Water management from a circular economy perspective : industrial symbiosis case studies

Even though Industrial Symbioses (IS) have been around several decades, there is still a limited amount of analyses with respect to the operation and practices of these systems, especially regarding their water networks. Of the over 20 studied cases, only 6 of them had the necessary information about the operating water network. Circular water practices like water reuse and recycling in IS are deeply analysed in this work. Moreover, this research gathers qualitative and quantitative information about the water network of several IS cases. The objective is to assess the circularity of the IS systems, based on a qualitative and quantitative comparison between the different IS cases analysed. This work presents a model to perform a qualitative analysis of water reuse and recycling practices in IS. Later, the model is applied to six case studies, analysing the circular water practices of different IS around the world. In addition, the work presents a quantitative description of the water network operation of several IS cases, by means of eco-efficiency indicators. Then the circularity of the water network of IS cases is described both qualitatively and quantitatively The qualitative analysis is performed to six IS cases to compare the circularity of their water networks. As a result, the case of UPM showed to be entirely linear, with a model of water extraction, usage, and disposal. On the opposite, the case of HHG proposes a more efficient circular model, where all 9 waterflows are reused directly without any treatment in between. Wastewater treatment plants absorb the misalignment in the circularity of water networks. These facilities provide an alignment between the produced and desired effluents of the primary and secondary users, respectively. This allows to make the circular connection in the water network of IS systems. The quantitative description allowed to compare the efficiency in the circularity of additional IS cases. In some cases, the implementation of IS achieved a water saved from natural bodies in the range of thousands of megalitres per year. Additionally, in some cases it allowed to save energy in the order of tens of thousands of GJ per year.

Anche se le simbiosi industriali (SI) sono in pratica da diversi decenni, sono disponibili ancora quantità limitate di analisi riguardanti le attività e le tecniche adottate in questi sistemi, in particolare per quanto riguarda le reti idriche dei sistemi stessi. Degli oltre 20 casi studiati, solo 6 hanno reso disponibili le informazioni necessarie sulla propria rete idrica. In questo rapporto sono approfondite le pratiche di economia circolare riferite all’acqua come il riuso e il riciclo della risorsa nella SI sono approfondite. Inoltre, sono raccolte informazioni di tipo qualitativo e quantitativo sulla rete idrica di diversi casi di SI. L'obiettivo finale è valutare la circolarità delle diverse reti idriche, sulla base di un confronto qualitativo e quantitativo tra i diversi casi di SI analizzati. Questo rapporto presenta un modello per attuare un'analisi qualitativa delle pratiche di riuso e riciclo dell'acqua nella SI. Successivamente, il modello viene applicato a sei casi studio, analizzando le pratiche di circolarità applicate ai flussi di acqua relative a diverse SI nel mondo. Inoltre, è presentata una descrizione quantitativa del funzionamento della rete idrica di numerosi casi di SI, mediante indicatori di ecoefficienza. La “circolarità” della rete idrica dei casi di SI è quindi descritta sia qualitativamente che quantitativamente L'analisi qualitativa viene eseguita su sei casi SI e viene eseguita al fine di confrontare la circolarità delle loro reti idriche. Il caso di UPM Kymi SI si è rivelato completamente lineare, applicando un modello di estrazione, utilizzo e smaltimento dell'acqua. Al contrario, il caso di HHG propone un modello circolare più efficiente, in cui i nove flussi di acqua vengono riusati direttamente da un attore secondario senza alcun trattamento intermedio. Gli impianti di trattamento delle acque reflue assorbono disallineamento della circolarità delle reti idriche. Queste strutture forniscono un allineamento tra la qualità degli effluenti in output dagli utenti primari e quella richiesta dagli utenti secondari. Ciò consente di effettuare la pratica di economia circolare nella rete idrica dei sistemi di SI. La descrizione quantitativa ha infine permesso di analizzare e confrontare l'efficienza nella circolarità di ulteriori casi di SI. In alcuni l'implementazione della SI rispetto a uno scenario non-SI ha consentito un risparmio idrico per quanto riguarda l'acqua estratta da falda nell’ordine di miliardi di litri all'anno. In altri invece l'implementazione di SI rispetto allo scenario non-SI ha permesso di risparmiare energia da circa decine di migliaia di GJ all'anno.