Els mètodes tradicionals de dosificació d'ozó no s'adapten a una aigua cada cop més variable. La recerca de Laura Ferràndez Galceran, en el marc d'un doctorat industrial entre la UdG, el grup de recerca LEQUIA i l’empresa FISERSA, demostra que la intel·ligència artificial permet resoldre aquest repte amb impacte real, mesurable i transferible
L’escenari climàtic actual, marcat per sequeres extremes i episodis de pluges torrencials, ha deixat obsoleta la gestió de l’aigua basada exclusivament en l’experiència històrica. Cada dia, les estacions de tractament d’aigua potable (ETAP) d’arreu afronten una equació que es complica any rere any: produir aigua segura amb una matèria primera com l’aigua bruta, cada cop més imprevisible. Les sequeres extremes concentren la matèria orgànica natural fins a nivells que alteren l’eficàcia dels tractaments convencionals. Per altra banda, les pluges torrencials, en canvi, arrosseguen càrregues contaminants sobtades que exigeixen respostes immediates. Enmig d’aquesta situació, les regulacions europees sobre subproductes de desinfecció (com els trihalometans (THM)) fan més estrets els marges d’operació permesos. El resultat és un escenari on l’experiència acumulada dels operaris i els sistemes de control basats en llindars fixos ja no basten per garantir, simultàniament, eficiència i seguretat en el tractament d’aigua potable.
Les ETAPs s’enfronten avui a un trencaclosques complex: garantir la seguretat microbiològica i química sota condicions de l’aigua d’entrada cada vegada més canviants. En aquest context, l’ETAP de Figueres ha servit durant quatre anys com a laboratori a escala real per a una investigació que proposa un canvi de paradigma: substituir el control reactiu per un control predictiu i adaptatiu fonamentat en intel·ligència artificial. La doctorada industrial Laura Ferràndez Galceran, en el marc d’un projecte de doctorat industrial entre l’empresa Figueres de Serveis S.A. (FISERSA) i el grup de recerca LEQUIA de la Universitat de Girona (UdG), ha dissenyat, implementat i validat un sistema de control basat en lògica difusa que adapta en temps real la dosificació d’ozó a les condicions variables de l’aigua tractada. La tesi, dirigida pel Dr. Hèctor Monclús i la Dra. Alba Cabrera, es va defensar el 13 de març de 2026 a la Facultat de Ciències de la UdG, en un acte obert al públic.
"Treballar en un entorn real aporta un avantatge fonamental: permet entendre la complexitat del sistema més enllà de les condicions ideals de laboratori, tant a nivell tècnic com operatiu i humà.."
La limitació dels sistemes de control convencionals
Les ETAP funcionen com a barreres crítiques entre l’aigua bruta captada del medi i l’aigua que arriba a les llars. El tractament amb ozó, un potent oxidant, és una de les etapes clau per eliminar contaminants orgànics i garantir la desinfecció. Ara bé, l’ozonització també presenta un dilema operatiu: una dosi insuficient no elimina prou contaminants; una dosi excessiva genera subproductes potencialment nocius, com els THM abans esmentats. L’equilibri depèn de variables que fluctuen constantment, com la càrrega orgànica de l’aigua, la temperatura ambient, les condicions de captació, entre altres factors.
Els sistemes convencionals de control solen operar amb llindars fixos que no sempre responen amb precisió a les oscil·lacions de la matèria orgànica o la temperatura. Aquest repte operatiu és el que va portar Ferràndez a proposar un sistema d’ajuda a la decisió que “permet entendre la complexitat del sistema més enllà de les condicions ideals de laboratori”, segons explica la investigadora. El seu treball ha permès capturar la variabilitat real de l’aigua en un entorn operatiu on la incertesa és la norma.
Així doncs, la recerca de Ferràndez-Galceran aborda frontalment aquesta limitació. “Fins i tot sense desenvolupar un model, aquest tipus de recerca ja ofereix un valor diferencial, perquè obliga a gestionar incertesa real, conviure amb limitacions operatives i entendre com es prenen les decisions a planta“, reconeix la investigadora sobre l’experiència de treballar en condicions operatives reals, lluny de la previsibilitat del laboratori.
Un sistema de control que formalitza el coneixement expert
El nucli de la tesi és un sistema d’inferència difusa que s’alimenta de dues variables mesurades en continu: l’absorbància ultraviolada a 254 nanòmetres (A254), indicador de la quantitat i naturalesa de la matèria orgànica dissolta, i la temperatura de l’aigua, que condiciona la solubilitat de l’ozó i, per tant, la seva capacitat oxidant.
En aquest context tècnic, el sistema desenvolupat per Ferràndez funciona com un operari digital que pren decisions en temps real. Per fer-ho, llegeix de manera contínua dues dades clau de l’aigua: la quantitat de matèria orgànica dissolta (mesurada mitjançant absorbància ultraviolada) i la temperatura. A partir d’aquestes dues lectures, un conjunt de regles de decisió, construïdes amb dades històriques i coneixement expert, les tradueixen en una dosi d’ozó concreta.
La diferència respecte als sistemes de control tradicionals és conceptual. Els sistemes convencionals treballen amb llindars fixos: si un valor supera un límit, el sistema actua d’una manera determinada. El sistema de Ferràndez, en canvi, raona amb categories graduals: “temperatura moderadament alta”, “matèria orgànica elevada”, etc; tal com ho faria un tècnic experimentat davant la mateixa situació. “S’assembla molt més a com una persona experimentada interpreta la realitat“, explica la doctora industrial. El sistema no substitueix l’operari: n’aprèn el criteri i l’aplica de manera automàtica.
A la pràctica, el resultat és mesurable: “el sistema pot ajustar la dosi d’ozó de forma coherent amb les condicions de l’aigua d’entrada, contribuint a mantenir l’eficiència del procés i minimitzar la formació de subproductes”, matisa Ferràndez. Quan la temperatura puja, el sistema incrementa automàticament la dosi d’ozó per compensar que el gas es dissol pitjor. Quan detecta més matèria orgànica, augmenta l’oxidació en conseqüència. Provada en una instal·lació real, la solució millora l’eficiència d’oxidació, redueix el consum de reactius i minimitza la generació de subproductes no desitjats.
"Fins i tot sense desenvolupar un model, aquest tipus de recerca ja ofereix un valor diferencial, perquè obliga a gestionar incertesa real, conviure amb limitacions operatives i entendre com es prenen les decisions a planta"
El repte d’integrar dades de fonts heterogènies
Un sistema predictiu és tan bo com les dades que l’alimenten. En el cas de l’ETAP de Figueres, el principal obstacle no va ser la manca d’informació, sinó a la dispersió d’aqustes dades. Els instruments de control de planta, les anàlisis puntuals de laboratori i els sensors en línia generaven dades amb freqüències de mostreig diferents i, en alguns casos, amb llacunes significatives. Ferràndez ho descriu amb precisió: “El veritable coll d’ampolla va ser construir un conjunt de dades coherent i fiable que permetés no només analitzar el comportament passat del sistema, sinó també donar suport a un model amb capacitat predictiva i aplicable en un entorn operatiu real.“
Aquesta tasca d’harmonització de dades és sovint invisible en els resultats finals, però va condicionar tot el procés de modelització. Per això, el mètode desenvolupat és transferible a altres instal·lacions que vulguin implementar sistemes de control intel·ligent.
El factor humà com a condició d'èxit
És un fet que cap sistema de suport a la decisió funciona si les persones que l’han d’utilitzar no s’hi fien. Ferràndez i l’equip del projecte van dissenyar una estratègia d’adopció progressiva: primer, validació del model amb dades històriques; després, aplicació de les recomanacions en paral·lel a l’operació real; finalment, integració gradual dins la dinàmica de planta amb ajustos iteratius. “La confiança dels operaris no es construeix només a partir del model, sinó del procés d’implementació, i això ha estat clau per a la seva adopció com a Sistema de Suport a la Decisió“, subratlla la investigadora.
Un element determinant en l’acceptació va ser la transparència del sistema. “El fet que el sistema estigui basat en regles expertes ha estat un element clau per afavorir-ne l’acceptació, ja que permet entendre el criteri darrere de cada recomanació“, detalla Ferràndez. L’operari pot inspeccionar per què el sistema recomana una dosi determinada. En definitiva, no percep una caixa negra, sinó una eina que complementa el seu criteri professional sense substituir-lo.
Una solució rendible i de qualitat
Des de l’òptica empresarial, el benefici immediat del resultat del projecte és tangible: un ajust més precís de la dosi d’ozó comporta una reducció del consum de reactius i l’eliminació de sobretractaments. Però Ferràndez assenyala una dimensió menys quantificable i potencialment més valuosa: “el valor intangible es troba en una operació més estable, més resilient i menys dependent de decisions reactives o de l’experiència individual.” En altres paraules, en un sector amb rotació de personal, un sistema que preserva el criteri expert esdevé un actiu estratègic.
El sistema, a més, permet treballar amb més marge de seguretat davant la variabilitat de l’aigua d’entrada i reduir encara més els nivells de subproductes com els THM a la sortida de planta, millorant l’eficiència de les etapes de tractament posteriors.
"La confiança dels operaris no es construeix només a partir del model, sinó del procés d'implementació, i això ha estat clau per a la seva adopció com a Sistema de Suport a la Decisió."
Cap a un sistema de suport a la decisió integral
El controlador d’ozó validat és la primera peça d’una arquitectura més àmplia. El projecte de Ferràndez estableix les bases conceptuals de dos mòduls addicionals: un per a l’avaluació del risc químic, centrat en la predicció del potencial de formació de subproductes de desinfecció, i un altre per al risc microbiològic, basat en indicadors de carboni orgànic assimilable i de recreixements bacterians. Integrats, aquests tres components configuren el marc d’un futur Sistema de Suport a la Decisió Ambiental modular, concebut per oferir una gestió integral i informada del risc al llarg de tota la cadena de tractament.
Des del punt de vista científic, el projecte ha aportat al grup de recerca LEQUIA la incorporació de tècniques analítiques poc habituals en l’operació de planta. Ferràndez destaca especialment la determinació del carboni orgànic assimilable mitjançant bioassajos, un mètode que descriu com a complex i amb “una elevada sensibilitat a contaminacions i una certa inestabilitat experimental“. Tot i la dificultat, la tècnica ha permès generar coneixement nou sobre processos que habitualment no es monitoren en detall.
Un model exportable a qualsevol planta de tractament
El sistema no és una solució directament exportable, però el mètode sí que ho és. Com que es basa en dades locals i coneixement expert, i no en models matemàtics tancats, cada nova instal·lació requereix una fase prèvia d’anàlisi i ajust. Dit d’una altra manera: el que es trasllada no és el sistema configurat, sinó la manera de construir-lo. “Cal adaptar-lo a les condicions específiques de cada planta abans d’aplicar-lo directament“, precisa Ferràndez.
L’impacte de la recerca, però, va més enllà de l’Alt Empordà. L’estructura modular facilita la transferència del coneixement a altres plantes amb problemàtiques similars, tant a escala nacional com internacional. A més, el projecte ha incorporat metodologies científiques avançades com la determinació del carboni orgànic assimilable (un indicador de la qualitat microbiològica de l’aigua que habitualment no es monitora en continu a les plantes de tractament), aportant una visió més profunda del procés.
En conclusió, el doctorat industrial de Laura Ferràndez il·lustra un model de col·laboració entre universitat i empresa que genera valor bidireccional: FISERSA obté eines operatives validades en el seu propi entorn; LEQUIA consolida la seva trajectòria de transferència en sistemes de tractament d’aigua potable.
Però la investigadora tanca amb una reflexió que transcendeix el projecte i interpel·la directament el teixit empresarial: “Incorporar doctorandes industrials no hauria de ser una qüestió a justificar des del punt de vista de gènere, sinó una aposta natural per captar talent qualificat i connectar recerca i operació real”. En el marc del focus ‘Aigua i Gènere’ d’aquest 2026, la trajectòria de Ferràndez també posa en relleu el valor estratègic d’incorporar doctorandes industrials en estructures de R+D. La investigadora interpel·la directament el teixit empresarial: “més que una qüestió d’equitat, és també una qüestió d’intel·ligència estratègica per a les empreses.”
En un sector en plena transformació tecnològica, on la variabilitat climàtica i la pressió normativa no faran sinó augmentar, el projecte de la tesi defensada a Figueres demostra que la resposta passa per sistemes de gestió predictius, adaptatius i resilients. La intel·ligència artificial no arriba per substituir l’operari, sinó per amplificar el seu criteri. I el doctorat industrial, com a instrument, demostra que la innovació més sòlida neix quan la recerca i l’operació comparteixen el mateix terreny.
