Rodriguez-Roda 2016a

• Watintech
• Estructura de blocs de treball de watintech
• Autors

Watintech

L'Institut Català de Recerca de l'Aigua coordina un projecte europeu de recerca que pretén millorar la gestió actual de les infraestructures existents de sanejament a l’àmbit urbà. El projecte proposa combinar tecnologies descentralitzades per recuperar aigua, energia i productes per controlar olors i corrosió de l'aigua residual i, alhora, alleugerir la pressió a la qual estan sotmesos els col·lectors gestionant les aigües pluvials amb sistemes naturals i disminuint el cabal i la càrrega d'aigua residual que es transporta i que s'ha de tractar a l'estació depuradora que està a final de canonada. Cal remarcar el caràcter dinàmic i integrador de la proposta, que s'adapta a les necessitats variables al llarg de l'any (cal produir aigua quan plou?) i de l'estat de les infraestructures, i que aprofita efluents i corrents de rebuig entre les diferents tecnologies existents.

El projecte, de tres anys de durada i que du per títol "watintech: gestió intel·ligent i descentralitzada de l'aigua mitjançant la integració dinàmica de tecnologies", està finançat amb més d'un milió d'euros per la comunitat europea i els governs espanyols (Mineco i cdti), danès, italià i portuguès en el marc del Joint Programming Initiative i la convocatòria waterworks2014. El consorci està coordinat pel Dr.Ignasi Rodriguez-Roda, responsable de l'Àrea de Tecnologies i Avaluació de l'ICRA i director científic del Campus Aigua de la Universitat de Girona, té la participació de l'empresa Acciona Agua i de grups de recerca de la Universitat de Catània, de la Universitat Tecnológica de Dinamarca i de la Universitat Nova de Lisboa.

El projecte està estructurat en cinc grans blocs científics. El primer se centra en la gestió descentralitzada de l'aigua. Per una banda, es proposa la instal·lació d'un sistema híbrid d’osmosi directa per produir aigua regenerada per regadiu d’acord amb l'aigua residual. Es tracta d'una tecnologia innovadora i prometedora de la qual ja es coneix la seva potencialitat però amb poca implementació en el camp de la gestió de les aigües residuals. Entre altres aspectes, watintech centrarà els seus estudis en millorar l'etapa limitant del pretractament, especialment crítica en aquest cas que es captarà directament aigua residual del col·lector, en la tria de la solució extractora, tenint en compte el possible impacte en l'aigua regenerada que es vol recuperar i, especialment, en el corrent concentrat que serà tractat en una unitat posterior de digestió anaeròbia i en l'estabilitat i robustesa de la tecnologia a llarg termini, minimitzant l'embrutiment de les membranes. D’altra banda, es proposa la instal·lació d'un sistema natural basat en aiguamolls o llacunes construïdes per retenir i tractar les aigües pluvials, amb possible ús per regadiu o per les cisternes dels lavabos. A més d'estudiar la capacitat de tractament i desinfecció de l'aigua en diferents condicions climàtiques i de càrrega, s'estudiarà la capacitat de rebre aigua produïda a la unitat d’osmosi directa (quan no plogui i calgui mantenir les plantes), o alternativament l'efluent de la unitat de digestió anaeròbia (amb elevada concentració de nutrients i salinitat) o aigua residual del mateix col·lector.

El segon bloc proposa la generació d'energia segons la digestió anaeròbia de l'efluent concentrat de la unitat d’osmosi inversa. S'estudiarà especialment l'efecte de la temperatura (variable al llarg de l'any) i del temps de residència hidràulic, per tal de reduir el temps necessari per engegar el procés i optimitzar la qualitat del biogàs produït. El digestor s’acoblarà a una unitat de procés electroquímic per oxidar a l'ànode el sulfhídric existent i evitar la inhibició del procés metanogènic en la producció de metà. En aquest cas, caldrà comparar les capacitats de diferents materials per l'ànode i optimitzar les condicions d'operació (cabals tractats i temps de reacció). L'efluent del digestor, amb elevada concentració de nutrients i salinitat, es pot enviar de nou al col·lector o ser parcialment aprofitat pel sistema d'aiguamolls construïts. En funció del seu destí, aquest efluent necessita una etapa de filtració, que es proposa que es faci en una unitat externa en la què caldrà estudiar amb detall els fluxos d'operació i el seu embrutiment en relació amb el consum energètic demanat.

El tercer bloc científic de watintech estudiarà la capacitat del sistema electroquímic de produir compostos que permetin el control de la producció de sulfhídric al col·lector i, per tant, minimitzin els problemes de males olors i corrosió del ciment a les canonades. Concretament, es provarà la producció de sosa càustica (al càtode), amb diferents elèctrodes DSA (ànodes de dimensionalment estables) de carboni, i la d'oxigen canviant materials de l'ànode. A part dels materials dels electrodes, caldrà optimitzar les condicions d'operació en funció de la qualitat de l'aigua tractada. Amb els compostos produïts, es dissenyaran estratègies de dosificació puntual combinada en canonades pressuritzades, amb l'objectiu d'evitar les condicions ideals per a la producció de sulfhídric, augmentant durant un temps mínim el pH i la concentració d'oxigen a l'aigua residual.

Al quart bloc s'estudiarà l’impacte del canvi de la qualitat de l'aigua residual que transporta el col·lector, degut a l'extracció d'una fracció significativa i l'addició de reactius i que arriba a l'estació depuradora d'aigües residuals. En principi s'espera una disminució de la càrrega i un augment puntual del pH. El que es proposa és la implementació d'un procés de nitrificació parcial per minimitzar el consum energètic i disminuir l'emissió de gasos amb efecte hivernacle (N₂O), avaluant en detall la dinàmica de les poblacions microbianes establertes i determinant les rutes metabòliques i mecanismes que condueixen a la formació i emissió de l'òxid de nitrogen.

Finalment, hi ha un bloc més transversal que, per una banda, pretén desenvolupar i calibrar nous models pels processos de producció del metà al digestor anaeròbic i de la transformació del sulfur a la cel·la electroquímica. S'estudiaran amb especial detalls els processos físicoquimics com la transferència de matèria líquid-gas i l'equilibri del pH en fase líquida. Els models desenvolupats seran codificats amb programari lliure i es deixaran disponibles per a la comunitat científica o qualsevol que hi pugui estar interessat. Per altra banda, en aquest bloc més metodològic també es desenvoluparà un sistema d'ajuda a la decisió que faciliti la planificació dels sistemes urbans de sanejament, combinant aquesta aproximació descentralitzada amb les infraestructures existents, per diferents escenaris (presents i de futur) i comparant alternatives amb criteris econòmics, tècnics, ambientals, socials.

Malgrat que el projecte té una clara base de recerca fonamental, també abraça aspectes de transferència cap al mercat, tant de la solució integrada, com de cadascuna de les tecnologies innovadores estudiades. Amb l’interès dels grups de recerca i dels proveïdors tecnològics, es pretén captar l'atenció de les administracions, empreses explotadores i agències responsables de la gestió del sanejament, identificats com els principals clients dels resultats de watintech. A la figura es mostra la proposta de diagrama de flux del sistema integrat de sanejament i l'estructura de blocs de treball de watintech.

Estructura de blocs de treball de watintech

Autors

Redactat per: Ignasi rodríguez-Roda

Per saber-ne més: Ignasi rodríguez-Roda