L’any 2005, la regatista anglesa Ellen MacArthur es va convertir en la navegant en solitari més ràpida a circumnavegar el món. Va recórrer més de 26.000 milles en 71 dies, sense fer escales ni rebre assistència. Vivint sola al mar durant tant de temps va prendre consciència del que significa disposar de recursos limitats i va decidir donar un cop de timó a la seva vida: va crear una fundació per promoure la sostenibilitat del planeta a través de l’economia circular. Ellen MacArthur es considera avui dia una de les grans impulsores d’aquest model, que ja havien teoritzat els economistes David W. Pearce i Kerry Turner l’any 1989.

L’economia circular és un model de producció i consum que es basa en tres principis: eliminar residus i disminuir la contaminació; mantenir la circulació de productes i materials, i regenerar els sistemes naturals. Tres preceptes clau per abordar els reptes del canvi climàtic, la gestió dels residus, la contaminació i la pèrdua de biodiversitat.

A Catalunya, més de 600 empreses es dediquen a aportar solucions en aquest àmbit amb diferents estratègies, com són el disseny circular —solucions que permeten canviar els recursos i els processos d’un producte o servei—, l’optimització de l’ús —innovacions per allargar el cicle de vida d’un producte— o la recuperació de valor —solucions per recuperar un producte al final de la seva vida útil. Es tracta d’un sector en creixement que factura més d’11.000 milions d’euros i genera prop de 33.000 llocs de treball.

La recerca en economia circular és un dels àmbits destacats de la Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC), amb una trentena de grups de treball i prop de 500 investigadors i investigadores que creen solucions tecnològiques orientades a la reutilització de recursos, la reducció de residus i l’optimització de processos industrials per avançar cap a una societat més sostenible.

Tecnologies per a una nova circularitat industrial

Una de les claus de l’economia circular és la revalorització de materials considerats residus, com són els materials dels aparells electrònics en desús. Un exemple són els imants de neomidi-ferro-bor (NdFeB), que es fan servir per aplicacions d’alta tecnologia per les seves propietats magnètiques úniques. No obstant això, aquests imants representen un repte de reciclatge. Es calcula que es produeixen 150.000 tones mètriques d’imants NdFeB al món cada any, una bona part dels quals s’acumula a les plantes de reciclatge o als abocadors, amb els riscos ambientals que això comporta.

En el projecte europeu UPCycling of NdFeB magnets in the EU for green Applications (NEO-CYCLE) es desenvolupen tecnologies per reciclar aquests imants i convertir-los en materials de qualitat per produir fàrmacs contra el càncer, fertilitzants o materials plàstics, entre altres. Hi participen els grups de recerca Resource Recovery and Environmental Management (R2EM), del Centre de Recerca en Ciència i Enginyeria Multiescala de Barcelona (BRCMSE) i del Centre Específic de Recerca de l'Hidrogen (CER-H2) de la UPC.

En una altra aplicació directa a la indústria, el projecte Hidrogen a partir d'efluents residuals: circularitat energètica i de l'aigua a la indústria tèxtil (WhATTer) es focalitza en el tractament d’aigües residuals tèxtils. De fet, el sector tèxtil és el quart en consum d’aigua i el cinquè en emissió de gasos d'efecte hivernacle a la Unió Europea. A més, els processos de fabricació arrosseguen materials no biodegradables, que cal eliminar abans d'abocar a l'efluent.

En aquest context, un equip del grup de recerca d'Enginyeria del Medi Ambient (EMMA), vinculat a l'Institut d'Investigació Tèxtil i Cooperació Industrial de Terrassa (INTEXTER) i al CER-H2, han construït un reactor electroquímic per al tractament de les aigües residuals que, a més, és capaç de generar hidrogen verd per aprofitar-lo com a font de calor. En el sistema, l’ànode i el càtode estan separats i tenen funcions diferents: a l'ànode es depuren les aigües residuals industrials, oxidant compostos orgànics que no s'eliminen bé en les depuradores urbanes; mentre que en un altre compartiment, al càtode es genera hidrogen pur per reducció de l'aigua. Aquest hidrogen es pot aprofitar injectant-lo directament en una canonada de gas natural, que la mateixa indústria podria consumir per escalfar l’aigua necessària en els processos humits de fabricació.

La mateixa filosofia de transformació de rebutjos ambientals en recursos útils s’aplica en l’àmbit agroalimentari amb el projecte Reutilització d'efluents agroalimentaris per a la producció de microalgues i la seva aplicació en agricultura circular per al territori (REAL-MAC), coordinat pel Grup d'Enginyeria i Microbiologia del Medi Ambient (GEMMA). En concret, s’obtenen productes per al sector agrícola a través de microalgues que s’alimenten dels nutrients presents en les aigües residuals de la indústria cervesera. A patir de la biomassa algal, s’aconsegueixen productes com fertilitzants, bioestimulants i fungicides. Es tracta d’una solució circular, que, a més de recuperar nutrients i eliminar matèria orgànica i patògens de les aigües residuals, contribueix a mitigar els efectes del canvi climàtic.

Minerals del mar: circularitat tecnològica avançada

La dessalinització de l’aigua marina és una de les solucions tecnològiques que es plantegen davant l’escassetat d’aigua en l’actual context de crisi climàtica. Tot i això, aquesta alternativa encara presenta alguns reptes, com l’elevada concentració en el corrent de rebuig (salmorres) que es genera en el procés i el seu impacte en el medi. Tanmateix, les salmorres resultants del procés de dessalinització contenen metalls i minerals tan valuosos com el liti, el magnesi o el bor.

Recuperar aquests materials és l’objectiu dels projectes europeus Development of radical innovations to recover minerals and metals from seawater desalination Brines (SEA4VALUE) i SEARCULARMINE, en què participen diferents equips dels grups de recerca BRCMSE, R2EM, CER-H2 i en què col·laboren també investigadors del Grup de Recerca en Ciència i Enginyeria de Fluids (GRECEF).

L’objectiu és obrir la porta a una nova font de matèries primeres, que actualment són retornades al mar amb un cost energètic i ambiental. El projecte proposa solucions que inclouen la tecnologia de membranes selectives, adsorbents impresos en 3D o solucions hidrometal·lúrgies avançades. L’impacte d’aquest projecte reduirà la pressió sobre els recursos terrestres necessaris per a la nostra economia, alhora que es dona un ús circular a un corrent residual amb un alt cost econòmic i ambiental.

Drenatge sostenible en l’entorn urbà

L’expansió del territori urbà al llarg de les darreres dècades està causant importants modificacions en el cicle hidrològic natural. D'una banda, s'ha augmentat la impermeabilitat del sòl, cosa que dificulta la infiltració natural de l'aigua de pluja al subsol, i de l'altra, l'ús del sòl urbà ha reduït la densitat de la vegetació natural, i disminueix, per tant, la capacitat d'evapotranspiració de les aigües pluvials. Tot això provoca un major risc d’inundacions, una situació que s’agreuja per l’augment d’episodis de precipitacions torrencials a conseqüència del canvi climàtic i per a la qual no són suficients els sistemes tradicionals de drenatge urbà.

Per aportar noves solucions en aquest camp, els grups de recerca Dinàmica Fluvial i Enginyeria Hidrològica (FLUMEN) i Materials de Construcció i Carreteres (MATCAR) i l’empresa Sorigué estan treballant en el projecte Mescles bituminoses poroses per al drenatge sostenible en entorns urbans (BITSDRAIN). L’objectiu és estudiar noves solucions per al drenatge sostenible a les ciutats a partir de mescles poroses que permeten emmagatzemar l’aigua de pluja, canalitzar-la i reduir la velocitat del flux. Amb això s’aconsegueix reduir els cabals d’aigua i disminuir el risc d’inundacions en cas d’episodis de precipitació freqüents amb intensitats baixes a moderades.