Saving-E | Proyecto

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Proyecto

Descripción general

SAVING-E es un proyecto a escala piloto que pretende conseguir que las actuales estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) urbanas pasen de ser consumidoras netas de energía, a ser autosuficientes energéticamente o, incluso, productoras netas de energía. SAVING-E tiene un presupuesto total de 1.169.068€ y una duración de cuatro años (01/10/2015 – 31/03/2019).

El principal objetivo del proyecto SAVING-E es evaluar la posibilidad de convertir las actuales EDAR urbanas en sistemas autosuficientes energéticamente o, incluso, en productores netos de energía. Para lograr este objetivo, se utiliza toda la materia orgánica para producir biogás gracias a la implementación de la eliminación biológica de nitrógeno de forma autotrófica en dos etapas (nitritación + Anammox) en la línea principal de aguas. Este nuevo proceso no se ha aplicado ni probado con anterioridad a escala piloto, ni a escala real.

SAVING-E demostrará la viabilidad, aplicabilidad, replicabilidad y transferibilidad de la tecnología propuesta. Este proceso ofrecerá ventajas ambientales, económicas y sociales con respecto a las tecnologías utilizadas actualmente en las EDAR urbanas.

Problema abordado

De acuerdo al informe sobre investigación y tecnologías ambientales de la Comisión Europea,

la brecha entre oferta y demanda de agua a nivel mundial alcanzará, aproximadamente, el 40% en el 2030 a menos que se mejore significativamente la eficiencia. Actualmente, un 33% de la población mundial vive bajo estrés hídrico y es posible que, en el año 2050, el 60% de la población mundial experimente una grave escasez de agua. En Europa, son numerosos los Estados miembros de la Unión Europea que se ven afectados por el uso de recursos hídricos limitados y, algunas veces, sobreexplotados. La escasez de agua y la sequía afectan a un tercio de los territorios de la Unión Europea en diferentes latitudes. Entre los aspectos relacionados con la escasez de agua, la contaminación es el mayor problema ambiental. De hecho, los dos problemas ambientales que más preocupan a los europeos son: la contaminación del aire (56%) y la contaminación del agua (50%).

Respecto a la contaminación del agua, la eutrofización es un proceso provocado por la excesiva presencia de nutrientes en el agua, especialmente compuestos de nitrógeno y/o fósforo, que conducen a: aumento del crecimiento y la producción primaria de algas; cambios en el equilibrio de la vida acuática y la degradación de la calidad del agua. Precisamente, la eutrofización es un indicador de la calidad del agua según la Directiva Marina (Directiva 2008/56/EC): La eutrofización antropogénica debe reducirse al mínimo, especialmente sus efectos adversos, como la pérdida de biodiversidad, la degradación de los ecosistemas, la nociva proliferación de algas y la falta de oxígeno en las masas acuáticas. Así pues, como el nitrógeno y el fósforo son los principales nutrientes inorgánicos responsables de la eutrofización, está claro que, para reducir la eutrofización provocada por el hombre es necesario reducir la carga de nitrógeno y fósforo en las masas acuáticas, especialmente de los mares, implementando mejores tratamientos de agua como el que representa la tecnología SAVING-E.

Desde hace muchos años, la Unión Europea ha estado tomando medidas para la reducción de las cargas de nitrógeno y fósforo en el medio ambiente, en particular mediante la adopción de la Directiva de tratamiento de aguas residuales urbanas (Directiva 91/271/CEE; UWWT) y la Directiva Marco del Agua (Directiva 2000/60/CE; DMA). Sin embargo, sólo 6 Estados miembros (Dinamarca, Finlandia, Grecia, Austria, Alemania y los Países Bajos) tienen un cumplimiento general superior al 90% en el tratamiento terciario de las aguas residuales urbanas (en concreto, en eliminación de nitrógeno y fósforo o en reducción de la contaminación bacteriológica). El resto de los Estados miembros tienen menos de 60% de cumplimiento, incluyendo a España. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de aplicación de tratamientos terciarios baratos y eficientes, y este hecho supone también cambios en el sistema clásico de eliminación de nitrógeno aplicado en la actualidad, el proceso de nitrificación seguido de desnitrificación heterótrofa, ya que es un proceso con un gran consumo de energía y con altas emisiones de gases de efecto invernadero.

SAVING-E trata de forma radical el rediseño de los actuales procesos de depuración de aguas residuales urbanas con el fin de mejorar los flujos de materia y energía. El desarrollo de nuevas tecnologías capaces de reducir los costes energéticos y las emisiones de gases de efecto invernadero, como el proceso SAVING-E, son importantes para el futuro.

Objetivos

El principal objetivo del proyecto es demostrar, a escala piloto y en ambiente relevante, la viabilidad, aplicabilidad, reproducibilidad y transferibilidad de la tecnología SAVING-E a nivel local y europeo.

La tecnología SAVING-E utiliza la mayor parte de la materia orgánica que lleva el agua residual para la producción de biogás mediante una primera etapa biológica (etapa A) con un bajo consumo de oxígeno y una gran producción de biomasa, es decir, con un bajo tiempo de residencia celular. Consecuentemente, la biomasa producida en esta etapa tendrá un gran potencial de producción de metano, mayor que el conseguido en las actuales EDAR urbanas.

Posteriormente, la tecnología SAVING-E es capaz de eliminar biológicamente el nitrógeno de la línea principal de aguas sin necesidad de materia orgánica (etapa B). SAVING-E utiliza en esta etapa la eliminación biológica de nitrógeno (EBN) autotrófica con un novedoso sistema en dos pasos. Este nuevo sistema consiste en dos reactores, un primer reactor aerobio de nitritación parcial seguido de un segundo reactor Anammox.

La aplicación de la EBN autotrófica en la línea principal de aguas reduce considerablemente los costes de operación si los comparamos con las actuales EDAR urbanas. Además, el sistema de EBN autotrófica en dos pasos representa una mejora con respecto a los sistemas de EBN autotrófica de un solo paso ya que es capaz de trabajar de forma estable a muy bajas temperaturas (10 ºC).

Figura 1. Esquema de la tecnología SAVING-E. RCTA: reactor continuo de tanque agitado, UAnSB: reactor anammox de flujo ascendente de manto de lodos.

Por lo tanto, el reto del proyecto SAVING-E es rediseñar radicalmente las EDAR urbanas para transformarlas en sistemas productores netos de energía en lugar de consumidores netos. Además, esto se debe lograr sin afectar a su funcionamiento de depuración, o incluso mejorándolo.

Plan de trabajo

Actividades y resultados

La tecnología SAVING-E se probará por primera vez a escala piloto y a largo plazo en ambiente relevante tratando agua residual urbana. Las acciones de implementación incluyen el diseño, construcción, puesta en marcha y operación de la planta piloto en la EDAR urbana de Rubí (Barcelona). La planta piloto operará durante 30 meses a diferentes temperaturas, incluso a 10 ºC, para demostrar la estabilidad del proceso. Para demostrar que la tecnología SAVING-E puede aplicarse en cualquier Estado miembro de la Unión Europea, las acciones de implementación se completarán con un análisis técnico y económico de la modernización con esta tecnología de diferentes tipos de EDAR urbanas. Además, se evaluarán, mediante acciones de monitoreo a escala local, nacional y europea, los impactos técnicos, ambientales, económicos y sociales de la implementación de la tecnología SAVING-E. El consorcio utilizará diferentes acciones de diseminación para dar a conocer los resultados del proyecto, para crear una plataforma de comunicación entre el proyecto y las partes interesadas y para tener impactos medibles. La diseminación de los resultados del proyecto a través de los canales correctos es uno de los factores clave para el éxito del proyecto SAVING-E y es esencial para asegurar un posterior impacto en el sector del agua.

El principal resultado esperado es la demostración y diseminación de que el uso de la tecnología SAVING-E producirá un significativo y positivo impacto en: (i) ahorro de energía, (ii) reducción de las emisiones de CO₂ y de la huella de carbono asociada y (iii) reducción de los costes de operación. Concretamente, los resultados e impactos técnicos y económicos de la aplicación de la tecnología SAVING-E, en comparación con las actuales tecnologías de tratamiento de aguas residuales urbanas, serán:

50%

Incremento de un 50% de la producción de biogás

10%

Reducción de un 10% en el vertido de nitrógeno

30%

Ahorro de un 30% en el consumo energético del proceso de eliminación de nitrógeno

40%

Ahorro de un 40% en el consumo energético global del proceso de tratamiento

20%

Reducción de un 20% de las emisiones de gases de efecto invernadero

Por lo tanto, la tecnología SAVING-E contribuirá a la estrategia europea sobre uso eficiente de los recursos en los siguientes aspectos:

Reducción del uso de combustibles fósiles mediante el incremento de la eficiencia energética y la substitución por recursos renovables.
Reducción de la intensidad energética en el tratamiento del agua.
Reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero
Reducción de la acidificación de los recursos marinos resultante de las emisiones de gases de efecto invernadero.

El conjunto de soluciones que aporta la tecnología SAVING-E pueden jugar un papel decisivo en la protección y mejora de la calidad del medio ambiente y en detener y revertir la pérdida de biodiversidad si esta tecnología se aplica ampliamente a nivel catalán, español y europeo.