Alternativas para generar energía limpia y fertilizante a partir de residuos de la industria cervecera

En este artículo se describe un proyecto de investigación científico-tecnológico financiado dentro del programa INNPACTO 2011-1163-060000 (ELESA), cuyo finalidad ha sido aportar al sector cervecero una alternativa realista, económica y ambiental que permita dar salida a la mayoría de sus residuos orgánicos (residuos de bagazo, raicillas de cebada, lodos derivados de la depuración de sus aguas), todos ellos son generados en grandes cantidades por las industrias del mencionado sector después de la producción de la cerveza. La acumulación de loe mencionados residuos de las empresas cerveceras (en particular, la parte líquida del bagazo resultante de los lixiviados producidos previo a su secado) supondrá un grave problema económico en el futuro, por lo que hay que buscar nuevas alternativas para el mismo (Valverde, 1994). El proyecto ELESA propuso emplear el residuo de bagazo y los demás residuos generados, como posible fuente de biogás (CH4), el cual se obtendrá durante la digestión anaerobia (sin oxígeno) dentro de un bioreactor de características apropiadas Los residuos semi-líquidos del bagazo, por sí solos, es difícil que supongan una fuente única para la generación continua de biogás; necesitarán de otros co-sustratos tales como otros residuos de las mencionadas industrias cerveceras, o incluso los generados en otras agroalimentarias. La labor de digestión dentro del reactor la llevan a cabo diversas poblaciones microbianas al degradar de forma continuada grandes cantidades de materia orgánica. El biogás que se consigue, si es de buena calidad, se convierte fácilmente en una fuente de energía limpia que puede ser aprovechada dentro de las propias empresas para sus necesidades internas; el proyecto propone su conversión en calor, útil para el secado del bagazo que se utiliza en alimentación animal, como fuente de proteínas. 

El consorcio que se ha creado para poner en marcha este proyecto está encabezado por Estrella de Levante, perteneciente al grupo DAMM, como empresa clave del sector cervecero, un referente en la Región de Murcia e interesada en los resultados derivados del proyecto ELESA. En el mismo intervienen un grupo de investigación del CEBAS-CSIC, junto con Morales Ingenieros como empresa con implicación en el sector de energías renovables, y la empresa SATEL con experiencia en control de procesos. Intervienen además AGROFOOD, para apoyar las labores de divulgación y difusión, así como CTC (Centro Tecnológico de la conserva), como apoyo para la información de los residuos agroalimentarios del sector conservero de la Región de Murcia. El proyecto ELESA se caracteriza por su “aspecto integral”. Por una parte, propone optimizar los parámetros necesarios del proceso energético de digestión anaerobia del bagazo líquido para conseguir una mejor y mayor descomposición del mismo, y así una mayor cantidad de biogás de una mejor calidad, lo que redundará positivamente en la energía conseguida. Además, el proyecto contempla introducir dentro del reactor y junto con el bagazo, algún agente externo (acelerador basado en enzimas o consorcios microbianos) que mejore aún más el proceso de digestión del residuo de la cerveza. Con todo ello se consigue energía limpia, y disminuir muchos de los residuos generados en la fabricación de la cerveza. Durante el proceso de biometanización de residuos agroalimentarios se producirá como hemos indicado, energía limpia en forma de metano, junto a CO2, vapor de agua y amonio; pero no se eliminan totalmente todos los residuos colocados en el reactor. Se genera al final del proceso de digestión un nuevo residuo producido de forma anaeróbica: digestato o digerido. El proyecto convertirá dicho residuo (mediante su empleo adecuado en cuanto a dosis o mediante mezclas apropiadas), en una enmienda orgánica que pueda ser reciclada en suelo, incorporando con ella nutrientes al suelo receptor, colaborando así a mejorar su calidad y fertilidad.

SOBRE LA ANAEROBIOSIS (BIOMETANIZACION DE RESIDUOS ORGÁNICOS)

La digestión anaerobia de residuos orgánicos (en este proyecto dichos residuos proceden del bagazo y de otros residuos agroalimentarios), está actualmente siendo aceptada como uno de los métodos más adecuados para obtener un producto final estabilizado y aséptico, después de generar biogás como energía limpia. Durante este proceso, la materia orgánica biodegradable es asimilada por una serie de microorganismos específicos, empleando parte de ella en la síntesis de nuevas células (nuevos microorganismos), sufriendo el resto un proceso de oxidación hasta los productos finales (CO2 y CH4). La descomposición de la materia orgánica por las bacterias se realiza en ausencia de aire. El proceso también transforma parte del nitrógeno orgánico en nitrógeno amoniacal, pudiendo aumentar éste último desde un 5% hasta más del 70% después de la digestión anaerobia (Braun et al., 2010). El proceso de digestión anaerobia puede representarse por las siguientes reacciones, y hemos de indicar que los residuos orgánicos derivados de industrias agroalimentarias deberán incidir favorablemente en prácticamente todas y cada una de dichas reacciones: Etapa 1. Hidrólisis, dando los pproductos intermedios: aldehídos, alcoholes y ácidos de bajo peso molecular. Actúan bacterias acidógenas; Etapa 2. Acidogénesis, con producción de ácido acético, hidrógeno, CO2 y energía, actuando en dicha etapa las bacterias acetógenas; Etapa 3. Metanogénesis, dando metano, vapor de agua y energía, mientras actúan las bacterias metanógenas. Las principales ventajas de una digestión anaerobia de residuos orgánicos son una reducción de la materia sólida, una reducción significativa del número de microorganismos patógenos y la producción de un biogás. Los principales inconvenientes, y precisamente aquellos que hay que optimizar, son el alto coste de los equipos, tiempos de operación altos, dificultad de agitación y alta sensibilidad de los microorganismos a variaciones en el medio (temperatura, pH, alimentación, presencia de sustancias tóxicas) (Ward et al., 2008). El proceso se realiza en tanques cerrados, y los parámetros controladores del mencionado proceso de digestión anaerobia son:

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