WhATTer: Hidrógeno verde a partir de efluentes residuales: circularidad energética y del agua en la industria textil

En la Unión Europea, el textil es el cuarto sector industrial en cuanto a consumo de agua y el quinto responsable de las emisiones de gases de efecto invernadero. La industria textil requiere grandes cantidades de agua y energía durante sus procesos húmedos, como el pretratamiento (blanqueo, mercerización), el teñido y el acabado. Los procesos húmedos arrastran álcalis, sales y colorantes poco biodegradables, que deben eliminarse antes de verter el efluente a las masas de agua. Sin embargo, sus propiedades los hacen perfectos para ser tratados con técnicas electroquímicas, generando como subproducto el hidrógeno, hecho que se ha ignorado hasta ahora.

Además, los procesos húmedos requieren el calentamiento de grandes volúmenes de agua, por lo que el gas natural es la principal fuente de energía consumida, representando un foco importante de emisiones de CO₂. Para avanzar en consonancia con la transición ecológica, el sector debe lograr una mayor eficiencia en el uso del agua y compuestos y buscar otros métodos para tratar los efluentes residuales y reducir, al mismo tiempo, el uso de combustibles fósiles.

En este contexto, el proyecto WhATTer busca mejorar los procesos de la industria textil mediante un sistema electroquímico para el tratamiento de aguas residuales para generar hidrógeno verde, reduciendo la dependencia de combustibles fósiles y aumentando la eficiencia en el uso del agua. El método propuesto contribuye a la economía circular, la reducción de emisiones de CO₂ y la mejora de la sostenibilidad, e incluye la recirculación de agua y el aprovechamiento del hidrógeno como fuente de calor.

Esto se logrará mediante un método de tratamiento electroquímico con producción simultánea de hidrógeno, similar a la electrólisis alcalina (una tecnología que permite producir hidrógeno a partir del agua utilizando electricidad). El nuevo reactor electroquímico permite tratar dos tipos de agua, ya que el ánodo y el cátodo (los electrodos donde ocurren las reacciones electroquímicas) están separados. Por un lado, en el ánodo se depuran aguas residuales industriales, oxidando compuestos orgánicos que no se eliminan bien en las depuradoras urbanas. En el otro compartimento, en el cátodo, se genera hidrógeno puro por reducción del agua. La innovación radica en este doble proceso en el que se depura el agua residual y al mismo tiempo se obtiene como subproducto hidrógeno valorizable como vector energético.

Una vez generado el hidrógeno, se plantea su aprovechamiento directo inyectándolo directamente a una tubería de gas natural. Gracias a la implementación de este método se podrá recuperar parte del agua y los componentes útiles (como sales y álcalis), y utilizar el hidrógeno generado como fuente de energía. Así, se reducen residuos, se produce energía limpia y se mejora la sostenibilidad del sector.

El proyecto WhATTer se desarrolla en varias fases que comienzan con el análisis del consumo de agua y energía de la industria textil y la caracterización de los efluentes generados, para identificar los mejores casos de aplicación. A continuación, se prueba una celda electroquímica para eliminar contaminantes, generar hidrógeno y reutilizar el agua, optimizando el sistema mediante la selección de materiales eficientes. Con los resultados obtenidos, se diseñará un prototipo a escala industrial, y se realizará una evaluación económica y ambiental del sistema y del potencial uso del hidrógeno en la industria textil.

El reactor electroquímico ya se ha validado a escala de laboratorio con aguas industriales reales, y se está trabajando en la escalada del reactor para la construcción de un prototipo semiindustrial con el objetivo de aumentar el nivel de madurez tecnológica con ingenierías y distintos usuarios finales.

Por último, el grupo de investigación ENMA plantea transferir los resultados obtenidos en el proyecto WhATTer a otros sectores industriales como el químico y el farmacéutico, así como en el tratamiento de potabilización y desinfección de aguas. En este sentido, se ha iniciado el proyecto MesH (Método de Electrólisis Simultánea para el tratamiento de aguas y recuperación de Hidrógeno), un proyecto Llavor en el marco de la convocatoria de Ayudas de Industria del Conocimiento de la Generalitat de Catalunya.

Impacto

WhATTer pretende encontrar los mejores materiales para mejorar la eficiencia en ambos procesos, analizar los beneficios ambientales y económicos en comparación con las metodologías de tratamiento clásicas, definir un diseño para ampliar el sistema para uso industrial y analizar el potencial del uso del hidrógeno en la industria textil.WhATTer contribuirá decisivamente a hacer más sostenible la industria textil, ofreciendo una alternativa tecnológica que reduce el uso de recursos y emisiones. Su aplicación facilitará el cumplimiento de cuatro objetivos clave de la transición ecológica europea: economía circular, mitigación del cambio climático, uso sostenible del agua y prevención de la contaminación.

Financiación

El proyecto WhATTer está financiado en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023 y cuenta con un presupuesto de 115.000 €. Tiene una duración de tres años (diciembre de 2022 - agosto de 2025).