[en] Food supply to ever-growing urban areas follows a linear tendency: cities consume a vast amount of imported food while generating waste and environmental impacts in different fronts. Urban agriculture (UA) has stood out as a practice to mitigate the volume of the imported flow, generating benefits in all three dimensions of sustainability and an excellent opportunity for the restoration of flows. The young concept of a circular economy (CE) can contribute to this mitigation by minimizing waste flows and take advantage of strategies to recover resources while exploiting synergies between urban systems, contributing to an improvement of the urban metabolism. However, the application of CE principles in UA systems should be strictly monitored in terms of environmental performance to avoid a clash between CE and sustainability goals. To avoid this, the present thesis aims to evaluate the environmental performance of applying circular strategies in UA systems. We use the Life Cycle Assessment (LCA) combined with other complementary methods and tools: nutrient balances, analysis of climatic variables, geographical information systems or a circularity assessment through the material circularity indicator (MCI). We first analyze the environmental performance of 25 cycles of 7 different crops in a hydroponic rooftop greenhouse to determine which should be the targets to optimize within the inventory and define the best year-round crop combinations. The results show that the fertilizers and their related emissions to water are the item with the biggest room for improvement. To avoid nutrient depletion, we evaluate the application of three possible nutrient recovery strategies: membrane filtration, chemical precipitation and direct leachate recirculation, finding that the latter had the best environmental performance. Considering this, we evaluate with different approaches the performance of two different recirculation strategies: the recirculation of leachates in the same crop and the recirculation of leachates in a parallel crop in what is known as a cascade system. The results of the analysis outline the potentials and limitations of both systems, concluding that the ultimate configuration would include a cascade system in which the receiving crop reuses the nutrients that leaches. Phosphorus (P) is a scarce and valuable resource due to the anthropogenic demand to produce fertilizers. The synergy between urban systems can contribute to enlarge the utility of P resources at the urban level. In this sense, we analyze the recovery of struvite in urban wastewater treatment plants and its application in UA systems with two different approaches: experimentally to test its potential and limitations in hydroponic systems, and with a regional perspective that treats a metropolitan area like a self-sufficient entity. The results show how the use of struvite can produce higher yields than mineral fertilizers while diminishing P losses. The regional perspective showed how the area under study is able to recover enough P to feed all the agriculture of the region, although parameters like the choice of the wastewater treatment plant or the recovery technology are important to avoid additional environmental impacts. Finally, we gather all the recovery strategies and evaluate their environmental performance and degree of circularity to prioritize circular strategies in UA systems. After solving detected limitations of the assessment through indicator development, we find that nutrient recirculation, the use of struvite or recycled materials are the best strategies to improve both the circularity and environmental performance of the system. Considering the findings of the thesis, different future research lines were defined: standardization of circular economy metrics and concepts or integration of different perspectives in the assessment of UA systems.

[es] El suministro de alimentos en zonas urbanas en crecimiento sigue una tendencia lineal: las ciudades consumen una gran cantidad de alimentos importados, generando residuos e impactos ambientales en distintos frentes. La agricultura urbana (UA) ha permitido disminuir la cantidad de alimentos importados, generando beneficios en las tres dimensiones de la sostenibilidad y una excelente oportunidad para la restauración de flujos. El concepto de economía circular (CE) puede contribuir a esta mitigación minimizando los flujos de residuos y aprovechando estrategias para recuperar recursos mientras se explotan las sinergias entre sistemas urbanos, contribuyendo a la mejora del metabolismo urbano. Sin embargo, la aplicación de los principios de la CE a los sistemas de la UA se debe controlar estrictamente en términos de comportamiento ambiental para evitar un choque entre los objetivos de la CE y la sostenibilidad. Para evitar esto, la presente tesis pretende evaluar el comportamiento ambiental de la aplicación de estrategias circulares en sistemas de UA. Para llegar a este objetivo, utilizamos el análisis de ciclo de vida (ACV) combinado con otros métodos y herramientas complementarias: estudio de los flujos de nutrientes, análisis de variables climáticas, sistemas de información geográfica o evaluación de la circularidad mediante el indicador de circularidad de materiales (MCI). En primera instancia analizamos el rendimiento ambiental de 25 ciclos de 7 cultivos diferentes en un invernadero hidropónico en cubierta para determinar cuáles deberían ser los elementos del inventario a optimizar y definir las mejores combinaciones anuales de cultivos. Los resultados muestran que los fertilizantes y sus emisiones al agua son el elemento con más margen de mejora. En este sentido, evaluamos la aplicación de tres posibles estrategias de recuperación de nutrientes: filtración por membranas, precipitación química y recirculación directa de lixiviados, concluyendo que esta última es la que presenta el mejor comportamiento ambiental. Teniendo en cuenta esto, evaluamos mediante distintos enfoques el rendimiento de dos estrategias de recirculación diferentes: la recirculación de lixiviados en un mismo cultivo y la recirculación de lixiviados en un cultivo paralelo en lo que se conoce como un sistema en cascada. Los resultados del análisis describen los potenciales y las limitaciones de ambos sistemas, concluyendo que la configuración definitiva incluiría un sistema en cascada en el que el cultivo receptor reutilice los nutrientes que lixivia. El fósforo (P) es un recurso escaso y valioso debido a la demanda antropogénica de P para producir fertilizantes. La sinergia entre sistemas urbanos puede contribuir a aumentar la utilidad de los recursos de P a nivel urbano. En este sentido, analizamos la recuperación de estruvita en las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas y su aplicación en sistemas UA con dos enfoques diferentes: (1) experimentalmente para cuantificar su potencial y limitaciones en sistemas hidropónicos, y (2) con una perspectiva regional que trata un área metropolitana como una entidad auto-suficiente. Los resultados muestran como el uso de estruvita puede generar producciones más elevadas que los fertilizantes minerales, además de disminuir las pérdidas de P. La perspectiva regional en la recuperación y reutilización de estruvita muestra como el área estudiada es capaz de recuperar suficiente P para alimentar toda la agricultura de la región, aunque algunos parámetros como la elección de la planta de tratamiento de aguas residuales o la tecnología de recuperación implementada son importantes para evitar impactos ambientales adicionales. Teniendo en cuenta las conclusiones de la tesis, se pueden definir diferentes líneas de investigación futuras: estandarización de métricas y conceptos alrededor de la economía circular o integración de diferentes perspectivas en la evaluación de sistemas UA.