Development of strategies for waste valorisation in waste water treatment plants (WWTPS): Consorci Besòs Tordera case study

La sostenibilitat és un concepte ideal amb una tendència al alça entre tots els sectors d’activitat de la societat humana, tots ells moguts per la mateixa motivació: l’existència d’una crisi global de recursos, que afecta múltiples sectors de l’activitat humana i pot significar una pèrdua potencial de qualitat de vida de la humanitat. Una via ben coneguda per intentar aconseguir un major grau de sostenibilitat és l’aplicació del canvi de paradigma d’economia lineal a circular, la qual permet reduir els residus produïts i incrementar els recursos disponibles simultàniament.

Ja que l’aigua és un dels recursos més essencials, el sistema de sanejament del cicle urbà de l’aigua és un sector estratègic prominent on la implementació de l’economia circular s’hi pot dur a terme. Les estacions depuradores d’aigua residual (EDAR), com a nexe aigua-energia[1]alimentació, poden proveir de diferents recursos recuperables, com aigua potable, energia i nutrients a través de les tecnologies sostenibles. Tot i això, l’adequada planificació del desenvolupament de les EDAR, incloent diferents tecnologies sostenibles, és una preocupació creixent degut a la complexitat de tal tasca i al context de ràpids canvis de la societat moderna.

L’objectiu de la tesi és el desenvolupament i aplicació a un cas d’estudi real d’un mètode que permeti facilitar la planificació de desenvolupament de les EDAR i la implementació de processos relatius a l’economia circular en l’àmbit del sector del tractament d’aigües residuals. En el sistema de l’EDAR, el fang de depuració és el principal residu produït. Per tant, els processos relatius a la producció, transformació i valorització d’aquest són el focus de la tesi.

Com es detalla al Capítol 3, els mètodes aplicats estan basats en els conceptes d’anàlisi de sistemes i desenvolupament de sistemes d’ajut a la decisió (SAD). Així, es seleccionen dos principals estratègies clau d’implementació d’economia circular, i per a cadascuna d’elles es desenvolupen metodologies adaptades que s’apliquen al cas d’estudi com aplicacions d’usuari. La metodologia és validada per aplicació d’aquesta a un cas d’estudi real, que comprèn un entorn heterogeni amb EDAR, gestionades per l’entitat pública Consorci Besòs Tordera (CBT).

En el Capítol 4, un anàlisi exhaustiu de la infraestructura del cas d’estudi i els seus processos associats es duu a terme. Es realitza un exercici comparatiu per avaluar l’eficiència i el potencial del cas d’estudi respecte referents internacionals, amb especial èmfasi en la línia de fangs de depuració.

En els Capítols 5 i 6, les dos estratègies clau seleccionades en el Capítol 3 són desenvolupades i aplicades. D’una banda, es desenvolupa una eina per a la generació d’avaluacions integrals i semiautomàtiques sobre la implementació de nous processos relatius a la valorització de residus (específicament dels fangs de depuració dels sistemes de sanejament); aquest repte es soluciona mitjançant el desenvolupament d’un simulador de processos d’EDAR integrat amb SAD, que utilitza un conjunt d’indicadors de rendiment per a l’avaluació de cada escenari. D’altra banda, s’aborda l’optimització de la digestió anaeròbia i la seva potenciació a través de la co-digestió, combinada amb el tractament centralitzat de fang de depuració no digerit, mitjançant el desenvolupament d’un algoritme d’optimització innovador basat en els mètodes combinatoris de l’algorisme de la colònia de formigues (Ant-Colony Optimisation) incloent aspectes relatius a la planificació logística.

Els Capítols 7 i 8 resumeixen una discussió general de les eines desenvolupades, les seves limitacions i els seus impactes potencials i marquen el camí per millorar la planificació de desenvolupament de les EDAR i optimitzar la implementació de l’economia circular