desarrollar una tecnología electroquímica a nivel TRL 4-6, basada en los conocimientos obtenidos en el desarrollo del recientemente finalizado proyecto Explora EDEN que permita la regulación inteligente y sostenible de energías renovables en el sector vitivinícola, incluyendo no solo la alimentación energética de bodegas sino también el riego de la vid, y que reduzca la huella de carbono e hídrica de este sector, haciéndolo más sostenible ambientalmente y contribuyendo a mejorar su diferenciación y por tanto su competitividad. En este proyecto se pretende afrontar varios aspectos importantes:
- Regulación de la energía renovable necesaria en bodegas y en riego mediante la producción / acumulación / uso de cloro e hidrógeno, pretendiéndose desarrollar celdas electroquímicas reversibles alimentadas por energía fotovoltaica que se adecúen a las especiales características de los procesos, no solo en cuanto a diseño mecánico sino también en cuanto a materiales electródicos y membranas. En el contexto de economía circular se emplearán los rechazos de osmosis inversa generados en bodega y de electrodiálisis reversible (en riego) como electrolito del proceso. Se valorará también utilizar el cloro generado como agente fitosanitario y para su posible venta, empleando en su lugar, si los correspondientes análisis de sostenibilidad, económicos y sociales lo recomiendan, aire como comburente en el proceso de pila de combustible, determinando en qué condiciones será más valioso el cloro electro-generado a partir del rechazo de la desalinación.
- Utilización de la corriente sosa generada como subproducto del proceso de almacenamiento energético en un proceso de absorción para la producción de carbonato/bicarbonato sódico a partir del CO2 generado en distintos puntos de la bodega (fermentación, combustión) o en grupos electrógenos Diesel utilizados para riego, reduciendo la huella de carbono del sector vitivinícola mediante la generación de un sólido estable susceptible de enterramiento profundo o de uso como materia prima. Es importante tener en cuenta que la matriz de absorbente contiene también todos los productos salinos del rechazo del proceso de desalinización del que proviene, y que la separación de estas sales como sólido hará que la devolución de este rechazo no contribuya a la salinización de los reservorios, evitando uno de los principales problemas asociados a la tecnología de desalinización en la zona de La Mancha (y por tanto mejorando la huella hídrica). Para separar el sólido del líquido absorbente se utilizará evaporación por energía solar térmica utilizando concentradores solares parabólicos y condensación del agua evaporada.
El objetivo global puede dividirse en cuatro objetivos específicos, que definen la disposición de paquetes de trabajo científico-técnicos del proyecto:
Objetivo 1. Adaptación de EDEN® a la regulación energética sostenible en bodegas (figura 3). Se pretende adaptar y optimizar la tecnología EDEN® a las bodegas, permitiendo la regulación inteligente de energías renovables que garantice el suministro energético en las industrias vitivinícolas minimizando su dependencia con respecto a la Red y, a la vez, reduzca su huella de carbono, capturando el CO2 que se genera durante la fermentación del vino en las bodegas y, también, durante la combustión de las vinazas en las alcoholeras. Como materias primas que alimentan estos procesos se empleará el rechazo salino obtenido en los tratamientos de ósmosis de estas industrias para generar vapor. Como producto se obtendrá un sólido que contiene todo este dióxido de carbono en forma de carbonatos y bicarbonatos y otras sales procedentes del rechazo salino, que ya no serán devueltas al medio natural (evitando así un grave problema en La Mancha). En función de sus características se valorará su enterramiento profundo en minas de sal o su utilización como materia prima necesaria para la fabricación del vidrio de las botellas de vino, incrementando así el desarrollo de la economía circular de este sector.
Objetivo 2. Adaptación de EDEN® a la regulación energética sostenible para el riego de viñedos (riego nocturno) (Figura 4). Se persigue utilizar energía solar fotovoltaica para el riego nocturno que permita optimizar el uso del agua (optimizando huella hídrica) adaptando y mejorando la tecnología EDEN® para esta importante aplicación. Teniendo en cuenta que, a pesar de que cada vez se utiliza más energía solar fotovoltaica, el sistema de alimentación del bombeo es híbrido (complementado con el uso de grupos electrógenos Diesel), la corriente de sosa impurificada con sales de la corriente rechazo se utilizará para captura del CO2 procedente de los gases de combustión de los grupos electrógenos. De esta forma, con la energía que se pueda aportar utilizando el cloro e hidrógeno generado durante el día y la captura del CO2 de estos gases, se contribuirá a generar procesos de riego mucho más sostenibles. El cloro generado (además se ser utilizado como comburente) se valorará su potencial utilización como agente fitosanitario para detener el avance de las enfermedades de la madera del viñedo en base a experiencia de agricultores
Objetivo 3. Ingeniería de procesos y escalado. Se pretende obtener un conocimiento profundo de los procesos implicados en todas las tecnologías evaluadas experimentalmente a través de la modelización de procesos. Se espera que esta comprensión se utilice para un mejor escalado del proceso. Así, una prueba de concepto de las mejores tecnologías desarrolladas en TRL4 (Construido en un entorno de laboratorio) se probará en TRL 5 (Probado en el entorno previsto) e incluso en TRL6 (Probado en el entorno previsto cerca del rendimiento esperado) en el caso de las emisiones reales. Para ello, están planificadas la realización de dos casos de estudio en la Bodega Experimental del IVICAM y en la Finca Experimental “El Chaparrillo”, ambas integradas en el Instituto Regional de Investigación y Desarrollo Agroalimentario y Forestal de Castilla-La Mancha (IRIAF).
Objetivo 4. Evaluación y optimización de la sostenibilidad. Se evaluará la alimentación de los diferentes procesos con fuentes de alimentación, energías renovables y se desarrollará un software de gestión de energía optimizado. Asimismo, cada tecnología se someterá a la evaluación del ciclo de vida (ACV) con el fin de proporcionar parámetros relevantes no sólo relacionados con el impacto ambiental, como la huella de carbono y de agua, sino también los impactos económicos y sociales.