Greywater reuse: decentralized treatment with forward osmosis and hydroponic systems

Per fer front als desafiaments relacionats amb l’escassetat d’aigua dolça causada pel canvi climàtic, el creixement de la població i una inadequada gestió, resulta essencial un canvi cap a una gestió circular de l’aigua. Això és especialment important en zones amb poca aigua que depenen del turisme, un sector en expansió i amb un consum important d’aigua. Per tant, reduir l’ús d’aigua a escala local (incloent-hi el turisme) mitjançant la reutilització de l’aigua esdevé una estratègia clau. Les aigües grises (GW – greywater), que són les aigües residuals domèstiques sense les aigües negres dels vàters, són fonts alternatives d’aigua molt prometedores per a la seva reutilització gràcies als seus nivells més baixos de contaminació comparats amb el total de les aigües residuals domèstiques. No obstant això, encara contenen contaminants nocius com els microcontaminants orgànics (OMP – organic micropollutants), que poden representar un factor de risc per al medi ambient i la salut humana. Els sistemes descentralitzats de tractament d’aigua, com les tecnologies de membranes i les solucions basades en la natura (NBS – nature-based solutions), ofereixen solucions per a la reutilització segura de l’aigua en regions amb poca aigua i/o en zones aïllades. L’osmosi directa (FO – forward osmosis) és una tecnologia emergent que filtra l’aigua a través d’una membrana utilitzant un gradient osmòtic com a força motriu, aconseguint un rebuig més alt de contaminants que d’altres tecnologies de membranes, i amb requeriments energètics potencialment més baixos. L’ús de l’osmosi directa amb fertilitzants (FDFO fertilizer-drawn forward osmosis) evita la necessitat de recuperar la solució d’extracció, doncs s’utilitzen sals fertilitzants com a solucions d’extracció, que es diluiran amb l’aigua a tractar i es podran utilitzar per a la irrigació. Alternativament, les NBS com els sistemes hidropònics (cultius sense sòl) tenen la capacitat de produir cultius i també han demostrat ser efectives per al tractament de l’aigua, oferint múltiples beneficis, convertint-se així en una de les opcions més sostenibles per a la transició cap a una gestió circular de l’aigua. Aquesta tesi ha avaluat la viabilitat de la FO i la hidroponia com a sistemes descentralitzats per al tractament i la reutilització d’aigües grises. La tesi s’ha realitzat amb un enfocament multidisciplinari i ha donat lloc a la publicació de cinc articles científics. Inicialment, l’article 1 va explorar les pràctiques de gestió de l’aigua en hotels de la costa mediterrània, revelant un ús prevalent de dispositius d’estalvi d’aigua però encara amb experiències de reutilització limitades. La investigació posterior (articles 2, 3 i 4) es va centrar en la FO, especialment en la FDFO, destacant el seu potencial i les possibles limitacions, com ara les pèrdues de fertilitzants. La investigació també va mostrar que les sals de magnesi i fosfat recuperades de les aigües residuals podrien utilitzar-se en FO i hidroponia, aconseguint un creixement exitós de plantes (enciams) en solucions ajustades amb nutrients. Una investigació posterior es va centrar en la FO per al tractament d’aigües grises, aconseguint altes taxes de rebuig per a la majoria dels OMP, però observant un rebuig decreixent amb el temps. L’article 5 va avaluar el rendiment dels sistemes hidropònics per al tractament d’aigües grises i la producció de cultius, mostrant resultats prometedors pel creixement d’enciams amb suplementació de nutrients. No obstant això, alguns OMP van romandre en els teixits comestibles, indicant la necessitat d’optimitzar el sistema per garantir-ne la seguretat. En general, aquesta tesi contribueix al creixent cos de coneixement sobre el tractament i la reutilització de manera descentralitzada de l’aigua, proporcionant sobretot noves dades i pràctiques sobre el potencial dels sistemes FO i hidropònics per fer front als desafiaments de l’escassetat d’aigua i promoure la gestió circular de l’aigua