Agua y energía

Solar fotovoltaica

IMDEA Agua trata de explorar el potencial de la integración de las tecnologías solares fotovoltaicas en procesos de tratamiento de agua para resolver el problema del acceso a agua potable y/o de tratamiento de aguas residuales, desarrollando soluciones limpias y sostenibles, que incrementen la eficiencia de los sistemas, reduzcan los costes, ahorren energía, faciliten el acceso de los tratamientos de agua a comunidades con recursos e infraestructuras limitados (especialmente en países en desarrollo), o mejoren el acceso a agua potable en situaciones de emergencia.

Sistemas híbridos solares fotovoltaicos-fotoquímicos

Los sistemas convencionales de desinfección de agua que utilizan luz ultravioleta (UV) natural sólo utilizan un 5% de la energía solar total disponible. Por otro lado, necesitan una fuente de energía adicional para alimentar las bombas del sistema, lo que hace que el uso de estos sistemas sea muy limitado. IMDEA Agua trabaja en un nuevo concepto de sistema híbrido que integra células solares fotovoltaicas en los sistemas convencionales que utilizan UV natural para desinfectar agua y producir electricidad a la vez, utilizando el espectro de una forma mucho más eficiente. La parte del espectro solar correspondiente al UV se emplea para la desinfección del agua, y el visible e infrarrojo cercano se utiliza para generar electricidad solar fotovoltaica. El objetivo principal es aumentar la eficiencia total de conversión de la energía solar para la desinfección de agua mediante métodos de división del espectro solar utilizando materiales y procesos sencillos, minimizando las pérdidas ópticas de la integración de los distintos componentes, de forma que se obtenga un sistema de desinfección de agua con bajo consumo energético y alto rendimiento.  

Sensores de agua limpia para desinfección solar de agua (SODIS)

Los sistemas de desinfección solar de agua utilizan la energía para calentar el agua y/o aprovechan directamente el efecto germicida de la luz UV natural. Uno de los métodos más comunes es la exposición directa al sol de botellas de plástico (SODIS) o la pasteurización solar, pintando recipientes de negro para captar mayor radiación. Pero el principal problema de estos sistemas, especialmente adecuados en países en desarrollo, es que no disponen de sensores de bajo coste que indiquen cuándo el agua está limpia y lista para su consumo. En este proyecto tratamos de utilizar células solares fotovoltaicas como sensores de bajo coste, midiendo tanto radiación global y UV como temperatura, en combinación con sistemas de monitorización basados en código abierto.

Monitorización de sistemas fotovoltaicos autónomos

Monitorización de sistemas fotovoltaicos autónomosLa rápida evolución de las energías renovables y de la tecnología solar fotovoltaica durante los últimos años ha llevado a la proliferación de numerosas instalaciones fotovoltaicas en todo el mundo. En el caso de los sistemas fotovoltaicos autónomos (SFA), las instalaciones son de tamaño y coste reducido encontrándose en la mayoría de las ocasiones en localizaciones remotas y/o en países en desarrollo. Por desgracia, una vez realizada la instalación de estos sistemas es muy difícil hacer un seguimiento del buen funcionamiento de los mismos. El objetivo de este trabajo de investigación es desarrollar un sistema de bajo coste basado en software y hardware libre para la monitorización de sistemas fotovoltaicos, concretando en sistemas fotovoltaicos autónomos, con una fiabilidad y exactitud que cumplan las normativas existentes..

Laboratorio de Agua y EnergíaLaboratorio de Biología y Microbiología

Bioelectrogénesis

Una nueva generación de humedales electroquímicos microbianos para un eficaz tratamiento descentralizado de las aguas residuales (iMETland)

iMETlandEl  proyecto tiene como objetivo construir y validar una aplicación a escala real de un dispositivo para el tratamiento de aguas residuales urbanas en pequeñas comunidades con un coste cero en energía al tiempo que se obtiene agua libre de patógenos apropiada para el riego. Cuatro zonas geográficas, con diferentes condiciones climáticas serán las áreas en las que se implantarán las unidades IMETland: Mediterráneo (España), Europa del Norte (Dinamarca), Sudamérica (Argentina) y Norteamérica (México).

El concepto parte de la integración de las Tecnologías Electroquímicas Microbianas con el biofiltro utilizado en los humedales artificiales. La combinación de bacterias electroactivas con un innovador material electroconductor supone una mejora en el funcionamiento de los biofiltros clásicos, con una tasa de depuración 10 veces mayor que la obtenida con las técnicas habituales. La señal que las bacterias generan durante el tratamiento se puede utilizar para controlar el proceso e informar al operador mediante el empleo de TIC. 

Este proyecto ha recibido financiación del Programa Europeo de Investigación e Innovación HORIZONTE 2020 bajo el acuerdo de subvenciónt No. 642190. 

Unión Europea - Horizon 2020

Más informaciónhttp://www.imetland.eu  Vídeo en Youtube

 

Desalinización Microbio Electroquímica para la obtención de agua potable a bajo coste (MIDES)

MIDESLa escasez de agua potable se ha convertido en uno de los mayores desafíos para la sociedad a nivel mundial. La desalinización de agua ofrece una solución a la falta de recursos hídricos y permite la obtención de agua para su uso en consumo humano, uso industrial y/o uso en regadío. Sin embargo, las actuales tecnologías de desalinización requieren una gran cantidad de energía eléctrica y/o térmica para su operación.

La tecnología de Desalinización Microbiana permite de manera simultánea tratar un efluente de agua residual y generar energía eléctrica, que es empleada directamente en el mismo dispositivo para llevar a cabo la desalinización de una corriente salina. Las pilas de desalinización microbianas pueden producir alrededor de 1.8 kWh de bioelectricidad por cada metro cúbico de agua residual tratada. Esta energía puede emplearse en el mismo dispositivo para i) desalinizar de manera total el contenido salino de un volumen de agua del mar sin aporte externo de energía, o ii) realizar la desalinización parcial y reducir sustancialmente la cantidad de energía necesaria para un tratamiento final de desalinización.

El objetivo del Proyecto MIDES es desarrollar la primera Planta Piloto Europea demostrativa de esta innovadora tecnología para la obtención de agua potable a bajo coste integrando las tecnologías de desalinización microbiana (pre-tratamiento) y ósmosis inversa (post-tratamiento).

El Proyecto MIDES se centrará en solventar las limitaciones actuales de la tecnología de desalinización microbiológica tal como la baja tasa de desalinización, el ensuciamiento de las membranas, la optimización del proceso electroquímico microbiano, el escalado de la tecnología para su comercialización y la viabilidad económica de la tecnología. Todo esto será realizado a través de la innovación y el desarrollo de nuevos electrodos nanoestructurados, el desarrollo de membranas resistentes al ensuciamiento biológico (empleando nanopartículas con actividad biocida), la realización de nuevos diseños de reactores bioelectroquímicos y su optimización, la aplicación de los últimos avances en electroquímica y fisiología microbiana, y la aplicación de conceptos de ingeniería de procesos y control. El concepto parte de la integración de las Tecnologías Electroquímicas Microbianas con el biofiltro utilizado en los humedales artificiales. La combinación de bacterias electroactivas con un innovador material electroconductor supone una mejora en el funcionamiento de los biofiltros clásicos, con una tasa de depuración 10 veces mayor que la obtenida con las técnicas habituales. La señal que las bacterias generan durante el tratamiento se puede utilizar para controlar el proceso e informar al operador mediante el empleo de TIC. 

Este proyecto ha recibido financiación del Programa Europeo de Investigación e Innovación HORIZONTE 2020 bajo el acuerdo de subvención No. 685793.

Unión Europea - Horizon 2020

Más informaciónhttp://midesh2020.eu/

 

Investigación integrada sobre islas sostenibles (IISIS)

El objetivo del proyecto IISIS es asimilar las últimas tendencias arquitectónicas basadas en la biomimética para dar un paso más en el reto de la edificación sostenible en ambientes hostiles. En todo momento se mantiene un estricto equilibrio con la preservación ecológica, la sustentabilidad y la sostenibilidad energética y de los recursos. Para ello se emplearán energías renovables marinas, especialmente diseñadas para su aprovechamiento en la isla, tratamiento integral del agua y control de residuos orientados a cumplir el objetivo de vertido cero, mejorará el rendimiento y optimizará el funcionamiento de la isla mediante la combinación de nuevas configuraciones bioclimáticas adaptadas a las diversas condiciones producidas en el entorno marino donde se encuentran. Esto es posible mediante un consorcio de expertos de diferentes disciplinas científicas, coordinado por FCC. En concreto, el grupo Bioelectrogénesis de IMDEA Agua, junto a la empresa aqualia, centra su investigación en el tratamiento integral del ciclo del agua y la reutilización del agua de mar.

Ministerio de Economía y Competitividad

 

 

Tratamiento de aguas residuales en Humedales Bioelectrogénicos de segunda generación: El humedal "inteligente". (SMARTWETLAND)

Proyecto financiado por el programa INNPACTO (2012-2015) que tiene como objetivo incorporar tecnologías electroquímicas microbianas a los sistemas de depuración naturales para el tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones.

Ministerio de Economía y Competitividad

 

 

Investigación de tecnologías de tratamiento, reutilización y control para la sostenibilidad futura de la depuración de aguas residuales (ITACA)

El objetivo principal es la investigación de nuevas tecnologías de depuración de aguas residuales industriales y urbanas que permitan, de una manera eficiente y sostenible, convertir el proceso de tratamiento actual en una estrategia para la reutilización, el aprovechamiento de sustancias, subproductos y residuos y la valorización energética, minimizándose, de este modo, los impactos en el medio natural.

Dentro del alcance de ITACA también se incluye la investigación paralela de sistemas avanzados de medición, automatización y control de los procesos de tratamiento y valorización, que garanticen el logro de un sistema de gestión centralizado el cual resuelva, de forma automática y autónoma, la secuencia y control de los nuevos tratamientos de los efluentes objeto de estudio.

Más informaciónhttp://itaca.adasasistemas.com/

Ministerio de Economía y Competitividad

 

 

Nuevas técnicas electrogénicas para el tratamiento de aguas residuales (AQUAELECTRA) 

AquaelectraEl proyecto persigue tres objetivos: desarrollar un sistema natural de depuración de aguas residuales mediante humedales bioelectrogénicos, establecer un sistema de tratamiento bioelectrogénico anaerobio para aguas residuales y construir un sistema de eliminación bioelectrogénica de nutrientes (nitrógeno).

La bioelectrogénesis es un novedoso proceso por el cual determinadas bacterias pueden oxidar materia orgánica y transferir directamente los electrones generados a una superficie sólida conductora como, por ejemplo, el grafito. De esta forma se puede obtener y almacenar energía limpia.

El consorcio Aquaelectra se ha constituido con el firme propósito de acelerar el desarrollo de esta nueva tecnología, utilizando como estrategia la adaptación de estos dispositivos bioelectroquímicos a los diseños ya existentes en las plantas de tratamiento de aguas.

Investigadores del proyecto AQUAELECTRA han desarrollado un biofiltro conductor de la electricidad para la depuración de aguas residuales para el que se ha solicitado una patente de invención. Más información sobre la patente.

  MICINN
 

Uso de bacterias para la obtención de energía y biorremediación (BACWIRE)

BacWireEl objetivo del proyecto es desarrollar un nuevo paradigma para la cogeneración simultánea de energía y biorremediación utilizando bacterias electroactivas. Se desarrollará un nuevo transductor nano-estructurado conectado eficientemente a estas bacterias, con el objetivo de producir dispositivos con un mayor rendimiento en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo las células de combustible microbianas, células de biosensores y biorreactores.

Conoce más de este proyecto en el artículo del Weblog El Agua: Pilas de combustible microbianas de agua residual. Un poco de historia. (Amor Larrosa Guerrero, investigadora de IMDEA Agua)

Más información http://www.bacwire.eu/Unión EuropeaSeventh Framework Programme

 
 
 
 
 
 

Eliminación de sulfatos en aguas por métodos bioelectrogénicos (BIO-SO4)

Proyecto financiado por el programa INNPACTO (2012-2015) que tiene como objetivo aplicar tecnologías electroquímicas microbianas a la reutilización de aguas salobres con alto contenido en sulfato.

Ministerio de Economía y Competitividad

 

 

Producción de electricidad e hidrógeno a partir de bacterias de aguas residuales

El principal objetivo de esta investigación es el uso de Geobacter para convertir la energía química almacenada en la materia orgánica presente en aguas residuales en electricidad e hidrógeno. Una de las características más importantes de esta tecnología es la posibilidad de producir energía limpia a partir de aguas residuales, por lo que el proceso de generación de metano generado durante el tratamiento del agua residual podría ser eliminado.

Ministerio de Ciencia e Innovación

 

 

Laboratorio de Biología y Microbiología

Geotermia

El objetivo de IMDEA Agua es investigar la geotermia desde el punto de vista del agua, ya que en las diferentes técnicas de explotación de la geotermia profunda (plantas flash, plantas de ciclo binario, GS, etc.) y geotermia somera (circuitos abiertos, circuitos cerrados con intercambiadores etc.), el agua toma un papel esencial como vehículo de transporte de energía, siendo también el agua subterránea el principal agente de almacenamiento de energía térmica.

IMDEA Agua colabora con la Plataforma Tecnológica Española de Geotermia (GEOPLAT) participando activamente en los grupos de trabajo de geotermia somera, geotermia profunda, búsqueda de recursos y formación. Así mismo forma parte del grupo de trabajo de AENOR que, actualmente, está desarrollando una normativa para su aplicación en geotermia somera. IMDEA Agua también es miembro de la Plataforma Tecnológica "Renewable Heating & Cooling European Technology Platform" (RHC).