[ca] L'agricultura urbana està florint al voltant de les ciutats del món desenvolupat com a resposta a l'augment de població urbana, la creixent conscienciació ambiental entorn el sistema industrial d'aliments i la necessitat d'abordar problemàtiques socials. Aquests nous sistemes de producció local d'aliments tenen com a objectiu desenvolupar models sostenibles que restableixin les relacions entre productors i consumidors, alhora que impulsen les economies locals i redueixen el transport associat als aliments. D'altra banda, la recent crisi financera i l'expansió dels espais abandonats a les ciutats han revitalitzat els projectes d'agricultura urbana, no només a nivell d'autogestió (és a dir, de forma comunitària o privada), sinó també a nivell comercial. En particular, els nous professionals i els agricultors urbans han trobat en els terrats de la ciutat un espai buit on situar la producció d'aliments, donant lloc al desenvolupament de l'agricultura urbana en coberta. Conseqüentment, granges, hivernacles i jardins han colonitzat les cobertes dels edificis. No obstant, manca una avaluació específica de la potencial implementació i el perfil de sostenibilitat de les diferents formes d'agricultura urbana en coberta, tècniques de cultiu i cultius. En aquest context, la present tesi tracta de respondre a dues preguntes d'investigació "Quin és el potencial de l'agricultura urbana en coberta en termes qualitatius i quantitatius?" i "Quins són els impactes ambientals i els costos econòmics de les diferents formes d'agricultura urbana en coberta?". Amb aquest objectiu, es proposa un marc metodològic i s'analitzen tres casos d'estudi que són experiències pilot de diferents formes d'agricultura urbana en coberta. La producció d'aliments a les ciutats és un sistema complex que implica diversos actors socials, té múltiples escales i afecta les tres dimensions de la sostenibilitat (medi ambient, economia, societat). Per tant, una avaluació exhaustiva ha de combinar diferents disciplines per abordar aquests temes. Aquesta tesi segueix un marc interdisciplinari que inclou (a) investigació qualitativa, per aprofundir en les percepcions dels diferents actors socials relacionats amb l'agricultura urbana i l'agricultura en coberta; (b) sistemes d'informació geogràfica (SIG), per identificar i quantificar les cobertes disponibles i viables per a la implementació de l'agricultura en coberta; (c) l'anàlisi de cicle de vida (ACV), per quantificar les càrregues ambientals dels sistemes d'agricultura en coberta; i (d) l'anàlisi de costos de cicle de vida (ACCV), per quantificar els costos econòmics de l'agricultura en coberta. Aquest marc metodològic permet avaluar l'agricultura urbana en coberta des de l'escala ciutat (per exemple, perspectiva de planificació) a l'escala del sistema (per exemple, productes alimentaris). Una anàlisi de la percepció dels diversos actors socials a través d'entrevistes qualitatives va desvetllar que el desenvolupament de l'agricultura en coberta a Barcelona s'enfronta actualment a algunes limitacions, principalment a causa de la manca de suport d'alguns actors. Les principals barreres per al suport a l'agricultura urbana en coberta són la manca d'una definició comuna de l'agricultura urbana, l'origen específic de l'agricultura urbana a Barcelona i la seva morfologia urbana i la limitada acceptació social d'algunes tècniques de producció d'aliments. No obstant això, els actors socials valoren els beneficis sostenibles (és a dir, ambiental, econòmica i social) vinculada a l'agricultura urbana en coberta, en particular en el context del desenvolupament d'una economia verda local. En termes quantitatius, l'agricultura urbana en coberta mostra un gran potencial per augmentar l'actual producció local d'aliments i reduir les càrregues ambientals del flux d'aliments de la ciutat. Un conjunt de criteris múltiples és necessari per identificar els sostres tècnica i econòmicament viables per a la implementació d'hivernacles en coberta comercials (és a dir, la disponibilitat d'espai, la llum solar, la resistència i la pendent, i els requisits legals i de planificació). Els parcs comercials mostren un major potencial a curt termini (53-98%) que els parcs industrials (8%), a causa d'una arquitectura més resistent, encara que els parcs industrials són de gran interès per a un pla d'implementació d'agricultura urbana en coberta a gran escala a causa de la seva àrea extensa. La potencial aplicació d'hivernacles en coberta integrats, els quals aprofiten els fluxos residuals de l'edifici (és a dir, la calor i CO2 residuals, aigua de pluja), és una forma innovadora d'agricultura en coberta. Els beneficis d'aquests sistemes varien en les regions càlides (per exemple, el Mediterrani), on la producció passiva en hivernacle es pot realitzar, i les regions fredes (per exemple, Països Baixos), on els hivernacles requereixen calefacció. La preferència entre les regions per a l'aplicació d'hivernacles integrats es basa, per tant, en si l'objectiu és augmentar la producció d'aliments (en zones càlides, la productivitat pot augmentar) o reduir les càrregues ambientals (és a dir, en zones fredes, el consum d'energia per calefacció es pot substituir). Des d'una perspectiva de cicle de vida, l'hivernacle en coberta del rooftop greenhouse lab (RTG-Lab) (Bellaterra, Espanya), el jardí comunitari en coberta de Via Gandusio (Bolonya, Itàlia) i un jardí privat en coberta al centre de Barcelona (Espanya) són analitzats. L'agricultura urbana en coberta pot esdevenir una opció ecològica per desenvolupar l'agricultura urbana i els sistemes alimentaris locals a les ciutats. No obstant això, els resultats depenen de la forma d'agricultura en coberta, el tipus de cultiu i el sistema de cultiu. Els projectes pilot avaluats en aquesta tesis mostren unes primeres tendències, que permeten llistar recomanacions per al desenvolupament de l'agricultura en coberta. Pel que fa a la producció d'aliments en hivernacles en coberta, el propi hivernacle és el principal element en els impactes ambientals (41,0-79,5%) i els cost econòmic (64%), com en l'agricultura convencional. Tot i que un hivernacle en coberta té una majors impactes ambientals (entre 17 i 75%) que un hivernacle convencional, la producció de tomàquet en el RTG-Lab a Barcelona va resultar tenir un menor impacte ambientals que un hivernacle convencional, no només en finalitzar la producció (entre 9 i 26% menor) sinó també quan arriba al consumidor (entre 33 i 42% menor). En quant al cost econòmic, tot i que la producció de tomàquets en coberta resulta un 21% més cara, quan es considera tota la cadena de subministrament convencional, es posa de manifest la competitivitat dels hivernacles en coberta com a sistemes de producció local. Pel que fa als jardins en coberta, els consums del cultiu (és a dir, aigua, fertilitzants, energia) tenen el paper més rellevant. El jardí comunitari en coberta empra elements reutilitzats en el seu disseny (per exemple, pallets) i el reg va ser l'etapa més impactant (60-75%). En el jardí privat en coberta, la fertirrigació (entre 33 i 46%) i l'estructura del jardí (entre el 28 i el 35%) van ser els principals contribuents al impacte ambiental. La recol·lecció d'aigua de pluja per al subministrament de la demanda d'aigua dels cultius i la integració d'elements reutilitzats en les estructures de cultiu podria augmentar la sostenibilitat dels jardins en disminuir el consum de recursos del sistema. La comparació de les diferents tècniques de cultiu en el cas d'estudi comunitari va destacar la major eco-eficiència de la producció en sòl, en comparació amb les tècniques hidropòniques (és a dir, la tècnica de pel·lícula de nutrients, sistema flotant). L'avaluació dels diferents cultius va mostrar el mateix patró en els jardins en coberta comunitari i privat. Els cultius amb fruit (per exemple, el tomàquet) tenen uns impactes ambientals més baixos que els cultius de fula (per exemple, el enciam), ja que les productivitats són més altes. No obstant això, aquestes formes d'agricultura en coberta realitzen policultiu, el disseny del qual està habitualment orientat a les hortalisses de fruit, donant lloc a una densitat de plantació més baixa de la que es pot realitzar per cultius de fulla. Un disseny millorat, que dividís el jardí segons cultiu, podria millorar i equilibrar aquestes divergències entre els tipus de cultiu. Aquesta tesi contribueix a la comprensió del procés de desenvolupament d'una agricultura urbana i agricultura urbana en coberta competitiva i sostenible a les ciutats dels països desenvolupats mitjançant l'avenç d'aspectes metodològics i la generació de noves dades sobre el tema. Els mètodes i resultats amplien el coneixement i la comprensió de l'agricultura en coberta, l'agricultura urbana i la producció local d'aliments per tal de donar suport als processos de presa de decisions en el disseny i desenvolupament de futurs projectes d'agricultura en coberta. Futures investigacions haurien de centrar-se en l'avaluació de les percepcions dels actors socials a altres ciutats, focalitzant en aspectes específics com l'acceptació social; en quantificar el potencial de l'agricultura en coberta d'altres àrees urbanes i ciutats; i en avaluar més casos d'estudi i formes d'agricultura urbana en coberta des d'una perspectiva de sostenibilitat, fent especial èmfasi en la integració dels aspectes socials.

[en] Urban agriculture (UA) is blooming around cities of the developed world as a response to the increasing urban population, the growing environmental awareness of the industrial food system and the need of addressing social gaps. These new local food systems aims to develop sustainable pathways that re-establish the relations between producers and consumers while boosting local economies and minimising food-miles. Furthermore, the recent financial crisis and the spread of vacant lands have revitalised UA projects, not only at the self-managed level (i.e., community, private) but also at the commercial one. In particular, UA practitioners and farmers have found in the roofs of the city a vacant space for placing food production leading to the development of urban rooftop farming (URF). Consequently, rooftop farms, rooftop greenhouses and rooftop gardens have colonized buildings. Nevertheless, specific assessment of the potential implementation and the sustainability performance of different URF forms, cultivation techniques and crops, are necessary. To address these gaps, this dissertation seeks to answer two main research questions "What is the potential of urban rooftop farming in qualitative and quantitative terms?" and "What are the environmental impacts and economic costs of urban rooftop farming systems?". With this goal, a methodological framework is proposed and three case studies are analysed, which are pilot experiences of different forms of urban rooftop farming. Food production in cities is a complex system that involves several stakeholders, has multiple scales and affects the three dimensions of sustainability (environment, economy, society). Thus, a comprehensive assessment might combine different disciplines to approach such topic. This dissertation follows an interdisciplinary framework that includes (a) qualitative research, to deepen in the perceptions of the different stakeholders related to UA and URF; (b) geographic information systems (GIS), to identify and quantify the available and feasible roofs for implementing rooftop farming; (c) life cycle assessment (LCA), to quantify the environmental burdens of rooftop farming systems; and (d) life cycle costing (LCC), to quantify the economic costs of URF. This framework enables to approach URF from the city scale (e.g., planning perspective) to the system scale (e.g., food products). A stakeholders' analysis through qualitative interviews unravelled that the development of rooftop farming in Barcelona is currently facing some limitations mainly due to a constrained support from some stakeholders. The main barriers to supporting urban rooftop farming are the lack of a common definition of urban agriculture, the specific origin of UA in Barcelona and its urban morphology and the limited social acceptance of some food production techniques. However, stakeholders valued the sustainability benefits (i.e., environmental, economic and social) linked to urban rooftop farming, particularly in the context of the development of a local green economy. In quantitative terms, urban rooftop farming shows a great potential for increasing the current local production and reducing the environmental burdens of the city's "foodprint". A multicriteria set is needed to identify the technically and economically feasible roofs for the implementation of commercial rooftop greenhouses (RTGs) (i.e., availability of space, sunlight, resistance and slope, and legal and planning requirements). Industrial parks and retail parks are here analysed and compared. Retail parks show a greater short-term potential (53-98%) than industrial parks (8%) due to a more resistant architecture, although industrial parks are of great interest for large-scale URF implementation plans due their extensive area. The potential implementation of integrated rooftop greenhouses (i-RTGs) which take advantage from the residual flows from the building (i.e., residual heat and CO2, rainwater) is an innovative way of rooftop farming. Benefits of i-RTGs vary in warm regions (e.g., Mediterranean), where unheated production can be performed, and cold regions (e.g., The Netherlands), where greenhouses requires heating. The preference between regions for implementing i-RTGs is based, thus, on whether the goal is increasing food production (i.e., higher crop yields in warm areas) or reducing environmental burdens (i.e., substitution of energy consumption for heating in cold areas). From a life cycle perspective, the rooftop greenhouse lab (RTG-Lab) (Bellaterra, Spain), the community rooftop garden in Via Gandusio (Bologna, Italy) and a private rooftop garden in the city centre of Barcelona (Spain) are analysed. URF can become an environmentally-friendly option for further develop urban agriculture and local food systems in cities. However, results depend on the type of rooftop farming, the crop and the growing system. The pilot projects assessed in this dissertation unravelled some trends and drawn some recommendations for the development of rooftop farming. Regarding food production in rooftop greenhouses, the greenhouse structure plays a major role in the environmental impacts and the economic costs (41.0-79.5%), as in conventional agriculture. Although the greenhouse structure of RTGs have greater environmental impacts than multi-tunnel greenhouses (between 17 and 75 %), tomatoes from an RTG in Barcelona are more environmentally-friendly not only at the production point (between 9 and 26% lower) but also at the consumer (between 33 and 42 % lower). Although tomato production results in 21% higher cost than conventional tomatoes, the consideration of the entire supply-chain highlights the competitiveness of RTGs as local food systems. Regarding rooftop gardens, crop inputs are the most contributing elements. The community garden employed re-used elements in their design (e.g., pallets) and irrigation was the most contributing stage (60-75%). In the private garden, fertirrigation (between 33 and 46%) and the structure of the garden (between 28 and 35%) (i.e., made of raw wood) were the main contributors. Rainwater harvesting for supplying the water demand of the crops and the integration of re-used elements in the cultivation structures might enhance the sustainability of gardens by decreasing the resources consumption of the system. The comparison of different growing techniques in the community garden highlighted the higher eco-efficiency of soil production, when compared to hydroponic techniques (i.e., nutrient film technique, floating system). The assessment of different crops showed the same pattern in the community and private rooftop gardens. Fruit vegetables have lower environmental burdens than leafy vegetables since they yield better. However, these rooftop farming forms perform polyculture, the design of which is commonly oriented to fruit vegetables, resulting in a low plant density for leafy vegetables. An improved design, which divides the garden, could then improve and balance these divergences among crop types. This dissertation contributes to the comprehension of the development process of competitive and sustainable urban agriculture and urban rooftop farming in cities of developed countries by developing methodological aspects and generating new data on the topic. The methods and results advance in the knowledge and understanding of rooftop farming, urban agriculture and local food in order to support decision-making processes in the design and development of future rooftop farming projects. Future research and strategies might focus on assessing the perceptions of stakeholders in other case studies, while focusing on specific aspects such as social acceptance; quantifying the potential of rooftop farming in other urban areas and cities; and assess more case studies and URF forms from a sustainability perspective, paying particular attention to the integration of the social aspects.