Projet H2020 SALTGAE : Projet de démonstration visant à démontrer la viabilité technico-économique de l'utilisation d'algues pour le traitement des eaux usées salines de l'industrie alimentaire
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2016 -2019
- Budget alloué 8.294.318,87 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet SALTGAE
Les activités les plus importantes réalisées au cours de la vie du projet sont décrites ci-dessous :
- Sélection et test des cultures d'algues-bactéries les plus performantes pour une efficacité optimale du traitement de la DBO adaptée à différentes salinités et compositions des eaux usées.
- Caractérisation des eaux usées industrielles et conception de procédés de traitement primaire et de prétraitement. Après des tests, un dimensionnement et une conception détaillée pour la mise en œuvre sur des sites de démonstration.
- Traitement de digestion anaérobie appliqué aux eaux usées salines pour réduire leur charge en DBO. Adaptation bactérienne aux eaux usées hautement salées dans le cadre de tests en cours à l'échelle du laboratoire et mis à l'échelle sur le site de démonstration.
- Valorisation des effluents de traitement des algues par l'évaluation de la meilleure stratégie de prétraitement pour le dessalement (validée et optimisée à l'échelle pilote), l'électrodialyse pour la déminéralisation des effluents prétraités.
- Prototypage d'une nouvelle pompe à osmose inverse et conception d'un dispositif de récupération de l'énergie contenue dans le flux de rejet.
- La récolte de biomasse a été testée en utilisant une combinaison de différentes techniques, notamment la technologie membranaire et la centrifugation, avec de bons résultats.
- La biomasse récoltée est raffinée en extrayant ses différentes fractions. Des méthodes mécaniques et chimiques ont été définies et des tests d’extraction ont été réalisés pour chaque type d’algues.
- Valorisation des fractions de biomasse algale pour produire de nouveaux produits : monomères pour applications adhésives, dispersions PU à base d'eau pour revêtements et adhésifs, revêtements comestibles et charges et pâtes à haute valeur ajoutée.
- Évaluation des facteurs de conception et d'exploitation influençant la performance et la rentabilité des bassins d'algues à haut débit, à l'aide de modèles mathématiques et de modèles CFD.
- Détection, surveillance et contrôle des bassins d'algues à haut débit, y compris la fonctionnalité du système de contrôle.
- Évaluation intégrée de la durabilité et de la viabilité des entreprises.
- Test des trois sites de démonstration avec différentes conditions climatiques et souches d'algues, intégrant les innovations développées dans les phases précédentes du projet.
Pour toute industrie qui génère de grandes quantités d’eaux usées, la gestion de ses déchets, nécessaire pour se conformer aux directives de l’UE, implique des coûts directs qui peuvent être très élevés. Ce problème est critique pour de nombreux secteurs industriels, tels que la transformation des aliments, l’industrie du cuir et l’aquaculture terrestre, qui génèrent des eaux usées salines. Ce type d'eaux usées, avec des concentrations élevées de matière organique biodégradable, de solides en suspension, de nutriments (principalement d'azote et de phosphore) et de sel (concentrations jusqu'à 15 %), est extrêmement difficile et coûteux à traiter par des moyens conventionnels (par exemple, le traitement bactérien anaérobie est inhibé), ce qui rend ce coût inabordable pour les PME, qui peuvent décider de ne pas se conformer aux directives de l'UE et de rejeter sans traitement préalable, causant de graves dommages à l'environnement.
L'objectif du projet SALTGAE est double : 1) Développer une solution technologiquement et économiquement viable pour le traitement des eaux usées salines des industries agroalimentaires (et connexes) et la mettre en œuvre et la démontrer à grande échelle. 2) Développer une plateforme innovante de mobilisation et de mise en réseau des acteurs de tous les secteurs liés aux eaux usées, et de diffusion des résultats dans le but de promouvoir un changement de paradigme de perception du « traitement des eaux usées » à la « valorisation des ressources ».
L'objectif du projet est de mettre en œuvre et de démontrer à grande échelle la viabilité technologique et économique à long terme d'une solution innovante, durable et efficace pour le traitement des eaux usées à haute salinité de l'industrie agroalimentaire. Les traitements conventionnels se sont avérés inefficaces pour ce type d’eaux usées, car les processus bactériens généralement utilisés pour éliminer la matière organique et les nutriments sont inhibés dans des conditions de salinité élevée. C'est pourquoi on utilise généralement des combinaisons de méthodes biologiques et physico-chimiques, ce qui augmente considérablement les coûts de traitement, les rendant inabordables pour les PME, qui choisissent volontairement de bafouer les directives de l'UE et de rejeter leurs déchets sans traitement préalable, causant ainsi de graves dommages environnementaux.
La solution de SALTGAE à ce problème réside dans la mise en œuvre de technologies innovantes pour chaque étape du traitement des eaux usées qui favoriseront l’efficacité énergétique et des ressources et réduiront les coûts. Parmi celles-ci, l'utilisation de consortiums d'algues/bactéries halotolérantes dans les HRAP pour l'élimination de la matière organique et des nutriments se distingue par sa forte valeur ajoutée : non seulement elle fournira une solution efficace et respectueuse de l'environnement pour le traitement des eaux usées, mais elle représentera également une manière innovante de produire de la biomasse algale, qui sera ensuite valorisée en différents sous-produits, réduisant ainsi l'impact économique et environnemental du traitement.
En outre, le projet s’attaquera également aux obstacles transversaux à l’innovation liés aux eaux usées en développant une plateforme de mobilisation et de mise en réseau des principales parties prenantes de tous les différents secteurs liés aux eaux usées, et de diffusion des résultats. Cela permettra l’élaboration d’une feuille de route commune pour l’harmonisation de la législation, de la réglementation et des méthodologies de tarification, et favorisera l’investissement financier et un changement de paradigme dans la perception du « traitement des eaux usées » à la « valorisation des ressources ».
DES AVANCÉES AU-DELÀ DE L'ÉTAT DE LA TECHNOLOGIE
a) Utilisation innovante du traitement algoco-bactérien qui non seulement élimine le besoin énergétique pour l'aération (les algues produisent de l'oxygène), mais incorpore également partiellement l'énergie contenue dans les eaux usées dans la biomasse, qui peut être utilisée à d'autres fins ou pour récupérer de l'énergie dans le biogaz. En conséquence, le traitement est beaucoup plus économique en raison des coûts d’aération plus faibles, le CO2 est recyclé au lieu de contribuer au changement climatique et la biomasse peut être utilisée (et vendue).
b) Obtenir un consortium microbien tolérant au sel qui traite les eaux usées à haute salinité par digestion anaérobie. Les archées sont sensibles au sel et ne peuvent pas survivre à des niveaux de salinité élevés. Cependant, grâce à la stratégie et aux mesures d’adaptation développées dans le cadre du projet, ce problème a été surmonté et le biogaz a été produit avec succès en continu dans des conditions de salinité élevée.
c) Récolte d’algues efficace et économique grâce à un procédé membranaire.
d) Valorisation des fractions d'algues (protéines, lipides et restes cellulaires) en produits chimiques de plateforme (adhésifs et revêtements) et en charges et pâtes de matériaux à haute valeur ajoutée (géopolymères et caoutchouc).
e) Conception d'une pompe à pression HP avec une efficacité supérieure à celles actuelles, ce qui réduit le coût du processus de dessalement.
RÉSULTAT FINAL INTÉGRÉ
Le projet Saltgae a développé une plateforme technologique modulaire innovante pour le traitement efficace des eaux usées salines contenant de la matière organique. Cela permet une utilisation facile, des réductions de coûts significatives, le respect des directives européennes avec un impact environnemental minimal, le recyclage de l'eau pour les applications non potables et la valorisation des ressources nutritives et énergétiques, avec les performances suivantes :
- Efficacité d'élimination de la DBO, de l'azote et du phosphore (> 90 %) et croissance de la biomasse algale (> 15 g/m2/jour)
- Capable de traiter différents niveaux de salinité (2 g/L à 60 g/L) et compositions d'eaux usées.
- Réduction des coûts de >40% par rapport aux alternatives actuelles pour les eaux usées salines à charge organique.
- Possibilité de valoriser la biomasse algale produite, en transformant les déchets en revenus, avec une augmentation de plus de 15% de la marge bénéficiaire par tonne de biomasse algale produite.
- Faisabilité technique et économique, mise en œuvre et testée à l'échelle DEMO pour exploitation et validation en conditions et échelles réelles.
IMPACTS POSSIBLES
a) Efficacité des ressources et performance environnementale.
Saltgae vise à produire une consommation d'énergie plus faible, à extraire de l'énergie des eaux usées, à réduire les émissions de gaz à effet de serre, à améliorer la qualité des effluents, à réduire considérablement les émissions de sel industriel et à économiser les ressources grâce à la valorisation de la biomasse. Il a également réduit la teneur en ammonium des eaux usées, empêchant ainsi l’eutrophisation. En outre, il aide les industries de transformation à devenir moins dépendantes de l’eau tout en garantissant une gestion efficace des autres ressources.
b) Création de nouvelles opportunités de marché.
La valorisation de la biomasse par la création d’enrobages comestibles, la génération d’un savoir-faire technique lié à des formulations améliorées pour les aliments pour animaux et les adhésifs, les innovations liées à la production de biogaz, un processus de dessalement par osmose inverse plus économe en énergie et un cycle plus durable de production d’eau, de poissons et d’irrigation des cultures permettront une croissance économique durable, des entreprises et la création d’emplois dans le secteur de l’eau et au-delà.
c) Contribution à la mise en œuvre du PEI Eau dans plusieurs domaines clés
Le projet SALTAGE contribue aux objectifs du PEI Eau dans plusieurs domaines clés : 1) Traitement de l'eau et des eaux usées, y compris la valorisation des ressources (par la réduction des nutriments dissous et leur valorisation sous forme de biomasse avec une source potentielle de précurseurs de grande valeur) ; 2) Réutilisation et recyclage de l’eau (élimination presque complète du sel du flux d’eau avec > 20 % du taux de recyclage de l’eau prévu). 3) Lien eau-énergie (récupération d’énergie à partir des eaux usées en convertissant la DBO en chaleur et en électricité) ; 4) Défis transversaux (mobiliser les acteurs et favoriser un changement de paradigme de perception du « traitement des eaux usées » vers la « valorisation des ressources »).
- FUNDACION TECNOLOGICA ADVANTX
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