Tratamientos físico-químico-biológicos para optimizar la valorización energética de residuos orgánicos

Resumo

El crecimiento demográfico y el desarrollo económico en todo el mundo aumentan el consumo de energía (principalmente de combustibles fósiles), así como la generación de residuos. Las enormes cantidades de subproductos orgánicos que se generan en las industrias lácteo-ganaderas y avícolas, y su inadecuada gestión, las hacen ser unas de las grandes responsables de las emisiones de gases de efecto invernadero liberados al medio ambiente. La Digestión anaerobia (DA) o la biometanización es una tecnología muy prometedora por su capacidad para degradar gran parte de este tipo de materia orgánica y transformarla en dos subproductos de valor añadido, biogás (energía renovable) y un efluente digerido rico en nutrientes, que puede actuar como materia prima para la fabricación de fertilizantes (compost). Si previamente este efluente se decanta, es posible recuperar alrededor del 60 % del agua del residuo inicial, que puede usarse para riego de cultivos cuyo fruto no entre en contacto con ella, cerrando el ciclo natural de dicho subproducto (Economía Circular). Optimizar la valoración energética proporcionada por esta tecnología es de vital importancia para asegurar la viabilidad económica del proceso a escala industrial. El objetivo de la Tesis Doctoral es fomentar la Economía Circular (EC), incrementar la competitividad económica de estas industrias, así como reducir los impactos medioambientales asociados a su actividad productiva. Para ello, se han desarrollado e implementado innovaciones que maximizan el rendimiento energético, económico y medioambiental, asegurando, además, la estabilidad del proceso anaerobio. En este sentido se ha determinado la proporción de cada subproducto y las condiciones de operación que favorecen el proceso biológico. Además, se ha desarrollado un tratamiento que permite mejorar más de un 20 % el rendimiento energético del proceso gracias a la adición de un material poroso, el carbón vegetal obtenido a partir de madera de encina, que actúa como adherente bacteriano, es decir, impide la salida del reactor (digestor) de los microorganismos responsables de la producción de metano (energía). Este incremento en la producción de metano hace que un proyecto industrial de biometanización sea económicamente viable, lo que favorece la implantación de esta tecnología en el contexto de una EC. Por otro lado, la detección y cuantificación de los microorganismos que intervienen en el proceso de DA es esencial para conocer la dinámica, la composición, el metabolismo o la actividad del proceso anaeróbico. Así pues, otra contribución de la Tesis Doctoral ha sido el desarrollo con éxito de tres métodos de qPCR basados en SYBR Green que permiten la detección y cuantificación rápida y confiable de los miembros más relevantes de las comunidades metanogénicas de digestores anaerobios, es decir, Methanoculleus, Methanobacterium y Methanosarcina. Estos métodos han demostrado que son rápidos, eficientes, sensibles y reproducibles lo que permite optimizar y controlar parte del proceso biotecnológico.