Modelling and control strategies for water production and regeneration in agriculture using sustainable desalination technologies and purification with microalgae, AQUACONTROL

Este proyecto pretende desarrollar metodologías de modelización y control para optimizar el uso de fuentes sostenibles y alternativas de agua dulce basadas en tecnologías de desalinización, así como el uso avanzado del agua mediante estrategias de regeneración y reutilización basadas en reactores de microalgas. Es innegable que la escasez de agua ha adquirido una importancia crítica en el desarrollo humano, convirtiéndose en un tema central de estudio para diversas agencias, programas y organizaciones nacionales e internacionales. Entre los diferentes agentes consumidores de agua, la industria agrícola representa aproximadamente el 70% del consumo total. Además, al mismo tiempo, la agricultura intensiva es también el principal motor de contaminación, con los mayores aportes de nutrientes y materia orgánica a los medios acuáticos, dificultando la preservación de los recursos naturales y la biodiversidad. Por ello, AQUACONTROL se centra en la integración de una amplia gama de técnicas científicas y tecnológicas para lograr una solución innovadora, eficiente y respetuosa con el medio ambiente para la generación y regeneración sostenible del agua en la agricultura intensiva. Las diferentes tecnologías consideradas en esta propuesta se caracterizan por ser altamente sofisticadas y estar sometidas a continuos cambios debido a los incesantes avances en ambos campos tecnológicos. Además, ambos sistemas se ven altamente afectados por continuas variaciones en sus entradas, lo que los convierte en sistemas realmente complejos. Por ello, se proponen las siguientes tareas de modelado y control para cumplir con los objetivos de este proyecto:

1. Desarrollo de un marco de modelado para la obtención de modelos y estimadores no lineales para la producción y regeneración de agua mediante plantas desaladoras y reactores basados en microalgas.
2. Desarrollo de un enfoque de control jerárquico para una producción y regeneración de agua eficiente y sostenible combinando plantas desaladoras y fotobiorreactores.
3. Implementación y validación de las estrategias de modelado y control desarrolladas en diferentes plantas experimentales con clara relevancia industrial.

Este proyecto puede considerarse como una ampliación e integración de anteriores trabajos de investigación centrados en sistemas basados en microalgas y en aquellos que requieren recursos heterogéneos derivados de fuentes renovables, como las tecnologías de desalinización solar. Nótese que 8 proyectos de planes nacionales de investigación anteriores (4 de microalgas y 4 de sistemas renovables) fueron liderados por el grupo de investigación de esta propuesta. En consecuencia, la base del proyecto actual reside en la profunda experiencia del grupo de investigación, que aborda los retos actuales en estos ámbitos. Además, es importante destacar el alcance internacional de la propuesta con 3 investigadores extranjeros (Suecia, Italia y Portugal). Asimismo, la temática del proyecto se enmarca en las líneas estratégicas de la UE y del Plan Nacional de Investigación, dentro de los retos de «Aire limpio, agua limpia, suelo sano y biodiversidad». En este sentido, la consecución de los objetivos supondría una importante contribución e impacto real en la generación y regeneración de agua en entornos de agricultura intensiva. Como resultado, varias empresas y centros de investigación han mostrado su interés en esta propuesta, como EABA, Aqualia, Biorizon Biotech, CIESOL, Coexphal y Elemental Water Makers.