WhATTer: Hidrogen verd a partir d’efluents residuals: circularitat energètica i de l’aigua en la indústria tèxtil

A la Unió Europea, el tèxtil és el quart sector industrial pel que fa al consum d'aigua i el cinquè responsable de les emissions de gasos d'efecte hivernacle. La indústria tèxtil requereix grans quantitats d'aigua i energia durant els seus processos humits, com ara el pretractament (blanqueig, mercerització), el tint i l'acabat. Els processos humits arrosseguen àlcalis, sals i colorants poc biodegradables, que cal eliminar abans d'abocar l'efluent a les masses d’aigua. No obstant això, les seves propietats els fan perfectes per ser tractats amb tècniques electroquímiques, donant com a subproducte l’hidrogen, fet que s'ha ignorat fins ara. 

A més, els processos humits requereixen l’escalfament de grans volums d'aigua, per la qual cosa el gas natural és la principal font d'energia consumida, representant un focus important d'emissions de CO₂. Per tal d'avançar en consonància amb la transició ecològica, el sector ha d'aconseguir una major eficiència en l'ús d'aigua i compostos i buscar altres mètodes per tractar els efluents residuals i reduir, alhora, l'ús de combustibles fòssils. 

En aquest context, el projecte WhATTer busca millorar els processos de la indústria tèxtil mitjançant un sistema electroquímic per al tractament d’aigües residuals per generar hidrogen verd, reduint la dependència de combustibles fòssils i augmentant l’eficiència en l’ús d’aigua. El mètode proposat contribueix a l’economia circular, la reducció d’emissions de CO₂ i la millora de la sostenibilitat, i inclou la recirculació d’aigua i l’aprofitament de l’hidrogen com a font de calor. 

Això s’aconseguirà mitjançant un mètode de tractament electroquímic amb producció simultània d'hidrogen, similar a l’electròlisi alcalina (una tecnologia que permet produir hidrogen a partir de l’aigua fent servir electricitat). El nou reactor electroquímic permet tractar dos tipus d’aigua, ja que l’ànode i el càtode (els elèctrodes on ocorren les reaccions electroquímiques) estan separats. D'una banda, a l'ànode es depuren aigües residuals industrials, oxidant compostos orgànics que no s'eliminen bé en les depuradores urbanes. A l'altre compartiment, al càtode, es genera hidrogen pur per reducció de l'aigua. La innovació rau en aquest doble procés on es depura l'aigua residual i a la vegada s'obté com a subproducte hidrogen valoritzable com a vector energètic.

Una vegada generat l’hidrogen, es planteja l'aprofitament directe injectant-lo directament a una canonada de gas natural. Gràcies a la implementació d’aquest mètode es podrà recuperar part de l’aigua i els components útils (com sals i àlcalis), i utilitzar l’hidrogen generat com a font d’energia. Així, es redueixen residus, es produeix energia neta i es millora la sostenibilitat del sector.

El projecte WhATTer es desenvolupa en diverses fases que comencen amb l’anàlisi del consum d’aigua i energia de la indústria tèxtil i la caracterització dels efluents generats, per identificar els millors casos d’aplicació. A continuació, es prova una cel·la electroquímica per eliminar contaminants, generar hidrogen i reutilitzar l’aigua, tot optimitzant el sistema mitjançant la selecció de materials eficients. Amb els resultats obtinguts, es dissenyarà un prototip a escala industrial, i es realitzarà una avaluació econòmica i ambiental del sistema i del potencial ús de l’hidrogen a la indústria tèxtil. 

El reactor electroquímic ja s'ha validat a escala de laboratori amb aigües industrials reals, i s’està treballant en l’escalat del reactor per a la construcció d’un prototip semiindustrial amb l’objectiu de pujar el nivell de maduresa tecnològica amb enginyeries i diferents usuaris finals.

Per últim, el grup de recerca ENMA planteja transferir els resultats obtinguts al projecte WhATTER a altres sectors industrials  com el químic i el farmacèutic, així com en el tractament de potabilització i desinfecció d’aigües. En aquest sentit, s’ha iniciat el projecte MesH (Mètode d'Electròlisi Simultània per al tractament d'aigües i recuperació d'Hidrogen), un projecte Llavor en el marc en la convocatòria d’Ajuts d’Indústria del Coneixement de la Generalitat de Catalunya.

Impacte

WhATTer pretén trobar els millors materials per millorar l'eficiència en ambdós processos, analitzar els beneficis ambientals i econòmics en comparació amb les metodologies de tractament clàssiques, definir un disseny per ampliar el sistema per a ús industrial i analitzar el potencial de l'ús de l'hidrogen a la indústria tèxtil.

WhATTer contribuirà decisivament a fer més sostenible la indústria tèxtil, oferint una alternativa tecnològica que redueix l’ús de recursos i emissions. La seva aplicació facilitarà el compliment de quatre objectius clau de la transició ecològica europea: economia circular, mitigació del canvi climàtic, ús sostenible de l’aigua i prevenció de la contaminació.

Finançament

El projecte WhATTer està finançat en el marc del Pla Estatal d’Investigació Científica i Tècnica i d’Innovació 2021-2023 i compta amb un pressupost de 115.000 €. Té una durada de tres anys (desembre de 2022 - agost de 2025).