HARMONIZE: Tecnologías de destilación y cristalización por membranas mejoradas para la recuperación de productos del amoníaco y avanzar hacia el residuo cero

En un escenario de economía circular, las tecnologías de reciclado, separación y concentración del agua son temas cruciales tanto en entornos municipales como industriales. De hecho, las tecnologías avanzadas de separación son procesos clave en el nuevo Plan de Acción para la Economía Circular (CEAP II), uno de los pilares fundamentales del Pacto Verde Europeo según el cual las actividades relacionadas con el tratamiento de aguas residuales (waste water treatment, WWT) deben buscar nuevas tecnologías que puedan recuperar tanto el agua como los nutrientes.

Paralelamente, el plan europeo Sustainable Process Industry through Resource and energy Efficiency (SPIRE), centrado en acciones para evitar, valorizar y reutilizar los flujos de residuos para crear nuevos modelos de negocio y avanzar hacia la economía circular ( zero waste), precisa cadenas de valor circulares y desarrollar operaciones de separación y purificación rentables. En este sentido, las operaciones de membrana son extremadamente relevantes debido a su alta eficiencia y bajo impacto ambiental; pero es esencial mejorar las tecnologías y los materiales de las membranas para que sean capaces de recuperar estos elementos de valor añadido con el grado de calidad y concentración requeridos por el mercado.

En este contexto, el proyecto MemTecWare apuesta por soluciones integradas y eficientes que contribuyen a la minimización del residuo líquido (zero liquid discharge, ZLD), a la valorización de corrientes residuales y a la producción sostenible de agua y energía. El proyecto propone la combinación de tecnologías avanzadas de separación mediante membranas para el tratamiento de aguas residuales con alta salinidad y/o contenido de amoníaco: destilación por membrana (MD), destilación osmótica por membrana (OMD), destilación por membrana al vacío (VMD), cristalización por membrana (MCr), electrodiálisis inversa (RED) y ósmosis por presión retardada (PRO).

MemTecWare, coordinado desde la Universidad Complutense de Madrid (UCM), se divide en tres subproyectos:

• Subproyecto 1: MemTecWare-SOMEWATER - Desarrollo de membranas auto-calentables (liderado por la Universidad Complutense de Madrid, UCM).
• Subproyecto 2: MemTecWare-PROFUSION - Implementación  y optimización de procesos de PRO (liderado por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, ULPGC).
• Subproyecto 3: MemTecWare-HARMONIZE - Mejora de los procesos OMD y VMD para la recuperación selectiva de amoníaco y sales de amonio (liderado por la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech, UPC).
  
  

En concreto, el subproyecto HARMONIZE, cuyo objetivo principal es valorizar el amoníaco recuperado tanto como fertilizante (e.g., sales de amonio) y como combustible libre de CO₂, (NH3 (g)) permitirá: 

• Estudiar los efectos y optimizar los parámetros operativos y los factores que afectan al flujo de amoníaco, la selectividad y la calidad del producto en configuraciones OMD y VMD. 
• Explorar nuevas configuraciones de OMD y VMD y diseños de módulos optimizados para reducir el flujo de agua transmembrana con el fin de aumentar el flujo de amoníaco, la selectividad y la concentración de producto.
• Estudiar y optimizar el proceso de cristalización para obtener cristales de sal de amonio de mejor calidad para la producción de fertilizantes. 
• Desarrollar nuevas membranas OMD y VMD  más selectivas hacia el amoníaco.
• Ampliar los modelos físicos existentes y desarrollar nuevos modelos basados en experimentos para evaluar y optimizar el Opex (e.g., consumo de energía y productos químicos, ensuciamiento, etc.) y el Capex (e.g.,  área de membrana) del proceso OMD-MCr para el caso de la producción de sales de amonio. 
  
  

Presupuesto y financiación

El proyecto está financiado por la Agencia Estatal de Investigación a través del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2021-2023 (PID2022-138389OB-C33). Cuenta con un presupuesto de 100.000 € y una duración de tres años (septiembre de 2023 – agosto de 2026).