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Nueva técnica para convertir residuos orgánicos en biocombustible y biofertilizantes
Científicos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) han aprovechado procesos de carbonización hidrotermal para transformar residuos orgánicos en un material carbonoso, estable e inocuo con características adecuadas para su uso como biocombustible. La estrategia también facilita la valorización de la fracción líquida resultante, posibilitando la recuperación de nutrientes en forma de biofertilizantes inorgánicos y la producción de un biogás rico en metano, en un marco de economía circular.
Imagen de la planta piloto que desarrolla esta nueva técnica/Ángel Fernández Mohedano
El equipo de investigación WASTE2VALUE, adscrito al grupo PROSIAM del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), se especializa en la valorización material y energética de residuos biomásicos. Su enfoque principal es la carbonización hidrotermal (HTC), en línea con los principios de la economía circular.
Ahora, en un trabajo publicado en la revista Waste Management, el grupo ha descrito un proceso para crear un material carbonoso estable, inocuo y apto para su uso como biocombustible sólido a partir de la co-carbonización hidrotermal de purines de cerdo y biomasa lignocelulósica.
Los purines de cerdo son un residuo difícil de tratar y altamente contaminante, por lo que su control es obligatorio en España mediante el Real Decreto 306/2020. Debido a que el proceso de co-carbonización hidrotermal se lleva a cabo en presencia de agua, se obtiene una fracción líquida rica en materia orgánica soluble y nutrientes, en particular fósforo, lo que permite recuperar un biogás rico en metano y biofertilizantes inorgánicos.
Estos resultados abren una nueva vía para la transformación de los purines de cerdo, que solían destinarse al compostaje en cultivos agrícolas con impactos ambientales negativos como la eutrofización, nitrificación y emisión de gases de efecto invernadero.
Además, el compost resultante tiene un bajo valor añadido. El producto sólido del tratamiento de HTC mejora las características de los residuos iniciales, aumentando el contenido de carbono y el poder calorífico, al tiempo que reduce los niveles de nitrógeno, azufre y cenizas.
Esquema de tratamiento de residuos biomásicos mediante carbonización hidrotermal en un marco de economía circular
Carbonización hidrotermal
Realizado a temperaturas de 180-250 ºC y con tiempos de residencia cortos (5-240 minutos), el proceso de HTC elimina microorganismos patógenos y degrada contaminantes emergentes, como fármacos y hormonas. Además, facilita la transferencia de fósforo y compuestos menos estables térmicamente a la fracción líquida, donde se pueden recuperar, generando productos de alto valor añadido, como biofertilizantes y energía (biogás).
El tratamiento anaerobio de la fracción líquida permite obtener un efluente con baja concentración de materia orgánica que podría usarse como agua de riego o limpieza en las mismas granjas porcinas.
Estos hallazgos confirman que la HTC es una tecnología prometedora para la obtención de productos valiosos a partir de residuos agroindustriales, al mismo tiempo que posibilita la recuperación de agua en un ciclo cerrado y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero, promoviendo un proceso sostenible.
Así, el proceso es sostenible desde el punto de vista energético, disminuyendo la dependencia de combustibles fósiles y fomentando la producción de biocombustibles renovables, limpios y amigables con el medio ambiente.
Además, esta tecnología ofrece una solución para la eliminación de las balsas de purines de cerdo y, desde una perspectiva energética, permite recuperar entre 5 y 6 veces más energía que la digestión anaerobia de purines sin pretratamiento.
Los biofertilizantes resultantes tienen alto contenido de nutrientes esenciales para las plantas y bajos niveles de metales pesados, cumpliendo con los requisitos de la normativa de la Unión Europea, específicamente con el Reglamento 2019/1009.
Esta tecnología está alineada con el Reglamento (UE) 2018/2001, que promueve la energía de fuentes renovables, incluyendo residuos biomásicos, y la Directiva (UE) 2018/851 sobre Residuos, que establece directrices para su gestión y valorización, beneficiando la salud humana y el medio ambiente. Además, cumple con el Reglamento (UE) 2018/1999 sobre la Gobernanza de la Unión de la Energía y la Acción por el Clima.
WASTE2VALUE, en colaboración con Arquimea Agrotech y el Grupo Kerbest, ha desarrollado un reactor continuo de HTC para el tratamiento de purines de cerdo, biomasa lignocelulósica y otros residuos orgánicos, como lodos de depuradora y biorresiduos, transformándolos en productos de alto valor añadido.
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Referencia bibliográfica:
Ipiales, R.P.; Mohedano, A.F.; Díaz-Portuondo, E.; Díaz, E.; de la Rubia, A. (2023). “Co-hydrothermal carbonization of swine manure and lignocellulosic waste: A new strategy for the integral valorization of biomass wastes”. Waste Management, Volume 169, 1 September 2023, Pages 267-275. Doi: 10.1016/j.wasman.2023.07.018
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