La digestión anaerobia no solo genera biogás como fuente de energía renovable, sino también digestato, un subproducto cuya gestión y valorización se están convirtiendo en un tema clave para la sostenibilidad industrial y agrícola. ¿Cómo podemos aprovechar al máximo este recurso? Las respuestas se encuentran en las estrategias emergentes que transforman el digestato en productos útiles y sostenibles.
La digestión anaerobia es un proceso biológico por el que un grupo de microorganismos diversos descomponen la materia orgánica en ausencia de oxígeno. Consiste en cuatro fases: hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis, y el resultado final de la degradación orgánica es la producción de biogás.
El digestato: un subproducto con potencial agrícola
Sin embargo, durante el proceso de digestión anaerobia de sustratos orgánicos de diferente origen (fracción sólida urbana, lodos de depuradora, ganadería, etc.) se obtiene como subproducto el digestato, los restos orgánicos parcialmente o no degradados del residuo o sustrato original.
Dicho digestato es una mezcla líquida que contiene minerales (nitrógeno, potasio y fósforo) que presentan interés para su aplicación en la agricultura. En función de su procedencia y del proceso, los digeridos pueden tener una composición altamente variable, con lo cual su gestión debe adecuarse tanto a la escala del proyecto como al entorno donde se ubica la planta de digestión anaerobia.
Uno de los retos más importantes de la digestión anaerobia es la valorización y gestión de los digestatos residuales del proceso, que se producen en grandes volúmenes. Existen diversas estrategias emergentes para el tratamiento de la fracción líquida y/o sólida del digestato.
Aplicación directa en campo: En cuanto a la aplicación directa en campo se puede almacenar el digerido en balsas para su aplicación en el momento indicado. Un inconveniente de esta opción es que no reducimos en absoluto el volumen del digerido, por tanto, los costes de transporte si fuera necesario serían más elevados. Además la aplicación en campo está limitada por legislaciones nacionales y que, dependiendo de la concentración de algunos compuestos en el digestato, permiten o no su aplicación directa.
Acondicionamiento y tratamiento:
El acondicionamiento más habitual del digerido consiste en la deshidratación del mismo o de la separación de sus dos fases: la fase líquida y la sólida.
Opciones de valorización de la fracción sólida
Usos de la fracción sólida:
- Producción de biofertilizantes.
- Producción de biocombustibles sólidos: pellets de combustible, briquetas u otros materiales combustibles para su uso en la producción de energía térmica.
- Producción de biogás: Algunas instalaciones utilizan la fracción sólida como sustrato adicional para la producción continua de biogás en plantas de biogás.
- Producción de bioetanol. El digerido proveniente de residuos agrícolas aún contiene lignina residual (polímeros orgánicos complejos) y carbohidratos capaces de ser empleados como sustratos para la producción de azucares y fermentación alcohólica.
- Obtención de biocarbón/biochar. La obtención de biochar a partir de la fracción sólida del digerido puede ser un enfoque interesante para la gestión sostenible de residuos orgánicos y la producción de un producto con valor agregado. El biochar es un material carbonáceo poroso y estable que se puede utilizar como enmienda del suelo para mejorar la calidad del suelo y la retención de nutrientes.
Valorización de la fracción líquida: recuperación de nutrientes
Para la valorización de la fracción líquida del digestato existen tecnologías de recuperación de nutrientes:
- Tecnologías de eliminación de nitrógeno: El contenido en nitrógeno de una corriente líquida puede ser disminuido mediante el empleo de un reactor biológico. Si el contenido en materia orgánica es suficiente, se puede optar por un proceso de nitrificación-desnitrificación, donde se elimina de forma simultánea nitrógeno y materia orgánica biodegradable. Si por el contrario, la relación entra la materia orgánica y el nitrógeno es relativamente baja, se deben considerar bacterias autótrofas, como las que participan en los procesos combinados de nitrificación parcial y Anammox.
- Cultivos acuáticos para la recuperación de principalmente (NPK). La tecnología de recuperación de nutrientes mediante el uso de lentejas de agua y microalgas implica la estabilización de la materia orgánica, y una higienización parcial. Su potencial, más allá de la recuperación de nutrientes, es el de contar con una mayor eficiencia energética y una reducción de la emisión de gases efecto invernadero (GEIs) al consumir el CO2 para sus proceso fototrópicos. Además, mediante un procesamiento adecuado se pueden obtener diversos productos de valor: biogás, biofertilizantes, ingredientes para alimentación animal, etc. En referencia a la utilización de la lemna cabe destacar que, a diferencia de las microalgas, esta planta acuática es menos sensible a la turbidez y sigue ofreciendo las ventajas de las algas: recuperación de los nutrientes, elevada la producción de biomasa y fácil cosechado.
- La recuperación de nutrientes mediante el stripping, procesos de ultrafiltración por membranas.
- Eliminación de la materia orgánica biodegradable, la DQO y el nitrógeno amoniacal mediante un proceso biológico en un reactor biológico de membranas MBR, con el objetivo de convertirlo en una corriente apta para su eliminación
Eliminación:
La última opción, deshacernos del digerido, es la menos deseada, porque tener un residuo del que se puede obtener algún provecho y no emplearlo no es lo ideal.
Una de las opciones existentes para eliminar el digerido es la incineración del mismo. Esto, sin embargo, imposibilita su posterior uso agrícola y no se puede comercializar como biofertilizante tampoco.
Estrategias emergentes: innovación más allá de lo convencional
Por último, también existen tecnologías de tratamiento del digestato emergentes:
- Producción de Material de construcción: algunos estudios han explorado el uso del digestato como materia prima para la fabricación de materiales de construcción como ladrillos o paneles.
- Producción de Biodiésel. El biodiesel se puede obtener a partir de digestato utilizando un proceso de transesterificación, que es una reacción química en la cual un triglicérido (como el aceite vegetal) reacciona con un alcohol en presencia de un catalizador para producir ésteres metílicos o etílicos (biodiesel) y glicerina como subproducto.
- Producción de Biopesticidas. La obtención de biopesticidas a partir de digerido implica la extracción y purificación de compuestos biológicamente activos presentes en el digestato que tienen propiedades pesticidas.
El reto de gestionar grandes volúmenes de digestato
Si bien las posibilidades de valorización son amplias, la gestión de grandes cantidades de digestato sigue siendo un desafío logístico y económico. La opción menos deseable es la eliminación directa, como la incineración, ya que desaprovecha su potencial como recurso valioso.
La valorización del digestato representa una oportunidad para integrar aún más la economía circular en la gestión de residuos orgánicos. Con estrategias innovadoras y tecnologías emergentes, es posible transformar un residuo en recursos clave para la sostenibilidad global.
