Descripció del projecte
L’aigua afecta tots els aspectes del desenvolupament i s’enllaça amb gairebé tots els Objectius de Desenvolupament Sostenible, n’impulsa el creixement econòmic, dona suport a ecosistemes i és essencial i fonamental per a la vida mateixa. El canvi climàtic o els esdeveniments disruptius, com la pandèmia de la COVID-19 o els episodis meteorològics extrems, són reptes actuals que obliguen les empreses d’aigua potable a avaluar les seves vulnerabilitats operatives i accelerar el seu viatge digital per una gestió resilient, robusta i eficaç de les infraestructures de tractament i distribució d’aigua potable en circumstàncies canviants.
Les plantes de tractament d’aigua potable (ETAPs) consten de diferents unitats de tractament que actuen com a barreres químiques i físiques contra patògens microbians i contaminants químics per l’abastament a la població. La matèria orgànica natural (NOM) és una matriu complexa constituïda per una gran varietat de compostos orgànics sempre presents en aigües, sediments i sòls, que procedeixen de la descomposició de plantes terrestres i aquàtiques, bacteris i algues. Malgrat que la presència de NOM en sí no representa un risc directe pel consumidor pel que respecta a temes de salut, sí que modifica les propietats organolèptiques de l’aigua. Alhora, la seva presència condiciona l’eficàcia dels diversos processos de tractament, dificultant l’eliminació i inactivació de patògens, afavorint el creixement de biofilms al llarg del sistema de distribució i contribuint a la formació de productes de desinfecció (DBPs), dels que la NOM, juntament amb el bromur, n’és el principal precursor.
Els DBPs són els principals responsables del risc químic per a la salut humana de l’aigua potable. S’han informat de més de 700 DBPs, sent els trihalometans i els àcids haloacètics els formats amb mes freqüència i en concentracions mes elevades. L’equilibri entre el risc químic i microbiològic ha estat un dels majors desafiaments del tractament de l’aigua durant els darrers 40 anys.
En aquest context, l’objectiu principal d’aquest projecte és el d’avançar cap a una operació resilient, robusta i fiable de les ETAPs sota condicions variables i canviants, incidint en tres eixos principals d’actuació
A. Caracterització de la NOM en relació a la formació de DBPsConsiderant les implicacions de la NOM en la producció d’aigua potable segura, cal de l’aplicació de metodologies de caracterització avançades, mes enllà dels paràmetres subrogats rutinàriament emprats a les ETAPs, per tal d’aprofundir en els mecanismes i les raons de la (in)eficiència de les operacions de tractament en condicions estacionals diverses i variables.
L’aplicació de metodologies avançades de caracterització de la MON donarà llum sobre els mecanismes i les prestacions de les ETAP a escala real estudiades des d’una perspectiva integrada. Per assolir aquest objectiu s’avaluaran diferents tecnologies de caracterització com la cromatografia d’alt rendiment d’exclusió per mida (HPSEC) en combinació amb fluorescència i tècniques de monitorització on-line que permetran un coneixement més exhaustiu sobre la relació existent entre l’eliminació de diferents fraccions de matèria orgànica i la formació de subproductes de desinfecció.
B. Optimització de les diferents operacions unitàries del tren de tractament d’aigües en relació a l’eliminació de la NOM i la formació de subproductes de desinfecció, així com la seva gestió i control en la xarxa de distribució, en l’entorn legislat de les aigües de consum.
La millora en l’eficiència de precursors de DBPs per la seva minimització requereix de la introducció de tecnologies avançades i la revisió de les condicions d’operació de les operacions convencionals. Aquestes tecnologies avançades inclouen, entre d’altres, la coagulació millorada, l’intercanvi iònic (IEX) o els sistemes de membranes com l’electrodiàlisi, que demanen d’una avaluació integrada per tal d’assolir una operació òptima en termes de qualitat de l’aigua i de costos econòmics i ambientals. En aquest context, s’avançarà en l’avaluació de processos d’IEX a escala pilot, complementant els estudis amb assajos a nivell de laboratori per aprofundir en els mecanismes i establir les condicions òptimes d’operació i de gestió de les salmorres resultants del procés.
C. Definició d’estratègies d’operació, control i monitorització integrades en el sistema expert DrinkIA
Per complementar el DrinkIA, el sistema d’Ajuda a la Decisió (SAD) del que es disposa, s’identificaran paràmetres, patrons i mecanismes de raonament per dissenyar nous indicadors i estratègies de control a partir del coneixement adquirit mitjançant tècniques avançades de caracterització de la NOM en relació amb la formació de DBPs regulats, així com de les millores
