Proyecto LIFE: Economía circular aplicada a la eliminación de nitratos: generación de hidrógeno y valorización de residuos en agua potable
- Tipo Proyecto
- Estado En curso
- Ejecución 2023 -2027
- Presupuesto asignado 2.329.944,00 €
- Alcance Europeo
- Comunidad Autónoma Comunitat Valenciana
- Principal fuente de financiación LIFE
- Sitio web del proyecto Web del proyecto
El proyecto LIFE ELEKTRA persigue reducir la concentración de nitratos en todo el ciclo del agua, co-creando un sistema integrado, innovador, sencillo, económico, sostenible y transferible. El sistema del proyecto se basará en el uso de la desnitrificación electroquímica para eliminar los nitratos y convertirlos en gas nitrógeno, al tiempo que se potencia la descarbonización del proceso mediante el análisis de la integración de renovables centrado en la fotovoltaica y el hidrógeno y otros medios de optimización.
Los nutrientes como el nitrógeno (N) y el fósforo (P) son esenciales para el crecimiento de las plantas y suelen emplearse como fertilizantes para garantizar mayores rendimientos en la agricultura. Sin embargo, la creciente demanda en la producción de alimentos ha dado lugar a un aumento de la producción y del uso concomitante de fertilizantes, lo que se asocia a una mayor contaminación del agua (los nitratos y el fósforo en las aguas superficiales pueden provocar eutrofización), la contaminación del aire y del suelo, y efectos negativos en la salud humana (las concentraciones de nitratos superiores a 50 ppm son perjudiciales para los bebés, los fetos y las personas con problemas de salud). A nivel mundial, los niveles de N y P ya superan los límites de seguridad, lo que supone una grave amenaza para la naturaleza y el clima.
Europa contribuye considerablemente a esta forma de contaminación. La Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA) estima que en Europa el límite de pérdidas de N se supera en un factor de 3,3 y el de pérdidas de P en un factor de 2. Según el último informe de la AEMA sobre el estado de las aguas europeas, los nitratos son el principal contaminante en la UE, afectando a más del 18% de la superficie de las masas de agua subterránea, siendo la agricultura la principal causa. A pesar de los esfuerzos realizados para prevenir la contaminación por nitratos, la Comisión Europea sigue llevando a cabo procedimientos de infracción contra varios Estados miembros, entre ellos Bélgica, Alemania, Italia y España. Como resultado, en 2020 España revisó y designó zonas vulnerables a los nitratos (ZVN), entre ellas Gandía y cuatro de las ocho islas Canarias. Malta es un caso similar, ya que toda la isla fue designada ZVN en 2008 tras un extenso y detallado programa de seguimiento de la calidad de las aguas subterráneas.
- Validar la tecnología de desnitrificación electroquímica aplicada al tratamiento de corrientes con altas concentraciones de nitratos, transformando los nitratos en nitrógeno gaseoso que se emite a la atmósfera sin impactar el medio ambiente.
- Valorizar los residuos producidos durante las etapas de pre y post acondicionamiento de agua de la desnitrificación electroquímica, conformando un proceso que se aproximará a Vertido Cero Líquido al medio ambiente.
- Demostrar la validez de un sistema que permita la hibridación de energías renovables para cubrir el mayor número posible de necesidades energéticas del proceso, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero mediante la descarbonización del proceso. Para ello, se prevé el diseño e implementación de una etapa de captura, concentración y almacenamiento de hidrógeno gaseoso, subproducto producido en el proceso de desnitrificación. Esta corriente de hidrógeno de alta pureza se utilizará para alimentar una pila de combustible. Además, se acoplará al proceso de desnitrificación una energía solar fotovoltaica como fuente de energía.
- Demostrar la replicabilidad de la solución propuesta abordando tres casos de estudio, ubicados en España (Valencia y Canarias) y la República de Malta, cada uno con características diferentes , pero con el mismo reto.
- Aumentar el nivel de preparación tecnológica ( TRL ) de la solución propuesta desde el actual TRL 5-6 al TRL 8.
Se evitará el vertido de aproximadamente 1.460 m3/año de agua contaminada (4 m3/día) que se genera actualmente en la planta de electrodiálisis reversible de Gandía. Además, se adaptará una planta piloto existente para tratar 0,5 m3/día durante seis meses (91 m3 en total) en La Aldea (Gran Canaria) y en la estación de bombeo de Bingemma (Malta).
La concentración de calcio (Ca) se reducirá de 750 mg/l a 10 mg/l en el primer paso del proceso (ablandamiento mediante tecnología de intercambio iónico). Esto permitirá producir más de 1.000 kg/año de Ca. El Ca obtenido se utilizará en el proceso del proyecto, concretamente en la etapa de desmineralización posterior al tratamiento.
Una eliminación del 85% (casi 500 kg) de nitratos, convertidos en gas nitrógeno, después de concentrar los nitratos con ósmosis inversa (de 420 ppm a 1.600 ppm).
Producción de energía a partir de dos fuentes: por un lado, con el hidrógeno producido mediante el proceso (10,88 KWh/día y cerca de 4.000 KWh/año) y, por otro lado, con paneles fotovoltaicos (26 KWh/día y cerca de 9.500 KWh/año). La producción total (cerca de 13.500 KWh/año) se ha estimado en un 30% del consumo previsto del proyecto.
Evitar la emisión de más de 1.850 kg de CO2/año, considerando un ratio de 138g de CO2 equivalente por cada kWh de electricidad consumida (datos de mix energético de marzo de 2023 en España).
- Nombre coordinador/entidad: Maria Pedro
Dirección postal: GRAN VIA MARQUES DEL TURIA 19, 46005, Valencia,
- AGUAS DE VALENCIA SA
- UNIVERSIDAD DE ALICANTE
- APRIA SYSTEMS SL
- UNIVERSITAT DE VALENCIA
- ASOCIACION INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA ENERGIA
- INSTITUTO TECNOLOGICO DE CANARIAS S.A.
- REDINN - SRL
- WATER SERVICES CORPORATION - WSC
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