Nuevas vías para la revalorización del biogás procedente de aguas residuales

Un equipo de investigadores del Grupo de Tecnología Ambiental del Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente (perteneciente a la EII) de la Universidad de Valladolid (UVa) ha obtenido recientemente un proyecto del Plan Nacional de I+D+i del Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) cuyo fin último es explorar nuevas vías para la revalorización del biogás procedente del tratamiento de aguas residuales. El proyecto se desarrollará a lo largo de los próximos tres años y contará con un presupuesto de 173.000 euros. Además, una de las tecnologías que se encuentra en fase avanzada será escalada en el marco del Proyecto INCOVER (Programa Horizonte 2020), en un proyecto en el que el grupo contará con un presupuesto de 338.687 euros hasta 2019.

En estaciones depuradoras de aguas residuales y centros de tratamiento de residuos sólidos urbanos o ganaderos, la contaminación orgánica se transforma mediante un proceso de digestión anaerobia (en el cual microorganismos descomponen los residuos en ausencia de oxígeno) en biogás. La combustión de este biogás puede aprovecharse para generar energía eléctrica y térmica que, por ejemplo, podría servir para abastecer a la propia planta de tratamiento e incluso ser vertida a la red, produciendo una importante ventaja económica.

Sin embargo, este potencial valor energético se ha visto limitado en los últimos años debido al relativamente elevado coste de producir biogás, a la falta de incentivos fiscales para su uso y a la presencia de contaminantes como el CO2, el ácido sulfhídrico, el amoniaco y los compuestos orgánicos volátiles (COVs).

“El hecho de que el biogás ya no sea tan atractivo por los cambios en el marco energético y regulatorio a nivel nacional e internacional, hace que muchos productores emitan el metano –su componente principal- a la atmósfera contribuyendo al calentamiento global y al cambio climático”, explican los investigadores principales del proyecto, Raúl Muñoz y Raquel Lebrero.

Por ello, surge la necesidad de buscar alternativas para conferir un mayor valor añadido al biogás y reducir el impacto ambiental. Este es el fin último del proyecto que han emprendido y que se centra principalmente en dos estrategias basadas en la bioconversión -el desarrollo de tecnologías de conversión de biogás a productos con un valor agregado mayor mediante el uso de biotecnología-, como son la generación de bioplásticos y ectoína y la producción de un biocombustible de calidad similar al gas natural.

Según detallan los investigadores, el biogás puede ser un sustrato biotecnológico valioso para generar biopolímeros –bioplásticos- o ectoína, una sustancia orgánica con propiedades cosméticas. De este modo, en el marco del proyecto se optimizará el proceso y las condiciones de cultivo de bacterias acumuladoras de PHAs –un tipo de biopolímeros- y ectoína, con el objetivo de maximizar tanto su crecimiento como su acumulación. En este sentido, también se prevé optimizar el diseño y la operación de biorreactores para, en un futuro, poder llevar estos procesos a escala industrial.

Una buena materia prima para producir biocombustible

Por otra parte, su alto contenido en metano hace que el biogás sea una materia prima adecuada para la producción de un biocombustible de calidad análoga al gas natural. En este apartado, los investigadores de la UVa aplicarán sistemas biológicos basados en microalgas para asimilar o eliminar los principales contaminantes del biogás, hasta en un 95% en el caso del CO2 y la totalidad del ácido sulfhídrico.

“Hemos planteado estas dos estrategias para que puedan ser implementadas en función del contexto en que esté la planta de tratamiento de residuos. Por ejemplo, si una de estas estaciones tiene acceso a una red de gas natural y puede inyectar ese biogás purificado, podría obtener una ventaja económica de este biocombustible. Sin embargo, si una planta está más aislada y el gasto en infraestructura no justifica la revalorización del biogás, se puede desarrollar un proceso para la producción, por ejemplo, de bioplástico, que podría ser transformado por otra industria”, precisan.

El desarrollo de este tipo de productos de valor añadido a partir de biogás generaría, a su juicio, no solo una ventaja económica para la empresa productora, sino que también contribuiría a objetivos más ambiciosos, como la creación de una bioeconomía europea menos dependiente de combustibles fósiles o el cumplimiento de los compromisos internacionales de España en materia de reducción de gases de efecto invernadero y producción de energía limpia. En este aspecto, el Grupo de Tecnología Ambiental creado por el catedrático Fernando Fernández-Polanco lleva más de 4 décadas centrado en el desarrollo de biorrefinerías a partir de residuos domésticos y agro-industriales.

El equipo encabezado por Raúl Muñoz, Raquel Lebrero y Pedro García Encina trabaja desde hace más de diez años en una línea de investigación centrada en el tratamiento biológico de gases, en concreto, en aspectos relacionados con los olores, en el tratamiento de gases de efecto invernadero y ahora en la revalorización de biogás, en la que se enmarcan tanto el proyecto del Plan Nacional como el proyecto Europeo. En esta iniciativa, que cuenta con el apoyo de empresas como Abengoa, Aqualia, Aguas de Valladolid, Biogas Fuel Cell o Urbaser, participa además la investigadora Mar Peña Miranda, así como 2 investigadores postdoctorales y 4 estudiantes de doctorado.