Proyecto H2020 SMART-Plant: Ampliación de técnicas de recuperación de materiales con baja huella de carbono en plantas de tratamiento de aguas residuales existentes
- Tipo Proyecto
- Status Completado
- Ejecución 2016 -2020
- Presupuesto asignado 7.536.300,02 €
- Alcance Europeo
- Principal fuente de financiación H2020
- Sitio web del proyecto Proyecto SMART-Plant
Los datos recopilados durante el funcionamiento a largo plazo de los SMARTechs principal, secundario y descendente, junto con las características de los productos SMART, se elaboraron durante el último año del proyecto. Los análisis, las soluciones digitales, la evaluación del impacto en las tarifas del agua, las encuestas y las actividades de marketing demostraron la sostenibilidad y el valor añadido de los SMARTechs y los productos SMART desde el punto de vista técnico, medioambiental, social y económico. Valor técnico añadido: la mayoría de los SMARTechs principales y secundarios demostraron plenamente su capacidad para reducir el coste de la eliminación de lodos, la demanda de energía y la huella de carbono, al tiempo que se traducía en la eficiencia energética y la recuperación de energía, nutrientes y otros materiales (como la celulosa y los biopolímeros). Herramientas/sistemas de soporte digital validados por SMART-Plant para:
- Monitoreo en tiempo real de la demanda de energía y las emisiones de GEI durante la operación del proceso.
- Apoyar la decisión sobre la configuración óptima de una EDAR.
En cuanto a la seguridad química de los productos SMART, se han realizado diversos análisis para investigar la concentración de plaguicidas y metales pesados de los materiales recuperados, el valor agronómico de los nutrientes recuperados, la calidad y caracterización de los productos de consumo y/o industriales obtenidos. Estos datos pueden contribuir al progreso de la investigación científica y al proceso de decisión de los gestores de servicios públicos y los responsables políticos. Valor añadido medioambiental: tecnologías de tratamiento de agua energéticamente eficientes validadas por SMART-Plant, capaces de extraer y valorizar los valiosos recursos disponibles en el agua usada y desarrollar nuevos productos de consumo y/o industriales. Las altas tasas de recuperación de los SMARTechs contribuyen a cumplir con los estrictos límites de descarga de nutrientes en el agua efluente.
El enfoque SMART-Plant está contribuyendo a una economía verde y circular y a una sociedad sostenible a largo plazo, recuperando nuevas materias primas para ser utilizadas en diferentes sectores industriales. Los resultados muestran que la recuperación de materiales puede reducir considerablemente la demanda total de energía y las emisiones de GEI (es decir, hasta un -70%),y proporcionar ahorros operativos en la EDAR, como una menor energía de aireación, menos productos químicos o una menor cantidad de lodos a eliminar.
- Valor añadido social y legislativo: Gran parte de los esfuerzos de SMART-Plant se dedicaron a superar las barreras sociales y legislativas y a evaluar la actitud del público hacia los nutrientes y materiales recuperados de las aguas residuales. Varias actividades de difusión, participación de las partes interesadas y del público tuvieron como objetivo aumentar la conciencia sobre los beneficios ambientales derivados de la adopción de planes de reutilización del agua y recuperación de recursos. En general, siguen existiendo barreras legislativas pertinentes (como el fin de la condición de residuo, la falta de un marco regulador europeo armonizado). Sin embargo, SMART-Plant obtuvo resultados alentadores y tangibles en términos de apoyo político a nivel nacional y europeo, tanto directamente como a través de la participación en las actividades de las plataformas de partes interesadas de la UE.
- Valor añadido económico: La sostenibilidad económica de la mayoría de los SMARTechs quedó demostrada por el ahorro de OPEX gracias a la reducción del volumen de lodos a tratar, la reducción del consumo de energía y la eficiencia operativa.
Además, un marco regulatorio nacional/local adecuado puede respaldar soluciones sostenibles y circulares, como SMARTechs, e incentivar a las empresas de servicios públicos de agua mediante beneficios en la tarifa del agua. La consultoría, los estudios de viabilidad, las actividades de diseño a gran escala y las réplicas ya están en marcha y proporcionarán una prueba sólida de la sostenibilidad económica de las tecnologías.
Durante el 3er periodo (M37-M48) el consorcio centró sus esfuerzos en: - la finalización de la evaluación de la sostenibilidad (técnica, económica, social y medioambiental) de las soluciones SMART-Plant.
- Explorar y demostrar la transferibilidad, replicabilidad y comerciabilidad de las tecnologías SMART y los productos SMART en diferentes sectores, países y contextos; - avanzar y finalizar la ETV de los SMARTechs elegibles.
- Allanar el camino para la explotación más allá del proyecto SMART-Plant mediante la entrega de un sólido plan de actividades facilitado por el uso de herramientas de apoyo digital (para el seguimiento, la evaluación y la toma de decisiones - DSS).
- Apoyar la política (por ejemplo, la gestión de lodos y los criterios de fin de la condición de residuo) a nivel nacional y de la UE, en consonancia con las prioridades de la CE; - aumentar la visibilidad mediante la publicación de artículos científicos ISI de alto impacto.
- La organización de la gran conferencia final internacional SMART-Plant con más de 375 participantes (IWA RR 2019) y actividades de seguimiento. Los SMARTechs funcionaron como fuente principal de:
- Materiales recuperados, para desarrollar productos SMART.
- Datos a largo plazo para: modelar, evaluar y (en casos elegibles para ETV) certificar las soluciones eco-innovadoras.
El resultado se utilizó en el 3er periodo. Los materiales recuperados se utilizaron en el WP3 para el posprocesamiento y el desarrollo, la caracterización y las pruebas de productos SMART. En el WP5 se utilizaron datos y rendimientos óptimos a largo plazo para actualizar el modelo, para el desarrollo empresarial y la inteligencia de marketing. Los resultados del proyecto se mostraron a una amplia audiencia de partes interesadas en el agua durante la conferencia final de SMART-Plant, organizada en el marco de la Conferencia de Recuperación de Recursos de IWA 2019, del 8 al 12 de septiembre, Venecia, así como durante ECOMONDO 2019.
El objetivo general de SMART-Plant era validar y lanzar al mercado un portafolio de soluciones eco-innovadoras n.7 (las SMARTechnologies) que, individualmente o combinadas, pueden renovar y mejorar las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales (EDAR) existentes en instalaciones de recuperación de recursos hídricos (WRRF).
Después de 4 años de implementación, SMART-Plant validó n.9 SMARTechs capaces de reducir considerablemente los costos operativos de las EDAR (ahorro de energía, reducción de emisiones de GEI, reducción de lodos) y, al mismo tiempo, resultar en la recuperación de energía, nutrientes y otros materiales (celulosa; PHA; Gorro; estruvita; Amoníaco y sulfato de amonio). A pesar de que la recuperación y reutilización de recursos siguen siendo percibidas por las EDAR como un valor añadido, no como un argumento de venta en sí mismo, los ahorros operativos y las mejoras de rendimiento propuestas por los SMARTechs responden perfectamente a las necesidades reales actuales y futuras de las empresas de agua. Tres SMARTechs han sido certificados a través de ETV - Evironmental Technology Verification. SMART-Plant validó también n.2 herramientas/sistemas de soporte digital para el seguimiento en tiempo real de la demanda de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero y para apoyar la decisión sobre la configuración óptima de una EDAR.
Los materiales recuperados por los SMARTechs se utilizaron para desarrollar nuevos productos SMART valiosos (como biocompuestos, fertilizantes, aditivos) que se probaron para cumplir con los requisitos de la ley y del mercado. Los resultados en términos de seguridad química, concentración de plaguicidas y metales pesados, valor agronómico, calidad y rendimientos fueron alentadores, por lo que el portafolio de productos SMART se presentó a la atención del sector hídrico, químico, agrícola y de la construcción para comenzar a crear nuevas cadenas de valor. Gracias a SMART-Plant, las tecnologías de recuperación de recursos están listas y fácilmente disponibles en las EDAR, impulsando el mercado y la legislación para superar los prejuicios sociales residuales y las barreras legislativas. SMART-Plant obtuvo resultados alentadores y tangibles en términos de apoyo político a nivel nacional y europeo para superar las barreras legislativas, tanto directamente como a través de la participación en las actividades de las plataformas de partes interesadas de la UE.
SMART-Plant ampliará en entornos reales soluciones ecoinnovadoras y energéticamente eficientes para renovar las plantas de tratamiento de aguas residuales existentes y cerrar la cadena de valor circular mediante la aplicación de técnicas bajas en carbono para recuperar materiales que de otro modo se perderían. Se optimizarán 7+2 sistemas piloto durante > 2 años en entorno real en 5 plantas de tratamiento de agua municipales, incluidas también 2 instalaciones de posprocesamiento. Los sistemas se automatizarán con el objetivo de optimizar el tratamiento de aguas residuales, la recuperación de recursos, la eficiencia energética y la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.
Se recuperará y procesará una cartera integral SMART que comprende biopolímeros, celulosa, fertilizantes e intermedios hasta obtener productos finales comercializables. La integración de los activos de recuperación de recursos a los programas de gestión de activos de todo el sistema se evaluará en cada sitio siguiendo el paradigma de recuperación de recursos para la planta de tratamiento de aguas residuales del futuro, habilitado a través de las soluciones SMART-Plant. El proyecto demostrará la viabilidad de la gestión circular de las aguas residuales urbanas y la sostenibilidad ambiental de los sistemas, que se demostrará mediante enfoques de evaluación del ciclo de vida y costeo del ciclo de vida para demostrar el beneficio global de las soluciones hídricas ampliadas. Se desarrollará y validará un modelo dinámico y un marco de superestructura para el apoyo a la toma de decisiones para identificar las opciones óptimas de integración del sistema SMART-Plant para recursos y tecnologías recuperados.
Se logrará el despliegue en el mercado global como la solución adecuada para las empresas de servicios de agua y las partes interesadas industriales relevantes, considerando las implicaciones estratégicas del paradigma de recuperación de recursos en el caso de la gestión del agua tanto pública como privada. Se explorarán nuevos modelos de asociación público-privada que conecten el sector del agua con la industria química y sus segmentos posteriores, como el sector de la construcción y la agricultura, generando así nuevas oportunidades de financiación, así como una posible competencia público-privada.
Las plantas de tratamiento de aguas residuales son una de las industrias más caras en términos de requisitos energéticos: se gastan grandes cantidades de energía en el tratamiento de aguas residuales para su reutilización o eliminación en el medio ambiente. Según la Agencia Internacional de la Energía, el consumo mundial de electricidad para la recogida y el tratamiento de aguas residuales requerirá más de un 60 % más de electricidad en 2040 que en 2014, a medida que aumente la cantidad de aguas residuales que necesitan tratamiento.
Desperdicio dentro, recursos fuera Es importante ver las plantas de tratamiento de aguas residuales no solo como eliminación de desechos, sino más bien como instalaciones de recuperación de recursos. Esto significa que tienen el potencial de producir agua limpia, recuperar nutrientes y materiales seguros, y reducir la dependencia de los combustibles fósiles a través de procesos energéticamente eficientes y la producción de energía renovable. Innovadores paneuropeos en el tratamiento de aguas residuales se unieron a través del proyecto SMART-Plant, financiado con fondos europeos, para explorar cómo las tecnologías que recuperan materiales valiosos de las aguas residuales para producir productos comercializables pueden adaptarse a las plantas de tratamiento de aguas residuales existentes. Además, el proyecto desarrolló nuevos sistemas para monitorizar el uso de energía y la huella de carbono del tratamiento de aguas residuales. Tecnologías inteligentes de recuperación de materiales «SMART-Plant desarrolló soluciones innovadoras y respetuosas con el medio ambiente que demuestran cómo las empresas de servicios públicos pueden convertir sus plantas de tratamiento de aguas residuales en instalaciones de recuperación de recursos, reducir su huella energética y de carbono y digitalizar sus operaciones», señala el coordinador del proyecto, Francesco Fatone.
El proyecto demostró diferentes tecnologías (SMARTechs) en siete plantas piloto. En los Países Bajos, los socios del proyecto desarrollaron un proceso para separar la celulosa de las aguas residuales entrantes y convertirla en fibras de celulosa limpias. En Israel, los socios demostraron un biofiltro anaeróbico patentado que transforma las aguas residuales en energía renovable (biogás). Los socios españoles demostraron un proceso llamado SCEPPHAR para tratar las aguas residuales y, al mismo tiempo, recuperar productos (hasta un 50 % de fósforo y lodos enriquecidos con PHA, los biopolímeros más prometedores como sustitutos de los plásticos derivados del petróleo). El proyecto piloto del Reino Unido demostró un proceso de intercambio iónico para recuperar amoníaco y fósforo de aguas residuales secundarias, para su posible reutilización en las industrias química y de fertilizantes. En Italia, las estaciones SCENA y SCEPPHAR tratan el licor de lodos, altamente cargado de nutrientes nitrogenados y fosforados, para eliminar hasta el 85 % del nitrógeno, recuperar el fósforo en forma de estruvita y producir un lodo enriquecido con PHA, al tiempo que disminuyen los costos de energía hasta en un 20 %. En Grecia, la hidrólisis térmica junto con SCENA se desarrolla para tratar aguas de rechazo de lodos con alto contenido de amoníaco. Los recursos extraídos por los SMARTechs (celulosa, nutrientes y PHA) se convierten en productos mediante dos «SMARTechs posteriores».
La primera tecnología utiliza materiales celulósicos y PHA para fabricar plástico biocompuesto que se puede utilizar en la industria de la construcción o para bienes de consumo.
El segundo consiste en el compostaje dinámico para producir fertilizante comercial o biocombustible a partir de lodos celulósicos y ricos en fósforo. Eliminar los obstáculos para el tratamiento circular de aguas residuales La industria del agua desempeña un papel importante en la economía circular emergente que ayuda a mantener los recursos en uso durante el mayor tiempo posible. "SMART-Plant cree que los servicios públicos de agua pueden convertirse en los motores de la economía circular si los operadores reemplazan la vacilación y el escepticismo con una actitud positiva general hacia las soluciones ecoinnovadoras para la recuperación de recursos", explica Fatone.
Para lograrlo, los socios del proyecto involucraron al personal local de la empresa de servicios públicos de agua en las instalaciones piloto a gran escala, proporcionando sesiones de capacitación y manuales. "Esto ayudó a los operadores a percibir cómo los sistemas de recuperación de recursos pueden cambiar gradualmente el paradigma de la gestión de aguas residuales sin interrumpir los activos y la carga de trabajo existentes", señala Fatone. La amplia gama de tecnologías de SMART-Plant revela que las aguas residuales no deben tratarse como residuos, sino como un recurso.
- UNIVERSITA POLITECNICA DELLE MARCHE (UNIVPM)
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