[en] The growth of cities worldwide is associated with an increasing demand for sanitation and drainage infrastructure in the context of the water cycle. Combined with the effects of climate change, the situation of these systems in urban environments is critical. Part of the existing sewer networks require an imminent renovation, others must be constructed in developing areas, whereas stormwater runoff becomes a threat in terms of flooding because of the soil imperviousness. In this context, we must determine the best practices aimed at reducing these issues from an innovative environmental and economic viewpoint and at the same time adapt cities to climate change. In response to this demand, this dissertation assesses the eco-efficiency of urban sanitation and drainage systems to determine the best alternatives in different urban contexts. To this end, the industrial ecology framework is used by applying specific methods such as life cycle assessment (LCA), life cycle costing (LCC) and eco-efficiency. This interdisciplinary research requires additional methods, such as statistical studies or field experimental analyses. The life cycle of sewers was widely analyzed and it was observed that pipe materials are not the only factors that determine the environmental impacts of a sewer constructive solution. In some cases, the trench might contribute to 80% of the environmental impacts of the construction phase, which is a relevant issue to consider in decision-making. Through a structural parametric study, we found the equivalent constructive solutions that generate the lowest environmental impact. Reducing the use of concrete or reusing the excavated soil might entail environmental improvements. On the other hand, the operation stage is challenging in the context of urban planning. The coastal city of Calafell (Spain, Mediterranean climate) was compared with the city of Betanzos (Spain, Atlantic climate). The location of Calafell's wastewater treatment plant at a higher elevation than the city resulted in Calafell consuming more pumping energy (0.47 kWh/m3) than Betanzos (0.11 kWh/m3), where wastewater flows gravitationally. Additionally, gas emissions were found in the sewer through sampling campaigns. The largest emissions were mainly detected during the summer due to high temperature, and in turbulent areas of the sewer. Furthermore, through an eco-efficiency assessment, the environmental and economic results of a sewer's life cycle were compared. Regardless of climate and urban form, results show that the operation stage generates the largest environmental impacts (up to 74%), whereas the installation (i.e., the trench) mostly contributes to the economic costs (70-75%). The infrastructure centralization versus decentralization debate was studied in an insular context (Minorca, Spain) with a tourist-related issues. It seems that a centralized scenario that connects the settlement to an existing treatment plant with a large treatment capacity is environmentally beneficial due to economies of scale. This scenario entails a 12% impact reduction with respect to partial decentralization through septic tanks, or 36% reduction with respect to treating seasonal wastewater at a constructed wetland. In general, results depend on the duration of the seasonal period. In the field of flood prevention, this thesis provides a new vision, as these are the first studies that integrate the avoided impacts of damage prevention into the environmental and economic effects of investing in preventive measures. These analyses are of interest in the framework of urban planning. Based on two different climates and systems, ephemeral streams in the Maresme region (Catalonia, Spain) and a green system implemented in Brazil were assessed. From a methodological perspective, flooding analyses provide some ideas in the field of LCA methods and discuss how to deal with the consequences of flooding from an integrated viewpoint.

[es] El crecimiento de las ciudades alrededor del mundo lleva asociado un incremento en la demanda de infraestructuras de saneamiento y drenaje asociadas al ciclo del agua. Combinado con los efectos del cambio climático, la situación de estos sistemas en entornos urbanos es crítica. Buena parte de las redes de alcantarillado existentes requieren una renovación urgente, otras han de ser construidas en zonas en crecimiento, mientras que la escorrentía superficial de agua pluvial es una amenaza en cuanto a inundaciones debido a la impermeabilización del suelo. En este contexto, se debe determinar a través de una nueva visión ambiental y económica cuáles son las mejoras prácticas para reducir estas problemáticas y al mismo tiempo adaptar a las ciudades al cambio climático. En respuesta a estas demandas, esta tesis estudia la ecoeficiencia de los sistemas de saneamiento y drenaje urbano para determinar las mejores alternativas en diferentes contextos urbanos. Así, se usó el marco de la ecología industrial, aplicando métodos específicos como el análisis del ciclo de vida (ACV), el análisis de costes del ciclo de vida (ACCV) y la ecoeficiencia. Esta investigación interdisciplinaria requiere métodos adicionales, como estudios estadísticos o análisis experimentales. El ciclo de vida de las redes de alcantarillado fue ampliamente analizado y se observó que los materiales de la tubería no son los únicos determinantes del impacto ambiental de una solución constructiva. En algunos casos, la contribución de la zanja representa hasta un 80% de los impactos ambientales de la etapa constructiva, hecho relevante para la toma de decisiones. Mediante un estudio estructural paramétrico encontraron las soluciones constructivas equivalentes con menor impacto ambiental. Así, reducir el uso de hormigón en las zanjas y reutilizar los materiales del suelo excavado puede significar una mejora ambiental. Por otro lado, la etapa de operación presenta retos en el ámbito del planeamiento urbano. Se compararon el municipio costero de Calafell (España, clima mediterráneo) y Betanzos (España, clima atlántico). La ubicación de la estación depuradora de Calafell a una cota más elevada que el municipio hace que el consumo de energía de bombeo (0.47 kWh/m3) sea mayor que en Betanzos (0.11 kWh/m3), donde el agua circula por gravedad. Además, se observaron emisiones gaseosas del alcantarillado a través de campañas de muestreo. Principalmente se detectaron mayores emisiones durante el verano asociadas a las elevadas temperaturas y en zonas de turbulencia del alcantarillado. Adicionalmente, mediante un estudio de ecoeficiencia se compararon los resultados ambientales y económicos del ciclo de vida del alcantarillado y se encontró que, independientemente del clima y la estructura urbana, la etapa de operación es la que genera más impactos ambientales (hasta el 74% de los impactos), mientras que la instalación (es decir, la zanja) contribuye a los costes económicos (70-75%). El debate de la centralización frente a la descentralización de las infraestructuras se estudió en un entorno insular (Menorca, España) con problemática turística. Ambientalmente, parece que un escenario centralizado en el que se conecta el asentamiento a una depuradora de gran capacidad es beneficioso debido a las economías de escala. Este escenario generaría un 12% menos impactos que descentralizar parcialmente con fosas sépticas o un 36% respecto a tratar el flujo estacional en un humedal construido. En general, los resultados dependen de la duración de la época turística. En el ámbito de la prevención de inundaciones, se aporta una nueva visión, pues se trata de los primeros estudios que integran el impacto ambiental y económico de invertir en medidas preventivas con los daños evitados. Estos estudios son de gran interés para la planificación urbana. En base a dos climas y sistemas diferentes, se analizaron las rieras del Maresme (Catalunya) y un sistema verde implantado en Brasil. Desde una perspectiva metodológica, los estudios de inundaciones aportan una discusión en el ámbito de las metodologías de ACV y en cómo abordar las consecuencias de las inundaciones desde un punto de vista integrador.