Proyecto H2020 INCOVER: Ecotecnologías innovadoras para la recuperación de recursos de aguas residuales
- Tipo Proyecto
- Status Completado
- Ejecución 2016 -2019
- Presupuesto asignado 7.209.032,01 €
- Alcance Europeo
- Principal fuente de financiación H2020
- Sitio web del proyecto INCOVER
Durante el primer período del proyecto (mes 1- mes 18) los socios participaron en el diseño y construcción de los 3 casos de estudio en España y Alemania. Durante el segundo período, todas las tecnologías se han validado a escala de demostración en cada ubicación.
Caso de estudio 1: Conversión de aguas residuales agrícolas en bioplásticos, fertilizantes y agua regenerada.
Las tecnologías del caso de estudio 1 implementadas en Barcelona se probaron con aguas residuales agrícolas y domésticas. Los resultados mostraron que se logró una excelente eliminación de nutrientes en los fotobiorreactores, mientras que las cianobacterias pudieron acumular bioplásticos mediante el proceso fotosintético. El sistema de filtración-desinfección impulsado por energía solar produjo entre 5 m³/día y 10 m³/día de agua tratada para riego. El humedal de tratamiento de lodos produjo un acondicionador de suelo de buena calidad, cumpliendo con la normativa española sobre metales pesados en lodos y suelo.
Caso de estudio 2: Recuperación de recursos de aguas residuales municipales, utilizando estanques de algas de alta tasa, sistemas de evaporación y filtros plantados.
El sitio de Chiclana logró altas productividades de bioplásticos (hasta un 35%) con estanques de bacterias púrpuras fototróficas. Una tecnología de mejora de biogás fotosintético produjo biometano de alta calidad (CH4 > 95%) mientras recuperaba nutrientes mediante el cultivo de microalgas en estanques. Se validó un sistema evaporativo como un sistema basado en la naturaleza para tratar el digestato proveniente de la codigestión anaeróbica. En Almería, los filtros plantados fueron un tratamiento terciario de alta efectividad después de los estanques de algas de alta tasa. La electrocloración impulsada por energía solar y el sistema de riego inteligente también se optimizaron y probaron con éxito en campos de pasto.
Caso práctico 3: Ácidos orgánicos producidos a partir de aguas residuales
En el caso práctico 3 en Leipzig, se implementaron con éxito todas las tecnologías para el tratamiento y la valorización de aguas residuales y desechos del sector alimentario. El bioproceso basado en levadura alcanza concentraciones de producto de 100-120 kg de ácido cítrico/m3 y tasas de formación de 0,5 – 1,2 kg/m3h. La tecnología de carbonización hidrotermal permitió producir diversas muestras de biocarbón, por ejemplo, para fines energéticos, alcanzando un poder calorífico de hasta 22 Mjulios por kg. Tras la finalización del proyecto, esta tecnología se comercializará a empresas del sector del tratamiento de aguas residuales.
Todos los socios han participado activamente en la difusión del proyecto INCOVER y en la interacción con los usuarios finales de la tecnología y las principales partes interesadas.
- 14.526 sesiones en la página web de INCOVER, 776 seguidores en Twitter y 205 seguidores en LinkedIn, y un vídeo animado en YouTube.
- 101 eventos: congresos científicos, eventos relacionados con la UE, eventos empresariales, reuniones presenciales, entre otros.
- 14 artículos científicos en revistas con revisión por pares.
- 73 comunicados de prensa publicados en revistas especializadas y periódicos locales, y 7 reportajes en vídeo.
- 5 boletines informativos.
- 2 premios (premio UK Industry Water en la categoría de recuperación de lodos y recursos y concurso Power Idea para comunidades sustentables) y preseleccionado para el premio IWater a la mejor innovación.
Tres estudios de caso que tratan aguas residuales de diferentes fuentes en tres sitios de demostración ubicados en España (Chiclana/Almería y Barcelona) y Alemania (Leipzig) se han implementado, evaluado y optimizado simultáneamente. Las tecnologías INCOVER se han validado a escala de demostración para lograr un Nivel de madurez tecnológica de 7-8 para garantizar una ampliación sencilla a 100.000 equivalentes de población.
El estudio de caso 1 (Figura 1) aborda el biotratamiento de aguas residuales urbanas y escorrentía agrícola con cianobacterias en fotobiorreactores para producir bioplásticos, la digestión anaeróbica para producir biometano, la recuperación de nutrientes con sorbentes diseñados y soluciones naturales, y la desinfección impulsada por energía solar que proporciona agua para el riego de campos de girasoles.
El estudio de caso 2 (Figura 2) se ha implementado en dos ubicaciones en España (Chiclana y Almería). El sitio de Chiclana produce bioplásticos en estanques de algas de alta tasa con bacterias púrpuras. La biomasa restante se transforma en biometano mediante codigestión anaeróbica y un sistema de mejora fotosintética. Finalmente, un filtro evaporativo plantado estabiliza el digestato y mejora la recuperación de nutrientes. En Almería, se utilizan estanques de algas de alta tasa para tratar aguas residuales urbanas y obtener efluentes de calidad para riego, libres de patógenos, gracias a la oxidación anódica impulsada por energía solar como paso final.
Finalmente, el caso práctico 3 en Leipzig (Alemania) (Figura 3) utiliza una mezcla de residuos industriales ricos en C y aguas residuales grises para producir ácidos orgánicos (ácido cítrico y ácido itacónico). Los residuos se utilizan para la producción de biogás mediante codigestión con sustrato industrial rico en C. El lodo anaeróbico se trata mediante un proceso de carbonización hidrotermal, transformando la biomasa residual en valiosos fertilizantes listos para usar.
Para mejorar la eficiencia de la producción de valor añadido, los casos prácticos de INCOVER incluyen la monitorización y el control mediante sensores ópticos.
Las soluciones de INCOVER reducirán los costes de operación y mantenimiento del tratamiento de aguas residuales, así como la demanda energética. Se ha adaptado a las tecnologías INCOVER una metodología de sistema de apoyo a la toma de decisiones específica para aguas residuales, que proporcionará datos y criterios de selección (ambientales, económicos y sociales) para una gestión integral de las aguas residuales.
Teniendo en cuenta la actual escasez mundial de agua y el alto coste de operación y mantenimiento del tratamiento de aguas residuales, el concepto INCOVER ha sido diseñado para mover el tratamiento de aguas residuales de ser principalmente una tecnología de saneamiento a una industria de recuperación de bioproductos y un proveedor de agua reciclada. Una metodología específica de aguas residuales del sistema de soporte de decisiones se adaptará a las tecnologías INCOVER y proporcionará datos y criterios de selección para un enfoque holístico de gestión de aguas residuales.
Tres plantas de valor añadido que tratan aguas residuales de tres estudios de caso (municipios, granjas e industrias de alimentos y bebidas) se implementarán, evaluarán y optimizarán simultáneamente.
Las plantas INCOVER se implementarán a escala de demostración para lograr el nivel de preparación tecnológica (TRL) de 7-8 para asegurar una ampliación sencilla a 100.000 equivalentes de población (PE). Las plantas de valor añadido INCOVER generarán beneficios a partir de aguas residuales ofreciendo tres soluciones de recuperación: 1) Recuperación química (bioplástico y ácidos orgánicos) a través de algas/bacterias y biotecnología de levaduras; 2) Planta de consumo energético casi nulo que proporciona biometano mejorado mediante sistemas de pretratamiento y codigestión anaeróbica; 3) Bioproducción y agua regenerada mediante adsorción, biotecnología basada en sistemas de humedales y carbonización hidrotermal. Para mejorar la eficiencia de la producción de valor añadido, las soluciones INCOVER incluirán monitorización y control mediante sensores ópticos y sensores blandos.
Las soluciones INCOVER reducirán al menos un 50 % los costes totales de operación y mantenimiento del tratamiento de aguas residuales mediante el uso de estas como fuente de demanda energética y producción de valor añadido, siguiendo la estrategia de economía circular de la UE. Además, se implementarán estrategias para facilitar la adopción de las innovaciones de INCOVER en el mercado, con el fin de cerrar la brecha entre la fase de demostración y los usuarios finales.
Se espera una facturación estimada de 188 millones de euros para los usuarios principales de INCOVER tras la estrategia de explotación inicial de 5 años de implementación de 27 soluciones INCOVER.
Las principales innovaciones del proyecto INCOVER se resumen a continuación:
1- Se desarrolló un sistema de soporte de decisiones a medida de la tecnología y una herramienta de sostenibilidad para garantizar la viabilidad socioeconómica, ambiental y técnica de las soluciones INCOVER en el contexto donde se prevé la replicación.
2- Demostración de tecnologías innovadoras de valor añadido a escala real diseñadas para extraer recursos valiosos de las aguas residuales en tres estudios de caso que incluyen:
- Un innovador proceso de producción de bioplásticos a partir de sistemas de bacterias/microalgas fototróficas.
- Detección óptica para monitorear la producción de bioplásticos y compuestos químicos/orgánicos en bioprocesos INCOVER.
- Una innovadora tecnología de limpieza de biogás capaz de eliminar simultáneamente CO2, H2S, NH3 y COV del biogás de una manera rentable y respetuosa con el medio ambiente.
- Materiales poliméricos funcionalizados como sorbentes innovadores para la recuperación de P de las aguas residuales.
- Oxidación anódica impulsada por energía solar y ultrafiltración como sistemas de desinfección rentables para proporcionar efluentes de calidad (libres de patógenos) para riego.
Otros impactos ambientales y sociales importantes del proyecto INCOVER son:
- Reducción de al menos un 50% en el coste de la gestión de aguas residuales municipales e industriales mediante el suministro de energía y la producción de productos valiosos.
- Fomento de la concienciación entre las empresas industriales, los clientes y los ciudadanos de los municipios sobre los beneficios del uso de agua recuperada y bioproductos.
- Mejora de las habilidades y el conocimiento sobre tecnologías innovadoras para el tratamiento de aguas residuales. El proyecto INCOVER ha incluido actividades de formación mediante tres talleres de innovación con representantes de las empresas de agua para transferir las nuevas tecnologías de INCOVER.
- Ciencia en la Sociedad. Se elaboraron 73 comunicados de prensa, 5 boletines informativos y un vídeo de animación para YouTube para facilitar el acceso a la tecnología de INCOVER.
- ASOCIACION DE INVESTIGACION METALURGICA DEL NOROESTE (AIMEN)
- ASOCIACION DE INVESTIGACION METALURGICA DEL NOROESTE
- FCC AQUALIA SA
- HIDROTEC TECNOLOGIA DEL AGUA SL
- AARHUS UNIVERSITET
- UNIVERSITAT POLITÉCNICA DE CATALUNYA
- HELMHOLTZ-ZENTRUM FUR UMWELTFORSCHUNG GMBH - UFZ
- FUTURE INTELLIGENCE EREVNA TILEPIKINONIAKON KE PLIROFORIAKON SYSTIMATON EPE
- GREGERSEN PEDER
- SIMBIENTE - ENGENHARIA E GESTAO AMBIENTAL LDA
- UNIVERSIDAD DE VALLADOLID
- SOLARSPRING GMBH
- TEKNOLOGISK INSTITUT
- AUTARCON GMBH
- INSTITUTO DE BIOLOGIA EXPERIMENTAL E TECNOLOGICA
- RENERGIE SYSTEME GMBH & CO KG
- ARTEC BIOTECNOLOGÍA GMBH
- BIOTREND-INOVACAO E ENGENHARIA EM BIOTECNOLOGIA SA
- OFFICE INTERNATIONAL DE L'EAU
- ISLE UTILITIES LIMITED
- SECRETARÍA EUROPEA DE ICLEI GMBH (ICLEI EUROPASEKRETARIAT GMBH)
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