Descripció del projecte
El projecte de recerca aplicada té com a principal objectiu aconseguir la valorització d’aigües residuals complexes, és a dir, aquelles compostes per un alt contingut de matèria orgànica difícilment biodegradable (recalcitrant), sals i nitrogen amoniacal, com ara els lixiviats d’abocador i la fracció líquida de digestats provinents de la digestió anaeròbia de residus agroalimentaris, fems/purins i llots de depuradora.
Per a aconseguir aquest objectiu es proposa un nou sistema de digestió anaeròbia (DONA) acoblada a membranes d’ultrafiltració (UF) per a treballar a un elevat contingut de sòlids (> 50 g/L) (AnMBR, Anaerobic Membrane BioReactor) i aconseguir la transformació de matèria orgànica en biogàs/biometà (font d’energia renovable). L’AnMBR està seguit d’un procés filtració per membranes d’osmosis inversa (OI) per a aconseguir la recuperació d’aigua (per a regadiu o neteja). El rebuig produït per les membranes d’OI serà concentrat amb uns nous processos d’evaporació o crioconcentració, per a reduir la gestió de les salmorres i augmentar la producció d’aigua regenerada per a ús industrial.
El doctorat industrial pretendre (i) estudiar els processos del tren de valorització proposat a escala industrial, (ii) determinar els paràmetres clau per al seu posterior escalament (disseny, construcció i validació en un entorn real) i (iii) abordar limitacions tècniques associades a l’embrutament de les membranes de (UF i OI) i la gestió de salmorra d’OI.
La tesi doctoral es realitzarà en les instal·lacions de l’empresa PROTECMED i al Campus del Baix Llobregat de la UPC. L’experiència i instal·lacions dels investigadors de la UPC i enginyers de PROTECMED buscaran el desenvolupament i implementació d’una tecnologia capaç de recuperar recursos d’efluents complexos i aconseguir objectius de desenvolupament sostenible en el marc de l’economia circular.
Els reptes tecnològics associats al projecte són els següents:
– Avaluar els fonaments i mecanismes relacionats amb l’embrutament de membranes d’UF a elevats continguts de sòlids (> 50 g/L), que afecten la quantitat de permeat produït, l’eficiència del bioreactor anaerobi i l’escalament efecte de la tecnologia. Es definiran els tipus de membranes més òptims.
– Dissenyar una estratègia de disseny i operació per al AnMBR per a aigües residuals complexes.
– Estudiar i avaluar noves tecnologies per a augmentar la producció d’aigua regenerada i reduir els costos de gestió de salmorres obtinguts des de membranes d’osmosis inversa.
– Treballar amb aigües residuals reals i complexes i en un entorn real; ja que les actuals recerques realitzades amb aigües residuals sintètiques o només han estat validades a escala de laboratori.
– Definir si el tren de tecnologies proposat requereix de pretractaments o tecnologies complementàries per a una reeixida implementació i validació en un entorn real i a escala pilot.
