Acción A.1: Análisis del estado del área objetivo
Esta acción preparatoria incluye la evaluación comparativa de rutinas comunes en el manejo de aguas residuales en la industria frutícola. La información se recopilará mediante la distribución de cuestionarios y visitas personales a unidades representativas de envasado y procesado de frutas en Grecia y España. El cuestionario deberá incluir información general (carga de agua utilizada, cantidad de frutas que se procesan anualmente, registro del uso anual de plaguicidas post-cosecha y otros productos químicos) y datos sobre el manejo de aguas residuales y vías de eliminación. La información relevante será la cantidad de residuos líquidos y sólidos que se producen por tonelada de fruta procesada, la duración del ciclo de procesado anual, los costes de eliminación por tonelada de fruta y año y las posibles diferencias en las prácticas de manejo, según el producto tratado. Además de los temas previamente mencionados, se solicitará a las partes interesadas que compartan su punto de vista sobre aspectos relevantes de la gestión del agua y la eliminación segura de las aguas residuales. La última secuencia de preguntas tendrá como objetivo estimular un posible interés futuro y, si es posible, el compromiso con actividades futuras.
Entregables
D-A1.1: Lista de industrias de envasado/procesamiento de alimentos
Se proporcionan tres listas de industrias de envasado/procesamiento de Grecia (2) y España (1) en formato de archivos Excel.
Fecha de entrega: 31/01/2019
D-A1.2: Informe de la situación de referencia con respecto al uso del agua y la gestión de aguas residuales en la industria de envasado y procesamiento de frutas
En el contexto de esta acción preparatoria, se lanzó una encuesta para obtener información sobre las prácticas de reciclaje y eliminación de aguas residuales en la industria de envasado/procesamiento de frutas en Grecia y España. Se preparó inicialmente una lista extensa de industrias de envasado/procesamiento en los dos Estados objetivo (Entregable D-A1.1). Se distribuyó internamente un borrador de cuestionario y fue revisado por todos los Beneficiarios. Se acordó que el cuestionario sería conciso e incluiría información sobre la industria/productos procesados, el uso de agua en las instalaciones, la cantidad de aguas residuales producidas y las prácticas de eliminación/reutilización/recuperación de aguas residuales empleadas.
La convocatoria inicial para la participación se realizó entre marzo y mayo a través de la aplicación web Google Forms, y se envió un recordatorio aproximadamente dos semanas después por correo electrónico. Se enviaron invitaciones a miembros seleccionados de la industria agroalimentaria y se recibieron respuestas a principios de junio de 2019. Como acción de seguimiento, se inició una línea de comunicación con asociaciones de la industria (cámara griega de la industria de alimentos y bebidas en Grecia y COEXPHAL en España). El equipo de Sympraxis revisó el cuestionario. Se inició una comunicación personal con los ejecutivos de las agroindustrias seleccionadas en ambos Estados. El taller LIFE PureAgroH2O, que se celebró en Atenas a mediados de enero de 2020, se utilizó como una oportunidad para establecer contacto personal con representantes de la industria alimentaria griega y recopilar información relacionada con los objetivos de esta Acción.
Las empresas en España se describieron como de envasado o procesamiento o una mezcla de procesamiento/envasado. Las respuestas de Grecia se referían principalmente a la industria del envasado (80% de las respuestas). El tamaño de las empresas era típicamente pequeño o mediano, con una alta variabilidad en términos del tonelaje anual dentro de cada Estado. El tipo de rutina de operación común es variable y generalmente incluye una combinación de más de un proceso, siendo el lavado el más prevalente en los dos Estados. El volumen de agua que se utiliza anualmente oscila entre 60.000 y 400.000 m3/año (generalmente agua subterránea o municipal o ambas). Se utiliza una serie de productos químicos diferentes en el lavado y/o procesamiento de la materia prima. Esto incluye principalmente desinfectantes (40-60%), aunque también se utilizan otros productos químicos. Una cantidad total de aguas residuales de >10.000 m3/año representa el 41% y el 50% de las empresas en España y Grecia, respectivamente. El agua residual utilizada para el lavado o procesamiento típicamente no se recicla en las instalaciones. En las empresas en las que el agua no se recupera en Grecia, las aguas residuales se eliminan en la planta de tratamiento de aguas residuales (41%), o un contratista externo participa en el procedimiento (35%). Por el contrario, en España la descarga directa de efluentes a la alcantarilla parece ser la rutina de descarga preferible (67%). Parece haber una diferencia significativa en el costo de eliminación del agua entre las empresas. Trece de las industrias (33% del total de respuestas) declararon su interés en la tecnología innovadora de purificación/recuperación, lo que puede considerarse una indicación temprana del interés potencial de una fracción considerable de la agroindustria por la tecnología PNFR.
Fecha de entrega: 01/04/2019
Acción A.2: Diseño conceptual de procesos (CPD) y optimización
Los estudios de CPD tienen como objetivo implementar la descripción matemática del proceso PNFR y otras tecnologías competitivas (casos de referencia), y establecer las ecuaciones de balance de masa y energía incorporando indicadores clave de rendimiento (Key Performance Indicators-KPI) del proceso (productividad del sistema por tiempo y volumen, caída de presión, velocidad del líquido, permeabilidad al agua, eficiencia de rechazo de solutos y cinéticas de fotodegradación de moléculas orgánicas). Las herramientas de CPD desarrolladas permitirán evaluar el PNFR para la eliminación de una multitud de contaminantes orgánicos e inorgánicos, bacterias y organismos patógenos en aplicaciones representativas. La industria de procesado de frutas y verduras será una prioridad, según las necesidades de las acciones preparatorias, para el diseño y optimización de procesos. NCSRD realizará pruebas de detección rápida en el reactor PNFR a escala de laboratorio disponible (patentado) utilizando aguas residuales que proporcionará ZAGORIN. Para respaldar la repetitividad y la transferibilidad de la nueva tecnología PNFR, NCSRD construirá una réplica a escala pre-piloto del PNFR ya existente a escala de laboratorio (1.5 m³/día) que se enviará a la Universidad de Almería (UAL) (España) y se colocará en la industria CITRICOS del Andarax S.A. para realizar pruebas experimentales utilizando aguas residuales de procesado de frutas y hortalizas para la producción de zumos, gazpacho, sopas y cremas vegetales.
Entregables
D-A2.1: Configuraciones de la tecnología PNFR en una operación industrial
La Fase Preparatoria de LIFEPureAgroH2O incluyó la Acción A2 relacionada con el Diseño del Proceso Conceptual (CPD) de la tecnología PNFR y su optimización, con los objetivos de lograr la mitigación de energía y la reducción del costo de capital y operativo (Sub-Acción A2.1), junto con la evaluación comparativa de la nueva tecnología PNFR frente a tecnologías de vanguardia como la adsorción en carbones activados en polvo y granular (PAC y GAC), la ozonólisis, así como la nanofiltración y la fotocatálisis cuando se aplican como procesos independientes (Sub Acción A2.2). El estudio de CPD se refiere a la preparación de un diagrama de flujo preliminar del proceso general, incluyendo los límites del sistema de tratamiento de aguas residuales y la forma de adaptar el proceso de lavado de frutas en ZAGORIN con la tecnología PNFR. En consecuencia, se ha implementado una estimación de las dimensiones de cada componente del proceso basándose en los objetivos de producción y pureza diaria del agua. Esto incluyó: (i) las dimensiones y el número de módulos de reactores PNFR; los materiales de construcción y el grosor de las bridas de acero inoxidable y la celda tubular para soportar la presión de operación requerida, (ii) la definición del proceso de pretratamiento más efectivo del efluente de aguas residuales, aguas arriba de los módulos del reactor PNFR, para permitir una operación ininterrumpida y minimizar la necesidad de lavados frecuentes de las membranas, junto con la prohibición del ensuciamiento permanente de las membranas, (iii) el número y las dimensiones de los monolitos cerámicos multicanal en cada módulo PNFR, el número y las dimensiones de los canales cilíndricos, la longitud de los extremos esmaltados de los monolitos, el número y las dimensiones de las fibras huecas porosas que contienen nanopartículas de TiO2, (iv) el diseño e ingeniería de los componentes internos del reactor, (v) el diseño, la ingeniería, la construcción y la operación de un pequeño prototipo, incluyendo solo un conjunto de los componentes internos de los reactores para probar todos los componentes que se utilizarán para el sellado hermético de todos los materiales activos, (vi) el diseño del sistema de irradiación, incluido el número y la potencia de las lámparas UV, así como el número y la potencia de los LED de alta potencia y la forma de su acoplamiento con las fibras ópticas de brillo lateral. (vii) la posición relativa de los componentes activos y las fuentes de luz artificial para salvaguardar la irradiación efectiva de la multitud de superficies fotocatalíticas existentes dentro del módulo del reactor PNFR.
Estas actividades tuvieron lugar desde julio hasta finales de 2018 y han concluido en dos entregables importantes:
D-A2.1: Configuraciones de la tecnología PNFR, en operación industrial.
D-A2.2: Diseño y rendimiento técnico del diseño de proceso integrado de la tecnología PNFR en la industria FVP.
Como se mencionó en la descripción técnica detallada de las acciones del proyecto, los estudios de CPD requieren el conocimiento de varios Indicadores Clave de Rendimiento (KPI) del proceso y las propiedades de las membranas de nanofiltración fotocatalítica. Estos incluyeron la productividad del sistema por tiempo y volumen, la caída de presión, la velocidad del líquido, la permeabilidad del agua, la eficiencia de rechazo de solutos, la carga superficial, la cinética de la fotodegradación de moléculas orgánicas y su dependencia de la composición de la alimentación, los productos intermedios, la presencia de cationes y aniones inorgánicos (NO3-, amonio, cationes de metales pesados), el pH, la temperatura y la intensidad de la irradiación.
Por lo tanto, los estudios de CPD tuvieron que ser asistidos por datos experimentales en condiciones realistas a nivel de “pre-piloto”, usando las instalaciones comprometidas con el proyecto por NCSRD.
Fecha de entrega: 01/02/2019
D-A2.2: Diseño y rendimiento técnico del diseño de proceso integrado de la tecnología PNFR en la industria FVP
Este Entregable se refiere a una descripción del concepto de proceso de la tecnología de tratamiento de aguas residuales PNFR e incluye un diagrama de flujo de proceso, balances de masa y energía, diseño de equipos de acceso rápido, definición de problemas de control y seguridad, diagramas preliminares de tuberías e instrumentos y datos de rendimiento general y características energéticas. Este Entregable constituye una entrada significativa para el análisis ambiental y tecnoeconómico (B4) y apoya la actividad B1.1, ya que contiene todos los datos necesarios para realizar el Diseño de Ingeniería Front-End (FEED) y la ingeniería detallada y entregar los planos del proceso.
Fecha de entrega: 01/02/2019