Bioenergía a partir de residuos urbanos, innovación y tecnología española puntera a nivel mundial

Cada año se generan 1.500 millones de toneladas de residuos urbanos en el mundo y el 75% acaba en el vertedero contaminando el ambiente. Sin embargo, de cada kilo de basura orgánica se puede extraer combustible suficiente para recorrer siete kilómetros en automóvil. La multinacional española Abengoa inauguró hace unos meses la planta de demostración que ha instalado en Babilafuente, Salamanca, en la que está utilizando una tecnología pionera ‘Waste to Biofuels’ (W2B) destinada a obtener biocombustibles de segunda generación a partir de los residuos sólidos urbanos. Y lo hace a través de un avanzado tratamiento de hidrólisis enzimática y fermentación.

“Se trata de la única planta de demostración para la producción de biocombustible de segunda generación a partir de residuos domiciliarios”, dice Ana Isabel Vicente, directora general de I+D de proceso en Abengoa.

La planta de Salamanca tiene capacidad para procesar 25.000 toneladas de residuos sólidos urbanos (RSU), y producir hasta 1,5 millones de litros de bioetanol apto para combustible.

La tecnología W2B de la compañía española es un referente mundial en la producción de bioetanol a partir de los residuos. Durante el proceso de transformación, la materia orgánica se somete a diversos tratamientos para obtener fibra orgánica, rica en celulosa y hemicelulosa, que posteriormente se convierte en biocombustible.

La producción de bioetanol a partir del residuo sólido urbano supone un gran avance tecnológico en el modelo de gestión de residuos, ya que permite minimizar la huella ambiental, y lograr grandes beneficios para la sociedad. “Los combustibles de segunda generación a partir del residuo generan un recorte de las emisiones de entre un 80% y un 90% con respecto a la gasolina”, explica Ana Isabel Vicente. Las ciudades que adopten esta tecnología serán pioneras y reducirán su dependencia energética.

El bioetanol producido en la planta W2B tiene múltiples aplicaciones: puede usarse como aditivo para gasolina, como combustible para automóviles, como producto intermedio en procesos para la industria química, o incluso en la producción de combustibles de aviación (jet fuel).

La propuesta de Abengoa es única, ya que la empresa se ha consolidado como una experta en todas las fases de la cadena de valor, desde la creación de biocombustibles hasta la ingeniería y construcción de plantas industriales o la gestión de residuos.

Investigar los orígenes

Esta tecnología se fundamenta en la investigación de una de las filiales de Abengoa, experta en la gestión de residuos. “Los investigadores se dieron cuenta que la opción más acertada era extraer la celulosa de estos residuos y transformarla en etanol”, dice Ana Isabel Vicente.

Esta solución altamente innovadora está basada en los desarrollos previos realizados por Abengoa Bioenergía en el campo de los biocombustibles avanzados de segunda generación obtenidos a partir de residuos agrícolas, desarrollados tanto en EEUU como en Europa. La primera planta piloto que levantó la firma con su tecnología innovadora de producir etanol a partir de celulosa (2º generación) fue en York, (EE UU) en el año 2007.

Abengoa Bioenergía se dedica a la producción de bioetanol a partir de diversas materias primas y tecnologías: la primera generación transforma el almidón (presente en materias primas cómo el maíz, la cebada o el sorgo) en etanol. La tecnología de segunda generación transforma en cambio, la celulosa y hemicelulosa presente en las materias primas lignocelulósicas (paja de trigo, paja de maíz, switch grass, residuos domiciliarios...,etc).

En 2008, Abengoa puso en marcha la planta de demostración en Salamanca (Babilafuente, España) para validar su tecnología de producción de etanol a partir de materias primas lignocelulósicas como la paja de trigo o maíz. “En 2012 adaptamos esta planta y la modificamos para trabajar con residuos domiciliarios de donde sacamos la celulosa necesaria para hacer etanol”, comenta Ana Isabel Vicente. Inaugurada en abril de 2013, esta innovadora planta recibe el residuo, lo procesa y lo segrega en las distintas materias seleccionando la fibra orgánica, punto de partida para producir etanol.

“Nuestra tecnología propia de producción de alcohol de segunda generación se ha desarrollado a escala piloto en York (Nebraska, US) y demostrado en la planta de Biocarburantes de Castilla y León (Salamanca, España)”, añade Ana Isabel Vicente.

Este centro español ha operado más de 6.000 horas en continuo, alcanzando rendimientos de conversión por encima de los de diseño y mostrando su flexibilidad para utilizar diversas biomasas.

Hito mundial en EEUU

Abengoa también está desarrollando en Hugoton (Kansas, EE.UU.) una de las primeras plantas comerciales en el mundo con capacidad para producir 100 millones de litros anuales de bioetanol de segunda generación a partir de paja de maíz y de switch grass.

“Esta instalación será sin duda un hito mundial y con una tecnología única que será explotada internamente y licenciada a terceros para contribuir en la sostenibilidad del sector del transporte”, afirma Ana Isabel Vicente.

La directora general de I+D explica detalladamente el proceso de esta avanzada tecnología Waste to Biofuels’ W2B. “Inicialmente se separa la fracción orgánica, papel y cartón del resto de componentes del residuo (plásticos, metales férricos, aluminio…,etc) que serán reciclados. La fracción orgánica es sometida a diversos procesos de purificación para incrementar su concentración en celulosa y hemicelulosa. Una vez que tenemos la celulosa, se somete a un pretratamiento con alta presión y temperatura donde se rompen las cadenas de los polisacáridos. Sometemos la fibra orgánica obtenida en el módulo de pretratamiento a una hidrólisis enzimática que utiliza enzimas específicos para la segunda generación”, prosigue. De ese proceso se obtienen la xilosa (azúcar que proviene de la hemicelulosa) y la glucosa (azúcar que procede de la celulosa).

La tecnología de hidrólisis enzimática es una de las líneas básicas de Abengoa Bioenergía. De hecho es la pieza clave de su tecnología ya que incluye su propia enzima, producida a partir de la fermentación de un hongo que ha sido modificado genéticamente en sus laboratorios.

De ahí se procede a la fermentación de los azúcares, mediante una levadura, que transforma tanto la glucosa como la xilosa en etanol. “Separamos este etanol mediante destilación, que luego se venderá para su utilización como combustible”, relata.

En la planta de Salamanca se podrían gestionar 25.000 toneladas de residuos para producir 1,5 millones de litros de etanol. Basándose en esta planta de experimentación y conociendo ya sus éxitos, la compañía está diseñando una planta comercial, inicialmente localizada en España, que gestionaría 500.000 toneladas de residuos al año para producir unos 28,5 millones de litros de etanol.

“La producción de etanol se calcula en función de la cantidad de materia orgánica presente en el residuo, que variará dependiendo de los hábitos de la población que lo genera”, afirma la directiva de Abengoa. De este modo, si la planta se construyese en EE UU., “para 500.000 toneladas de residuos, tendríamos una capacidad de producción de 36,5 millones de litros de etanol al año”, señala

En todo el mundo, Abengoa produce 3.135 millones de litros de etanol procedente de todas las plantas de primera generación: seis en EEUU, cinco en Europa, y dos en Brasil.

En cuanto al negocio de segunda generación, Abengoa dispone de su planta piloto en York, (NE, EE UU), la de demostración en Salamanca (España) y la comercial en Hugoton (KS, EE UU) que estará operativa en el primer trimestre del 2014, y que producirá 100 millones de litros de etanol.

Ventajas de la tecnología española

“Llevar los residuos al vertedero no es una solución sostenible”, advierte Ana Isabel Vicente. Si estos residuos llegan a nuestros centros procederíamos a extraer bioetanol con lo que habría varias ventajas: “lograríamos reducir la contaminación en los vertederos, disminuirían los olores, se minimizaría la huella ambiental, y lograríamos producir el etanol reduciendo las emisiones de CO2 asociadas al transporte”.

Aplicar esta tecnología al residuo evitaría, además, las emisiones de partículas al no haber procesos de tratamiento térmico y se lograría una energía limpia y renovable. En definitiva, se fomentaría la independencia energética de las ciudades y se recortaría hasta un tercio el consumo de combustibles fósiles. “Crearía empleos verdes: 165 directos e indirectos, y más de 600 en los dos años y medio de construcción”, señala Ana Isabel.

La tecnología W2B es capaz de convertir más del 75% de los azúcares presentes en la fibra orgánica, un rendimiento mayor que el de otras tecnologías. De cada tonelada de fibra orgánica procesada se puede obtener 233 litros de bioetanol 2G apto para el uso directo en el transporte terrestre, o como materia prima para la elaboración de productos bioquímicos y combustible de aviación.

“Nuestra tecnología es válida para exportarla a cualquier parte del mundo. Tenemos previsto crecer en EE UU, entre otras localizaciones”, afirma Ana Isabel Vicente. Esta tecnología es más sostenible que otras a la hora de gestionar residuos. Por ejemplo, la incineración genera mayores problemas de contaminación debido a las emisiones; el compostaje va a dejar de ser una opción por los cambios legislativos a nivel comunitario, y la biometanización presenta algunas trabas operativas y bajos rendimientos.

Abengoa es una empresa a la vanguardia en la comercialización de biocombustibles. Posee una dilatada experiencia y un conocimiento profundo de la gestión de los residuos sólidos urbanos y los residuos industriales. Aplica soluciones tecnológicas innovadoras para el desarrollo sostenible en los sectores de energía y medioambiente, generando electricidad a partir de recursos renovables (1.653 MW de potencia instalada en termosolar), transformando biomasa en biocombustibles o produciendo agua potable a partir del agua de mar. En este terreno, es capaz de producir 929 millones de litros al día de agua desalada.

Uno de los pilares fundamentales de la compañía es la investigación. Invierte 90,6 millones de euros en I+D al año, cuenta con 682 investigadores y tiene ya 190 patentes. Con unas ventas de 7.089 millones de euros, obtiene fuera de España ya el 70% de sus ingresos.