Digestión anaerobia, la llave maestra de la reutilización de los residuos orgánicos

Pues bien, este proceso que el hombre conoce desde hace siglos está despertando un gran interés en los últimos meses, dado sus potencialidades. De hecho, y según fuentes del sector, asistimos ahora a una explosión de proyectos, que se encuentran en diferentes fases de tramitación y ejecución, para desplegar digestores anaerobios por toda nuestra geografía en los próximos años.

Son las conocidas plantas de biogás, que están atrayendo en muchos casos a consorcios empresariales donde se implican desde compañías energéticas, empresas tecnológicas, ingenierías, productores de residuos (entidades municipales, industria agroalimentaria, ganaderías, agricultores) hasta fabricantes de fertilizantes y consumidores energéticos como pueden ser desde las propias explotaciones ganaderas a industrias como la alimentaria, cementeras, fábricas de cerámica, químicas, papeleras e incluso empresas de transporte.

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Proyectos que tienen también un fuerte componente innovador ya que las nuevas tecnologías están optimizando el proceso de digestión anaerobia para maximizar y hacer más eficiente la producción de biogás y biometano y permiten mejorar la calidad del digestato (el sustrato final) que se usa como fertilizante. Incluso empresas, institutos y centros tecnológicos investigan y desarrollan nuevas propuestas con esta tecnología, por ejemplo para incorporar residuos en los que no se había pensado para tratar en estas plantas y obtener otros productos innovadores.

Las ventajas que presenta el proceso de digestión anaerobia resultan incuestionables. Primero, «transforman un problema en un recurso, lo que significa que estamos ante un modelo de economía circular», destaca Francisco Repullo, presidente de AEBIG (Asociación Española de Biogás). Es decir, así se valorizan residuos cuya gestión es una preocupación y un coste para muchas empresas, en el mejor de los casos, o que terminan en vertederos con el riesgo de contaminar suelos, aguas superficiales y subterráneas, e incluso emitir metano, un gas de efecto invernadero con un poder de calentamiento más potente que el CO2.

Los desechos que se utilizan en la digestión anaerobia tienen muy diferente origen. Provienen de explotaciones agrícolas (restos de podas, mermas de frutas y verduras, rastrojos) y ganaderas (estiércol, purines); de la industria agroalimentaria (restos cárnicos, de fábricas de bebidas, de conservas...), e incluso de los lodos generados por la depuración de aguas residuales (de las EDAR de las ciudades) y de la fracción sólida de los residuos municipales (es decir, de nuestros desperdicios alimentarios).

Y es en esos emplazamientos donde la digestión anaerobia juega un gran papel. «Una instalación de biogás en una granja, en una explotación agrícola o en una EDAR mejora drásticamente la gestión de unos residuos altamente contaminantes, permitiendo valorizarlos para obtener energía y un producto estabilizado para utilizar como fertilizante», indica Julio Artigas de Santayana, jefe del Área de Bioenergía y Residuos del IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía de España).

Es decir que las propias depuradoras, granjas y explotaciones agrícolas que generan los residuos utilizan la energía que proporciona la digestión anaerobia para el autoconsumo en sus propias instalaciones. Como también lo empiezan a hacer otras industrias como la agroalimentaria, fábricas de papel, del sector químico... que instalan estas plantas para generar biogás (metano y dióxido de carbono principalmente) con el que producen electricidad y calor para sus procesos productivos. Así reducen costes energéticos, huella de carbono y sustituyen fuentes de energía de origen fósil.

Si ese biogás se somete a un sistema de depuración ('upgrading') se obtiene biometano, que puede inyectarse a la red de distribución y sustituir al gas natural. «El biometano es plenamente intercambiable por el gas natural de origen fósil en sus usos habituales, especialmente en aplicaciones intensivas en energía o difícilmente electrificables, como el transporte pesado o la industria intensiva en energía térmica», señala Artigas de Santayana.

Por tanto, la energía obtenida de la digestión anaerobia «puede autoconsumirse o comercializarse, creando puestos de trabajo y unos ingresos adicionales al productor», valora Repullo. Ingresos a los que hay que sumar los que lleguen por la venta del digerido como fertilizante o por su utilización en la propia explotación agrícola, como apunta Julio Artigas de Santayana.

A pesar de sus potencialidades, España está a medio gas en el desarrollo de estas instalaciones. Según la Hoja de Ruta del Biogás, existen 146 plantas de este tipo (con datos de 2020) en nuestro territorio. En Europa ya hay cerca de 19.000. Y otras 7 de biometano, según AEBIG (1.322 en los países vecinos). «El desarrollo de esta tecnología viene acumulando un retraso considerable cuando miramos a otros países de nuestro entorno. Pero no solamente por comparación, sino también por el tremendo potencial que tenemos, que según estudios europeos nos situamos entre el segundo y tercer lugar en Europa, mientras que la posición actual nos coloca casi a la cola», sostiene Repullo.

De hecho, informes de diversas consultoras apuntan al biogás y biometano como las palancas para aumentar la independencia energética y descarbonizar la economía. «Un estudio de PwC señala que España cuenta con un potencial de más de 2.000 plantas de biogás y biometano. Somos el tercer mayor productor de residuos biodegradables de Europa, pero estamos a la cola en el desarrollo de estas instalaciones. Sin embargo, los inversores, los productores de residuos y los tecnólogos están listos para el despliegue de un gran número de plantas, que supondrán varios centenares de aquí a 2030», afirma Esteban Costas, CEO de ICODA Innovación, una consultora e ingeniería gallega especializada en proyectos de digestión anaerobia.

Esta empresa, que surgió de una spin-off de la Universidad de Santiago de Compostela, ha desarrollado un gemelo digital y un software (Opti-blender) para optimizar el proceso de digestión anaerobia en instalaciones de biogás y biometano. «En la digestión anaerobia es muy normal combinar distintos tipos de residuos (codigestión). La interacción entre ellos es muy variable, hasta el punto que puede que falle el proceso y las bacterias mueran, produciendo una parada en la planta que supone un coste muy elevado. Hay que intentar que la mezcla y la dosificación escogida permita que el proceso biológico transcurra sin complicaciones. Y es ahí donde interviene nuestro gemelo digital. Monitorizamos el digestor cuando está en funcionamiento para vigilar que el proceso biológico continúa estable y nos anticipamos a cualquier problema que pueda darse. Podemos predecir el comportamiento de determinados residuos a largo plazo. Esto ayuda a tomar decisiones para optimizar y maximizar la producción de biogás y la calidad del digestato», explica Costas.

La empresa valenciana Genia Bioenergy desarrolla innovadoras tecnologías y proyectos relacionados con la digestión anaerobia, en buscan de nuevos residuos, de difícil gestión, para incorporar a este proceso y que hasta ahora no se tenían en cuenta. «Hacemos los proyectos en base a los residuos de la zona», asegura Bernat Chulià, director de Estudios y Proyectos de Genia Bioenergy. Por ejemplo, a esta empresa se debe la primera planta industrial de Europa capaz de obtener biogás a partir de materiales lignocelulosos (madera) que está en Leeuwarden (Países Bajos). Y otra planta en Ucrania alimentada por pulpa exhausta de la remolacha.

Ahora, junto a Enagás, Naturgy y Nedgia, trabaja en el diseño de una instalación para generar 87 GWh de biometano al año (que se inyectará a la red de distribución) a partir de la paja del arroz de los cultivos de la Albufera de Valencia. «La recogida y almacenamiento de la paja de arroz, que se cosecha una vez al año (entre septiembre y octubre) supone un gran reto. Hemos desarrollado un sistema de almacenamiento para mantenerla húmeda todo el año y que conserve sus propiedades para producir biogás», cuenta Bernat Chulià, director de Estudios y Proyectos de Genia Bioenergy. Con esta tecnología se desplegará una red de plantas similares en la India y otra en Colombia.

Genia Bionergy también trabaja con los residuos del olivar, el alperujo y alpechín. En este caso «estos desechos no se pueden usar en los campos. Se secan para utilizarlos en calderas y centrales de biomasa. Y en ese secado se usa gas natural. Son residuos que tienen una alta concentración de polifenoles y las bacterias son muy sensibles a estos componentes. Por tanto, la digestión anaerobia no funciona. Hemos desarrollado unas bacterias que toleran los polifenoles y así podemos hacer digestiones con alperujo y alpechín para obtener biogás, biometano y un digestato que se convierte en fertilizante», añade Chulià.

En Teruel gestionan las plantas de biogás de Valderrobres y Peñarroya. «Es una comarca ganadera -destaca Chuli-. Utilizamos los purines de los cerdos, junto con residuos de conservas de frutas y verduras y restos del matadero y producimos biogás y electricidad. Del digestato obtenemos fertilizante y agua limpia que se utiliza para convertir zonas de secano en regadío».

En Pozoblanco esta empresa trabaja para diseñar una planta de biogás que funcione con los residuos de la actividad de una cooperativa agroalimentaria y así conseguir su autosuficiencia energética. En Canarias el proyecto es generar biogás y electricidad a partir de los residuos del plátano y la papaya. Esa energía alimentará las desaladoras que proporcionan el agua de riego para esas mismas plantaciones. En La Gomera idean otra instalación para que uno de los mataderos más pequeños del país trate sus residuos y genere biogás para su autoconsumo. Hasta para el aeropuerto de Bangalore (India) han diseñado una planta que trata los residuos de los aviones y cafeterías para generar biometano que se utilizan en los vehículos internos del aeropuerto.

El portfolio de Genia Bioenergy parece no tener fin. Incluso ha participado en el proyecto europeo Valuewaste con el objetivo de lograr biometano, fertilizante y proteína de la fracción orgánica de los residuos urbanos. «Una vez que tenemos el metano (de la digestión anaerobia) en lugar de utilizarlo para energía, alimentamos una bacteria que produce una proteína similar a la de la soja, pero con menor huella hídrica. Ahora estamos probando reactores semiindustriales para producir esta proteína, que servirá para piensos, con una empresa ganadera de Túnez. Todo ha sido en colaboración con la Universidad de Valladolid», cuenta Chulià.

En el proyecto Valuewaste también participó la empresa valenciana Inderen, especializada en instalaciones para planta de biogás (válvulas, circuitos, agitadores, tuberías...). «Construimos un digestor de 100 m3 donde se iban tratando los residuos sólidos urbanos, para generar biogás y digestato. De ahí se conseguía una harina para consumo animal. A nivel europeo se están llevando a cabo muchos proyectos de I+D que buscan mejorar los tratamientos para obtener fertilizantes de mayor calidad y optimizar el proceso de digestión anaerobia o que se realice en menos tiempo», cuenta Alejandro Lahoz, director de Operaciones de Inderen.

Esta empresa también trabaja en el diseño de un microplanta de biogás que se instalará en tres contenedores marinos. «Es una planta muy pequeña para un hotel de una microisla de República Dominicana. Con los residuos del hotel se obtendrá biogás para tener electricidad y calor para su autoconsumo. El digestato servirá como enmienda para los jardines», añade Lahoz.

El Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias catalán (IRTA) es otra de las entidades que llevan a cabo iniciativas de desarrollo y demostración para mejorar la eficiencia de la digestión anaerobia. Participó en el proyecto europeo Pioner para conseguir biogás de residuos cárnicos y deyecciones animales. «A través de sensores no comerciales conseguimos medir online ciertos compuestos para controlar la producción de biogás. En las plantas industriales se recogen muestras y se hacen analíticas para tomar decisiones, por ejemplo aumentar o no la carga de residuos en el digestor. Si sobrecargas el digestor se puede parar la actividad de las bacterias. En Pioner desarrollamos una herramienta que acorta el tiempo de análisis de las muestras y se toman decisiones más rápidamente», cuenta Belén Fernández, investigadora del programa Sostenibilidad en Biosistemas del IRTA.

Otros de los estudios de IRTA fue plantear un digestor (para un matadero) que mejoraba el rendimiento del biogás, que se depuraba para obtenía biometano para sustituir el gas natural que consumía la fábrica. «Y dar un uso en otros sectores industriales al CO2 que se genera en el proceso. Los mataderos lo necesitan para aturdir a los animales y también se emplea en el envaso de alimentos para evitar la contaminación por bacterias», explica la investigadora.

Con el proyecto FertiLab, IRTA pretende dar una segunda vida al digestato convirtiéndolo en fertilizante, biopesticidas y bioestimulantes. «En función de los residuos las propiedades del digestato varían. Por tanto, podemos hacer un tratamiento u otro en función del uso que queramos darle», dice Fernández.

Así se abre la puerta a la futura economía circular con innovaciones en un proceso tan antiguo como la vida misma.