Perspectiva del nexo agua-energía para una operación sostenible y estrategias de decisión de los Sistemas de Agua Urbanos

Este proyecto tiene como objetivo desarrollar metodologías innovadoras para transformar las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) y los sistemas de alcantarillado asociados (Sistema Integrado de Aguas Urbanas - IUWS) en infraestructuras energéticamente neutras. Para lograrlo, se implementarán técnicas avanzadas de modelado, supervisión y control basadas en algoritmos de aprendizaje automático. Se diseñarán modelos híbridos y modelos basados en datos como base para desarrollar estrategias operativas más eficientes y sostenibles. Dado el estrecho vínculo entre el consumo de agua y energía en las EDAR, se elaborarán modelos de flujo de materia y energía para analizar sus interacciones y optimizar el uso energético. Estos enfoques permitirán desarrollar soluciones de control que garanticen un funcionamiento sostenible de las EDAR. Los controladores basados en modelos aprovecharán estos sistemas basados en de datos para una optimización jerárquica de los distintos subprocesos. El proyecto se caracteriza por su marcado enfoque interdisciplinar, integrando conocimientos y metodologías de diversas áreas como la ingeniería ambiental, la ingeniería de control y automatización, la optimización multicriterio, la toma de decisiones, la inteligencia artificial y la ingeniería bioquímica. Esta integración de disciplinas resulta fundamental para abordar de manera integral los complejos desafíos operativos y ambientales del Sistema Integrado de Aguas Urbanas Integrado (IUWS). Este proyecto se centra en resolver desafíos metodológicos emergentes relacionados con la operación de los referidos Sistemas Integrado de Aguas Urbanas, aplicando métodos avanzados de control y optimización para mejorar su funcionamiento, con especial atención al desafío de implementar principios de economía circular desde la perspectiva del Análisis del Ciclo de Vida (ACV) de las operaciones. En este contexto, el proyecto se enfocará en diseñar estrategias de operación sostenibles para el IUWS, con el objetivo de comprender y optimizar la interacción entre las estrategias de control y su impacto ambiental, garantizando así un funcionamiento sostenible. Este enfoque añade restricciones adicionales, y por tanto complejidad, al equilibrio tradicional entre el coste económico y la calidad del tratamiento del afluente. Para abordar estos desafíos, se plantean dos líneas de acción clave: 1.Síntesis de soluciones de control y operación del IUWS orientadas a alcanzar los objetivos de la economía circular, respetando las restricciones de calidad del agua y consumo energético. 2.Control y operación del Sistema Integrado de Aguas Urbanas Integrado (IWS) minimizando su impacto ambiental. El desarrollo de estas metodologías avanzadas permitirá una gestión más eficiente y sostenible de los sistemas de tratamiento de aguas, contribuyendo significativamente a los objetivos de sostenibilidad y transición energética.