Acción 1A. Construcción del prototipo

Diseño, construcción y montaje de un prototipo en un entorno industrial real que pondrá a prueba una herramienta innovadora que combina las siguientes tecnologías: Filtración con membranas, Fotocatálisis y Oxidación electroquímica (EPO) y Paneles solares.

Las principales características de cada uno de los elementos del sistema son:

La filtración con membranas se utiliza como tratamiento previo antes de la combinación de EPO para eliminar sólidos en suspensión que provocan depósitos en el sistema. Este elemento se incluye debido a un punto crítico determinado en ensayos anteriores a escala laboratorio.

El núcleo del tratamiento se lleva a cabo por la oxidación electroquímica de contaminantes, teniendo en cuenta la selección del material y diseño del ánodo en una célula electroquímica. El ánodo puede mantenerse a un alto potencial de oxidación para destruir contaminantes. En el electrodo de cátodo, el hidrógeno se produce como reacción contraria, de generación de gas valioso que se puede aislar desde el ánodo a través de una membrana de intercambio iónico, obteniendo hidrógeno como subproducto.

Además, su combinación con un tratamiento fotoquímico, que consiste en hacer pasar el efluente por una serie de tubos de vidrio en cuyo interior existe un catalizador soportado que se activa con luz solar, facilita la oxidación de la materia orgánica disuelta.

Los paneles solares se utilizarán para suministrar la energía del sistema hasta en un 40% y demostrar así su viabilidad económica y la reducción de la huella de carbono.

 

Acción 1B. Puesta en marcha y operación del sistema

El objetivo del sistema es la ruptura de la emulsión materia orgánica-agua y la eliminación de la Demanda Química de Oxígeno (DQO) y Sólidos en Suspensión Totales (SST), con lo que obtener un agua apta para su reutilización.

El sistema se valida a través del desarrollo y seguimiento de las diferentes pruebas a realizar. Se pretende demostrar que el prototipo es una solución medioambientalmente válida para el tratamiento de aguas residuales con alta carga orgánica y la reutilización de la mismas reduciendo el consumo de productos químicos y la huella de carbono, que en otro caso serían mayores.

En primer lugar se ensayará con las aguas de proceso de la industria química fina, pero también se evaluarán aguas de la industria alimentaria (conservas, congelados, encurtidos, lácteos, etc.), teniendo como fin validar diferentes condiciones de trabajo.

Las pruebas se llevarán a cabo explorando variables como: DQO inicial, presión aplicada y caudal de recirculación en la filtración con membranas, irradiación solar, eficacia de la oxidación fotocatalíticas, densidad de corriente aplicada a los electrodos en la electrooxidación, velocidad del flujo en el reactor, presencia de sales inorgánicas, etc.

Se tomarán muestras en diferentes puntos del sistema para caracterizar el efluente y evaluar el rendimiento a lo largo de las distintas secciones, desde la eliminación de sólidos para evitar problemas de ensuciamiento a la eliminación de carga contaminante orgánica (DQO y DBO (Demanda Biológica de Oxígeno)) en la etapa principal. La relación de estos dos últimos parámetros permitirá valorar la biodegradabilidad del efluente.

 

Acción 1C. Optimización de proceso

El prototipo estará totalmente automatizado y dispondrá de un sistema SCADA para el control de su funcionamiento.

Todo el sistema será controlado por un sistema inteligente en proceso de modelización matemática que se encargará del suministro de energía y el rendimiento del prototipo según: el flujo de agua de entrada y su DQO, la irradiación solar, el precio de la electricidad, la tasa de reciclado de agua y la calidad del agua. Con todo ello, se pretende optimizar la operación del proceso reduciendo al mínimo los costos de energía y maximizando la reutilización del agua.

Se emularán diferentes situaciones de trabajo para obtener un sistema factible en diferentes condiciones y distintas actividades.

Esta acción se desarrollará en paralelo al estudio de rendimiento permitiendo, mediante el estudio de los datos experimentales, ajustar el sistema para poder obtener un prototipo viable, fiable y listo para ser transferido a otros sectores. Además, en esta fase uno de los objetivos es el desarrollo de un protocolo de trabajo que hace más fácil el uso del sistema a usuarios potenciales.