La UPC construeix una planta per produir bioproductes i bioenergia a partir d’aigües residuals, mitjançant microalgues
Tubs horitzontals dels fotobioreactors, fabricats amb polietilè amb tractament antiUV i formant un circuit d’anada i tornada.
D’esquerra a dreta: Joan Garcia, director del grup de recerca GEMMA de la UPC; María Jesús García, investigadora del mateix grup de recerca, i Dulce Arias, estudiant predoctoral.
El Grup de recerca d’Enginyeria i Microbiologia del Medi Ambient (GEMMA) de la UPC ha construït una planta pilot de 30 m3 per a la producció de bioproductes i bioenergia a partir de microalgues cultivades en aigües residuals. La planta s’ha instal·lat a l’Agròpolis, un terreny experimental situat a Viladecans que forma part del Campus del Baix Llobregat de la UPC i del Parc UPC.
21/06/2018
Amb capacitat per tractar un volum de 2.000 a 8.000 litres diaris d’aigua residual contaminada, l’equivalent al d’un edifici petit d’habitatges, la planta pilot consta de tres fotobioreactors tubulars —sistemes de producció transparents i tancats—, de 10 m3 cadascun, alimentats amb aigües residuals agrícoles i domèstiques que serveixen per al creixement de microalgues. Així mateix, inclou un decantador lamel·lar que permet separar posteriorment la biomassa de l’aigua tractada. Una part de la biomassa és digerida mitjançant un digestor anaeròbic d’1 m3 a partir del qual s’obté biometà i una altra part es destina a l’acumulació de bioplàstics (polihidroxialcanoats, PHA). El residu sòlid d’aquesta digestió és estabilitzat en un aiguamoll artificial de 6 m2, construït també a l’Agròpolis, on es produeixen biofertilitants. Per últim, l’aigua tractada en aquests fotobioreactors és sotmesa a una ultrafiltració i desinfecció solar, seguida de columnes d’adsorció de fòsfor. Finalment, l'aigua tractada serveix, mitjançant un sistema de reg intel·ligent, per reutilitzar en cultius (fins a 250 m2 de camp).
La riquesa del biometà obtingut és molt més gran que la que s’obté en processos de digestió convencionals, on passa per una columna d’absorció que reté gasos volàtils i altres contaminants que disminueixen la riquesa del producte.
Algues per generar bioplàstics
Els investigadors del Grup d’Enginyeria i Microbiologia del Medi Ambient (GEMMA) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), dirigit pel professor Joan García, del Departament d’Enginyeria Civil i Ambiental han experimentat i demostrat la capacitat de cert tipus de microalgues —els cianobacteris— per produir i acumular bioplàstics. Adaptant les condicions dels fotobioreactors, es pot afavorir l’augment de la població d’aquests organismes, capaços de sintetitzar i acumular bioplàstics en forma de grànuls en el citoplasma de la cèl·lula com a reserva de nutrients. Les propietats d’aquests bioplàstics són molt similars a les dels plàstics tradicionals que provenen de la indústria petroquímica i amb l’avantatge que són totalment biodegradables. Ara també investiguen com utilitzar-los en el mercat dels embalatges i els envasos. La previsió és arribar a aconseguir 1,5 kg de bioplàstics al dia.
Del tractament de residus a la producció de recursos
La urbanització, el canvi climàtic, l’agricultura intensiva i la contaminació, entre d’altres factors derivats de l’activitat humana, suposen una amenaça per als recursos hídrics. Fins ara, les aigües residuals urbanes —sent les més voluminoses—en els millors dels casos es tracten i un cop tractades s’aboquen al medi. De vegades també s’utilitzen per regar, però en petits percentatges. A Catalunya, una de les comunitats autònomes on més es reutilitza, tan sols s’aprofita un 10% d’aquestes aigües per a reg de jardins o agrícola. Les aigües de drenatge agrícola són també una greu problemàtica, van carregades de nutrients, pesticides i herbicides.
Actualment, l’escassetat i la contaminació de l’aigua és un dels principals problemes mediambientals a tractar i la gestió d’aquest recurs adquireix especial rellevància en països com els de la conca del Mediterrani. Per fer front a aquest problema s’haurien de portar a terme diferents estratègies de tractament i reutilització de l’aigua i fer-ne un ús responsable.
Per aquest motiu, la Unió Europea ha posat en marxa iniciatives per finançar idees innovadores. El projecte INCOVER es va iniciar el juny del 2016, en el marc del programa Horizon2020, com a resposta a la necessitat de noves solucions en tractament i reutilització de l’aigua. El principal objectiu és desenvolupar tecnologies innovadores i sostenibles per al tractament d’aigües residuals que, a la vegada, generin productes de valor afegit i un residu zero.
Es tracta de canviar el concepte del tractament d’aigües residuals, per passar d’una tecnologia de tractament de residus a una tecnologia de producció de recursos, contribuint, d’aquesta manera, a la generació d’una economia circular.
El projecte INCOVER, coordinat pel Centro Tecnológico Aimen, ha rebut recentment el Premi de la Indústria de l’Aigua del Regne Unit (‘Water Industry Award 2018’), en la categoria ‘Iniciativa de recuperació i de llots i recursos’ (‘Sludge & Resource Recovery’).
Més informació:
Dos pilots més, a Almeria i Alemanya
Altres dues plantes pilot d’estudi s’inclouen en el marc del projecte INCOVER: una a les instal·lacions d’Aqualia a Chiclana de la Frontera, Càdis, i a Almeria, i l’altra a Alemanya. Els objectius de l’equip de recerca d’Almeria són similars als de la línia de la UPC: obtenció de bioplàstics, de metà, de fertilitzants biològics i d’aigua desinfectada mitjançant sistemes solars per al seu posterior ús com a aigua de reg. La principal diferència és que per al creixement de les microalgues no utilitzen fotobioreactors (sistemes tancats), sinó llacunes de càrrega alta (sistemes oberts). D’altra banda, els sistema de desinfecció solar són diferents i el tractament per obtenir fertilitzants no es fa en aiguamolls, sinó en plantacions d’arbres.
Quant a la tercera línia d’investigació, que es realitza a Leipzig, Alemanya, és diferent ja que no té com a finalitat les microalgues sinó els llevats. En aquest cas, els bioreactors són alimentats amb aigües residuals de les cuines de l’institut de recerca i no generaran bioplàstics, sinó àcids orgànics. El residu dels llevats es processa per obtenir carbó biològic, en lloc de metà, i carbons actius per comptes de fertilitzants biològics.