Proyecto H2020 MIDES: Desalinización microbiana para agua potable de bajo consumo energético
- Tipo Proyecto
- Estado Completado
- Ejecución 2016 -2020
- Presupuesto asignado 6.328.164,13 €
- Alcance Europeo
- Principal fuente de financiación Horizonte 2020
- Sitio web del proyecto MIDES
El trabajo realizado durante los primeros 36 meses del proyecto consistió principalmente en el desarrollo de los componentes del MDC (electrodos y membranas), la integración del proceso y la validación prepiloto, junto con la simulación, automatización y control del proceso en el aspecto técnico. Se inició el diseño y la construcción de la planta piloto del MDC. En el ámbito del mercado, se desarrollaron numerosas actividades de difusión y explotación.
En cuanto al desarrollo de electrodos, se evaluaron diferentes conceptos de electrodos basados en carbono en cuanto a sus propiedades electroquímicas y viabilidad industrial. Como resultado de la tarea anterior, se definieron los requisitos de los electrodos para su uso en reactores MDC. Gracias a estos requisitos, se lograron electrodos nanoestructurados a escala de laboratorio y se compararon con materiales comerciales.
En cuanto al desarrollo de membranas, se definieron las especificaciones para membranas de IE para su uso en sistemas MDC. Tras la definición de estas especificaciones iniciales, se produjeron membranas de IE con propiedades avanzadas en un proceso por lotes. Estas membranas se caracterizaron y probaron a escala de laboratorio en condiciones operativas, y se desarrollaron procedimientos de caracterización y limpieza in situ. Posteriormente, se produjeron membranas de IE mediante un proceso continuo escalable industrialmente.
Utilizando los datos obtenidos en el desarrollo de electrodos y membranas, se construyó la unidad prepiloto MIDES MDC, que se está probando en condiciones reales.
Finalmente, en cuanto a las acciones técnicas, se optimizó el proceso de pretratamiento para la integración del proceso y la validación prepiloto, y se realizó el modelado y la simulación del proceso global.
Con la información obtenida, se diseñó la planta piloto, incluyendo los elementos desarrollados en los meses previos y la información operativa obtenida a escala de laboratorio y prepiloto. Se incluyeron el pretratamiento y el postratamiento, y se inició la construcción.
En cuanto al mercado, se desarrolló y actualizó el Plan de Negocio y Explotación de MIDES durante los meses 6 y 12. Se organizó un taller de desarrollo del Plan de Negocio con la ayuda del servicio Common Exploitation Booster de la CE.
Todos los miembros del Consorcio desarrollaron diversas actividades de difusión, que pueden consultarse en la página web del proyecto: http://midesh2020.eu/ y en las redes sociales. Es importante destacar los diversos folletos, carteles y un micro prototipo demostrativo que se han mostrado en los numerosos eventos donde el proyecto ha estado presente (Leading edge technology conference IWA; Aquatech; IDA World Desalination Congress; European Desalination Society, Conferences; COP 23-24 UN Climate Change Conference) y un vídeo para difundir el proyecto y que también están disponibles a través de la página web..
La escasez de agua dulce se ha convertido en uno de los mayores desafíos para las sociedades de todo el mundo. La desalinización ofrece la oportunidad de aumentar significativamente el suministro de agua dulce para consumo humano, industrial y riego. Todas las tecnologías de desalinización actuales requieren un consumo considerable de energía eléctrica o térmica. La tecnología de desalinización más común es la ósmosis inversa (OI), que presenta limitaciones termodinámicas que apuntan a 1,09 kwh/m³ para agua de mar con una recuperación del 50 %.
El objetivo del proyecto MIDES (desalinización microbiana para agua potable de bajo consumo energético) es desarrollar un sistema único e innovador para obtener agua potable mediante procesos avanzados de desalinización de bajo consumo energético.
MIDES desarrollará el mayor demostrador mundial de una tecnología innovadora y de bajo consumo energético para la producción de agua potable, utilizando la tecnología de celdas de desalinización microbiana (CDM), ya sea de forma independiente o como pretratamiento para la OI.
El proyecto se centra en superar las limitaciones actuales de la tecnología MDC, como la baja tasa de desalinización, el alto coste de fabricación, la bioincrustación y los problemas de incrustaciones en las membranas, la optimización del proceso microbiano-electroquímico, el escalado del sistema y la viabilidad económica de la tecnología.
El sistema de desalinización se abastecerá de energía del tratamiento de aguas residuales, utilizando una tecnología igualmente innovadora: la pila de combustible microbiana. En este reactor biológico, las bacterias utilizan la materia orgánica de las aguas residuales para producir electricidad que, a su vez, permite la migración de sales a través de membranas selectivas. Por ello, se desarrollarán materiales avanzados (electrodos nanoestructurados, membranas cerámicas y de intercambio iónico) que ayuden a convertir los procesos de tratamiento actuales en una estrategia de recuperación energética de aguas residuales y desalinización.
Los resultados del proyecto abrirán las puertas a un nuevo mercado para la desalinización de bajo coste en plantas descentralizadas de baja a media capacidad, que simultáneamente depurarán las aguas residuales con un balance energético positivo.
La combinación de estos sistemas marcará un hito relevante en la concepción de las ciudades del futuro, dotándolas de plantas integrales de tratamiento de aguas residuales que generen electricidad y desalinicen dentro de sistemas inteligentes de gestión y control.
La escasez de agua dulce se ha convertido en uno de los principales desafíos para las sociedades de todo el mundo. La desalinización del agua ofrece la oportunidad de aumentar significativamente el suministro de agua dulce para consumo humano, industrial y riego. Todas las tecnologías actuales de desalinización requieren un consumo considerable de energía eléctrica o térmica, y las unidades de desalinización por ósmosis inversa (OI) actuales consumen al menos 3 kWh/m³. En pruebas exhaustivas realizadas hace unos diez años, la Colaboración para la Desalinización Asequible (ADC) de California midió un consumo de energía de OI de 1,6 kWh/m³ con las mejores membranas disponibles comercialmente, y una energía total de la planta aproximadamente el doble.
Para superar las limitaciones termodinámicas de la OI, que apuntan a 1,09 kWh/m³ para agua de mar con una recuperación del 50 %, las Celdas de Desalinización Microbiana (CDM) tratan las aguas residuales y generan energía simultáneamente para lograr la desalinización. Las CDM pueden producir alrededor de 1,8 kWh de bioelectricidad a partir del tratamiento de 1 m³ de aguas residuales. Dicha energía puede utilizarse directamente para i) eliminar totalmente el contenido de sal del agua de mar sin aporte energético externo, o ii) reducir parcialmente la salinidad para disminuir sustancialmente la cantidad de energía necesaria para un tratamiento de desalinización posterior.
MIDES tiene como objetivo desarrollar el mayor demostrador mundial de una tecnología innovadora y de bajo consumo energético para la producción de agua potable, utilizando la tecnología MDC de forma independiente o como pretratamiento para la ósmosis inversa.
El proyecto se centrará en superar las limitaciones actuales de la tecnología MDC, como la baja tasa de desalinización, el alto coste de fabricación, los problemas de bioincrustaciones e incrustaciones en las membranas, la optimización del proceso microbiano-electroquímico, el escalado del sistema y la viabilidad económica de la tecnología. Esto se logrará mediante la innovación en electrodos nanoestructurados, membranas antiincrustantes (que utilizan nanopartículas con actividad biocida), el diseño y la optimización de reactores electroquímicos, la experiencia en electroquímica y fisiología microbiana, y la ingeniería y el control de procesos
El proyecto MIDES, mediante el desarrollo de un sistema combinado de desalinización y tratamiento de aguas residuales, facilitará el acceso a agua potable segura y pura, así como la disponibilidad de aguas residuales tratadas para su reutilización en riego y aplicaciones agrícolas, a un coste realmente bajo. MIDES acelerará y racionalizará el uso de agua desalinizada en todo el mundo, contribuyendo así directamente al crecimiento económico del mercado de la desalinización, especialmente en la Unión Europea, en particular en zonas con escasez de agua.
El proyecto MIDES contribuirá a mejorar la calidad de vida mediante el aumento de los recursos hídricos y la reducción de la contaminación en zonas donde actualmente se utilizan sistemas de tratamiento de aguas residuales menos eficaces.
Las actividades de difusión del proyecto promoverán la desalinización para aumentar su aceptación pública mediante campañas de información y comunicación destinadas a una mayor aceptación social del agua purificada mediante la desalinización.
En cuanto a las oportunidades de empleo, MIDES tiene un gran potencial para preservar los puestos de trabajo existentes en el sector del agua, incentivando a las empresas (pymes y empresas locales) a seguir desarrollando y aumentando la producción aprovechando los mayores beneficios derivados de la reducción de costes, y a ampliar el número de puestos de trabajo en las pymes que fabrican membranas, especialmente para los países en desarrollo, y que diseñan, instalan y mantienen sistemas integrados de tratamiento de aguas residuales.
MIDES tiene como objetivo minimizar los contaminantes en el agua de mar, así como en las aguas residuales, lo que da como resultado un proceso innovador y energéticamente eficiente (por ejemplo, MDC en combinación con RO) y tanto el agua dulce como el agua tratada pueden tener múltiples aplicaciones para diferentes usuarios, por ejemplo, civiles, industriales, agrícolas, urbanos y suburbanos, etc.
- FCC AQUALIA SA (AQUALIA)
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