El uso de lodos residuales para generar biogás, en un nuevo proyecto de IQS

El proyecto M-AD-NESS de IQS obtuvo el tercer premio a los mejores proyectos de I+D en el VII Water Innovation Day, una jornada destinada a fomentar la transferencia de conocimiento y poner en valor las innovaciones tecnológicas y de investigación más destacadas en el ámbito del uso sostenible del agua en Cataluña.

El sistema que propone este proyecto permitirá conseguir dos productos de alto valor añadido a partir del residuo urbano que constituyen los fangos de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDARs):

• Un fango tratado que cumpla con la Norma Europea y la Norma U.S. EPA que pueda ser utilizado como biofertilizante.

• Un biogás con una concentración mínima en metano del 90% (biometano) a bajo coste, que favorezca, mediante estimulación bioelectroquímica, la reducción del CO2 en el biogás, convirtiéndolo en metano.

Este proyecto, liderado por Yeray Asensio Ramírez y Daniel Vázquez Vázquez en el Grupo de Ingeniería y Simulación de Procesos Ambientales (GESPA) de IQS, tiene como objetivo desarrollar digestores anaerobios bioelectroquímicos (reactores que descomponen la materia orgánica sin oxígeno). Esta tecnología innovadora busca optimizar la producción de biometano in situ, con un contenido de metano del 90-94%, a partir de los fangos generados en las EDARs urbanas e industriales, mejorando a su vez la calidad del digestato (residuo sólido resultante del proceso de digestión).

El proyecto está financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades – Agencia Estatal de Investigación dentro de la convocatoria de Proyectos de Generación de Conocimiento 2023.

Un enfoque innovador ante la demanda energética

 Ante la creciente demanda energética, el metano contenido en el biogás producido a partir de los tratamientos anaerobios en las EDAR emerge como una posible fuente de energía local, además de ofrecer la capacidad de gestionar y valorizar eficientemente estos residuos urbanos, que se deben tratar para su consiguiente estabilización e higienización.

Actualmente, el sistema de tratamiento convencional de los fangos, mediante procesos de digestión anaerobia, resulta ineficiente y no garantiza su estabilización e higienización para convertirlos en un subproducto de valor añadido, como podrían ser los biofertilizantes. Además, en estos procesos, la producción de biogás está muy limitada por la baja eficiencia de las tecnologías utilizadas, lo que da lugar a mezclas gaseosas que varían entre un 50-65% en contenido de metano.

el proyecto propone añadir tecnologías electroquímicas microbianas, o biolectroquímicas, en los procesos de digestión anaerobia dual

Como solución, la comunidad científica ha desarrollado la digestión anaerobia Dual, que utiliza dos reactores a diferentes temperaturas para optimizar la descomposición de la materia orgánica. Sin embargo, esta técnica aún produce biogás con un contenido de CO2 significativo (15-20%), impidiendo alcanzar la calidad de biometano.

En este contexto, el proyecto M-AD-NESS de IQS propone añadir tecnologías electroquímicas microbianas, o biolectroquímicas, en los procesos de digestión anaerobia dual. La incorporación de electrodos conductores de la electricidad supone una herramienta de mejora y eficiencia en los procesos de tratamientos globales, así como un avance en el estado del arte de las tecnologías bioelectroquímicas, desde un punto de vista de proceso integral y siguiendo los principios de economía circular.

Además, para minimizar la huella ambiental y optimizar las condiciones del proceso a partir de los datos experimentales obtenidos en los dos digestores, se establecerá un modelo predictivo basado en Machine Learning para optimizar el rendimiento de producción de biometano a partir de las condiciones de alimentación (fangos) y de proceso.