El consumo de agua ha aumentado en todo el mundo a un ritmo del 1 % anual durante varios decenios y no es probable que esta tendencia cambie. En Europa, la industria es uno de los mayores usuarios, responsable de más del 30 % del consumo de agua. El agua dulce es necesaria para muchas prácticas industriales y, a menudo, las aguas residuales generadas están contaminadas, lo que supone una amenaza para el medio ambiente.
Con estudios de casos en Alemania, Grecia y España, el equipo del proyecto intelWATT, financiado con fondos europeos, aborda tanto los altos niveles de consumo como los problemas de contaminación del agua con un conjunto de avances tecnológicos aplicables a diversos sectores.
Centrado en la producción de energía, la minería y la galvanoplastia
El proyecto se centra en tres industrias con una importante demanda de agua. La producción de energía, que depende de torres de refrigeración, utiliza grandes cantidades de agua dulce. Las salmueras industriales generadas por la minería tienen un potencial de recursos sin aprovechar. Y aunque la galvanoplastia supone un consumo de agua más modesto que otras industrias, las aguas residuales cargadas de metales suponen un peligro para el medio ambiente.
Según el coordinador del proyecto, Andreas Sapalidis, del Centro Nacional de Investigación Científica «Demokritos» (Grecia): «El objetivo principal del proyecto intelWATT es validar, a un nivel de preparación tecnológica 8 (TRL 8), tecnologías innovadoras e inteligentes de tratamiento de aguas que combinen la conservación del agua dulce, la recuperación de recursos y la conversión de energía basadas en el concepto de la economía circular». El agua que se evapora en las torres de refrigeración de las centrales eléctricas deja minerales. El agua dulce se utiliza para eliminar las incrustaciones en un proceso denominado purga de la torre de refrigeración (CTBD, por sus siglas en inglés).
En el primer estudio de caso, el equipo de intelWATT pretende reducir el consumo de agua en un 99 % a través del reciclado del agua de la CTBD. En el segundo estudio de caso, centrado en las minas industriales, en el proyecto se quiere recuperar el agua y valorizar el flujo de salmuera. En el proyecto piloto se demuestra la recolección de energía azul y la recuperación de agua desionizada mediante destilación por membrana. En el tercer caso, el equipo demuestra la recuperación de electrolitos valiosos y la conservación del agua en una instalación de galvanoplastia. El objetivo es recuperar hasta más de un 85 % de cromo y cobre y un 50 % de níquel, conservando al mismo tiempo un más del 95 % de agua dulce en una unidad piloto con un TRL 8.
Tecnologías inteligentes de separación del agua
Algunas de las soluciones principales de intelWATT son novedosos procesos de tratamiento de aguas residuales y la aplicación de mecanismos de inteligencia artificial (IA), Sapalidis afirma: «En el proyecto intelWATT se han logrado avances considerables en un amplio abanico de disciplinas, concretamente en lo relativo a materiales, sensores inteligentes, modelización, procesos y unidades piloto. Entre los materiales diseñados en el marco de intelWATT se encuentran varios tipos de membranas utilizadas para filtración, destilación, ósmosis inversa y electrodiálisis. Esta colección de materiales incluye membranas a base de grafeno, una herramienta emergente en los procesos de separación.
El desarrollo de sensores inteligentes favorece la comunicación y la transmisión segura de datos. Otras tecnologías inteligentes son los algoritmos de aprendizaje automático, que mejoran los modelos predictivos, y el seguimiento inteligente, que se espera reduzca la demanda energética en un 30 %. Los avances del proyecto respecto a procesos de tratamiento de aguas, como la ósmosis inversa, electrodiálisis inversa y cristalización de membranas, permiten aprovechar la energía y recuperar materiales en el tratamiento de las aguas residuales.
La creación de estudios piloto basados en IA permitió al equipo de intelWATT crear varias herramientas y procesos para la gestión del agua. El hecho de que los estudios de caso tengan un alto nivel de preparación tecnológica es alentador, ya que indica la posibilidad de una rápida adopción por parte de las partes interesadas de la industria y el fomento de una economía circular en toda Europa. Las aportaciones del proyecto a la conservación del agua y la recuperación de recursos son importantes y ayudarán a Europa a salvaguardar el agua, uno de los recursos más preciados de la sociedad.
