Projet H2020 INCOVER : Écotechnologies innovantes pour la valorisation des eaux usées
- Taper Projet
- Statut Rempli
- Exécution 2016 -2019
- Budget alloué 7.209.032,01 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement Horizon 2020
- Site Web du projet INCOVER
Durant la première période du projet (mois 1 - mois 18), les partenaires ont participé à la conception et à la construction des 3 études de cas en Espagne et en Allemagne. Au cours de la deuxième période, toutes les technologies ont été validées à l’échelle de démonstration sur chaque site.
Étude de cas 1 : Conversion des eaux usées agricoles en bioplastiques, engrais et eaux usées récupérées.
Les technologies de l’étude de cas 1 mises en œuvre à Barcelone ont été testées avec des eaux usées agricoles et domestiques. Les résultats ont montré qu’une excellente élimination des nutriments a été obtenue dans les photobioréacteurs, tandis que les cyanobactéries ont pu accumuler des bioplastiques grâce au processus photosynthétique. Le système de filtration-désinfection alimenté par l’énergie solaire a produit entre 5 m³/jour et 10 m³/jour d’eau traitée pour l’irrigation. La zone de traitement des boues a produit un amendement du sol de bonne qualité, conforme à la réglementation espagnole sur les métaux lourds dans les boues et le sol.
Étude de cas 2 : Récupération des ressources en eaux usées municipales à l’aide de bassins d’algues à haut débit, de systèmes d’évaporation et de filtres plantés.
Le site de Chiclana a atteint des productivités élevées en bioplastique (jusqu'à 35%) avec des bassins de bactéries violettes phototrophes. Une technologie de valorisation du biogaz photosynthétique a produit du biométhane de haute qualité (CH4 > 95%) tout en récupérant les nutriments en cultivant des microalgues dans des étangs. Un système d’évaporation a été validé comme système basé sur la nature pour traiter le digestat issu de la co-digestion anaérobie. À Almería, les filtres plantés constituent un traitement tertiaire très efficace après les bassins à taux élevé d'algues. Les systèmes d’électrochloration et d’irrigation intelligents alimentés par l’énergie solaire ont également été optimisés et testés avec succès sur des terrains en herbe.
Étude de cas 3 : Acides organiques produits à partir des eaux usées
Dans l’étude de cas 3 à Leipzig, toutes les technologies de traitement et de valorisation des eaux usées et des déchets du secteur alimentaire ont été mises en œuvre avec succès. Le bioprocédé à base de levure atteint des concentrations de produit de 100 à 120 kg d'acide citrique/m3 et des taux de formation de 0,5 à 1,2 kg/m3h. La technologie de carbonisation hydrothermale a permis la production de divers échantillons de biochar, par exemple à des fins énergétiques, atteignant une valeur calorifique allant jusqu'à 22 Mjoules par kg. Une fois le projet terminé, cette technologie sera commercialisée auprès des entreprises du secteur du traitement des eaux usées.
Tous les partenaires ont participé activement à la diffusion du projet INCOVER et à l’interaction avec les utilisateurs finaux de la technologie et les principales parties prenantes.
- 14 526 visites sur le site INCOVER, 776 abonnés sur Twitter, 205 abonnés sur LinkedIn et une vidéo animée sur YouTube.
- 101 événements : conférences scientifiques, événements liés à l'UE, événements d'affaires, réunions en personne et plus encore.
- 14 articles scientifiques dans des revues à comité de lecture.
- 73 communiqués de presse publiés dans des revues spécialisées et des journaux locaux, et 7 reportages vidéo.
- 5 bulletins d'information.
- 2 prix (UK Industry Water Award dans la catégorie Récupération des boues et des ressources et concours Power Idea pour les communautés durables) et présélectionné pour le prix iWater de la meilleure innovation.
Trois études de cas traitant des eaux usées provenant de différentes sources sur trois sites de démonstration situés en Espagne (Chiclana/Almería et Barcelone) et en Allemagne (Leipzig) ont été mises en œuvre, évaluées et optimisées simultanément. Les technologies INCOVER ont été validées à l'échelle de démonstration pour atteindre un niveau de maturité technologique de 7 à 8 afin de garantir une mise à l'échelle facile jusqu'à 100 000 équivalents population.
L'étude de cas 1 (figure 1) porte sur le biotraitement des eaux usées urbaines et du ruissellement agricole avec des cyanobactéries dans des photobioréacteurs pour produire des bioplastiques, la digestion anaérobie pour produire du biométhane, la récupération des nutriments avec des sorbants artificiels et des solutions naturelles, et la désinfection à l'énergie solaire fournissant de l'eau pour l'irrigation des champs de tournesols.
L’étude de cas 2 (figure 2) a été mise en œuvre dans deux endroits en Espagne (Chiclana et Almería). Le site de Chiclana produit des bioplastiques dans des bassins à haut rendement d'algues avec des bactéries violettes. La biomasse restante est transformée en biométhane par co-digestion anaérobie et un système d’amélioration de la photosynthèse. Enfin, un filtre évaporatif planté stabilise le digestat et améliore la récupération des nutriments. À Almería, des bassins d'algues à haut rendement sont utilisés pour traiter les eaux usées urbaines et obtenir des effluents de qualité d'irrigation et sans agents pathogènes, grâce à l'oxydation anodique alimentée par l'énergie solaire comme étape finale.
Enfin, l’étude de cas 3 à Leipzig (Allemagne) (Figure 3) utilise un mélange de déchets industriels riches en C et d’eaux grises pour produire des acides organiques (acide citrique et acide itaconique). Les déchets sont utilisés pour la production de biogaz par co-digestion avec un substrat industriel riche en C. Les boues anaérobies sont traitées par un procédé de carbonisation hydrothermale, transformant la biomasse résiduelle en engrais précieux et prêts à l’emploi.
Pour améliorer l'efficacité de la production à valeur ajoutée, les études de cas d'INCOVER incluent la surveillance et le contrôle à l'aide de capteurs optiques.
Les solutions d’INCOVER réduiront les coûts d’exploitation et de maintenance du traitement des eaux usées, ainsi que la demande énergétique. Une méthodologie de système d'aide à la décision spécifique aux eaux usées a été adaptée aux technologies INCOVER, fournissant des données et des critères de sélection (environnementaux, économiques et sociaux) pour une gestion globale des eaux usées.
Compte tenu de la pénurie mondiale actuelle d’eau et des coûts élevés d’exploitation et de maintenance du traitement des eaux usées, le concept INCOVER a été conçu pour transformer le traitement des eaux usées d’une technologie d’assainissement principalement à une industrie de récupération de bioproduits et à un fournisseur d’eau recyclée. Une méthodologie de système d’aide à la décision spécifique aux eaux usées sera adaptée aux technologies INCOVER et fournira des données et des critères de sélection pour une approche holistique de la gestion des eaux usées.
Trois usines à valeur ajoutée traitant les eaux usées de trois études de cas (municipalités, fermes et industries agroalimentaires) seront mises en œuvre, évaluées et optimisées simultanément.
Les centrales INCOVER seront mises en œuvre à une échelle de démonstration pour atteindre un niveau de maturité technologique (TRL) de 7 à 8 afin de garantir une mise à l'échelle facile jusqu'à 100 000 équivalents-habitants (EH). Les usines à valeur ajoutée INCOVER généreront des profits à partir des eaux usées en proposant trois solutions de récupération : 1) Récupération chimique (bioplastique et acides organiques) grâce à la biotechnologie des algues/bactéries et des levures ; 2) Usine à énergie quasi nulle fournissant du biométhane amélioré grâce à des systèmes de prétraitement et de co-digestion anaérobie ; 3) Bioproduction et récupération des eaux par adsorption, biotechnologie basée sur les zones humides et carbonisation hydrothermale. Pour améliorer l’efficacité de la production à valeur ajoutée, les solutions INCOVER incluront la surveillance et le contrôle à l’aide de capteurs optiques et logiciels.
Les solutions INCOVER réduiront les coûts totaux d'exploitation et de maintenance du traitement des eaux usées d'au moins 50 % en utilisant les eaux usées comme source de demande énergétique et de production de valeur ajoutée, conformément à la stratégie d'économie circulaire de l'UE. En outre, des stratégies seront mises en œuvre pour faciliter l’adoption par le marché des innovations d’INCOVER, comblant ainsi le fossé entre la phase de démonstration et les utilisateurs finaux.
Un chiffre d'affaires estimé à 188 millions d'euros est attendu pour les principaux utilisateurs d'INCOVER suite à la stratégie opérationnelle initiale sur cinq ans visant à mettre en œuvre 27 solutions INCOVER.
Les principales innovations du projet INCOVER sont résumées ci-dessous :
1- Un système d'aide à la décision adapté à la technologie et un outil de durabilité ont été développés pour assurer la viabilité socio-économique, environnementale et technique des solutions INCOVER dans le contexte où la réplication est prévue.
2- Démonstration de technologies innovantes à valeur ajoutée à grande échelle conçues pour extraire des ressources précieuses des eaux usées dans trois études de cas, notamment :
- Un procédé innovant de production de bioplastiques à partir de systèmes de bactéries/microalgues phototrophes.
- Détection optique pour le suivi de la production de bioplastiques et de composés chimiques/organiques dans les bioprocédés INCOVER.
- Une technologie innovante de nettoyage du biogaz capable d'éliminer simultanément le CO2, le H2S, le NH3 et les COV du biogaz de manière rentable et respectueuse de l'environnement.
- Matériaux polymères fonctionnalisés comme sorbants innovants pour la récupération du P des eaux usées.
- L'oxydation anodique et l'ultrafiltration à énergie solaire sont des systèmes de désinfection rentables pour fournir des effluents de qualité (sans agents pathogènes) pour l'irrigation.
D'autres impacts environnementaux et sociaux importants du projet INCOVER sont :
- Réduction d’au moins 50 % du coût de gestion des eaux usées municipales et industrielles grâce à la fourniture d’énergie et à la production de produits de valeur.
- Sensibiliser les entreprises industrielles, les clients et les résidents municipaux aux avantages de l’utilisation de l’eau récupérée et des bioproduits.
- Améliorer les compétences et les connaissances sur les technologies innovantes pour le traitement des eaux usées. Le projet INCOVER comprenait des activités de formation à travers trois ateliers d'innovation avec des représentants des compagnies des eaux pour transférer les nouvelles technologies d'INCOVER.
- La science dans la société. 73 communiqués de presse, 5 newsletters et une vidéo animée YouTube ont été produits pour faciliter l'accès à la technologie INCOVER.
- ASOCIACION DE INVESTIGACION METALURGICA DEL NOROESTE (AIMEN)
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