Proyecto H2020 SALTGAE: Proyecto demostrativo para demostrar la viabilidad tecno-económica del uso de algas para el tratamiento de aguas residuales salinas de la industria alimentaria
- Type Project
- Status Completado
- Execution 2016 -2019
- Assigned Budget 8.294.318,87 €
- Scope Europeo
- Main source of financing H2020
- Project website SALTGAE
Las actividades más importantes logradas durante la vida del proyecto se describen a continuación:
- Selección y pruebas de los mejores cultivos de algas-bacterias de rendimiento para la eficiencia óptima del tratamiento de DBO adecuado para diferentes salinidades y composiciones de aguas residuales.
- Caracterización de aguas residuales industriales y diseño de procesos primarios y de pretratamiento. Después de las pruebas, dimensionamiento y diseño detallado para la implementación en los sitios de demostración.
- Tratamiento de digestión anaeróbica aplicado en aguas residuales salinas para reducir su carga de DBO. Adaptación bacteriana a aguas residuales altamente salinas en pruebas continuas a escala de laboratorio y escaladas al sitio de demostración.
- Valorización de efluentes del tratamiento de algas mediante la evaluación de la mejor estrategia de pretratamiento para la desalinización (validada y optimizada a escala piloto), electrodiálisis para la desmineralización de efluentes pretratados.
- Creación de prototipos de una nueva bomba de ósmosis inversa y diseño de un dispositivo para recuperar la energía contenida en la corriente de rechazo.
- Se ha probado la cosecha de biomasa mediante la combinación de diferentes técnicas, incluyendo tecnología de membranas y centrifugación, con buenos resultados.
- La biomasa cosechada se refina mediante la extracción de sus diferentes fracciones. Se han definido métodos mecánicos y químicos, y se han realizado pruebas de extracción para cada tipo de alga.
- Valorización de fracciones de biomasa algal para producir nuevos productos: monómeros para aplicaciones adhesivas, dispersiones de PU a base de agua para recubrimientos y adhesivos, recubrimientos comestibles y rellenos y pastas de alto valor.
- Evaluación de los factores de diseño y operación que influyen en el rendimiento y la rentabilidad de los estanques de algas de alta tasa, mediante modelos matemáticos y modelo CFD.
- Sensorización, monitoreo y control de los estanques de algas de alta tasa, incluyendo la funcionalidad del sistema de control.
- Evaluación integrada de sostenibilidad y viabilidad empresarial.
- Prueba de los tres sitios de demostración con diferentes condiciones climáticas y cepas de algas integrando las innovaciones desarrolladas en fases anteriores del proyecto.
Para cualquier industria que genere grandes cantidades de aguas residuales, la gestión de sus residuos, necesaria para cumplir con las directivas de la UE, implica costes directos que pueden ser muy elevados. Este problema es crítico para muchos sectores industriales, como el procesamiento de alimentos, las industrias del cuero y la acuicultura terrestre, que generan aguas residuales salinas. Este tipo de aguas residuales, con altas concentraciones de materia orgánica biodegradable, sólidos en suspensión, nutrientes (principalmente nitrógeno y fósforo) y sal (concentraciones de hasta el 15%), es extremadamente difícil y costoso de tratar por medios convencionales (p. ej., se inhibe el tratamiento bacteriano anaeróbico), lo que hace que este coste sea inasequible para las pymes, que pueden decidir no cumplir con las directivas de la UE y verter sin tratamiento previo, causando graves daños al medio ambiente.
El objetivo del proyecto SALTGAE es doble: 1) Desarrollar una solución tecno-económicamente viable para el tratamiento de aguas residuales salinas de la industria de alimentos y bebidas (y afines) e implementarla y demostrarla a gran escala. 2) Desarrollar una plataforma innovadora para la movilización y la creación de redes de las partes interesadas de todos los diferentes sectores relacionados con las aguas residuales, y para la difusión de resultados con el objetivo de promover un cambio de paradigma en la percepción del "tratamiento de aguas residuales" a la "valorización de los recursos".
El objetivo del proyecto es implementar y demostrar a gran escala la viabilidad tecnológica y económica a largo plazo de una solución innovadora, sostenible y eficiente para el tratamiento de aguas residuales de alta salinidad procedentes de la industria de alimentos y bebidas. Los tratamientos convencionales han demostrado ser ineficaces para este tipo de aguas residuales, ya que los procesos bacterianos utilizados habitualmente para la eliminación de materia orgánica y nutrientes se inhiben en condiciones de alta salinidad. Por lo tanto, generalmente se utilizan combinaciones de métodos biológicos y fisicoquímicos que incrementan considerablemente los costes del tratamiento, haciéndolo inasequible para las pymes, que deciden voluntariamente incumplir las directivas de la UE y vierten sin tratamiento previo, causando graves daños al medio ambiente.
La solución de SALTGAE a este problema consiste en la implementación de tecnologías innovadoras para cada etapa del tratamiento de aguas residuales que promoverán la eficiencia energética y de recursos, y reducirán los costes. Entre estos, el uso de consorcios de algas/bacterias halotolerantes en HRAPs para la eliminación de materia orgánica y nutrientes destaca por su alto valor añadido: no solo proporcionará una solución eficaz y ecológica para el tratamiento de aguas residuales, sino que también representará una forma innovadora de producir biomasa algal, que posteriormente se valorizará en diferentes subproductos, reduciendo el impacto económico y ambiental del tratamiento.
Además, el proyecto también abordará las barreras transversales a la innovación relacionadas con las aguas residuales mediante el desarrollo de una plataforma para la movilización y la creación de redes de actores clave de todos los diferentes sectores relacionados con las aguas residuales, y para la difusión de resultados, lo que permitirá el desarrollo de una hoja de ruta común para la armonización de la legislación, la regulación y las metodologías de precios, y promoverá la inversión financiera y un cambio de paradigma en la percepción del "tratamiento de aguas residuales" a la "valorización de recursos".
AVANCES MÁS ALLÁ DEL ESTADO DEL ARTE
a) Uso innovador del tratamiento algal-bacteriano que no solo elimina el requerimiento energético de la aireación (las algas producen oxígeno), sino que también incorpora parcialmente la energía contenida en las aguas residuales en biomasa, la cual puede utilizarse para otros fines o para recuperar energía en biogás. Como resultado, el tratamiento es mucho más económico debido a los menores costos de aireación, el CO2 se recicla en lugar de contribuir al cambio climático, y la biomasa puede ser utilizada (y vendida).
b) Obtener un consorcio microbiano tolerante a la sal que trate aguas residuales con alta salinidad mediante digestión anaeróbica. Las arqueas son sensibles a la sal y no pueden sobrevivir a niveles elevados de salinidad. Sin embargo, mediante la estrategia y las medidas de adaptación desarrolladas en el proyecto, este problema se ha superado y se ha producido biogás con éxito de forma continua en condiciones de alta salinidad.
c) Recolección de algas eficiente y económica mediante un proceso de membrana.
d) Valorización de fracciones de algas (proteínas, lípidos y restos celulares) en productos químicos de plataforma (adhesivos y recubrimientos) y rellenos y pastas de materiales de alto valor (geopolímeros y caucho).
e) Diseño de una bomba de presión HP con mayor eficiencia que las actuales que reduce el coste del proceso de desalinización.
RESULTADO FINAL INTEGRADO
El proyecto Saltgae ha desarrollado una innovadora plataforma tecnológica modular para el tratamiento eficiente de aguas residuales salinas que contienen carga orgánica, lo que permite una fácil operación, reducciones significativas de costes, cumplimiento de las Directivas Europeas con un impacto ambiental mínimo, reciclaje de agua para aplicaciones no potables y valorización de los recursos de nutrientes y energía, con el siguiente rendimiento:
- Eficiencia en la eliminación de DBO, N y P (> 90%) y crecimiento de biomasa de algas (> 15 g/m2/día)
- Capaz de tratar con diferentes niveles de salinidad (2 g/L a 60 g/L) y composiciones de aguas residuales.
- Reducción de costes >40% con respecto a las alternativas actuales para aguas residuales salinas con carga orgánica.
- Posibilidad de valorizar la biomasa de algas producida, transformando el rechazo en ingresos, con un incremento de más del 15 % en el margen de beneficio por tonelada de biomasa de algas producida.
- Viabilidad técnica y económica, implementada y probada a escala DEMO para su operación y validación en condiciones y escalas reales.
POSIBLES IMPACTOS
a) Eficiencia de recursos y desempeño ambiental.
Saltgae tiene como objetivo producir un menor consumo de energía, la extracción de energía de las aguas residuales, menos emisiones de gases de efecto invernadero, mejor calidad del efluente, reduciendo significativamente las emisiones industriales de sal y el ahorro de recursos mediante la valorización de la biomasa. También redujo el contenido de amonio de las aguas residuales, previniendo la eutrofización. Además, está ayudando a las industrias de proceso a ser menos dependientes del agua al tiempo que garantiza la gestión eficiente de otros recursos.
b) Creación de nuevas oportunidades de mercado.
La valorización de la biomasa mediante la creación de recubrimientos comestibles, la generación de conocimientos técnicos vinculados a formulaciones mejoradas para piensos y adhesivos, las innovaciones relacionadas con la generación de biogás, un proceso de desalinización por ósmosis inversa más eficiente energéticamente o un ciclo más sostenible de producción de agua, peces y riego de cultivos permitirán el crecimiento económico sostenible, las empresas y la creación de empleo tanto en el sector del agua como más allá.
c) Contribución a la implementación del EIP Agua en varias áreas clave
El proyecto SALTAGE contribuye a los objetivos del EIP Agua en varias áreas clave: 1) Tratamiento de agua y aguas residuales, incluyendo la recuperación de recursos (por reducción de nutrientes disueltos y recuperación de los mismos como biomasa con fuente potencial de precursores de alto valor); 2) Reutilización y reciclaje de agua (eliminación casi completa de sal de la corriente de agua con > 20% de la tasa de reciclaje de agua esperada). 3) Nexo agua-energía (recuperación de energía de las aguas residuales por conversión de DBO en calor y electricidad); 4) Desafíos transversales (movilización de las partes interesadas y promoción de un cambio de paradigma en la percepción del "tratamiento de aguas residuales" a la "valorización de los recursos").
- FUNDACION TECNOLOGICA ADVANTX
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