GIHA - Descripción de las actividades de investigación

2.- Descripción de las actividades de investigación

Desde su creación hasta la fecha, la actividad investigadora del grupo ha ido incrementándose de forma paulatina, año tras año. La siguiente gráfica muestra la tendencia de diferentes indicadores relacionados con dicha actividad para el periodo 2015-2022.

Indicadores de calidad científica del Grupo GIHA para el periodo 2015-2022:

Por lo que se refiere a financiación para proyectos de investigación, el Grupo ha obtenido una financiación de 104.985,14€ a través de diferentes contratos y convenios de colaboración con entidades públicas y privadas. Por otro lado, con fecha 19 de diciembre de 2022, se ha recibido notificación de concesión definitiva del proyecto coordinado «PROPER-INLET (Proper management of grated inlets to ensure hydraulic and environmental benefits)» en el marco de la Convocatoria Nacional de Proyectos de Transición Ecológica y Transición Digital de la Agencia Estatal de Innovación del Ministerio de Ciencia e Innovación. El proyecto coordinado se articula en dos subproyectos dirigidos por el Grupo GIHA de la EUPLA y el Grupo Hidr@m de la Universidad Politécnica de Cartagena. El Grupo GIHA lidera el proyecto «CLOGGING-INLET (Better understanding of stormwater interception and clogging dynamics of surface drainage systems)» con una subvención que asciende a 105.570,00 € y una duración de dos años a partir del 1 de diciembre de 2022. Por motivos de movilidad del Investigador Principal, este proyecto está siendo liderado por la Universidad Politécnica de Cataluña.

Las actividades de investigación del GIHA desarrolladas en los últimos años pueden asociarse a los objetivos específicos (OE) y transversales (OT) mencionados en la sección anterior y agruparse en unas líneas de investigación (LI) que se pretende promover y potenciar.

• Evaluación y monitorización de la calidad de agua en los medios hídricos receptores y propuesta de técnicas de drenaje y depuración sostenibles para su mejora (LI1)
• Construcción sostenible: el uso del reciclaje de residuos en edificación y obra civil (LI2)
• Aplicación de nuevas tecnologías y procesos de producción sostenible en el sector agroalimentario (LI3)

Cabe destacar que transversalmente a estas líneas de investigación, debido al know‐how de muchos investigadores del grupo, existe un proceso de mejora continua y fomento del uso de nuevas tecnologías en los campos de la instrumentación aplicada y en el del análisis y gestión masiva de datos. Desde el grupo GIHA, entendemos que, en un proceso de rápida transformación digital como el que estamos viviendo, la instrumentación, la adquisición de datos y su proceso de elaboración no pueden ir desligados a los avances de la ingeniería en cualquiera de sus ámbitos. Esto vale tanto para el campo de la investigación, así como el de la innovación y la ingeniería aplicada.

Todo esto hace que el grupo GIHA esté trabajando sin descanso también en una línea más transversal (LT) con respecto a las anteriores, pero absolutamente relacionada:

• Instrumentación aplicada y gestión masiva de datos en la ingeniería (LT)

Hay que remarcar también, que estas líneas de investigación se desarrollan en conformidad con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) y, en este contexto, la misión principal del grupo, contribuir a una gestión eficiente y sostenible de los recursos naturales (hídricos en particular) para mejorar la calidad de vida de las personas en constante equilibrio con la mejora del medio ambiente y su sostenibilidad, se alinea perfectamente con el ODS3 (Garantizar una vida saludable y promover el bienestar para todos para todas las edades).

A nivel más específico, los resultados de las líneas de investigación contribuyen a  que nuestra sociedad alcance otros ODSs, como el ODS6 (Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todos), ODS11 (Conseguir que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles), ODS12 (Garantizar modalidades de consumo y producción sostenibles), ODS14 (Conservar y utilizar de forma sostenible los océanos, mares y recursos marinos para lograr el desarrollo sostenible),  ODS15 (Proteger,  restaurar  y  promover  la utilización sostenible de los ecosistemas terrestres, gestionar de manera sostenible los bosques, combatir la desertificación y detener y revertir la degradación de la tierra, y frenar la pérdida de diversidad biológica).

Finalmente, otro objetivo de desarrollo sostenible, el ODS5 (Alcanzar la igualdad entre los géneros y empoderar a todas las mujeres y niñas), también forma parte de los pilares del grupo GIHA que hace  suyas las  prioridades  políticas en materia  de igualdad en el  sistema  científico y tecnológico en Aragón acordadas por el grupo de expertas de la Comisión Asesora Mujer y Ciencia que se concretan en tres líneas de objetivos: 1) Lograr una presencia equilibrada de mujeres y hombres en el sistema de la I+D+i, 2) Evitar la pérdida de activos femeninos en el sistema  y  remover  los  obstáculos  a  la  excelencia  científica  de  las  mujeres,  3)  Precisar  las prioridades en materia de conciliación de la vida laboral, familiar y personal.

La siguiente figura muestra la relación entre las líneas de investigación del grupo GIHA y sus objetivos específicos (OE), objetivos transversales, así como la relación con los ODS.

A continuación, se describen, en detalle, las líneas y actividades de investigación actualmente en desarrollo.

Relación entre Líneas de Investigación y Objetivos del Grupo GIHA:

Línea de Investigación 1 (LI1)

Evaluación y monitorización de la calidad de agua en los medios hídricos receptores y propuesta de técnicas de drenaje y depuración sostenibles para su mejora   

A partir de la experiencia  desarrollada  en el marco  del Proyecto  de  investigación  PROMOVER (Proyecto de monitorización inteligente de vertidos de redes de alcantarillado) financiado por el Ministerio de Industria, Energía y Turismo, coordinado por el grupo GIHA y desarrollado entre el año 2014 y el 2015, el Grupo GIHA generó un sólido conocimiento en la evaluación cuantitativa y cualitativa de los alivios de sistemas de saneamiento al medio receptor así como de las técnicas de monitorización asociadas. En esta línea, en los próximos años se extenderá también al análisis de la contaminación difusa asociada a escorrentía superficial en el marco del proyecto nacional PROPER-INLET (Proper management of grated inlets to ensure hydraulic and environmental benefits).

Siempre en esta línea, el grupo GIHA lleva trabajando sobre la búsqueda de soluciones innovadoras para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones y, en particular, se centra en el estudio de nuevas técnicas como la fitodepuración mediante humedales artificiales. Con respecto a soluciones convencionales, estas técnicas permiten una depuración más económica tanto en ejecución como en explotación. Esta línea de trabajo es de gran trascendencia para Aragón. Según el informe de la Conferencia sobre regiones despobladas y políticas estructurales de la Unión Europea, el 95 % del territorio aragonés se considera “zona rural frágil y poco estructurada”, debido a las graves dificultades para conseguir una cierta rentabilidad de las infraestructuras de desarrollo en centros urbanos con tamaño muy reducido en términos poblacionales. En este contexto, desde el año 2017, el grupo GIHA, a través de un convenio de colaboración con el Instituto Aragonés del Agua lidera un proyecto de investigación centrado en el análisis de la eficiencia de una planta piloto de depuración de aguas residuales con macrófitas en La Almunia de Doña Godina. Para los próximos años, el Plan de Actuación específico de esta línea de investigación prevé estudiar el comportamiento de la planta frente a contaminantes emergentes (disruptores endocrinos, fármacos…) y su capacidad de biorremediación para las aguas residuales. La mejora del conocimiento sobre contaminantes emergentes es una prioridad en muchos sectores de las ciencias y el estudio sobre este tipo de depuradoras es muy escaso. Además, se aspira a determinar índices de rendimiento de la depuradora mediante teledetección.

Finalmente, y en esta misma línea de investigación, el Grupo GIHA ha obtenido la concesión del proyecto DIGIT-BALSA (Detección temprana de fugas e Infiltraciones en balsas por tecnología de fibra óptica), en el marco de la convocatoria extraordinaria de ayudas para Agrupaciones Empresariales Innovadoras 2022 del Ministerio de Industria, Comercio y Turismo, en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia y financiada con fondos europeos NextGenerationEU (AEI2022MRR). El principal Objetivo de este proyecto es mejorar el conocimiento en la monitorización y explotación de balsas de purines donde posibles fugas pueden suponer un impacto medioambiental crítico para los medios hídricos receptores.

Línea de Investigación 2 (LI2)

Construcción sostenible: el uso del reciclaje de residuos en edificación y obra civil

Esta línea de investigación se incorpora en las líneas de actividad del GIHA en 2017 con el proyecto estratégico del grupo que lleva a su reconocimiento por el Gobierno de Aragón como Grupo en Desarrollo y a su financiación para el periodo 2017‐2019. Es en este periodo, cuando algunos miembros investigadores de la EUPLA con gran conocimiento en resistencia de materiales, ingeniería de la construcción e instrumentación aplicada entran a formar parte del GIHA para seguir desarrollando su actividad científica sobre el uso de material reciclado en los campos de la edificación y obra civil. Esta línea de investigación deriva de una serie de tesis de doctorado de investigadores del GIHA cuya actividad experimental se desarrolló en el laboratorio de materiales de la EUPLA y que ha permitido una rica producción científica en este ámbito. El plan de actuación para el periodo 2023-2025 prevé investigar en las oportunidades asociadas al uso del Reciclado de residuos de construcción y demolición (RCD) y, en particular, con el uso de fracción gruesa para elaboración de hormigón reciclado, uso de fracción fina para mejora de suelos en obra civil y cálculo de beneficios económicos y ambientales a escala de obra (civil) o de unidad de producción (hormigones), expresados en ahorro de coste de materias primas, reducción de  residuos  y  emisiones  de  CO2. La reducción de residuos en general es un objetivo fundamental en las políticas ambientales de la Unión Europea, y en el ámbito de la construcción adquiere una relevancia capital porque implica la reducción tanto de la necesidad de materias primas como de espacio ocupado en vertederos (además de los gastos derivados del transporte de los propios residuos). El grupo de investigación ha desarrollado experiencia incluso en la posibilidad de utilizar material residual de segunda y tercera generación, es decir, de reutilizar residuos de materiales que se elaboraron ya con elementos reutilizados, lo que constituye actualmente la vanguardia en la investigación en este ámbito.

Por otro lado, se continuará investigando en el reciclaje de residuos industriales (escorias, cenizas, fibras…) y, en particular, en el análisis inicial de viabilidad desde el punto de vista ambiental (clasificación de los residuos) y económico, en la localización de sectores de aplicación. Gran parte de esta actividad tiene un carácter experimental y se realizará en el laboratorio de materiales de la Escuela.

Línea de Investigación 3 (LI3)

Aplicación de nuevas tecnologías y procesos de producción sostenible en el sector agroalimentario (LI3)

El Plan de actuación en esta línea prevé aportar innovación tecnológica en el ámbito de la agricultura de precisión y, en particular, en granjas verticales (o farmscrapers) asociadas a cultivos de alto valor añadido. En este contexto, hay que destacar que la actividad investigadora del GIHA en este ámbito se relaciona actualmente con el proyecto “CHERRY FARM-Producción de cereza de alto valor en cultivo vertical”, concedido en el marco del Programa de Desarrollo Rural para Aragón y que se desarrolla en el periodo 2022-2025. El GIHA lidera los paquetes de trabajo relacionados con el diseño y el seguimiento de la planta de cultivo, así como el de instalaciones y será responsable de las publicaciones científicas derivadas del proyecto.

Línea de Investigación Transversal (LT)

Instrumentación aplicada y gestión masiva de datos en la ingeniería (LT)

En un contexto de rápida transformación digital como el que estamos viviendo, el grupo GIHA considera como imperativo fomentar el uso de las nuevas tecnologías en los campos de la instrumentación aplicada y la ingeniería de datos en todas sus líneas de investigación. El perfil multidisciplinar de los miembros investigadores del grupo (con background en ingeniería hidráulica, ambiental, mecánica, electrónica, de la construcción, en geología e informática) ha hecho posible la creación de una línea de trabajo transversal a las demás que proporciona una inestimable ayuda en el uso de nuevas tecnologías en los campos de la instrumentación aplicada y en el del análisis y gestión masiva de datos.

En esta línea, hay que destacar los resultados obtenidos por el grupo GIHA en la monitorización avanzada de alivios en sistemas de saneamiento (Proyecto PROMOVER) y en la monitorización de fugas en presas aplicando tecnología de fibra óptica. Con respecto a la investigación sobre el uso de fibra óptica como elemento sensor a usar en ingeniería hidráulica, después de dos implementaciones en casos reales (presa de Soto-Terroba y recrecimiento de la presa de Yesa) en colaboración con la Confederación Hidrográfica del Ebro, destacar que el Grupo GIHA en los próximos meses desarrollará una intensa actividad experimental en sus laboratorios de la EUPLA para finalmente implementar y hacer seguimiento de esta técnica en un prototipo de balsas de purines de tamaño real en el marco del proyecto DIGIT-BALSA.

El plan de actuación de esta línea de investigación pretende dar soporte a todos los proyectos en marcha en las demás líneas LI1, LI2 y LI3 proponiendo nuevas tecnologías de instrumentación y monitorización, así como conocimientos avanzados para un correcto análisis de datos y su interpretación para sugerir conclusiones y apoyo en la toma de decisiones.

En la siguiente tabla se resume el Plan de Actuación de las líneas de investigación del Grupo.