

comunicacions breus

LA REVOLUCIÓ SILENCIOSA Xavier Jordà Sanuy

Investigador científic del Consell Superior d’Investigacions Científiques. Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC). Cerdanyola del Vallès. xavier.jorda@imb-cnm.csic

Sabela Rey Cao*

Responsable de l’Oficina de Comunicació de l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC). Cerdanyola del Vallès

Resum: El transistor és un dispositiu electrònic semiconductor inventat l’any 1947 utilitzat per lliurar un senyal elèctric de sortida amplificat en resposta a un feble senyal d’entrada, i també emprat com a interruptor. Va substituir les poc eficients i voluminoses vàlvules de buit en equips de ràdio, telefonia, etc., i, en les seves diverses variants, ha esdevingut l’element clau del vertiginós desenvolupament de les telecomunicacions i dels sistemes digitals. Avui dia, els microprocessadors i les memòries omnipresents en els equips que utilitzem quotidianament integren fins a milers de milions de transistors d’una mida de pocs nanòmetres, interconnectats entre ells en petites peces de semiconductor: els xips. La invenció del transistor fa tres quarts de segle, una de les més rellevants en la història de la humanitat, va iniciar una veritable revolució tecnològica a finals del segle xx, però ha passat desapercebuda per a la gran majoria de la societat. Per pal·liar aquesta situació, des de l’Institut de Microelectrònica de Barcelona del Consell Superior d’Investigacions Científiques (IMB-CSIC), en col·laboració amb la Societat Catalana de Tecnologia, s’han fet diferents esforços de divulgació, incloent-hi l’exposició itinerant «La revolució silenciosa». Paraules clau: transistor, semiconductor, microelectrònica, circuit integrat, xip.

THE SILENT REVOLUTION Abstract: The transistor is an electronic, semiconductor device invented in 1947, and used to deliver an amplified electrical output signal in response to a weak input signal, and also as a switch. It replaced the inefficient and bulky vacuum valves and in its various variants in radio equipment, telephony, etc., and it has become a key element in the dizzying development of telecommunications and digital devices. Today, the microprocessors and memories used in the equipment we use in everyday life integrate up to billions of transistors with the size of a few nanometres, interconnected in small pieces of semiconductor: the chips. The invention of the transistor three quarters of a century ago, one of the most relevant innovations in human history, started a true technological revolution at the end of the 20th century but had gone unnoticed by the vast majority of the society. To offset this situation, CSIC’s Microelectronics Institute of Barcelona, in collaboration with the Catalan Society of Technology, has carried out various outreach initiatives, including the itinerant exhibition “The Silent Revolution”. Keywords: transistor, semiconductor, microelectronics, integrated circuit, chip.

E

l món i la societat actuals no es poden entendre tal com són sense el transistor. Aquest dispositiu electrònic és el responsable que avui dia disposem d’Internet, ordinadors, telèfons mòbils, electrodomèstics intel·ligents, audiòfons, vehicles elèctrics… Malgrat haver estat una de les invencions cabdals de la humanitat, és un gran desconegut per a la major part de la població. Per aquest motiu, aprofitant el 75è aniversari de la seva invenció, durant el 2022 i 2023 l’Institut de Microelectrònica de Barcelona del CSIC (IMBCNM-CSIC) va organitzar un seguit d’accions per reivindicar la importància d’aquesta efemèride, en col· laboració amb la Societat Catalana de Tecnologia (SCT-IEC) i amb el suport de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia del Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats (FECYT). Una d’elles va

ser l’exposició itinerant «La revolució silenciosa», que mostra la figura 1, que va tenir com a objectiu difondre la importància i l’impacte que ha tingut el transistor en les nostres vides, així com la interessant història de la seva invenció. L’exposició va recórrer universitats (Universitat Autònoma de Barcelona i dues facultats de la Universitat Politècnica de Catalunya), centres cívics i culturals (Can Rajoler, a Parets del Vallès; Lleialtat Santsenca i FAB Casa del Mig, a Barcelona) i institucions, com l’Institut d’Estudis Catalans o la Reial Acadèmia de Ciències i Arts de Barcelona. El transistor és un dispositiu electrònic de tres terminals basat en materials semiconductors i utilitzat per lliurar un senyal elèctric de sortida amplificat en resposta a un senyal d’entrada més feble (efecte amplificador). La recerca d’un dispositiu d’estat sòlid per

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 125-127 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.88 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

* Autora de correspondència. sabela.rey@imb-cnm.csic.es

125

comunicacions breus

Xavier Jordà Sanuy i Sabela Rey Cao

Figura 1. Un dels plafons de l’exposició «La revolució silenciosa», organitzada per l’Institut de Microelectrònica de Barcelona - Centro Nacional de Microelectrónica - Consell Superior d’Investigacions Científiques (IMB-CNM-CSIC), amb la col·laboració de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia (FECYT) i la Societat Catalana de Tecnologia (SCT-IEC), filial de l’Institut d’Estudis Catalans. Font: Exposició «La revolució silenciosa», CSIC, amb la col·laboració de la FECYT.

126

substituir i salvar les limitacions dels tubs de buit, emprats com a amplificadors en les línies de comunicació telefònica, va ser un tema de màxim interès durant els anys trenta del segle xx. Per tal de millorar les comunicacions telefòniques a llarga distància, als Estats Units la companyia AT&T hi va dedicar molts recursos. El seu directiu Mervin Kelly tenia el convenciment que els dispositius electrònics basats en semiconductors eren la solució i el 1936 creà un grup de recerca interdisciplinari amb l’objectiu de desenvolupar aquesta línia de treball. L’inici de la Segona Guerra Mundial va interrompre els estudis, però, tot i això, l’esforç de guerra permeté avançar en el coneixement i l’obtenció de materials semiconductors d’alta qualitat que es necessitaven per produir díodes detectors d’alta freqüència en els primers sistemes de radar. Després de la guerra es reprengué l’activitat per buscar un dispositiu alternatiu als tubs de buit a les instal·lacions dels Laboratoris Bell d’AT&T a Murray Hill (els famosos Bell Labs), focalitzant-se en dos materials cristal·lins semiconductors, el germani i el silici. El grup d’investigadors liderat pel físic californià William Shockley perseguia el desenvolupament de transistors d’efecte camp, és a dir, dispositius en què la conducció elèctrica entre dos dels terminals es controla pel camp elèctric generat dins el semiconductor en aplicar una tensió al tercer terminal. Els físics del grup John Bardeen i Walter H. Brattain treballaven el novembre de 1947 per intentar resoldre els problemes associats a l’aparició de càrregues elèctriques no desitjades a la superfície del semi­ conductor i que impedien el funcionament esperat d’aquest «transistor d’efecte camp», una rèplica del qual es mostra a la figura 2. Després de moltes proves, el 16 de desembre van aconseguir per primer cop demostrar l’efecte amplificador d’un dispositiu semiconductor de germani que avui

dia coneixem com a «transistor de puntes de contacte». Encara que, de fet, aquest dispositiu no funcionava per efecte camp, de seguida es van adonar del seu potencial i va ser presentat públicament el juny de 1948 a Nova York i publicat a la portada de la revista Electronics. Tot i que Shockley era el líder del grup de recerca, no va participar directament en la descoberta i va quedar exclòs de les patents d’AT&T. Això el va molestar i l’esperonà a concebre en solitari un tipus de transistor molt millorat, el transistor bipolar d’unió, ideat el gener de 1948 i fabricat finalment el 1949. Aquest component era més eficient, robust i fiable que el de puntes de contacte i va esdevenir el dispositiu semiconductor de referència dels anys cinquanta i seixanta del segle xx. Shockley, Bardeen i Brattain van guanyar el Premi Nobel de Física el 1956 per tots aquests treballs. El 1955 William Schokley creà Shockley Semiconductor Laboratory a la seva Califòrnia natal, la primera empresa de moltes altres que acabarien constituint el que avui dia és Silicon Valley. El desenvolupament de la indústria micro­electrònica ja era imparable i es va iniciar una cursa per aconseguir dispositius més complexos i amb millors prestacions. L’any 1958 Jack Kilby, de l’empresa Texas Instruments, va realitzar un circuit amb un transistor bipolar, una resistència i una capacitat sobre el mateix substrat de germani. Pràcticament en paral·lel, el 1959, Robert Noyce, de Fair­ child Semiconductors, realitzà un circuit amb quatre transistors i resistències sobre el mateix substrat de silici. Aquesta darrera proposta es basava en un procés de fabricació anomenat planar, desenvolupat per Jean Hoerni, i que fonamentà les bases dels processos microelectrònics industrials dels següents cinquanta anys, que permeteren el desenvolupament dels circuits integrats o xips, és a dir, cir-

cuits electrònics complexos amb un determinat nombre de transistors i altres components, integrats monolíticament en el mateix substrat semiconductor. Kilby rebé el Premi Nobel de Física l’any 2000 per aquesta invenció (Noyce no el va poder rebre perquè va morir el 1990). A finals dels anys cinquanta, els treballs de Dawon Kahng i Mohamed Atallah a l’empresa AT&T van resoldre finalment els problemes tecnològics que havien impedit la realització dels transistors d’efecte camp. El 1960 aconseguiren fabricar el primer transistor d’aquest tipus, anomenat MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor), i, quatre anys més tard, es comercialitzaven els primers circuits integrats amb un total de 120 transistors. El procés de fabricació de xips amb aquests transistors era més eficient que amb bipolars, i el MOSFET va passar a ser el refe-

Bibliografia Huertas, G.; Huertas, L.; Huertas J. L. (2015) Del electrón al chip. Madrid: Editorial CSIC: Catarata. Mártil, I. (2019). Microelectrónica: La historia de la mayor revolución silenciosa del siglo xx. Madrid: Ediciones Complutense. Riordan, M.; Hoddeson, L. (1998). Crystal fire: The invention of the transistor and the birth of the information age. 2a ed. revisada. Nova York: W. W. Norton & Company. Rosa, J. M. de la (2021). De la micro a la nanoelectrónica. Madrid: Editorial CSIC: Catarata. La revolució silenciosa

Figura 2. Primer transistor de puntes de contacte fet de germani: rèplica del primer transistor de l’Espai Zenon Navarro de l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC). Font: Elaboració pròpia.

rent de la indústria microelectrònica pràcticament fins als nostres dies. Val a dir que, tot i que els noms que la història retindrà com a pioners de la microelectrònica són homes, aquesta aventura hauria estat impossible sense la tasca de milers de dones anònimes que, de fet, representaven la gran majoria de la força de treball a totes les primeres empreses tecnològiques i fàbriques del sector, tant als Estats Units com a Alemanya i el Japó. A part del seu ús com a amplificador de senyals, el transistor es pot utilitzar també com a interruptor, bloquejant o deixant passar el corrent elèctric. L’ús del transistor com a interruptor permeté concretar físicament els «1» i els «0» de la lògica binària en circuits integrats de processament digital del senyal (processadors), d’una manera compacta, eficient, barata i fiable. A més, una modificació de l’estructura bàsica del MOSFET permeté desenvolupar dispositius d’emmagatzematge de càrregues elèctriques que esdevindrien les actuals memòries de dades digitals. Dels primers xips de processadors i memòries dels anys setanta del segle xx que integraven alguns milers de transistors fins als actuals circuits integrats que trobem en un dels nostres ordinadors, el desenvolupament de la tecnologia dels semiconductors (en concret del silici) ha permès una espectacular miniaturització dels transistors (actualment de dimensions nanomètriques) i la possibilitat de fabricar-ne simultàniament un gran nombre (milers de milions als processadors més recents) en un mateix substrat i a un preu reduït. Aquesta ha estat la «fórmula magistral» que ha propiciat la revolució digital que coneixem i que encara no sabem quin abast tindrà amb l’actual desenvolupament de noves disciplines derivades d’ella mateixa, com ara la intel·ligència artificial o la computació quàntica. El temps ens ho dirà…

127

Premi SCT 2025 (per a estudiants)

NAVEGACIÓ INCLUSIVA: TECNOLOGIES D’AJUDA PER A PERSONES AMB DISCAPACITAT VISUAL EN UN PATÍ CATALÀ María Ángeles Garcia Martín

Projecte final de grau en tecnologies marines, Facultat de Nàutica de Barcelona, Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Barcelona, Espanya. magarciam22@gmail.com

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 128-131 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.89 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

Resum: La qualitat de vida de les persones amb discapacitat està vinculada al seu benestar general i a la seva participació en la societat. La pràctica d’esports adaptats ha demostrat millorar-ne tant la condició física com el benestar psicològic. No obstant això, la vela lleugera continua essent inaccessible per a persones amb discapacitat visual per la manca de sistemes específics. Aquest projecte presenta el disseny i desenvolupament d’un prototip que facilita la navegació autònoma en un patí català. El sistema integra sensors comercials i microcontroladors (Arduino UNO i Mega, ESP32) connectats a una Raspberry Pi 4, que centralitza el processament i transmet informació mitjançant vibracions i veu sintetitzada. Les magnituds considerades crítiques —‌direcció i velocitat del vent, escora i orientació— es comuniquen a l’usuari de manera clara i immediata. El resultat és una solució modular i de baix cost que fomenta la independència i la seguretat de les persones amb discapacitat visual en la navegació.

128

Paraules clau: vela inclusiva, comunicació multimodal, comunicació sense fils, processament de senyals, tecnologia per a la independència visual.

INCLUSIVE SAILING: SUPPORT TECHNOLOGY FOR VISUALLY IMPAIRED PEOPLE ON A CATALAN PATÍ SAILING BOAT Abstract: The quality of life of people with disabilities is linked to their overall well-being and their participation in society. The practice of adapted sports has been shown to improve both physical condition and psychological health. However, dinghy sailing remains inaccessible for people with visual impairments, due to the lack of specific support systems. This project presents the design and development of a prototype that facilitates autonomous navigation on a Catalan patí (or sailing skate). The system integrates commercial sensors and microcontrollers (Arduino UNO and Mega, ESP32) connected to a Raspberry Pi 4, which centralizes processing and transmits information through vibrations and synthesized voice. Critical magnitudes such as wind direction and speed, heel angle, and orientation are communicated to the user in a clear and immediate way. The result is a modular, low-cost solution that promotes independence and safety for visually impaired people in sailing. Keywords: inclusive sailing, multimodal communication, wireless communication, signal processing, technology for visual independence.

1. Introducció

L

a qualitat de vida de les persones amb discapacitat està estretament vinculada al seu benestar general i a la seva participació en la societat. En els darrers anys, la pràctica d’esports adaptats ha demostrat ser una eina eficaç per millorar-ne tant la condició física com el benestar psicològic. No obstant això, la vela lleugera continua essent un repte inaccessible per a les persones amb discapacitat visual, principalment per la manca de sistemes de suport específics que permetin una navegació autònoma i segura. El present projecte té com a objectiu cobrir aquest buit mitjançant el desenvolupament d’un prototip destinat a facilitar la navegació independent de persones amb discapacitat visual en un patí català. L’elecció d’aquesta embarcació com a banc de proves respon a la

seva rellevància cultural dins de la tradició nàutica catalana, la seva senzillesa estructural i l’absència d’elements com el timó, la botavara i la quilla. Aquestes característiques incrementen la dificultat de la navegació i exigeixen una integració precisa de la tecnologia d’assistència. La implementació del sistema combina diferents mòduls i protocols de comunicació. Es fa servir un giroscopi MPU-6050 connectat a una placa Arduino UNO mitjançant protocol I2C per detectar l’escora de l’embarcació. Per al mesurament de variables ambientals, s’integra un penell que transmet la direcció del vent mitjançant Modbus/RS-485 i un anemòmetre analògic connectat a un Arduino Mega. Aquests microcontroladors envien les dades a una Raspberry Pi 4, encarregada de processar la informació i de transmetre alarmes a través de vibracions i missatges acústics.

— Latència mínima en la transmissió d’alarmes i dades crítiques (<0,2 ms).

4. Infraestructura tecnològica Per complir aquestes especificacions, es va seleccionar una infraestructura basada en plataformes obertes i sensors fiables (figura 1): — Arduino Mega: gestió del penell RS-485/Modbus i de l’anemòmetre analògic. — Arduino UNO: lectura de l’IMU MPU-6050 mitjançant el protocol I2C per a la detecció de l’escora. — ESP32: microcontrolador amb wifi, encarregat dels senyals hàptics a l’armilla salvavides. — Raspberry Pi 4: nucli central que integra les dades, executa algoritmes en Python i transmet la informació.

2. Estat de la qüestió Fins ara, l’accessibilitat en la navegació s’ha centrat principalment en embarcacions de gran mida, amb sistemes basats en GPS (de l’anglès global positioning system, sistema de posicionament global) i síntesi de veu. Tot i que són útils en la nàutica d’altura, aquestes solucions presenten limitacions en la vela lleugera: cost elevat, dependència de xarxes externes i escassa adaptabilitat. En altres àmbits, com la mobilitat urbana, s’han implementat bastons intel·ligents i sistemes hàptics, però la seva transferència a l’entorn marí ha estat limitada. Davant d’aquesta mancança, no existia una solució pensada per a embarcacions lleugeres com el patí català. El present treball proposa una arquitectura modular i autònoma, que integra sensors, microcontroladors i comunicacions robustes, adaptades específicament a la navegació inclusiva en vela lleugera.

Figura 1. Esquema del sistema de connexió entre plaques i sensors del prototip. Font: Elaboració pròpia.

— Brúixola QMC-5883L: integrada en un guant hàptic, orientada cap al nord mitjançant vibració (figura 2).

3. Especificacions de partida El sistema havia de complir una sèrie de requisits fonamentals: — Autonomia total del navegant en la presa de decisions de maniobra sense necessitat d’assistència externa. No obstant això, per motius de seguretat, la navegació es realitza sempre acompanyada d’una embarcació de suport propera que actuï com a mesura preventiva. — Resistència a condicions marines: humitat, vibracions i interferències. — Baix cost, cosa que n’afavoreix l’adopció en clubs nàutics. — Modularitat de maquinari i programari per a futures millores.

Figura 2. Esquema de connexió de l’ESP32 amb la brúixola i el sensor de vibració. Font: Elaboració pròpia.

NAVEGACIÓ INCLUSIVA: TECNOLOGIES D’AJUDA PER A PERSONES AMB DISCAPACITAT VISUAL EN UN PATÍ CATALÀ

La Raspberry Pi 4 també actua com a punt d’accés creant la seva pròpia xarxa wifi, a la qual es connecta un microcontrolador ESP32. Aquest gestiona en temps real l’activació d’un sistema hàptic integrat en una armilla salvavides, que vibra en cas de superar el llindar d’escora establert. Addicionalment, les dades de direcció i velocitat del vent es comuniquen a l’usuari mitjançant veu sintetitzada transmesa a auriculars de conducció òssia via Bluetooth. Finalment, per millorar l’orientació, s’ha incorporat una brúixola QMC-5883L integrada en un guant hàptic, que activa una vibració quan el dispositiu està orientat al nord i l’usuari prem un polsador. Aquesta funció complementària proporciona una referència clara d’orientació i contribueix a una navegació més segura i autònoma. Amb aquesta arquitectura modular, basada en tecnologies de baix cost i fàcil integració, el projecte no només aporta una solució tècnica innovadora, sinó que també busca afavorir la independència i la llibertat nàutica de les persones amb discapacitat visual l (vegeu una maqueta del prototip a la figura 3).

129

Premi SCT 2025 (per a estudiants)

Les comunicacions s’implementen mitjançant protocols mixtos: RS-485 per a la robustesa en entorns amb inter­ ferències, I2C per a sensors de curt abast, wifi local per a la connexió amb l’ESP32 i Bluetooth per transmetre veu sintetitzada a auriculars de conducció òssia. La programació es realitza en un llenguatge basat en C++, que és una extensió del llenguatge C en els microcontroladors, i en Python a la Raspberry Pi, cosa que equilibra eficiència i flexibilitat. La Raspberry Pi 4 va gestionar el processament central i va actuar com a controlador mestre, tot i que presenta limitacions en el nombre de pins GPIO i en el maneig de senyals analògics. Aquestes restriccions es van resoldre mitjançant la integració de plaques Arduino com a controladors esclaus, responsables de l’adquisició de dades de sensors digitals i analògics. La comunicació entre ambdós dispositius es va implementar a través de port sèrie, aprofitant els avantatges de cada plataforma: la capacitat de procés i connectivitat de la Raspberry Pi i l’eficiència en la gestió de sensors de l’Arduino.

María Ángeles Garcia Martín

5. Resultats i discussió

130

La implementació va començar amb proves independents de cada subsistema. El penell i l’anemòmetre, connectats a l’Arduino Mega, van mostrar lectures estables; el penell assoleix una precisió de ±3 ° i l’anemòmetre registra velocitats de 0 a 30 m/s. La informació d’aquestes dades arriba a l’usuari a demanda, mitjançant dos polsadors que, en ser premuts de manera independent, transmeten la informació per veu. A més, la velocitat del vent, si supera un valor màxim preprogramat, activa una alarma sonora. El giroscopi IMU MPU-6050, connectat a l’Arduino UNO, va permetre detectar l’escora amb un algoritme d’auto­ calibratge que s’executa cada vegada que el sistema es posa en marxa, la qual cosa redueix l’error acumulat. Quan s’arriba a l’escora prescrita, l’ESP32, enllaçat per wifi amb la Raspberry Pi 4, gestiona vibracions en una armilla salvavides amb una latència inferior a 0,20 ms, suficient per alertar de manera immediata i permetre prendre les accions necessàries. El guant hàptic amb brúixola QMC 5883L (figura 4) es comunica mitjançant I2C i activa una vibració quan s’orienta cap al nord i el polsador està accionat, la qual cosa aporta una referència clara d’orientació. La Raspberry Pi 4 centralitza el processament i executa en Python la integració de les dades. A més, transmet els missatges de veu sintetitzada per Bluetooth a uns auriculars de conducció òssia, que garanteixen una recepció clara fins i tot en entorns sorollosos. A les bancades del patí català s’hi van incorporar tires rugoses amb patrons diferenciats, de manera que la persona amb discapacitat visual pot identificar tàctilment en quina bancada es troba. Aquesta adaptació millora la seguretat, l’autonomia i la confiança durant la navegació.

Figura 3. Maqueta del prototip del patí català amb els sensors i la placa solar. Font: Elaboració pròpia.

Figura 4. Prototip del guant amb brúixola i vibrador. Font: Elaboració pròpia.

6. Conclusions L’adaptació del patí català com a embarcació accessible per a persones amb discapacitat visual ha permès demostrar la viabilitat tècnica d’un sistema de suport a la navegació basat en tecnologies de baix cost i fàcil integració. El prototip desenvolupat proporciona a l’usuari informació en temps real sobre magnituds crítiques per a la navegació —‌velocitat i direcció del vent, escora de l’embarcació i orientació— mitjançant interfícies hàptiques i acústiques dissenyades específicament per garantir una interacció eficient i segura. El sistema integra sensors comercials, microcontroladors Arduino i ESP32 i una Raspberry Pi 4 com a nucli de processament, que combinen protocols de comunicació heterogenis (RS-485, I2C, senyals analògics, wifi i Bluetooth) en una arquitectura modular. Els assaigs realitzats confirmen la robustesa de les comunicacions, la precisió de les mesures i la latència adequada dels senyals d’alerta.

Actualment no existeixen solucions específiques que facin possible la pràctica autònoma de la vela lleugera per part de persones amb discapacitat visual. En aquest context, el present treball aporta un enfocament innovador que cobreix un buit tecnològic i constitueix un avenç significatiu en l’àmbit de la nàutica inclusiva. Com a línies de desenvolupament futur, es proposa la validació del sistema en condicions reals de navegació amb usuaris finals, l’optimització del maquinari per a la seva miniaturització i eficiència energètica, així com l’ampliació de funcionalitats per incrementar el ventall d’aplicacions. Aquestes accions permetran consolidar el sistema com una referència tecnològica en el disseny d’ajudes a la navegació inclusiva.

Agraïments Dono les gràcies a la Facultat de Nàutica de Barcelona, on em vaig graduar en tecnologies marines, a les associacions de persones amb discapacitat visual, per les seves aportacions i suggeriments pràctics, i a les entitats col·laboradores, que van facilitar les proves en laboratori.

NAVEGACIÓ INCLUSIVA: TECNOLOGIES D’AJUDA PER A PERSONES AMB DISCAPACITAT VISUAL EN UN PATÍ CATALÀ

En comparació amb l’estat de la qüestió, aquest sistema aporta una solució modular, de baix cost i adaptada a la vela lleugera.

131

Premis Exporecerca Jove XXVI

AVANÇANT EL DIAGNÒSTIC DE L’ALZHEIMER AMB AH_AD: UN MODEL DE CLASSIFICACIÓ BASAT EN IMATGES DE RESSONÀNCIA MAGNÈTICA Marc Jordán de la Cruz

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 132-136 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.90 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

Estudiant de segon de batxillerat a l’Escola Virolai, Barcelona. jordandelacruzmarc@gmail.com

132

Resum: Les xarxes neuronals convolucionals (XNC) han demostrat un èxit notable en diverses tasques de reconeixement d’imatges, fet que ha provocat la seva aplicació en el diagnòstic mèdic. En aquest estudi, es presenta un model de XNC ampliat basat en EfficientNet-B0, capaç de detectar i classificar amb precisió la malaltia d’Alzheimer a partir de ressonàncies magnètiques cerebrals. Mitjançant el desenvolupament iteratiu, el model aconsegueix una exactitud del 96 %, i destaca el seu potencial en el diagnòstic en fase inicial, amb una exactitud del 95 %. El conjunt de dades inclou 40.384 imatges categoritzades en quatre classes: a) no dement, b) demència molt lleu, c) demència lleu, i d) demència moderada. A més, aquesta investigació incorpora un mapa de sensibilitat d’oclusió (MSO), el qual permet visualitzar les àrees morfològiques del cervell en què la malaltia d’Alzheimer podria estar present. Aquesta eina no només ajuda a entendre millor les deteccions del model, sinó que també permet avançar en el diagnòstic precoç i el seu tractament, identificant àrees cerebrals clau per a la medicina individualitzada. Així, els pacients podrien ser tractats amb medicaments dirigits, cosa que milloraria l’eficàcia del tractament i obriria noves perspectives per a la medicina personalitzada. Paraules clau: aprenentatge automàtic, demència d’Alzheimer, EfficientNet-B0, mapa de sensibilitat d’oclusió, ressonància magnètica.

ADVANCES IN THE DIAGNOSIS OF ALZHEIMER WITH AH_AD: A MODEL FOR CLASSIFICATION BASED ON MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI) Abstract: Convolutional neural networks (CNNs) have demonstrated remarkable success in a variety of image recognition tasks, which has led to their application in medical diagnosis. In this study, an extended CNN model based on EfficientNet-B0 is presented, capable of accurately detecting and classifying Alzheimer’s disease from brain magnetic resonance scans. Through iterative development, the model achieves an accuracy of 96%, with a remarkable potential in early-stage diagnosis, with an accuracy of 95%. The dataset includes 40,384 images categorised into four classes: (i) no dementia, (ii) very mild dementia, (iii) mild dementia, and (iv) moderate dementia. In addition, this research incorporates an occlusion sensitivity map (OSM) which makes it possible to visualise the morphological areas of the brain where Alzheimer’s disease may be present. This tool not only helps to better understand the model’s detections, but also supports progress in early diagnosis and treatment by identifying key brain areas for personalised medicine. In this way, patients could be treated with targeted medication, improving treatment effectiveness and opening new perspectives for personalised medicine. Keywords: machine learning, Alzheimer’s dementia, EfficientNet-B0, occlusion sensitivity map, magnetic resonance imaging.

1. Introducció

L

’Alzheimer és una malaltia neurodegenerativa progressiva que afecta de manera significativa les funcions cognitives i el comportament dels individus, especialment la memòria. La detecció precoç de la malaltia és fonamental per implementar tractaments i intervencions que puguin alleujar-ne els efectes i, en alguns casos, retardar-ne la progressió. No obstant això, els mètodes de diagnòstic es basen principalment en símptomes visibles i proves cognitives, que poden no ser prou sensibles per identificar l’Alzheimer en les etapes inicials, quan l’aplicació dels remeis actuals és molt més eficaç. Gràcies a l’evolució de les tecnologies mèdiques, les tècniques d’imatge com la ressonància magnètica (RM)

s’han consolidat com a eines essencials per identificar canvis morfològics en el cervell. Aquests canvis, tot i no ser perceptibles a simple vista en les fases més lleus de la malaltia, poden ser detectats mitjançant intel·ligència artificial. Com es demostra en aquesta investigació, l’ús d’algoritmes avançats d’aprenentatge automàtic permetria identificar patrons subtils en les imatges cerebrals, cosa que possibilitaria diferenciar entre les diverses etapes de l’Alzheimer i, per tant, poder fer un diagnòstic precoç de la malaltia.

2. Metodologia En l’última versió del model AH_Ad, s’ha desenvolupat un model de xarxa neuronal convolucional (CNN) basat

Matemàticament, el procés de convolució es pot descriure amb l’equació següent: 𝑌(𝑖, 𝑗) = ∑∑ 𝑋(𝑖 − 𝑚, 𝑗 − 𝑛)·𝐾(𝑚, 𝑛) 𝑚 𝑛,

on 𝑋(𝑖, 𝑗) representa la intensitat del píxel a la coordenada (𝑖, 𝑗), 𝐾(𝑚, 𝑛) és el filtre convolucional aplicat i 𝑌(𝑖, 𝑗) és la nova imatge després de la convolució. Per estabilitzar l’entrenament, s’ha utilitzat Batch Normalization, que normalitza les activacions internes. Aquest procés millora la convergència i evita problemes derivats de la variabilitat en les distribucions de les dades. d) Mapa de sensibilitat d’oclusió (MSO) Per interpretar millor les decisions del model, s’ha implementat un MSO, una tècnica que permet identificar quines regions de la imatge són més rellevants per a la classificació (figura 1). Aquest mètode consisteix a dividir la imatge en segments i bloquejar temporalment determinades àrees per observar com afecta la predicció del model. L’aplicació de MSO no només contribueix a una millor comprensió del funcionament del model, sinó que també té implicacions clíniques, ja que pot ajudar els professionals mèdics a centrar-se en àrees específiques durant l’anàlisi d’imatges.

Figura 1. Mapa de sensibilitat d’oclusió aplicat a 3 mostres diferents. Font: Elaboració pròpia.

Avançant el diagnòstic de l’Alzheimer amb AH_Ad: un model de classificació basat en imatges de ressonància magnètica

en EfficientNet-B0 per a la detecció precoç de la malaltia d’Alzheimer mitjançant imatges de ressonància magnètica. Aquest model s’ha entrenat amb un conjunt de dades extens, s’han aplicat tècniques de preprocessament per millorar-ne el rendiment i s’hi ha incorporat un mecanisme d’interpretabilitat mitjançant un mapa de sensibilitat d’oclusió (MSO) per identificar les regions cerebrals més rellevants en la detecció de la malaltia. a) Dades i preprocessament El conjunt de dades utilitzat per a l’entrenament i la validació del model consta de 40.384 imatges de ressonància magnètica obtingudes de Kaggle, classificades en quatre categories segons el grau de deteriorament cognitiu: 1) no dement, 2) demència molt lleu, 3) demència lleu, i 4) demència moderada. Per garantir una millor capacitat de generalització del model i evitar el sobreajustament, s’han aplicat diverses tècniques de preprocessament. En primer lloc, s’han normalitzat les imatges, transformant els valors de píxels a un rang de [0, 1]. També s’han implementat tècniques d’augmentació de dades, com ara rotacions aleatòries (±15 º), canvis d’escala (±10 %), desplaçaments horitzontals i verticals (±10 píxels), amb l’objectiu d’augmentar la variabilitat de les dades i millorar la capacitat del model per identificar patrons més enllà de variacions en la posició o orientació de les imatges. b) L’arquitectura del model AH_Ad v4 es basa en EfficientNet-B0, una xarxa neuronal convolucional optimitzada per obtenir un alt rendiment amb un nombre reduït de paràmetres. La seva arquitectura es va modificar per millorar l’extracció de característiques i la capacitat de classificació. En primer lloc, es va mantenir l’estructura original d’EfficientNet-B0, aprofitant-ne les capes convolucionals. Aquestes capes inicials són responsables d’identificar patrons visuals bàsics, com ara vores i textures. Posteriorment, es va afegir una capa d’agrupació mitjana global (GAP, de l’anglès global average pooling), que permet reduir la dimensió de les característiques extretes i centrar-se en els patrons més rellevants de cada imatge. A continuació, es va incorporar una capa completament connectada amb 512 neurones i activació ReLU, que permet modelar relacions complexes entre les característiques extretes per les capes convolucionals. Per reduir el risc de sobreajustament, es va aplicar un mecanisme d’abandonament del 50 %, eliminant aleatòriament la meitat de les connexions durant l’entrenament. Finalment, la sortida del model consisteix en una capa densa amb quatre neurones, corresponents a les 4 classes del problema, amb una activació Softmax per calcular la probabilitat d’assignació de cada imatge a una categoria específica. c) Filtres aplicats i característiques extretes A les primeres capes de la xarxa, els filtres detecten elements bàsics com vores i contrastos de llum, mentre que les capes més profundes identifiquen estructures anatòmiques més complexes, com les regions afectades per la neuro­ degeneració.

133

Premis Exporecerca Jove XXVI

e) Entrenament del model El model ha estat entrenat utilitzant l’optimitzador Adam, amb una taxa d’aprenentatge inicial de 0,001. La funció de pèrdua seleccionada ha estat Categorical Crossentropy, que es defineix com a: N

 

L   i 1 Ii log Iˆi

on Ii representa la classe real i Îi la probabilitat assignada pel model. L’entrenament s’ha dut a terme durant 150 èpoques, amb un volum de lot de 32 i validació fent ús de validació encreuada K-Fold (K-Fold cross validation) (K = 5) per garantir la robustesa del model.

3. Resultats El model AH_Ad v4 ha demostrat resultats excepcionals després d’un entrenament extensiu amb un conjunt de dades compost per 40.384 imatges etiquetades en quatre classes: 1) no dement, 2) demència molt lleu, 3) demència lleu, i 4) demència moderada. Els resultats obtinguts reflecteixen la capacitat del model per classificar amb precisió les diferents etapes de la malaltia d’Alzheimer, destacant l’alta capacitat per detectar-la en fases primerenques. a) Precisió global del model El model final ha aconseguit una exactitud global del 96 %, cosa que significa que, en el conjunt de dades de test, el model va ser capaç de classificar correctament el 96 % de les imatges en les seves respectives categories. A més a més, es va comprovar amb una base de dades externa que

va verificar aquest valor d’encert. Aquest percentatge remarca l’alta capacitat del model per identificar amb exactitud les diferències entre els diferents estats de la malaltia des de mostres sanes fins a casos més avançats d’Alzheimer. b) Precisió en l’estadi inicial de la malaltia Un aspecte fonamental en el diagnòstic de l’Alzheimer és la seva detecció precoç, quan els tractaments poden ser més eficaços. En aquest sentit, com es pot veure a les taules 1 i 2, el model ha aconseguit un barem F1 de 0,95 en la classificació de pacients en estadi inicial (demència molt lleu). Aquesta elevada precisió les etapes primerenques de la malaltia és un dels punts més destacats de l’estudi, ja que el model pot identificar estructures morfològiques subtils en les imatges de ressonància magnètica que indiquin la presència de la malaltia en el pacient. Aquestes estructures poden ser molt complicades de veure fins i tot per a un ull expert, ja que no s’aprecien a simple vista.

4. Discussió Els resultats obtinguts amb el model AH_Ad v4 mostren un rendiment excepcional en la classificació de la malaltia d’Alzheimer mitjançant imatges de ressonància magnètica, amb una exactitud global del 96 % i una detecció en fase inicial del 95 %. a) Comparació amb altres models Aquestes xifres no només superen les d’altres arquitectures convencionals com VGG16 o el Siamese Network, sinó que també demostren una gran generalització quan es prova amb dades externes, com es pot comprovar a la taula 3.

Taula 1 Informe de classificació d’AH_Ad 4

Precisió

Crida a la devolució

Barem F1

Nombre de mostres

No dement

0,96

0,98

0,97

3.200

Demència molt lleu

0,97

0,93

0,95

2.240

Demència lleu

0,98

0,99

0,98

896

Demència moderada

1,00

1,00

1,00

64

0,96

6.400

Mitjana macro

0,98

0,98

0,98

6.400

Mitjana ponderada

0,96

0,96

0,96

6.400

Exactitud

Marc Jordán de la Cruz

Font:

134

Elaboració pròpia a partir dels resultats obtinguts en l’entrenament i l’avaluació del model AH_Ad v4.

Taula 2 Matriu de confusió d’AH_Ad v4

No dement

Classificat com a «No dement»

Classificat com a «Demència molt lleu»

Classificat com a «Demència lleu»

Classificat com a «Demència moderada»

3.132

50

17

1

Demència molt lleu

104

2.119

17

0

Demència lleu

8

7

880

1

Demència moderada

0

0

0

64

Font:

Elaboració pròpia a partir dels resultats obtinguts en l’avaluació del model AH_Ad v4 sobre el conjunt del test.

Taula 3 Comparació d’AH_Ad amb altres models

Base de dades

Modalitat

Exactitud (%)

Barem F1 (%)

AH_Ad v4

Kaggle (4 classes)

Ressonància magnètica

96

96

DEMNET (Murugan et al., 2021)

Kaggle (4 classes)

Ressonància magnètica

95,23

95,27

Ensemble based classifier (Ahmed et al., 2019)

GARD (2 classes)

Ressonància magnètica estructural

90,05

98,35

VGG16 (Jain et al., 2019)

ADNI (3 classes)

Ressonància magnètica

95,73

95

Siamese Network (Liu et al., 2019)

ADNI (2 classes)

Ressonància magnètica

92,72

93,72

MLP (Stamate et al., 2020)

ADNI (3 classes)

Ressonància magnètica

89

89

CBLSTM + GAIN (Stamate et al., 2020)

ADNI (3 classes)

Ressonància magnètica

82

82

CBLSTM + SMOTE (Stamate et al., 2020)

ADNI (3 classes)

Ressonància magnètica

82

82

Font:

Elaboració pròpia a partir dels resultats obtinguts en l’avaluació del model AH_Ad v4 i de les dades publicades en els articles citats a la bibliografia.

b) Fiabilitat i robustesa del model L’ús de la validació encreuada K-Fold (K = 5) ha garantit que el model no se sobreajusti al conjunt de dades d’entrenament, cosa que ha millorat la seva capacitat de generalització. A més, la incorporació d’augmentació de dades ha ajudat el model a identificar patrons rellevants malgrat les variacions en la posició i orientació de les imatges. Això es veu reflectit en la mitjana macro de 0,98, la qual suggereix un equilibri adequat entre les diferents classes. Malgrat això, tot i que encara és bona, s’observa una lleugera disminució en la precisió per a la classe «demència molt lleu» (amb un barem F1 de 0,95, però només un 0,93 de crida a la devolució), la qual cosa indica que alguns pacients en les primeres fases de la malaltia poden ser classificats erròniament en altres categories. Aquesta tendència és consistent amb la dificultat de la detecció de les primeres etapes de l’Alzheimer, en què les diferències morfològiques en les imatges poden ser mínimes. c) Eficiència computacional Un altre factor clau a discutir és l’eficiència computacional del model. Tot i que arquitectures més profundes com ResNet50 poden aconseguir una precisió una mica més alta, aquestes requereixen un nombre de paràmetres considerablement més gran. En canvi, EfficientNet-B0, la base d’AH_Ad v4, optimitza la relació entre precisió i eficiència computacional, fent-lo més adequat per a apli­ cacions en entorns clínics amb recursos limitats, on la rapidesa i la reducció del consum computacional són prioritàries.

5. Conclusió Aquest estudi ha demostrat l’eficiència del model AH_Ad, basat en EffcicientNet-B0, per a la detecció i classificació de la malaltia d’Alzheimer mitjançant imatges de ressonància magnètica. Amb una exactitud global del 96 % i un barem F1 del 95 % en la detecció precoç, el model es consolida com una eina prometedora per a la identificació de l’Alzheimer en les seves fases inicials.

Comparant altres arquitectures com VGG16 o ResNet50, el model proposat no només ha superat aquestes xarxes neuronals, sinó que també ha destacat per la seva eficiència computacional, fet que el fa més adequat per a aplicacions mèdiques en entorns amb recursos limitats. A més, la implementació del mapa de sensibilitat d’oclusió permet millorar la interpretabilitat del model, la qual cosa facilita la comprensió de les seves prediccions i proporciona informació útil per als professionals mèdics. Tot i els resultats prometedors, cal mencionar que s’ha observat una lleugera disminució en la crida a la devolució de la classe «demència molt lleu» (93 %), fet que indica que alguns pacients en etapes molt inicials podrien ser classificats erròniament. Aquest és un repte lligat a la detecció precoç de la malaltia, que es podria millorar amb conjunts de dades més grans i focalitzats en aquesta etapa de la malaltia. AH_Ad v4 es presenta com un pas endavant cap a l’automatització del diagnòstic de l’Alzheimer i obre la porta a sistemes de suport clínic basats en intel·ligència artificial. Futures línies de recerca podrien explorar-ne la incorporació en fluxos de treball clínics, així com la integració multimodal per tindre més referències sobre el pacient i millorar el diagnòstic.

Referències Ahmed, S.; Choi, K. Y.; Lee, J. J.; Kim, B. C.; Kwon, G. R.; Lee, K. H.; Jung, H. Y. (2019). «Ensembles of patch-based classifiers for diagnosis of Alzheimer diseases». IEEE Access, núm. 7, p. 73373-73383. Jain, R.; Jain, N.; Aggarwal, A.; Hemanth, D. J. (2019). «Convolutional neural network based Alzheimer’s disease classification from magnetic resonance brain images». Cognitive Systems Research, núm. 57, p. 147-159. Liu, C. F. [et al.] (2019). «Using deep Siamese neural net­ works for detection of brain asymmetries associated with Alzheimer’s disease and mild cognitive impairment». Magnetic Resonance Imaging, núm. 64, p. 190-199. Murugan, S. [et al.] (2021). «DEMNET: A deep learning mo-

Avançant el diagnòstic de l’Alzheimer amb AH_Ad: un model de classificació basat en imatges de ressonància magnètica

Model avaluat

135

Premis Exporecerca Jove XXVI

Marc Jordán de la Cruz

del for early diagnosis of Alzheimer diseases and dementia from MR images». IEEE Access, vol. 9, p. 9031990329. Stamate, D.; Smith, R.; Tsygancov, R.; Vorobev, R.; Langham, J.; Stahl, D.; Reeves, D. (2020). «Applying deep learning to

136

predicting dementia and mild cognitive impairment». A: Artificial Intelligence Applications and Innovations: 16th IFIP WG 12.5 International Conference, AIAI 2020, Neos Marmaras, Greece, June 5-7, 2020: Proceedings: Part II 16. Cham: Springer International Publishing, p. 308-319.

Premis Exporecerca Jove XXVI

CÚPULES GEODÈSIQUES: ESTUDI ESTRUCTURAL PER A L’HABITATGE FORA DE LA TERRA Bruna Ribas Rof

Estudiant de segon de batxillerat al Col·legi Badalonès, Badalona. ribasbruna07@gmail.com

P

odem imaginar un futur en què la Lluna o Mart es converteixin en la nostra pròxima adreça? Des de l’arribada de l’Apollo 11 a la Lluna, la conquesta de l’espai no ha fet més que evolucionar i, gràcies a les múltiples companyies que ho estan investigant, es creu que d’aquí a poc els primers prototips de cases a l’espai es començaran a posar en pràctica. Tot i això, encara no s’ha trobat una manera prou eficaç per fer aquesta idea realitat. Per aquest motiu, aquest projecte vol investigar la viabilitat de construcció de les estructures geodèsiques. Les geodes o estructures geodèsiques són unes cúpules formades per triangles que intenten assimilar-­ se al més possible a l’esfera. Gràcies a la seva forma, tenen unes característiques molt peculiars que fan de les estructures unes cases molt eficients climàticament, econòmicament i constructivament. A causa d’aquesta eficiència a la Terra, es vol examinar-ne la viabilitat d’adaptació a la superfície d’un altre planeta.

Objectiu L’objectiu d’aquest treball és concloure si les estructures geodèsiques tenen les característiques estructurals necessàries per ser construïdes a altres planetes. Per aconseguir-ho, es van establir tres paràmetres en què la casa havia de ser eficient fora de la Terra: la resistència estructural, l’eficiència energètica i la viabilitat de construcció.

Metodologia Per poder executar l’estudi es va utilitzar el mètode científic. Primer, a través d’articles científics i pàgines web especialitzades (enllaçades a la bibliografia), es va recollir tota la informació necessària per poder comprendre les estructures geodèsiques. A part, de la mateixa manera, es va buscar informació de les condicions que han de tenir les estructures a la Lluna i a Mart. Paral·lelament, es van mirar diferents propostes de projectes de cases a altres planetes per conèixer pos-

sibles mètodes de construcció a l’espai. Després, es van prototipar de manera casolana diverses idees per aconseguir un mètode factible per construir la geoda a la superfície d’un altre planeta. Finalment, es van comparar les dades entre les característiques estructurals de la geoda i les de les cases fora de la Terra. A més a més, es va valorar la viabilitat de cada un dels prototips construïts, tenint en compte la facilitat i la rapidesa de muntatge. Un cop valorats els dos fronts d’investigació, es va poder extreure una conclusió.

Resultats En aquest estudi s’han llegit cinquanta-una fonts, en les quals es destaquen les que estudiaven les característiques estructurals de les geodes (Cowcher, 2016; Ghorbanzadeh, 2016; Segui, 2022) i les condicions a les superfícies de la Lluna i de Mart (ESA, 2013; ESA, 2016). Gràcies a aquestes investigacions s’ha aprofundit els coneixements de les característiques de la geoda: la seva resistència estructural, els avantatges tèrmics en ser climatitzada i la seva versatilitat de disseny. De la mateixa manera, la recerca informativa també ha permès conèixer els climes extrems que hi ha en aquests planetes i les diverses forces externes que hauria de resistir un habitatge instal·lat a la seva superfície. Per altra banda, un mètode de transport i construcció de la geoda fora de la Terra necessitava ser investigat. A través del disseny d’una geoda i l’experimentació amb diverses metodologies de reconstrucció inspirades en projectes reals (https://www.spacexarch.com/ i https://spacearchitect.org/projects/), s’han creat diversos prototips plegables. El primer model, com es pot veure a la figura 1, es basava en el muntatge per peces de l’estructura. Aquesta maqueta no complia cap dels requisits que havia de tenir el muntatge: no era ràpida de muntar, no optimitzava l’espai d’emmagatzematge i tampoc no garantia la resistència estructural. Per altra banda, el segon prototip, que es mostra a la figura 2, estava pensat com una tenda de campanya que es muntés a través de tensionar els diversos components

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 137-139 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.91 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

GEODESIC DOMES: STRUCTURAL STUDY FOR HOUSING BEYOND EARTH

137

Premis Exporecerca Jove XXVI

Figura 1. Prototip plegable basat en la idea de muntar l’estructura per peces. Font: Elaboració pròpia.

Figura 2. Prototip plegable basat a tensionar les diverses parts de la construcció. Font: Elaboració pròpia.

de l’estructura. Tot i que aquest model presentava molt bon aprofitament de l’espai, no era prou ràpid de construir ni assegurava la rigidesa de la geoda. Després d’aquestes proves, es va desenvolupar un altre sistema basat en el del prototip dos, però amb els nodes ja pretensats, com es pot observar a la figura 3. Aquest, malgrat que no oferia un emmagatzematge òptim com el segon, podia reduir el seu volum un 50 % aproximadament, com es veu a la figura 4. A més, era el model que requeria el mínim temps de muntatge gràcies al sistema de juntes elàstiques i la màxima rigidesa estructural, comparat amb els altres models. Per aquests motius, es va considerar aquest prototip el definitiu, ja que complia totes les necessitats del muntatge.

Figura 3: Prototip final muntat. Font: Elaboració pròpia.

Figura 4. Prototip final plegat Font: Elaboració pròpia.

A més, es va poder arribar a un prototip que demostrés l’eficàcia de la seva construcció. Com a conclusió, aquest estudi assenyala que la rigidesa estructural, l’eficiència energètica i la possibilitat d’instal·lar-se a un altre planeta són els tres factors més importants que permeten a la geoda ser una estructura viable per ser construïda a un altre planeta i que la geoda compleix els tres. Cal mencionar que l’estudi no ha indagat en els materials adients per a aquest tipus d’estructura fora de la Terra. Tot i això, un cop trobats els materials adequats per a la geoda, no es dubta de la viabilitat d’aquestes estructures per convertir-se en les cases del futur.

Bruna Ribas Rof

Referències

138

Conclusió Finalment, gràcies al fet que la geoda complia tots els requisits que ha de tenir una estructura fora de la Terra, s’ha pogut concloure que les estructures geodèsiques serien una possibilitat viable per ser un habitatge fora de la Terra.

Cowcher, D. (2016). Design and analysis of geodesic tensegrity structures with agriculture applications. Londres: LAP Lambert Academic Publishing. ESA = The European Space Agency (2013). «Building a lunar base with 3D printing». A: The European Space Agency [en línia]. <https://www.esa.int/Enabling_Support/Space

desic domes in a simple word in addition with studding a case and designing a research center with this structure». Curr World Environ [en línia], vol. 11, núm. especial 1, p. 54-65. <https://doi.org/10.12944/CWE.11. SPECIAL-ISSUE1.08>. Segui, P. (2022). «Cómo hacer un domo o cúpula geodésica en el jardín de casa». A: OVACEN [en línia]. <https:// ovacen.com/domo-cupula-geodesica/> [Consulta: 11 octubre 2025].

Cúpules Geodèsiques: Estudi estructural per a l’habitatge fora de la Terra

_Engineering_Technology/Building_a_lunar_base_with _3D_printing> [Consulta: 8 gener 2025]. ESA = The European Space Agency (2016). «Making a home on the Moon». A: The European Space Agency [en línia]. <https://www.esa.int/Education/Teach_with_the_Moon/ Making_a_Home_on_the_Moon> [Consulta: 8 gener 2025]. Ghorbanzadeh, M. (2016) «How to build a geodesic dome. An overview and introduction for construction of geo-

139

entrevistes

ENTREVISTA A NURI PALMADA (SOM ENERGIA) Daniel Trias Mansilla

Professor agregat. Escola Politècnica Superior. Universitat de Girona. dani.trias@udg.edu

Nuri Palmada Garcia és enginyera industrial i activista energètica. L’any 2011 va ser una dels socis fundadors de Som Energia, la cooperativa energètica que avui compta amb més de 86.000 associats. Actualment la Nuri és membre del Consell Rector de Som Energia i cap de l’equip de nous projectes de generació. Té molt Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 140-143 • ISSN: 2013-9861 • DOI: 10.2436/20.2004.01.92 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

clar que ens queda molt camí per recórrer per aconse-

140

guir una producció d’energia verda i renovable.

Has estat unida a Som Energia des de la seva creació. Quina havia estat la teva trajectòria fins al moment? Vaig estudiar enginyeria industrial a l’Escola Politècnica de Girona, formant part de la primera promoció, i em vaig especialitzar en l’àmbit de la indústria agroalimentària i en organització industrial. Vaig començar les meves primeres feines en el sector agroalimentari i la indústria metal·lomecànica, que és capdavantera a Girona. Paral·lelament, em vaig interessar pel tema de les energies renovables, ja que les veia com una necessitat evident i una alternativa clara als combustibles fòssils i l’energia nuclear. De fet, l’accident de Txernòbil, que de petita em va traumatitzar força, em va marcar profundament i va guiar el meu camí professional cap a les renovables. Jo crec que aquest va ser el meu propòsit. Com que en aquella època les renovables pràcticament no s’ensenyaven a la Politècnica, vaig estudiar pel meu compte mitjançant estudis a distància, rebent llibres de l’Institut d’Energies Renovables de Sevilla. Espanya ja començava a ser capdavantera en aquest camp en aquell moment. Posteriorment, vaig crear el meu propi despatx d’enginyeria amb uns companys, centrat en l’eficiència energètica i petits projectes d’energies renovables. Després de passar per diferents feines, incloent-­ hi la innovació sectorial, vaig poder dedicar-me plenament al sector de les renovables a Som Energia, una cooperativa sense ànim de lucre i ciutadana que vam fundar a Girona ja fa quinze anys, juntament amb altres persones motivades per la lluita contra el canvi climàtic i per la democratització de l’energia.

Si no recordo malament, quan tu estudiaves enginyeria industrial éreu tres noies en una classe d’uns 40-50 estudiants. Tot i que la proporció ha millorat, encara estem molt lluny d’una paritat ideal. Què ens cal fer a les universitats per seguir augmentant la incorporació de dones als estudis tecnològics i d’enginyeria? És cert que en la meva època érem molt poques noies, i, malgrat que la proporció ha millorat un xic, no ho ha fet prou. En estudis com enginyeria biomèdica o agroalimentària es pot percebre una proporció més alta de dones, però en branques com la mecànica o l’electrònica la presència de noies continua sent molt escassa. Per augmentar la incorporació de dones, caldria comunicar la tecnologia des d’una perspectiva més tecnofeminista. Les noies s’interessaran per la tecnologia quan siguin conscients que aquesta pot servir per aconseguir un món millor i millorar la qualitat de vida, especialment en àmbits com les cures, la salut, la conciliació i l’ecofeminisme. La mirada femenina aporta un sentit de generar vida i benestar, i això ajuda a canviar la percepció de la tecnologia com quelcom fred, purament productiu o sense propòsit ni valors… Això ha de canviar! La tecnologia ens pot fer a tots la vida molt millor! Maria Arnal canta un poema de Joan Brossa que diu «la gent no s’adona del poder que té…».1 L’escolto i sembla que parli de vosaltres. Som Energia és avui la cooperativa energètica més gran d’Europa. Ens pots resumir una mica la vostra història? Som Energia, que es va fundar a Girona i aviat celebrarà quinze anys, és actualment la cooperativa d’energies renovables més gran d’Europa. L’objectiu fundacional era que la ciutadania s’apropiés de la transició energètica i fos al centre d’aquest canvi. De fet, en aquell moment ja existien altres cooperatives europees com Ecopower, a Bèlgica, o Enercoop, a França, i moltes d’altres a Alemanya i als països nòrdics, i el que volíem era portar aquest model al nostre país. 1. Maria Arnal i Marcel Bagés, 2017, «La gent» [vídeo], Youtube <https://www.youtube.com/watch?v=Ir-OICclkLo>. De l’àlbum 45 cerebros y 1 corazón (Fina Estampa) (consulta: 18 juliol 2026).

L’exemple de cooperativa sense ànim de lucre que és Som Energia ha portat alguns socis a fundar Som Connexió, d’una banda, i Som Mobilitat, d’una altra, altres cooperatives de l’àmbit tecnològic. De quina manera creeu sinergies? La intercooperació és un dels set valors cooperatius fonamentals i, per tant, la col·laboració sorgeix de manera natural, ja que en el món cooperatiu es coopera i no es competeix. Amb Som Connexió i Som Mobilitat es creen sinergies a través de reptes comuns, com la transferència de coneixement (per exemple, en àmbits com la intel·ligència artificial (IA) amb Som Connexió). També participem amb Som Mobilitat en projectes comuns com és Som Comunitats, una plataforma que dona servei a comunitats energètiques locals. A més, molts socis activistes de Som Energia han format grups locals que ara estan creant les seves pròpies comunitats energètiques locals, i la idea és mantenir la voluntat d’intercooperar i ajudar-se mútuament. El cooperativisme no es pot entendre d’una altra manera. Dins els objectius de la UE per al 2030 s’inclou que el 81 % de la generació d’energia provingui de renovables. Quins són els grans reptes que ens cal afrontar al nostre país els propers cinc anys? El repte principal a Catalunya és que s’ha quedat molt enrere en el desplegament de renovables en comparació amb la resta de l’Estat espanyol. La distància entre la realitat actual i l’objectiu fixat (neutralitat climàtica per al 2050 i fites intermèdies per al 2030) és abismal.

Les dades de 2024 mostren una dependència aclaparadora de l’energia nuclear (56,9 % de la producció total), mentre que només un 18 % de la generació elèctrica bruta a Catalunya prové de fonts sostenibles. L’eòlica aporta un 7,6 % i la fotovoltaica un magre 3,1 %, tot i el gran desplegament d’autoconsum que hi ha hagut. Aquest 18 % contrasta amb el 52,6 % de les renovables a l’Estat. Aquesta baixa producció fa que Catalunya hagi de dependre de la importació, havent importat el 2024 un 12,9 % de la seva demanda elèctrica, el percentatge més alt des del 2010. Això evidencia la fragilitat del sistema i que no s’està a prop de la sobirania energètica. A més, aquesta manca de generació pròpia en zones d’alt consum com Catalunya provoca un problema de descompensació a la Península, tal com es va comprovar amb l’apagada massiva del 28 d’abril de 2025. L’objectiu hauria de ser «apropar la generació al consum». Respecte a les fites del PROENCAT 2050, l’objectiu era tenir 15.500 MW de renovables el 2030. Actualment, falta un 79,6 % de la generació renovable per assolir aquesta fita. És evident que aquests objectius són «descomunals». Això genera una gran incertesa sobre què passarà quan es tanquin les nuclears el 2035 i si hi haurà prou potència per a la reindustrialització basada en la intel·ligència artificial i l’electrificació i la reindustrialització necessària a Catalunya. Ens podem preguntar si el tren ja ha passat o acabarà arribant, però el que és evident és que va amb molt de retard. Mentre Catalunya es debatia en la paràlisi administrativa i la contestació territorial, la resta d’Espanya ha dut a terme un desplegament massiu de renovables que ens ha acabat abocant a una «canibalització dels preus» al mercat elèctric OMIE. Aquesta dràstica baixada de preus fa que la fotovoltaica petita i distribuïda ja no sigui econòmicament competitiva sense ajuts ni incentius per a la majoria de promotors, fet que posa en risc el model que des de Catalunya es vol promoure. Des de Som Energia hi seguim apostant, però amb molta precaució, seny i equilibri, ja que també hem de poder seguir oferint preus raonables als nostres socis. Som Energia també té un paper important en la promoció d’instal·lacions d’energia fotovoltaica. Prova d’això és la recent inauguració d’una planta de 2,31 MW de potència nominal, a través d’un programa participatiu promogut per la cooperativa. Per què heu optat per aquesta forma de finançament? Som Energia té al voltant de 30 MW d’energia instal·lada, i totes les plantes s’han finançat mitjançant aportacions al capital voluntari dels socis, menys una, que ha estat finançada amb Fiare (banca ètica). Aquesta és la manera que tenim les cooperatives d’aixecar capital. El programa participatiu al qual es fa referència és Generation KWh, un sistema que funciona des de fa deu anys. Es tracta d’un sistema d’autoabastament virtual col·lectiu (com un autoconsum virtual). Els socis fan una aportació proporcional al seu consum anual i, a canvi, durant vint-i-cinc

ENTREVISTA A NURI PALMADA (SOM ENERGIA)

El propòsit inicial era la lluita contra el canvi climàtic, que en aquell moment es veia com una amenaça, tot i que ara ja s’ha convertit en una realitat. Altres valors fonamentals de la cooperativa eren oferir una alternativa als oligopolis energètics, essent una empresa totalment democràtica, transparent i sense ànim de lucre. Som Energia també volia demostrar que és possible una altra economia més enllà del capitalisme agressiu i financer, més enllà del repartiment de dividends… Demostrar que el valor d’una empresa està en el bé comú que aporta a la societat i no en l’interès financer. Tot i l’èxit, en aquests quinze anys hi ha hagut un canvi de context molt exagerat, el context social ens ha portat d’una consciència més col·lectiva a una visió més individualista. És a dir, es tendeix a la cerca de solucions individuals, en lloc de lluitar per canviar o modificar el sistema. De fet, la majoria de socis activistes que tenim a Som Energia són d’edat més avançada, potser perquè tenen més temps, però també trobem a faltar aquesta actitud en gent més jove. Tot i això, la missió de Som Energia de generar sobirania energètica, distribuïda i en mans de la ciutadania continua sent la raó de ser del projecte. Després de quinze anys tenim 86.000 socis repartits per tot l’Estat espanyol (el 70 % aproximadament a Catalunya), 120.000 contractes elèctrics i una producció pròpia de 71 GWh any.

141

entrevistes

anys, paguen l’energia consumida a preu de cost de producció. Aquest mètode aporta estabilitat en el preu de l’energia i actua com una assegurança per als socis. El sistema Generation KWh està pensat especialment per a aquells socis que no tenen la possibilitat de tenir autoconsum individual a casa seva (per exemple, els que viuen de lloguer o en pisos).

Imatge 1. Nuri Palmada (esquerra) amb altres socis de Som Energia, a la inauguració d’una planta fotovoltaica. Font: Som Energia.

Daniel Trias Mansilla

Sovint la promoció d’instal·lacions d’energia renovable topa amb col·lectius ecologistes, amb els quals segurament compartiu bona part dels ideals. Com creieu que es poden resoldre aquests conflictes? Per fer la transició energètica és evident que hi ha d’haver una ocupació de l’espai i són necessàries certes renúncies. El model de Som Energia és d’una tipologia de projectes a una escala petita-mitjana. El que passa és que moltes vegades ens consta fer aquesta comparació. Si no has vist mai un projecte de 500 MW, el teu cervell no s’imagina què significa l’ocupació de 1.000 hectàrees. Llavors, si veus un projecte de 5 MW, que és la tipologia de projectes que fem nosaltres, com a màxim, et pot semblar que ja és moltíssim, quan en realitat són 7-8 hectàrees com a màxim. És evident que hi ha renúncies. També crec que s’ha de ser valent i, si som conscients de la magnitud del problema del canvi climàtic a què ens enfrontem, cal valorar quin és el cost de no fer res, de seguir com estem. De vegades hem de posar el grau de contestació social amb la perspectiva d’allà on volem anar.

142

A Som Energia també promoveu un projecte de generació urbana per tal que els socis que no disposen de teulades també puguin tenir una instal·lació fotovoltaica compartida… Quins són els reptes tecnològics i legals que heu hagut d’afrontar? Com valoreu l’experiència? Aquest projecte de generació urbana s’anomena GURB i no són més que autoconsums compartits en xarxa en zones urbanes. Som Energia té un pla per instal·lar fins a 50 GURB, principalment a Catalunya, d’aquí a quatre o cinc

anys. Pel que fa als reptes, crec que n’hi ha de tres tipus. D’una banda, reptes legals i administratius. Aquests s’han anat superant amb el temps. Inicialment, hi havia esculls amb la distribuïdora, ja que aquest sistema d’autoconsum compartit està regulat pel Reial decret 244/2019, i aquesta s’hi ha hagut d’adaptar. Avui dia aquestes barreres estan bastant superades. Després tenim reptes tecnològics i físics (actuals). La principal barrera actual és la dificultat de trobar cobertes viables. Els GURB necessiten instal·lacions d’uns 100 kW com a mínim, la qual cosa implica teulades d’uns 500 metres quadrats. Les cobertes han de ser idònies, han de tenir un bon estat estructural per suportar la instal·lació i garanties d’impermeabilització. No és fàcil trobar cobertes en bon estat i d’aquestes dimensions en zones urbanes. Finalment, tenim els reptes econòmics i socials. El model de negoci dels GURB està molt ajustat, per la qual cosa és difícil oferir un gran benefici als propietaris per llogar les seves cobertes, cosa que complica la negociació. En general, l’experiència es valora positivament, però el procés d’anàlisi de cobertes és com un embut, ja que se n’han d’analitzar moltíssimes per trobar-ne una d’adequada. Al web de Som Energia es diu que l’objectiu és cobrir el 100 % de l’energia… Teniu previst promoure altres instal·lacions? Com podem resoldre el problema de l’estacionalitat i temporalitat de la fotovoltaica? L’objectiu de Som Energia és ser al màxim d’independents possible del mercat elèctric, sempre que això sigui sostenible. S’ha d’actuar per ser una alternativa real. Actualment, Som Energia s’enfronta a una paradoxa: l’acumulació de contractes d’autoconsum individual sobre­ dimensionats per part dels socis genera un gran volum d’excedents a hores solars que la comercialitzadora ha de gestionar i reemborsar als socis. Això crea complexitat i complica la gestió de les plantes pròpies col·lectives, ja que s’assoleix i se supera el 100 % de cobertura amb energia pròpia en algunes hores i mesos, però sense poder consumir aquesta energia quan es genera. Per resoldre el problema de l’estacionalitat i la gestió de la demanda cal fer diferents accions. L’emmagatzematge centralitzat: s’està tramitant la instal·lació de bateries centralitzades a les plantes de generació pròpies per desplaçar la producció de les hores solars cap a les hores de consum dels socis. Aquest element és clau per a la capacitat de gestió del sistema. També cal actuar en l’emmagatzematge domèstic: fomentar i facilitar que els socis amb instal·lacions individuals es posin bateries domèstiques. Finalment, també cal una generació diversificada juntament amb la gestió de la demanda, és a dir, apostar per hibridar les plantes i buscar una combinació diversa amb eòlica i hidràulica, tot i que també produeixen a hores solars, però ens ajuden a ser més independents del mercat en hores en què tenim més consum. El que cal, però, és treballar per desplaçar els consums dels socis a les hores de major generació solar.

Quin paper té la innovació en la transició energètica? Quin seria el paper de la ciutadania? La innovació està transformant l’objectiu de les empreses energètiques. L’objectiu ja no és només produir tants quilo­ watts (kWh), sinó oferir un servei. Això implica, per exemple: donar servei a la xarxa, oferint estabilitat (sincronisme i control de voltatge), i ajudar a gestionar els consums, optimitzant el moment en què es consumeix l’energia. I també desenvolupar la intel·ligència energètica mitjançant la intel·ligència artificial i l’anàlisi de dades, àmbit en el qual les empreses hauran de posar-se les piles.

La innovació també és essencial, perquè l’objectiu de la neutralitat climàtica requereix un desplegament massiu i immediat de tecnologies netes. Pel que fa al paper de la ciutadania, aquesta està evolucionant des d’un paper passiu a un d’actiu en el sistema energètic. Més que «prosumidor» (terme que implica que es continua sent un consumidor), la ciutadania passa a ser un actor principal, passa a ser el centre de la transició ecosocial. Aquest paper actiu es manifesta en diferents vessants, com en la participació col·lectiva: formar part de cooperatives energètiques (com Som Energia) o comunitats energètiques locals. També en la generació distribuïda: fomentar projectes d’autoconsum compartit i en mans de la ciutadania. La ciutadania també està evolucionant pel que fa a la gestió de la demanda i flexibilitat. És a dir, anar més enllà de la simple generació. Això inclou fer compres conjuntes d’aparells d’eficiència (com l’aero­ tèrmia) o de carregadors elèctrics i gestionar la demanda de forma intel·ligent. Una bona perspectiva de futur és també l’intercanvi d’energia. La propera revisió del Reial decret d’autoconsum obrirà l’oportunitat de transferir excedents d’autoconsum als veïns (peer to peer), i això crearà molts avantatges. En general, els models ciutadans, però, perquè funcionin, han de ser de baix a dalt (bottom-up). Sovint hi ha iniciatives de dalt a baix (top-down) per part de l’Administració, però de vegades creen dificultats perquè no són realment sorgides de la voluntat de la gent. No dic que hi pugui haver iniciatives de dalt a baix que funcionin, però normalment és així. El desafiament actual exigeix una acció unificada i urgent de tots els agents socials, inclosa la ciutadania… People have the power!2

Imatge 2. Instal·lació fotovoltaica de 2,1 MW de potència nominal, inaugurada el novembre de 2025. Font: Som Energia.

2. P. Smith (2011, 23 març). People have the power [vídeo]. Youtube. <https://www.youtube.com/watch?v=pPR-HyGj2d0> (consulta: 18 juliol 2026).

ENTREVISTA A NURI PALMADA (SOM ENERGIA)

En el moment de la gran apagada el 28 d’abril del 2025 es diu que aproximadament el 70 % de l’energia provenia de fonts renovables, el 60 % de la qual era fotovoltaica… Quines mesures s’haurien de tenir en compte perquè no es repetís? L’apagada fou provocada per la pèrdua sobtada de 15 GW de potència, equivalent a gairebé el 60 % del consum elèctric. Segons els informes, la causa no va ser directament l’alta penetració de renovables, sinó que la xarxa no tenia els mecanismes adequats per gestionar els desequilibris generats. La crisi va ser una cadena d’errors, iniciada per una sobretensió (over-voltage) i un descontrol del voltatge a la xarxa, fet que es va estendre en cascada. La qüestió clau va ser que en aquell moment molta energia renovable no estava aportant sincronisme a la xarxa, a diferència de les centrals clàssiques, que proporcionen inèrcia i ajuden a estabilitzar la xarxa. Les desconnexions automàtiques degudes a l’excés de voltatge van generar un efecte dòmino fins al col·lapse. Les mesures que s’han de prendre (i que ja s’estan des­ envolupant mitjançant nous procediments operatius) són: el paper actiu de les renovables a l’hora de donar servei a la xarxa i oferir estabilitat, ja sigui aportant sincronisme o amb el control de voltatge; la millora de l’emmagatzematge: la introducció de bateries és l’element clau per poder gestionar el sistema; la planificació i regulació dinàmica: s’han de corregir les debilitats estructurals, com la planificació insuficient i la feble regulació dinàmica de la xarxa per reaccionar davant d’oscil·lacions de voltatge; i finalment, acció urgència (Decret llei 22/2025): el Decret llei 22/2025, aprovat recentment per la Generalitat, és una prova de la necessitat d’actuar urgentment per evitar un nou risc d’apagada, introduint mesures per impulsar l’emmagatzematge i la generació distribuïda. De totes maneres, la realitat del sector actualment no facilita la inversió en nova renovable a Catalunya.

143

ressenyes

RESSENYES

Josep (Pep) Puig i Boix (2025). L’aprofitament de la força del vent. Barcelona: Associació Eurosolar de Catalunya. 278 p. ISBN 978-84-09-78989-4

Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 144-146 • ISSN: 2013-9861 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

La lluita per la sobirania ha marcat la història de Catalunya, un concepte que ha anat prenent formes diferents segons les necessitats de cada època. El DIEC defineix sobirania com la «qualitat del poder polític d’un estat o d’un organisme que no és sotmès a cap altre poder. Sobirania popular. Sobirania nacional». I si traslladéssim aquesta idea al camp de l’energia? La sobirania energètica és precisament la proposta que l’enginyer industrial Pep Puig i Boix ens presenta a través d’un repàs tan didàctic com ben fonamentat sobre la història de l’aprofitament de la força del vent. L’expertesa de Puig —‌especialitzat en tècniques energètiques des dels anys setanta i cofundador de la primera cooperativa eòlica a Catalunya, Ecotècnia— es fa palesa en cada pàgina. Ara ens ofereix una aproximació a l’energia eòlica àgil i accessible, amb la voluntat que el missatge sobre la necessitat d’aprofitar els recursos naturals arribi a tothom amb la força i la claredat que es mereix. A través de la seva obra, (re)descobrim que les energies renovables no són una novetat del nostre temps, sinó la continuació d’una relació ancestral entre la humanitat i els recursos naturals. Puig connecta l’aprofitament d’aquests recursos amb un canvi profund en el nostre rol: hem passat de ser societats transformadores d’energia a ser simplement consumidores. D’aquí sorgeix un debat urgent: la pèrdua de l’accés a l’energia. Qui té dret a aprofitar el vent o el sol? La terra és realment de tothom? Des d’una defensa clara dels béns comuns i el seu aprofitament per part de les comunitats locals, el llibre explora experiències reeixides del que anomena democràcia energètica. I és legítim preguntar-se: qui es podria opo144

sar a democratitzar l’accés a l’energia? Puig assenyala aquells actors —‌sovint forans, sempre extractius— que s’amaguen darrere d’un discurs conservador que tracta el paisatge i la natura com un producte més de consum. La història recent de Catalunya ens ofereix exemples d’aquesta consciència comunitària. La revolta de Fígols de 1932 n’és un testimoni potent: mostra com l’explotació dels recursos ha de ser gestionada des del territori i per al territori. Tot va començar quan les dones de la colònia tèxtil del Carme, a Sant Salvador de la Vedella, es van declarar en vaga per les seves condicions de vida i treball. En suport seu, els miners de Fígols i Sant Corneli s’hi van sumar, i això va donar peu a una vaga general revolucionària que va estendre’s per l’Alt Berguedà i altres zones mineres. Organitzats al voltant de la Confederació Nacional del Treball (CNT), els miners van abolir la propietat privada dels mitjans de producció i van posar en marxa un sistema d’autogestió de les mines, fins llavors en mans de l’únic propietari, José Enrique de Olano —‌empresari d’origen basc, nascut a Liverpool i membre del partit conservador—, que explotava tant els recursos com les persones, sense cap consideració pel territori ni pels que l’habitaven. Tot i que la revolta va ser durament reprimida al cap d’una setmana i el model extractiu va tornar a imposar-­ se, l’episodi queda com a prova que una explotació desvinculada de la comunitat no beneficia ni les persones ni el medi. L’aprofitament de la força del vent posa sobre la taula aquests conflictes i ofereix alternatives organitzades que beneficien tant el territori com qui l’habita. En un context de crisi climàtica, en què les energies renovables són cada vegada més necessàries, la pregunta que ens deixa lligada és clara: volem ser sobirans energèticament o preferim que altres explotin els recursos, mentre els beneficis se’n van, com el vent, cap a altres llocs? El llibre de Pep Puig reflexiona amb profunditat sobre aquestes qüestions i proposa camins per fer un ús del vent que sigui, alhora, comunitari, democràtic i sobirà. Aurora Madaula i Giménez

Nikola Tesla és, sens dubte, una de les figures més enigmàtiques i fascinants de la història de la ciència i la tecnologia. La seva capacitat inventiva i la seva visió del futur han fet d’ell un personatge gairebé mitològic, amb una aura tòpica de geni solitari que sovint l’ha situat en el límit entre la tecnologia i la llegenda. Amb Els meus invents, publicat originalment com una sèrie d’articles a l’Electrical Experimenter i ara traduït per primera vegada al català per Ferran Ràfols Gesa, en l’interessant petit segell editorial Veles i Vents Edicions, tenim l’oportunitat de gaudir en primera persona de la seva història i el seu mètode d’invenció. Aquesta obra, lluny de ser un simple relat autobiogràfic, és una finestra a la ment d’un inventor que va revolucionar el concepte d’energia elèctrica i va establir les bases de la tecnologia moderna. Tesla no només narra les fites més rellevants de la seva vida, sinó que també comparteix el seu procés mental, les seves idees i com deslloriga els reptes als quals es va enfrontar. El llibre és una bona selecció que ens transporta des de la seva infantesa europea als Balcans fins als laboratoris de Nova York, on va concebre algunes de les seves invencions més revolucionàries, com el motor d’inducció magnètica, la coneguda bobina de Tesla o els primers passos en les comunicacions sense fils. El valor de la primera traducció al català d’aquest text no es pot menystenir. Fins ara, My inventions havia arribat als lectors catalanoparlants només a través de traduccions indirectes en altres llengües. Amb aquesta versió, el text guanya una proximitat inèdita, respectant l’estil original de Tesla i oferint una lectura fluida i fidel al pensament de l’autor. La traducció de Ràfols Gesa, acurada, neta i meticulosa, permet als lectors endinsar-se en les paraules de Tesla amb una claredat lingüística que manté el to visionari de l’original. Tesla va ser un pensador d’idees radicals, moltes de les quals es van avançar massa al seu temps. L’obra ens revela com concebia la transmissió d’energia sense fils, una idea que en aquell moment semblava una quimera, però que avui dia és la base de tecnologies com la transmissió d’electricitat sense fil i les comunicacions modernes. Perquè, si Tesla ha estat una figura tan controvertida, és, en gran part, degut al fet que la seva història ha estat envoltada de disputes i equívocs. Precisament un dels grans debats sobre la seva figura és el seu paper en la invenció de la ràdio. Encara que el nom de Marconi o el de Meucci solen associar-se a aquesta fita, Tesla va presentar patents que podrien haver estat la base real d’aquesta tecnologia. La

seva lluita legal per obtenir el reconeixement de les seves contribucions en aquest camp és un exemple de com la història pot oblidar fins i tot els més grans innovadors. Un altre aspecte polèmic és la seva relació amb Thomas Edison. Sovint presentats com a rivals irreconciliables en la història de la guerra dels corrents, Tesla i Edison plantegen dues concepcions oposades de la tecnologia: mentre que Edison apostava per un desenvolupament empíric i comercial de la tecnologia, Tesla aportà una perspectiva teòrica i visionària, que va donar forma, per exemple, al sistema de transmissió del corrent altern que avui dia alimenta el món. Aquest enfrontament, que sovint s’ha plantejat de manera molt reduccionista, ens recorda la complexitat dels processos socials d’innovació i la necessitat de mirar més enllà de les simplificacions històriques. També hi ha qui presenta Tesla com un home oblidat, un geni que va acabar en la pobresa i marginat per la societat. Tot i que és cert que els seus darrers anys van ser marcats per dificultats econòmiques, potser no va ser tant així. En definitiva, la seva influència ha estat indiscutible en el desenvolupament de la ciència i la tecnologia modernes. Els meus invents és una lectura imprescindible per als amants de la tecnologia i per a tothom que cerqui entendre com funciona la ment d’un inventor. Despulla els racons de l’enginy. Tesla demostra que la creació d’artefactes no és un acte d’inspiració espontània, sinó un procés metòdic, ple de proves i errors, d’intuïcions i fracassos. Creativitat, ciència i tècnica, sí: però també, sobretot, molta feina i esforç. I, al final del camí, afortunadament, potser algun èxit. Que la inspiració us trobi treballant, futurs inventors. Pàgina web: https://velesiventsedicions.cat/product/els-meus -invents/. Antoni Hernández-Fernández

Genís Roca (2025). La revolució inevitable. Una càpsula sobre la societat de la intel·ligència artificial. Barcelona: Ara Llibres. (Càpsula) 96 p. ISBN 979-13-87801-03-8.

L a revolució inevitable és un d’aquells llibres breus però intensos que obren finestres de pensament més enllà de la immediatesa de l’actualitat. La seva brevetat —‌només 96 pàgines— juga a favor del missatge: no hi ha ornaments innecessaris, sinó una línia de pensament nítida que convida a la reflexió. A la sobretaula. Es llegeix a petites onades que, acumulades, formen un corrent que empeny el lector a pensar què significa viure en temps d’una revolució tecnològica que avança a una velocitat vertiginosa. El seu mateix

Ressenyes

Nikola Tesla (2025). Els meus invents. Traducció de Ferran Ràfols Gesa. Sant Cugat del Vallès: Veles i Vents Edicions. 168 p. ISBN 978-84-129926-1-8

145

ressenyes

Ressenyes

títol ja és una declaració: hi ha canvis que no podem evitar, transformacions que es despleguen davant nostre amb la força d’una marea tecnològica i social. La intel·ligència artificial, amb les seves promeses i les seves ombres, n’és l’exemple més evident i, potser, més urgent. Aquest volum, publicat dins la col·lecció «Càpsula» d’Ara Llibres, no és un manual tècnic ni un relat apocalíptic: es tracta d’un assaig que interpel·la el lector amb la serenitat d’un diagnòstic i l’empenta d’un advertiment. Escrita amb un estil clar i directe, Genís Roca desplega els arguments que expliquen per què la intel·ligència artificial (IA) no és només una eina més, sinó un vector de canvi social, cultural i econòmic que ja no podem ignorar. Però, més enllà de l’anàlisi, el llibre obre un espai per a la pregunta essencial: com podem guiar aquesta revolució inevitable perquè serveixi al bé comú? Aquí és on l’assaig ressona amb els debats internacionals sobre ètica de la IA. La UNESCO ha donat les seves recomanacions sobre l’ètica de la intel·ligència artificial i ha posat de manifest que la tecnologia no és neutra: ha d’estar orientada per principis de drets humans, sostenibilitat i inclusió. Aquest marc global dialoga amb iniciatives locals com la Declaració de Barcelona, que ja defensà el 2017 una IA segura, fiable i

146

respectuosa amb la dignitat humana. El llibre ens recorda que la revolució no és només inevitable, sinó també governable (o hauria de ser-ho), sempre que la sotmetem al filtre de l’ètica i la responsabilitat. Llegiu La revolució inevitable i deixeu-vos endur per una narrativa que alterna l’advertiment i l’esperança. La IA potser és més que una eina poderosa, capaç d’obrir horitzons inèdits en educació, salut, comunicació i recerca: pot ser un risc si es desplega sense regulació ni valors. Pensem en els drons autònoms que ja han impactat a les guerres d’Ucraïna o la invasió de Gaza. L’obra és, en definitiva, una crida a no ser espectadors passius, sinó ciutadans actius en la construcció d’aquest futur compartit. El valor d’aquestes càpsules rau a fer entenedor un debat complex a través d’una veu propera, i, en aquest cas, a vincular la tecnologia amb la condició humana. La revolució potser és inevitable, però la manera com l’encarem —‌amb ètica, amb consciència i amb responsabilitat— és encara una decisió oberta, si pensem que com a ciutadans en democràcia tenim cap dret a decidir. Pàgina web: https://arallibres.cat/cataleg/la-revolucio-inevitable/. Antoni Hernández-Fernández

recursos

PUBLICACIONS Redacció

Resum de les novetats principals anunciades pel TERMCAT durant el 2025 respecte dels seus diccionaris terminològics en l’àmbit de la tecnologia: 7 maig 2025 El català incorpora nous termes de la intel·ligència artificial https://www.termcat.cat/ca/actualitat/noticies/catala-incorpora -nous-termes-la-ia 21 maig 2025 Els termes de la cultura digital en català https://www.termcat.cat/ca/actualitat/noticies/els-termes-la-cultura -digital-catala 16 juny 2025 Es presenta el Diccionari de la transició energètica https://www.termcat.cat/ca/actualitat/noticies/presenta-diccionari -la-transicio-energetica

29 setembre 2025 Ampliem la terminologia de les plataformes de vídeo a la carta https://www.termcat.cat/ca/actualitat/noticies/ampliem-la -terminologia-les-plataformes-video-la-carta 22 octubre 2025 Actualització del Diccionari de mobilitat sostenible https://www.termcat.cat/ca/actualitat/noticies/actualitzacio-del -diccionari-mobilitat-sostenible 19 novembre 2025 Publicació de la Terminologia de la intel·ligència artificial https://www.termcat.cat/ca/actualitat/noticies/publicacio-la -terminologia-la-intelligencia-artificial Revista de Tecnologia, núm. 14 (2026), p. 147-147 • ISSN: 2013-9861 • https://revistes.iec.cat/index.php/RTEC

Diccionaris terminològics publicats pel TERMCAT. Novetats 2025

147

Normes de publicació

1.

Objectius i característiques de la revista

La revista de tecnologia és una revista de la Societat Catalana de Tecnologia de l’Institut d’Estudis Catalans. Aquesta revista, adreçada al col·lectiu de tècnics i estudiants de grau i de màster, publica articles de recerca i de divulgació sobre tecnologia i altres ciències frontereres. També inclou seccions i apartats sobre història, docència, documentació, actualitat, Internet i altres temàtiques.

2. Enviament i acceptació d’originals Els originals s’han d’ajustar a aquestes normes de publicació i s’han d’enviar per correu electrònic a l’adreça: revista. sct@correu.iec.cat. La revista de tecnologia accepta la presentació de treballs originals en català que s’adiguin amb la línia editorial de la revista. Els treballs poden ser articles de recerca o de divulgació originals o de revisió d’articles publicats anteriorment en altres mitjans, comunicacions breus, notes, ressenyes sobre publicacions i webs, etcètera. Atès que els lectors de la revista poden ser tècnics de qualsevol especialitat, es demana als autors que procurin que els seus articles puguin ser compresos per un públic tan ampli com sigui possible. Els autors dels articles han de donar fe que el treball no ha estat presentat ni publicat en cap altra revista o que, en tot cas, n’és una revisió. Els treballs rebuts que estiguin en procés d’aprovació per una altra revista quedaran invalidats. De manera excepcional, el Consell Editorial pot proposar i admetre, per la seva rellevància, la traducció d’un article difós en una altra publicació. Els treballs seran revisats per dos experts (peer review) i poden ser acceptats, acceptats prèvia modificació o refusats. En el cas que s’accepti el treball però amb modifica­ cions, els autors hauran d’atendre aquests canvis i retornar els treballs degudament modificats.

— Les pàgines han d’anar numerades correlativament. — Els textos han d’estar escrits amb el processador de textos Microsoft Word o un altre processador compatible. — S’ha d’enviar el text en suport electrònic. — S’ha d’enviar una sola carpeta per article, que ha de contenir el text amb les imatges incloses on corresponguin i també les mateixes imatges en arxius a banda del text. En els treballs només es poden utilitzar les unitats del sistema internacional (SI). Els treballs han de tenir els continguts següents: — Títol de l’article en català i en anglès. No s’han d’utilitzar abreviacions en el títol. — Nom i cognoms de l’autor, lloc d’adscripció (per exemple, departament i universitat), ciutat i país, i adreça de correspondència. En el cas que hi hagi més d’un autor, caldrà marcar l’autor de correspondència amb un asterisc. — Resum en català i en anglès (abstract) entre 100 i 150 paraules cadascun i entre 3 i 6 paraules clau en català i en anglès (keywords). — L’estructura del treball, en el cas dels articles de recerca, s’hauria d’ajustar, en la mesura del possible, als apartats següents: introducció, resultats i discussió, conclusions, agraïments, bibliografia i notes. a) Introducció: ha d’incloure els fonaments i el propòsit de l’estudi i ha d’utilitzar les citacions bibliogràfiques estrictament necessàries. b) Resultats i discussió: s’han d’exposar les opinions sobre el tema, s’han de descriure els resultats més rellevants i s’han de comparar amb els de treballs anteriors sobre el mateix tema. c) Conclusions: s’han de resumir els resultats obtinguts i també s’han de donar idees o perspectives de futur. d) Agraïments: s’ha d’agrair la col·laboració de les persones que hagin fet contribucions substancials en l’estudi i també s’ha d’especificar la font de finançament de la re­ cerca. e) Bibliografia: ha d’aparèixer al final del treball ordenada alfabèticament segons el cognom dels autors. • Articles de revista

Normes de publicació

3.

148

Característiques formals dels treballs

Els treballs han de tenir les característiques formals següents: — Han d’estar escrits en català. — Poden ser articles breus (entre 700 i 1.000 paraules) o articles extensos (entre 1.500 i 5.000 paraules). — El cos general del text ha de ser de 12 punts (del tipus de lletra Times New Roman o Arial). — L’interlineat ha de ser d’1,5 punts.

Casado, M. P. (2011). «ATLAS: una eina per descobrir la física fonamental de l’Univers mitjançant el gran col·lisionador d’hadrons (LHC)». Revista de Tecnologia [en línia], núm. 4, p. 4-11. <https://revistes.iec.cat /index.php/RTEC> [Consulta: 15 octubre 2020]. Haberman, B.; Yehezkel, C.; Salzer, H. (2009). «Making the computing professional domain more at­trac­tive: An outreach program for prospective students». In-

ternational Journal of Engineering Education, núm. 25 (3), p. 534-546. •

Llibres o monografies

bé han d’estar incloses en el text, al lloc on han d’aparèixer dins de l’article. Si les taules s’han fet directament en el document, no cal lliurar-les a banda. — Es recomana posar com a màxim 10 imatges (entre taules i gràfics) per article.

Castells, M. (2000). La era de la información. Vol. 1: La sociedad red. 2a ed. Madrid: Alianza. 5. Característiques formals de les imatges

• Capítols de llibres o monografies Area, M. (2009). «Las tecnologías de la información y comunicación en la educación. De la enseñanza asistida por ordenador al e-learning». A: Manual electrónico: Introducción a la tecnología educativa [en línia]. Santa Cruz de Tenerife: Universidad de La Laguna. <https://campusvirtual.ull.es/ocw/file.php/4/ebookte. pdf> [Consulta: 6 abril 2020]. Kollock, P. (2003). «Regalos y bienes públicos en el ciberespacio». A: Smith, M. A.; Kollock, P. (ed.). Comunidades en el ciberespacio. Barcelona: UOC, p. 259-282. f) Notes: s’han d’introduir com a notes a peu de pàgina i han de seguir una numeració contínua al llarg de tot l’article. El cos de la lletra ha de ser de 10 punts.

4. Característiques formals dels gràfics i les taules Els gràfics i les taules que es facin servir en els treballs han de tenir les característiques següents: — Han d’estar en format obert, que es puguin manipular (no en format d’imatge); per exemple, un full de càlcul si s’han fet amb aquesta eina. — Els gràfics han de tenir un peu que n’identifiqui el contingut i també la font d’on s’ha extret la informació. Dins del text caldria remetre al gràfic corresponent. Han d’anar numerats correlativament d’acord amb l’ordre en què apareixen en el text. — Els gràfics s’han de lliurar en arxius a banda del text, però també han d’estar inclosos en el text, al lloc on han d’aparèixer dins de l’article. — Les taules han de tenir un títol, situat en la part superior, que n’ha d’explicar en detall el contingut i també la font d’on s’ha extret la informació. Dins del text caldria remetre a la taula corresponent. Han d’anar numerades correlativament d’acord amb l’ordre en què apareixen en el text. — Si les taules han estat elaborades fora del document, s’han de lliurar en arxius a banda del text, però tam-

Les imatges (fotografies, il·lustracions, etcètera) que es facin servir en els treballs han de tenir les característiques següents: — Han d’estar en format JPG. — S’han de lliurar en arxius a banda del text, però també han d’estar incloses en el text, al lloc on han d’aparèixer dins de l’article. — Han de tenir un peu que identifiqui el contingut de cada imatge i també la font d’on s’ha extret la informació. — Han d’anar numerades correlativament d’acord amb l’ordre en què apareixen en el text. — Les fotografies han de tenir una qualitat mínima de 300 ppp.

6. Drets d’autor i responsabilitats La propietat intel·lectual dels articles és dels respectius autors. Els autors, en el moment de lliurar els articles a la revista de tecnologia per a sol·licitar-ne la publicació, accepten els termes següents: — Els autors cedeixen a la Societat Catalana de Tecnologia (filial de l’Institut d’Estudis Catalans) els drets de reproducció, comunicació pública (incloent-hi la comunicació a través de les xarxes socials) i distribució dels articles presentats per a ser publicats a la revista de tecnologia, en qualsevol forma i suport, i per qualsevol mitjà, incloses les plataformes digitals. El Comitè Editorial es reserva els drets d’acceptar o de refusar els treballs presentats i, igualment, es reserva el dret de fer qualsevol modificació editorial que consideri convenient. De ser acceptada pels autors, aquests hauran de lliurar l’article amb els canvis suggerits. — Els autors responen davant la Societat Catalana de Tecnologia de l’autoria i l’originalitat dels articles presentats. És a dir, els autors garanteixen que els articles lliurats no contenen fragments d’obres d’altres autors, ni fragments de treballs propis publicats anteriorment; que el contingut dels articles és inèdit, i que no s’infringeixen els drets d’autor de tercers. Els autors accepten aquesta responsabilitat i s’obliguen a deixar indemne la Societat Catalana de Tecnologia de qualsevol dany i perjudici originats per l’incompliment de la seva obligació. Així mateix, han de deixar constància en els articles que enviïn a la revista de les responsabilitats derivades del contingut dels articles. — És responsabilitat dels autors obtenir els permisos per a la reproducció sense restriccions de tot el material

Normes de publicació

Stone, W.; Juberts, M.; Dagalakis, N.; Stone, J.; Gorman, J. (2004). Per­formance analysis of next generation LADAR for manufacturing, construction and mobility [en línia]. National Institute of Standards and Technology. Building and Fire Research Laboratory. <http:// www.stoneaerospace.com/about-us/NISTIR_7117 _Final_Complete2.pdf> [Consulta: 8 agost 2020].

149

gràfic inclòs en els articles, així com garantir que les imatges i els vídeos, etc., han estat realitzats amb el consentiment de les persones que hi apareixen, i que el material que pertany a tercers està clarament identificat i reconegut dins del text. Així mateix, els autors han d’entregar els consentiments i les autoritzacions corresponents a la Societat Catalana de Tecnologia en lliurar els articles. — La Societat Catalana de Tecnologia està exempta de tota responsabilitat derivada de l’eventual vulneració de drets de propietat intel·lectual per part dels autors. En tot cas, es compromet a publicar les correccions, els aclariments, les retraccions i les disculpes si escau. — Els continguts publicats a la revista estan subjectes (llevat que s’indiqui el contrari en el text o en el material gràfic) a una llicència Reconeixement - No comercial Sense obra derivada 4.0 Internacional (by-nc-nd) de Creative Commons, el text complet de la qual es pot consultar a https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.ca. Així, doncs, s’autoritza el públic en general a reproduir, distribuir i comunicar l’obra sempre que se’n reconegui l’autoria i l’entitat que la publica i no se’n faci un ús comercial ni cap obra derivada. — La revista no es fa responsable de les idees i opi­ nions exposades pels autors dels articles publicats.

7. Protecció de dades personals L’Institut d’Estudis Catalans (IEC) compleix el que estableix el Reglament general de protecció de dades de la Unió Europea (Reglament 2016/679, del 27 d’abril de 2016). De conformitat amb aquesta norma, s’informa que, amb l’acceptació de les normes de publicació, els autors autoritzen que les seves dades personals (nom i cognoms, dades de contacte i dades de filiació) puguin ser publicades en el corresponent volum de la revista de tecnologia. Aquestes dades seran incorporades a un tractament que és responsabilitat de l’IEC amb la finalitat de gestionar aquesta publicació. Únicament s’utilitzaran les dades dels autors per a gestionar la publicació de la revista i no seran cedides a tercers, ni es produiran transferències a tercers països o organitzacions internacionals. Un cop publicada la revista, aquestes dades es conservaran com a part del registre històric d’autors. Els autors poden exercir els drets d’accés, rectificació, supressió, oposició, limitació en el tractament i portabilitat, adreçant-se per escrit a l’Institut d’Estudis Catalans (carrer del Carme, 47, 08001 Barcelona), o bé enviant un correu electrònic a l’adreça dades.personals@iec.cat, en què s’especifiqui de quina publicació es tracta.

Coneixes la Societat Catalana de Tecnologia? Som la filial de l’Institut d’Estudis Catalans més avantguardista i agrupem perfils diversos que abracen tot l’espectre de les tecnologies, noves i de sempre, que es desenvolupen a Catalunya, per donar el millor servei i resposta a la nostra societat. Si t’agrada la tecnologia, en qualsevol de les seves vessants, t’hi esperem! Pots associar-te emplenant aquest formulari: https://sct.iec.cat/feu-vos-en-socisocia/

Normes de publicació

«El futur serà tecnològic o no serà» (Núria Salán, presidenta de la Societat Catalana de Tecnologia)

150