Logran valorizar bioplásticos y biofertilizantes a partir de lodos de depuradora

FACSA, está desarrollando un proyecto para la valorización de los lodos que se producen en las Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (EDAR), bajo el concepto de biorrefinería y de la economía circular, para obtener productos de valor añadido.

El proyecto, denominado Bioedaria, que cuenta con la participación de AINIA, ha obtenido resultados esperanzadores para la valorización de lodos de depuradora a biopolímeros y biofertilizantes, alcanzando hasta un 30 % de PHAs y un 14 % de Poly-P, a partir de un residuo complejo como son los fangos de depuradora.

Bioedaria: nuevo concepto de biorrefinería a partir de lodos de depuradora para la producción de biogás, biofertilizante y bioplásticos

En el proyecto se han desarrollado distintos bioprocesos para la valorización de lodos de depuradora como la digestión anaerobia en dos fases para la producción de ácidos grasos volátiles (AGVs) y biogás; la producción de biopolímeros (polihidroxialcanoatos o PHAs y polifosfatos o Poly-P) con cultivos mixtos a partir de los AGVs, y la producción de biofertilizantes mediante el cultivo de microalgas. Además, se han estudiado distintos métodos de extracción sostenible de ambos polímeros.

Aplicación para bioplásticos y fertilizantes

Los biopolímeros PHAs, tras ser extraídos, se pueden emplear como bioplásticos, con distintas características, similares al polietileno o polipropileno, en función de su  composición. Se trata de bioplásticos biodegradables y biocompatibles producidos a partir de una fuente renovable.

De la misma manera, algunos microorganismos tienen capacidad para acumular fosfatos en forma de polímeros, polifosfatos o Poly-P. Tradicionalmente, las aplicaciones de los fosfatos se dirigen a la agricultura, medicina o en la industria química, si bien el 80 % de la producción se centra en la obtención de fertilizantes de uso agrícola.

La tecnología utilizada en el proyecto Bioedaria permite acumular PHAs y recuperar los fosfatos de las aguas residuales, reduciendo así la concentración de estos en las aguas depuradas, obteniendo un compuesto de valor añadido (Poly-P) para la industria agroalimentaria para ser empleado como fertilizante en suelos pobres en fosfatos.

El reto: producción simultánea de dos polímeros con cultivos mixtos

Uno de los principales retos de este trabajo es la producción simultanea de Poly-P y PHAs con cultivos mixtos, tecnología que no ha sido estudiada con profundidad anteriormente. Con ello se persigue la posibilidad de transformar los AGVs a PHAs, y recuperar los fosfatos presentes en las aguas residuales en forma de Poly-P de manera conjunta. Hasta ahora, la mayor parte de trabajos disponibles muestran el desarrollo de la producción de cada biopolímero de manera independiente, pero Bioedaria pretende la coproducción simultánea, reduciendo así los costes de producción y optimizando el proceso para obtener más productos en una única etapa.

Como parte de este sistema de biorrefinería, se ha estudiado también el uso cultivos mixtos de microalgas para la recuperación de los nutrientes (nitrógeno, fósforo, etc.) contenidos en las corrientes residuales, así como captar y valorizar el CO₂ generado en la combustión del biogás. De este proceso se ha obtenido una biomasa con alto contenido en proteínas y otros nutrientes con el objetivo de ser utilizada como materia prima para la elaboración de un biofertilizante rico en aminoácidos.

De escala laboratorio a la escala piloto en la EDAR de Alcoy

Durante estos dos años de investigación, AINIA y FACSA han trabajado conjuntamente para el desarrollo de estas tecnologías. En concreto, en AINIA, se ha llevado a cabo el desarrollo del proceso de digestión anaeróbia en digestores de 30 litros, así como, los cultivos de enriquecimiento de biomasa acumuladora de PHAs y Poly-P simultáneamente (en reactores de 30  y 5 litros), con el objetivo de establecer las condiciones de trabajo que permitan tener una producción óptima de AGVs, PHAs y Poly-P. Tras el desarrollo de estas tecnologías a escala piloto en AINIA, se llevó a cabo el escalado con el asesoramiento técnico de este centro tecnológico a un piloto de mayor escala con reactores de hasta 1000 l en la EDAR de Alcoy.