Bacterias púrpuras purifican y transforman residuos de granjas porcinas en biogás renovable

Las granjas porcinas generan una elevada cantidad de residuos. La gestión de estos purines no es nada sencilla y se ha convertido en todo un problema para el crecimiento del sector ganadero. Actualmente, son empleados como biofertilizantes para los suelos, pero su uso no es siempre posible. En ese sentido, el Instituto de Procesos Sostenibles (IPS) de la Universidad de Valladolid (UVa) ha desarrollado una tecnología incipiente que por primera vez acopla dos procesos secuenciales: el tratamiento de la purificación de gas biogás y la digestión anaerobia de residuos ganaderos, esta última una tecnología ya madura y asentada, para transformar estos purines altamente contaminantes en un biogás de alta pureza denominado biometano.

El microorganismo fotosintético empleado para esta transformación es una bacteria púrpura, capaz de captar la energía infrarroja del Sol y nutrirse con el fósforo, nitrógeno y materia orgánica presentes en los purines. Estos organismos realizan una fotosíntesis anoxigénica con fijación de dióxido de carbono (CO2) y ácido sulfhídrico (H2S), lo que permite obtener el subproducto deseado: un gas natural renovable y limpio que se puede inyectar directamente en la red de gas natural o usarse como combustible en automoción. El objetivo final es mitigar la dependencia energética y posibles problemas de abastecimiento energético por cuestiones geopolíticas. Un estudio con estas bacterias ha sido publicado recientemente por el IPS en la revista Bioresource technology.

Ya existen plantas industriales de digestión anaerobia para el tratamiento centralizado de purines, pero generalmente se encuentran alejadas de las explotaciones, lo que limita la viabilidad económica de esta estrategia de gestión. Más de diez o viente kilómetros de distancia entre la planta y la granja hace contraproducente para el ganadero la gestión centralizada de los residuos en estas plantas. En este contexto, es necesario buscar una manera de instalar pequeñas plantas en granjas y aprovechar el biogás producido en la propia explotación ganadera.

Por el momento, la investigación se encuentra en una fase inicial de laboratorio y la intención del equipo de investigadores, encabezado por Raúl Muñoz, es seguir con la validación a escala semi-industrial en procesos en continuo, un proceso para el que calculan necesitarán unos seis años. Para poder dar ese siguiente paso en el desarrollo de esta tecnología “se requiere financiación externa”, afirma Muñoz, “es una investigación cara y que conlleva tiempo, aunque su desarrollo no es controlable solamente con parámetros económicos”.

Otras investigaciones y punto de partida

Recientemente, este mismo grupo de investigación del IPS publicó en la misma revista un trabajo con una tecnología mucho más madura en la que aplicaban el uso de microalgas para purificar el biogás producido a partir de aguas residuales en Chiclana de la Frontera (Cádiz). En esta ocasión, los microorganismos empleados fueron microalgas que aprovechan la luz visible del sol para efectuar la fijación de CO2 y asimilación de nutrientes del agua residual. En todo caso, estas algas no competirían con las bacterias púrpuras ya que aprovechan diferentes secciones del espectro solar. 

Antes de experimentar con este tipo de microorganismos, la gestión y transformación de los residuos orgánicos se llevaban a cabo a través de lavados a presión, tecnologías de adsorción y de separación de membrana, técnicas de alto coste e impacto ambiental que no evitaban la liberación de CO2 a la atmósfera.

Un instituto único en Castilla y León

El Instituto de Procesos Sostenibles centra sus últimas investigaciones en la misma línea: el desarrollo de procesos biológicos de bajo coste y medioambientalmente sostenibles para convertir el biogás sucio en un biomentano con calidad similar al gas natural. Procesos basados en biotecnologías que emplean una parte de la luz solar para llevar a cabo esa purificación y transformación del gas. Es el único instituto universitario de excelencia de Castilla y León.

Raúl Muñoz, el investigador que lidera las líneas de tratamiento biológico de gases y depuración de aguas con microalgas, ha sido recientemente galardonado por la Real Academia de Ingeniería Española como mejor Investigador joven y con el premio Bankia Joven Innovador por sus trabajos para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero y sus consecuencias.

Bibliografía

David Marín, Esther Posada, Dimas García, Daniel Puyol, Raquel Lebrero, Raúl Muñoz. “Assessing the potential of purple phototrophic bacteria for the simultaneous treatment of piggery wastewater and upgrading of biogás”. Bioresource Technology. Volume 281, June 2019, Pages 10-17. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.02.073