A escassez de água é um dos principais problemas que a sociedade terá de enfrentar, devendo-se essencialmente ao modelo linear atual de uso de água. A implementação do conceito de economia circular permite reduzir significativamente as situações de escassez hídrica, podendo levar a poupanças de cerca de 11% da procura de água mundial. No entanto, a aplicação dos instrumentos que suportam a economia circular no setor da água industrial ainda não está bem desenvolvida para se obter poupanças significativas. O principal objetivo deste trabalho passa pela criação de um documento-base para apoiar a implementação da economia circular na gestão da água industrial. Ao longo deste trabalho procedeu-se à leitura de documentos de modo a conhecer estratégias e medidas de economia circular que possam ser implementadas num contexto de água industrial, por forma a que as indústrias obtenham uma melhor performance a nível ambiental, económico e social. Foi também feito um levantamento de casos de estudo de sucesso de alguns setores industriais. As indústrias têm vindo a introduzir algumas práticas de gestão circular da água, no entanto, ainda permanecem diversos desafios para se poder alcançar uma indústria totalmente regenerativa e que feche por completo o seu ciclo de água, uma vez que existe sempre uma parte da água que é lançada para o meio recetor. Apesar disso, existem medidas como a reciclagem, reutilização, restauração e retorno de água que têm vindo a permitir que parte desse efluente seja novamente reintroduzido durante os processos de produção, reduzindo desta forma a quantidade de efluente rejeitado e permitindo uma circulação de água dentro das indústrias. Em suma, esta dissertação vem refletir a importância de se proceder a uma transição para uma economia circular num contexto de água industrial, por forma a diminuir os problemas decorrentes da escassez de água. | Water scarcity is one of the main problems that society will have to face, due essentially to the current linear model of water use. The implementation of the concept of circular economy can significantly reduce situations of water scarcity, which can lead to significant savings of around 11% of global water demand. However, the application of the instruments that support the circular economy in the industrial water sector is still not well developed to obtain significant savings. The main objective of this work is to create a base document to support the implementation the circular economy in industrial water management. Throughout this dissertation readings of documents were made in order to present strategies and measures of circular economy that can be implemented in an industrial water context so that the industries attain a better environmental, economic and social performance. A survey of successful case studies of some industrial sector was also done. Industries have been introducing some circular water management practices, however, there are still a number of challenges to achieve a fully the regenerative industry and to completely close water cycle, since there is that always a part of the water that is released into the receiving environment. Nevertheless, there are measures such as recycling, reuse, restoration and return of water that has allowed part of this effluent to be reintroduced again during the production processes, thus reducing the amount of effluent rejected and allowing water circulation within the industries. Therefore, this dissertation reflects the importance of making a transition to a circular economy in an industrial water context to reduce the problems of water scarcity.

Com o crescimento populacional global, a procura por água aumenta, resultando numa maior produção e consumo, produzindo mais resíduos. Transformar água bruta em potável em estações de tratamento é essencial, mas produz subprodutos líquidos chamados lamas de estações de tratamento de água (LETA). Estas lamas contêm matéria orgânica, hidróxidos de ferro, alumínio e metais, representando um potencial risco ambiental. Portanto, a reutilização das LETA, em linha com a economia circular, é crucial para promover a sustentabilidade e a conservação, transformando resíduos em valiosos recursos. Devido às características específicas destas lamas, é imprescindível conduzir um estudo completo e caracterização detalhada antes de qualquer aplicação potencial, assegurando a que sua utilização seja eficaz e segura. O objetivo principal desta dissertação foi investigar o potencial de reutilização de LETA. Assim, de forma a dar cumprimento ao objetivo proposto, foram estudadas sete lamas provenientes de várias Estações de Tratamento de Água, provenientes de diferentes origens. Primeiramente, foram realizados vários ensaios de caracterização com o intuito de obter uma compreensão detalhada da composição das LETA. Na segunda fase do estudo, foram realizados testes de adsorção para avaliar a capacidade de remoção de fósforo (P) pelas lamas. A maioria das amostras demonstraram possuir potencial de adsorção, com eficiências de remoção de pelo menos 90% e aproximadamente 5,26 mg/g de capacidade de adsorção. As LETA 1 e 3 apresentaram eficiências máximas, isto é, a concentração final de P ficou abaixo do limite de quantificação. A LETA 6 foi a lama que apresentou menor capacidade de adsorção de P - cerca de 1,21 mg/g. Estes resultados mostraram também o potencial que as LETA têm para deixarem de ser consideradas, generalizadamente, como um resíduo, podendo, por exemplo, ser usadas em sistemas de tratamento de águas residuais de afinação de baixo custo, em contraposição à sua dispendiosa disposição como resíduos. Este tipo de solução permite ainda estimular a economia circular dentro do setor da água. | With the global population growth, the demand for water is increasing, resulting in higher production and consumption, and consequently generating more waste. Converting raw water into potable water in treatment plants is essential but produces liquid by-products called Water Treatment Sludges (WTS). These sludges contain organic matter, iron and aluminum hydroxides, and metals, posing a potential environmental risk. Therefore, the reuse of WTS, in line with the circular economy, is crucial to promote sustainability and conservation, transforming waste into valuable resources. Due to the specific characteristics of these sludges, it is imperative to conduct a comprehensive study and detailed characterization before any potential application. This ensures that their use is effective and safe. The main objective of this dissertation was to investigate the potential reuse of WTS. To fulfill the proposed objective, seven sludges from various Water Treatment Plants, originating from different sources, were studied. Firstly, several characterization tests were conducted to obtain a detailed understanding of the composition of WTS. In the second phase of the study, adsorption tests were performed to evaluate the phosphorus (P) removal capacity of these sludges. Most samples demonstrated adsorption potential, with removal efficiencies of at least 90% and an approximate adsorption capacity of 5.26 mg/g. LETA 1 and 3 exhibited maximum efficiencies, meaning the final concentration of P fell below the quantification limit. LETA 6 exhibited the lowest adsorption capacity for P, approximately 1.21 mg/g. These results point to the potential to transform the treatment of these sludges in in the future. For instance, they could be used in low-cost wastewater treatment systems, as opposed to their expensive disposal as waste. Such a solution further allows the stimulation of the circular economy within the water sector.

[ES] El presente trabajo evalúa las distintas alternativas para reutilización de aguas y nutrientes derivados del proceso de tratamiento de aguas residuales urbanas por una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR), evaluando el caso concreto de la EDAR de Pinedo (Valencia). Tras una revisión del marco conceptual de reutilización de aguas y nutrientes en el marco de una economía circular, se identifican 8 alternativas: E1. Tratamiento de agua en EDAR; E2. Tratamiento de agua en filtro verde; E3. Recuperar fósforo en EDAR; E4. Realizar obras de distribución del agua para riego; E5. Reutilizar agua regenerada para riego; E6. Valorización agrícola de lodos; E7. Cogeneración y codigestión; E8. Cultivo de algas. En el caso del sistema Pinedo se identifican los procesos de depuración del agua y recuperación de nutrientes y los posibles destinos para la valorización de los productos del proceso. Se evalúan dichos destinos para el aprovechamiento agrícola y la mejora del ecosistema en el parque natural de la Albufera. Se realiza un análisis DAFO de las distintas alternativas. Se contempla la generación de emisiones de Gases de Efecto Invernadero en alternativas que incluyen la utilización de filtros verdes y compostaje de lodos. Se concluye que existe un potencial todavía por explotar para un aprovechamiento más eficientes de los procesos, el aprovechamiento agrícola del agua y nutrientes, la reducción de dependencia de fertilizantes, la utilización de filtros agrícolas y naturales para completar el proceso de regeneración de agua, y la reducción de emisiones. Todas las opciones requieren inversiones, pero deben verse acompañadas por una formación adecuada de los usuarios de los productos del proceso, en particular de los agricultores. | [EN] This study explores the options for reuse of water and nutrients from the process of treatment of urban waste water by waste water treatment plant (WWTP), evaluating the specific case of the WWTP of Pinedo (Valencia). Following a review of the conceptual framework of reuse of water and nutrients within a circular economy, 8 options were identified. 1. Improvement in WWTP processes for water treatment; 2. Water treatment through “green filters”; 3. Recover phosphorus in WWTP; 4. Improve infrastructure of distribution of water for irrigation; 5. Reuse treated water for irrigation; 6. Agricultural use of sludge; 7. Cogeneration and codigestion; and 8. Cultivation of algae. In the case of the system related to the Pinedo WWTP, the study evaluates the water treatment and nutrient recovery processes and possible destinations for water and nutrients reuses. Water and nutrients reuse contributes to agricultural development and to improve the ecosystem in the Albufera Natural Park. A SWOT analysis of the different options was carried out. Reducing GHG emissions involve the use of green filters and the sludge composting. There is a untapped potential for more efficient processes for agricultural use of water and nutrients, reduced dependence on fertilizers, using of agricultural and natural filters to complete the process, and reducing emissions. All options require investments and must be accompanied by adequate training of users of the products generated by the process, particularly farmers. | [CA] El present treball avalua les diferents alternatives per a reutilització d'aigües i nutrients derivats del procés de tractament d'aigües residuals urbanes per una Estació Depuradora d'Aigües Residuals (EDAR), avaluant el cas concret de l'EDAR de Pinedo (València). Després d'una revisió del marc conceptual de reutilització d'aigües i nutrients en una economia circular, s'identifiquen 8 alternatives: 1. Tractament d'aigua en EDAR; 2. Tractament d'aigua en filtre verd; 3. Recuperar fòsfor en EDAR; 4. Realitzar obres de distribució de l'aigua per a reg; 5. Reutilitzar aigua regenerada per a reg; 6. Valorització agrícola de llots; 7. Cogeneració i codigestió; i 8. Cultiu d'algues. En el cas del sistema Pinedo, s’identifiquen els processos de depuració de l'aigua i recuperació de nutrients i les possibles destinacions per valorització dels productes del procés. S'avaluen aquests destinacions per a l'aprofitament agrícola i la millora de l'ecosistema en la parc natural de l'Albufera. Es realitza una anàlisi DAFO de les diferents alternatives. Es contempla la generació d'emissions de gasos d'efecte hivernacle en alternatives que inclouen la utilització de filtres verds i compostatge de fangs. Es conclou que existeix un potencial encara per explotar per a un aprofitament més eficients dels processos, l'aprofitament agrícola de l'aigua i nutrients, la reducció de dependència de fertilitzants, la utilització de filtres agrícoles i naturals per a completar el procés de regeneració d'aigua, i la reducció d'emissions. Totes les opcions requereixen inversions, i s'han de veure acompanyades per una formació adequada dels usuaris dels productes del procés, en particular dels agricultors. | TFGM | García Ibáñez, CI. (2016). Alternativas desde la Economía Circular para la reutilización de agua y nutrientes de la EDAR de Pinedo en el cultivo del arroz de la Albufera de Valencia. http://hdl.handle.net/10251/68398.