La degradación de la calidad de las aguas continentales en Europa está obligando a la disminución de los límites de vertido actuales de nutrientes y materia orgánica en las aguas depuradas en EDAR. Esta disminución se ha planteado para todas las EDAR, independientemente del carácter del área de vertido (borrador de la revisión de la Directiva 91/271/CEE). Adicionalmente, en este nuevo borrador también se establece la neutralidad energética de las EDAR de más de 10.000 h.e. para 2040, hecho que obliga tanto a la implantación de sistemas de producción de energías renovables en las EDAR así como a la reducción del consumo energético de estas instalaciones. Entre el consumo energético de los distintos procesos del tratamiento de aguas residuales destacan los tratamientos biológicos aireados. Estos procesos pueden representar hasta el 50% del consumo total de la energía en las EDAR, por lo que resulta relevante su control de manera optimizada, desde su conocimiento y mediante la aplicación de nuevas herramientas digitales que permitan profundizar en estos.

El principal desafío que debe abordar el sector del ciclo integral del agua a nivel nacional, especialmente en el tratamiento de aguas residuales, es su transformación digital. Esto permitirá ser más eficaces en la eliminación de contaminantes y reducir el consumo de energía de los procesos. Por ello, el objetivo principal de la Fase 2 del proyecto DTCONEDAR se centra en el desarrollo de un gemelo digital híbrido para llevar a cabo un control más eficiente del tratamiento bilógico, focalizado en la eficiencia energética y la mejora del rendimiento de eliminación de contaminantes. Además, dentro de esta fase se incluye también la validación del gemelo digital para el tratamiento terciario desarrollado durante la fase inicial.

DTCONEDAR se plantea como un proyecto de investigación industrial, con multitud de aspectos innovadores, necesarios para avanzar en la transformación digital de la industria del agua 4.0, para dar respuesta a una necesidad actual del sector de la depuración de aguas como es la implementación de gemelos digitales, que además de usar datos a partir de medidas de sensores, utilicen datos calculados de simuladores, lo que ya se ha implementado con éxito en otros sectores industriales. La incorporación de modelos mediante simuladores permite reproducir de forma detallada el comportamiento de los procesos, entender su dinámica y proponer nuevas estrategias de control y automatización en las plantas.

Dos de los principales aspectos a destacar del gemelo digital del proyecto DTCONEDAR son (i) el nivel de detalle de los modelos a implementar, ya que contemplarán el comportamiento hidráulico y las reacciones específicas de los procesos; (ii) el desarrollo de modelos de respuesta rápida, que permitirá calcular en tiempo real, y que permitirá que un gemelo digital con un simulador esté conectado a un sistema de supervisión SCADA, proporcionando información online para poder utilizarla en el control de la planta. Esto supondrá un gran avance para los modelos de proceso en EDAR, puesto que actualmente presentan tiempos de computación elevados y únicamente proporcionan simulaciones offline.