El procés de potabilització comprèn un seguit de tractaments que tenen com a objectiu eliminar contaminants de les aigües superficials i obtenir una aigua de qualitat apta pel consum humà. D’entre tots els contaminants que cal eliminar, destaca la matèria orgànica natural o NOM (de l’anglès, natural organic matter). La NOM és un conjunt de compostos orgànics producte de la descomposició i de l’activitat microbiològica. Reduir-ne la concentració és tot un repte: la NOM és heterogènia, presenta fluctuacions i té capacitat per a reaccionar amb els compostos químics utilitzats per la desinfecció generant subproductes o DBPs (de l’anglès, disinfection by-products), compostos legislats degut a la seva toxicitat. A l’inici del tractament trobem la coagulació, una operació unitària que presenta un alt potencial per l’eliminació de la NOM; es tracta d’un procés fisicoquímic que consisteix en afegir un seguit de reactius per afavorir la sedimentació i així eliminar contaminants de l’aigua. La coagulació és un tractament àmpliament instaurat que presenta un rendiment variable en funció del fraccionament de la NOM i de les dosificacions de reactius aplicats.

La tesi de Jordi Suquet Masó “Development of an environmental decision support system to enhance coagulation in drinking water treatment plants” ha investigat l’optimització d’aquest procés de coagulació a través de sistemes d’ajut a la decisió en dominis ambientals o EDSS  (de l’anglès, Environmental Decision Support Systems). Els EDSS són eines provinents del camp de la intel·ligència artificial les quals permeten integrar dades, models i coneixement expert amb la finalitat de sistematitzar les respostes i disminuir el temps d’actuació. Si actualment els podem aplicar al sector de l’aigua, és perquè aquest no ha restat aliè a la digitalització que s’ha instaurant de manera transversal en tota la societat. Així, la investigació i el desenvolupament de sensors i analitzadors en línia eficients i econòmicament competitius permet monitoritzar paràmetres relacionats amb la NOM a la captació i durant el tractament de l’aigua, incloent la coagulació. Aquestes dades queden contínuament enregistrades a les bases de dades de les estacions de tractament d’aigua potable o DWTPs (de l’anglès, Drinking Water Treatment Plants), i el seu estudi ens aporta informació valuosa per poder detectar tendències i comportaments, així com per la determinació dels òptims per l’operació.

L’investigador ha centrat el seu estudi en tres DWTPs de Catalunya, amb reptes de gestió d’aigua típics de la conca Mediterrània. D’entrada, la tesi doctoral ha implicat nombroses tasques d’adquisició i anàlisi de dades. A partir d’aquí s’ha procedit amb la planificació i realització d’un seguit de campanyes de mostreig, anàlisis de laboratori, experiments per la coagulació millorada, avaluació de les dades per la identificació d’escenaris i, finalment, el desenvolupament i estudi dels models de coagulació millorada que finalment han estat integrats en una proposta final d’EDSS.

Els resultats obtinguts han estat publicat en revistes científiques internacionals, i permetran avançar per optimitzar i automatitzar l’eliminació de la NOM en DWTPs. Els més significatius són:

• S’ha demostrat que l’aigua de riu presenta fluctuacions de NOM impredictibles caracteritzades per la presència d’alta terbolesa, condicionant així l’òptim operacional de la coagulació. En els pantans les altes concentracions de NOM es produeixen en episodis climatològics excepcionals.
• S’ha desenvolupat una metodologia específica i s’ha procedit amb el desenvolupament de models empírics de coagulació millorada pels tres casos d’estudi.
• S’han identificat diferents escenaris de concentració de la NOM de l’aigua d’entrada i s’ha procedit a avaluar els òptims operacionals en cada cas.
• A partir de l’estudi dels models, s’han determinat els paràmetres significatius per assolir l’eliminació de la NOM en cada escenari i font de captació d’aigua (riu, pantans).
• S’ha establert que la NOM hidrofòbica domina els escenaris d’alta càrrega orgànica. Per això, és clau eliminar UV₂₅₄ durant la coagulació per minimitzar els DBPs.
• S’ha desenvolupat i validat un EDSS jeràrquic estructurat en tres nivells (adquisició de dades, control i supervisió) amb l’objectiu d’eliminar la NOM i minimitzar la formació de DBPs a través de la coagulació millorada. Aquest sistema és capaç d’eliminar el 62% de la terbolesa, el 21% del carboni orgànic total i el 25% d’UV₂₅₄₎.
• S’ha desenvolupat un sistema de control per a minimitzar la formació de trihalometans (THM) a través de la coagulació millorada.

La tesi, que ha estat dirigida pel Dr. Hèctor Monclús i el Dr. Lluís Godo, es defensarà el proper divendres 29 de juliol a l’Aula Magna de la Facultat de Ciències de la Universitat de Girona, en un acte obert al públic.

Publicacions principals de referència: Assessing the effect of catchment characteristics to enhanced coagulation in drinking water treatment: RSM models and sensitivity analysis, Science of the Total Environment, 79910, 2021, 149398, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.149398 // Development of an environmental decision support system for enhanced coagulation in drinking water production, Suquet et al, Water, 12, 8, 2020, 2115, DOI: 10.3390/W12082115.