El proyecto Ecoval Sudoe logra producir ácidos grasos volátiles de alta pureza a partir de lodos y biorresiduos urbanos

La capacidad de los residuos orgánicos de origen urbano para aumentar la diversidad microbiológica en suelos agrícolas y forestales también ha sido demostrada

El proyecto Ecoval Sudoe, cofinanciado por el Programa Interreg Sudoe a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), ha llegado a su fin con éxito. Este proyecto, que se inició en noviembre de 2020, ha logrado escalar con éxito la tecnología de producción de ácidos grasos volátiles de alta pureza a partir de lodos de depuradora y biorresiduos urbanos. La iniciativa ha demostrado que ambos residuos orgánicos tienen un enorme potencial para el desarrollo de las biofactorías, y que pueden ser utilizados como materia prima renovable y sostenible en la industria química.

Gracias a la financiación europea, de cerca de un millón y medio de euros, y al trabajo del consorcio también se ha conseguido el desarrollo de modelos de negocio y la identificación de barreras legales que dificultan su implementación. Además, se ha demostrado que el modelo se puede replicar en entornos industriales, lo que abre la puerta a su implementación en diferentes sectores como la conservera o láctea.

Los resultados del proyecto Ecoval, (Estrategias de coordinación de gestión y valorización de fangos y residuos orgánicos en la región SUDOE), también han puesto de relieve la capacidad de aprovechamiento de residuos orgánicos de origen urbano (bioestabilizado de basuras y lodos de depuradora) para aumentar la diversidad microbiológica en suelos agrícolas y forestales.

Gracias a esta iniciativa, liderada por Cetaqua y con la participación de un consorcio formado por la Universidade de Santiago de Compostela, Fundación Patrimonio Natural de Castilla y León, Fundación Empresa-Universidad Gallega, INSA Toulouse, Nereus, Porto Ambiente y Aguas do Tejo Atlántico, se ha avanzado en la producción sostenible de materiales y productos químicos a partir de residuos orgánicos, contribuyendo así a la economía circular y a la protección del medio ambiente.

Recursos y concienciación ambiental

Más allá de los resultados a nivel técnico, el consorcio ha incidido mucho en la educación y concienciación ambiental; puesto que la correcta separación de los residuos es de extrema importancia para proyectos como Ecoval Sudoe.

Cerca de 1.500 alumnos de distintas edades participaron en actividades puestas en marcha por el consorcio con el objetivo de concienciar sobre la correcta separación en origen de los residuos, con un enfoque especial en el quinto contenedor destinado a la separación de la fracción orgánica y en los residuos que no deben arrojarse al inodoro. Una de las campañas de comunicación llevadas a cabo por el proyecto fue galardonada con el Premio Especial Europeo de la Semana Europea de Reducción de Residuos en reconocimiento a su impacto, creatividad y carácter participativo.

En la web del proyecto se encuentran además otros materiales como vídeos y posters o una guía de buenas prácticas, que permiten a los visitantes resolver sus dudas sobre la correcta separación de residuos, también juegos interactivos para poner a prueba los conocimientos adquiridos. Todas estas herramientas son esenciales para escalar modelos de negocio como el que propone Ecoval, puesto que, sin una correcta separación de los residuos, ningún proceso innovador para la valorización de residuos puede llevarse a cabo.

Optimización, evaluación y desarrollo: las aportaciones de INSA Toulouse a ECOVAL

Con más de 17,000 ingenieros presentes en todos los sectores económicos, el Instituto Nacional de Ciencias Aplicadas de Toulouse (INSA Toulouse), es una institución pública de carácter científico, cultural y profesional, bajo la autoridad del Ministerio francés de la Enseñanza Superior, creada en 1963 y reconocida por la excelencia de su formación y de sus alumnos. Su participación en el proyecto Sudoe ECOVAL se centra en tres acciones: la optimización de la producción de ácidos grasos volátiles en biorreactores, la evaluación del potencial metanogénico de los digestatos de acidogénesis y el desarrollo de un modelo del sistema mundial de gestión de biorresiduos urbanos.

 

Optimización de la producción de ácidos grasos volátiles en biorreactores

En colaboración con CETAQUA, INSA Toulouse está trabajando para optimizar la producción de Ácidos Grasos Volátiles (AGV) a partir de biorresiduos. Esta producción se lleva a cabo en un biorreactor que realiza acidogénesis. Luego los AGV son extraídos y purificados para su uso comercial. INSA Toulouse utiliza un modelo de simulación dinámica del proceso de acidogénesis para describir la evolución de sustratos y productos de reacción según los parámetros operativos del proceso. Esta herramienta permite elegir las condiciones de operación que conducen a la producción más importante de AGVs y las más favorables para la comercialización. Una colaboración con la empresa Nereus condujo a la integración de las limitaciones de la recuperación de los AGV en los criterios para optimizar la producción de estos últimos.

Los avances obtenidos permiten tener en cuenta la variabilidad de los biorresiduos y las inhibiciones de determinados procesos biológicos para predecir mejor las cantidades y calidades de los productos formados.

 

Evaluación del potencial metanogénico de los digestatos de acidogénesis

Tras la producción de los AGV, queda un residuo material que puede recuperarse mediante metanización. INSA Toulouse está evaluando la producción de metano sobre este residuo. Está desarrollando un proceso continuo original que aumenta la producción de metano y, por lo tanto, la recuperación de biorresiduos. Este proceso se basa en un acoplamiento entre una digestión mesófila del desecho acoplada con una digestión termófila del digestato. Los avances obtenidos permiten reducir la cantidad de lodos a eliminar gracias a una degradación más profunda de los lodos mixtos. Veremos este otoño si estos resultados se pueden reproducir en residuos de lodos acidificados y luego en biorresiduos.

 

El desarrollo de un modelo del sistema mundial de gestión de biorresiduos urbanos

La herramienta de modelado global permite evaluar los canales de gestión de biorresiduos a nivel de ciudad. El objetivo es cuantificar la producción de biorresiduos en un territorio urbano y optimizar su recogida, transporte, tratamiento y valorización en ácidos grasos volátiles y metano. El modelado se desarrolla utilizando datos y escenarios de tres ciudades: Toulouse (Francia), Oporto (Portugal) y Palencia (España); con diferentes tamaños, planificación urbana y estrategias de recolección. Toulouse y Palencia apuestan por la recogida en puntos de entrega voluntaria (PAV) y el compostaje, mientras que Oporto ya dispone de recogida puerta a puerta.

Los tres casos de estudio se utilizan para comparar varias soluciones de tratamiento: compostaje y/o digestión anaeróbica para 2030 o producción de AGV. La comparación se realiza a partir de los balances de flujo y energía. La cooperación con otro socio (Biogroup CRETUS USC) también permite una comparación sobre la base de los impactos ambientales de los canales de gestión de biorresiduos. El modelo ya está desarrollado y se están realizando las simulaciones de los primeros escenarios.

En última instancia, esta herramienta de modelado y los resultados resultantes ayudarán a las comunidades y empresas a tomar decisiones sobre los métodos de gestión más virtuosos desde el punto de vista del impacto ambiental y la rentabilidad económica. También permitirá identificar los puntos del sector a optimizar como prioritarios.

Esquema del piloto MAD-TAR del proyecto ECOVAL instalado en el INSA de Toulouse, Francia.

CETAQUA muestra en CORFU los avances de ECOVAL en la gestión sostenible de residuos

cetaqua muestra en corfu avances ecoval

La Conferencia Internacional sobre la Gestión Sostenible de los Residuos Sólidos (también llamada CORFU 2022) tuvo lugar en la isla griega Corfú entre el 15 y el 18 de junio. Este año, en su novena edición, buscó abordar la importante cuestión de la gestión sostenible de los residuos sólidos mediante la promoción de prácticas seguras y tecnologías eficaces. Pretendió estimular el interés de científicos y ciudadanos e informarles sobre los últimos avances en el campo de la gestión de los residuos sólidos municipales. Las exposiciones se ubicaron en el Teatro Municipal del centro de la ciudad, aunque también se pudieron seguir online, todo con previa inscripción y reserva de plaza.

 

Los temas tratados tocaron de cerca al proyecto ECOVAL y sus innovaciones. Por eso, el jueves 16 a las 18:00hrs, Ánder Castro, investigador de CETAQUA, expuso dentro de la conferencia los resultados obtenidos a través de la experimentación en la planta piloto EDAR de Ourense. La ponencia llevó por nombre “Thermal hydrolysis pre-treatment has no positive influence on VFA production from sewage sludge” y fué fruto de las investigaciones del propio Ánder junto con S. Balboa, V. Paramá, B. Álvarez, C. Castro-Barros, J.M. Lema y A. Taboada-Santos. Se encuadró en la sesión XV del evento, en la sala 3, dedicada a la valorización de los residuos.

 

Más específicamente, la charla trató el efecto que tienen los pretratamientos de fangos de depuradora (en concreto el denominado hidrólisis térmica) en la producción de ácidos grasos volátiles. Este conocimiento es muy útil para reforzar el objetivo general de la conferencia: dar un paso más allá en la gestión de los residuos sólidos, para lo que ayuda en gran medida aprender sobre cómo conseguir productos de valor añadido aplicándoles procesos de biorrefinería.

 

La conferencia fue una gran oportunidad para juntar a científicos y profesionales de departamentos gubernamentales, industrias, ayuntamientos, universidades, empresas privadas y centros de investigación, siendo un foro de intercambio de las ideas y técnicas más novedosas en el mundo de la gestión de residuos.

Convertir el lodo en oro

A eso se dedica la red NEREUS dentro del proyecto ECOVAL. Ecoval Sudoe está desarrollando un método de extracción de moléculas de alto valor añadido, los Ácidos Grasos Volátiles (AGVs), a partir de lodos procesados. El objetivo del proyecto NEREUS es probar un proceso de extracción y purificación de AGVs a partir de los lodos que les envía el coordinador CETAQUA. Este proceso debe ser económicamente viable y cumplir con las especificaciones del mercado. Además de esta doble limitación, existen barreras legales relacionadas con la recuperación de biorresiduos y lodos de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Por eso el proyecto Ecoval Sudoe intenta ir más allá de lo establecido.

 

Extraer, higienizar, filtrar y concentrar
NEREUS ha desarrollado una planta piloto de nanofiltración dinámica que presenta tres grandes ventajas: extrae las moléculas de interés de los lodos orgánicos, garantiza su higienización y filtra a bajo coste energético. Tras esta primera etapa de filtración, se aplican procesos de concentración para lograr el objetivo deseado.

La materia orgánica residual se valoriza aún más en el INSA de Toulouse para la producción de energía y a través del estudio de aplicación de la tierra en la Fundación Patrimonio Natural de Castilla y León.

ECOVAL Sudoe con el Día Mundial del Agua

El día 22 de Marzo se celebra el día Mundial del agua. Este 2022 el foco de atención se centra en las aguas subterráneas: aquellas que alimentan, aparte de ríos y manantiales, pozos y bombas. La vida no sería posible sin ellas. La mayoría de las zonas áridas del planeta dependen por completo de este recurso, que suministra una gran proporción del agua que utilizamos para fines de consumo, saneamiento, producción de alimentos y procesos industriales.

Casi la totalidad del agua dulce en forma líquida del mundo es agua subterránea. En buena parte del globo estas reservas están siendo sobreexplotadas y corremos el riesgo de debilitar este recurso. Además, a medida que el cambio climático empeora, las aguas subterráneas son cada vez más críticas, lo que hace más necesario que nunca gestionarlas de forma sostenible, así como reaprovechar y darle una segunda vida al resto de fuentes de agua de las que disponemos. La ONU acaba de publicar con motivo de este Día su informe anual sobre el estado del agua, puedes consultarlo aquí.

ECOVAL se suma a esta celebración, que pretende concienciar acerca de la crisis mundial del agua y la necesidad de buscar medidas para abordarla de manera que alcancemos el Objetivo de Desarrollo Sostenible No 6: Agua y saneamiento para todos antes de 2030. Para acercarnos a ese horizonte, no nos podemos olvidar de las aguas residuales y su gestión.

 

1 millón 300 mil toneladas de lodos no reaprovechados

Los procesos de depuración de aguas residuales urbanas generan grandes cantidades de lodos. Solo en Galicia, se generan más de 150 mil toneladas al año de estos lodos, que llenarían cada año el interior de la catedral de Santiago de Compostela. Si hablásemos de la cifra en el espacio Sudoe subiría a 1 millón 300 mil toneladas.

Estos lodos se han visto tradicionalmente como un residuo, pero en el proyecto Ecoval Sudoe demostramos la viabilidad técnica de su transformación en productos de alto valor añadido como Ácidos Grasos Volátiles que se transforman en adhesivos, lubricantes o pinturas en la industria química y petroquímica o fertilizantes. Una transformación profunda en la gestión del ciclo del agua basándose en la economía circular y la sostenibilidad. La Biofactoría de Ourense permite así ir más allá del tradicional concepto de depuración del agua para transformar los lodos en nuevos recursos de valor y garantizar una segunda vida para ellos. Puedes aprender más sobre la fucnión de ECOVAL en la valorización de aguas residuales que permite ampliar el ciclo de este recurso clave para la vida en el siguiente video:

Para seguir la conversación online sobre el Día Mundial del Agua 2022, puedes usar las etiquetas #DíaMundualdelAgua y #WorldWaterDay o consultar la cuenta de la ONU dedicada a ello.

¿Qué son los ácidos grasos volátiles?

Los ácidos grasos volátiles (AGVs) son unos compuestos orgánicos con seis o menos carbonos en su estructura. Aunque estos términos son extraños para el gran público, lo cierto es que podemos encontrar dichos ácidos en la naturaleza, resultantes normalmente de procesos bacterianos, como la digestión anaeróbica. Dado su alto valor energético, los AGV son parte habitual del metabolismo animal, y es tal su versatilidad que es posible encontrarlos en la producción del vinagre (acético), en los aromatizantes alimentarios (butírico) o conservantes (propiónico). En la actualidad, los ácidos grasos volátiles se obtienen prácticamente en su totalidad a partir de recursos fósiles, lo que implica un muy elevado impacto ambiental.

No obstante, estos AGV pueden producirse a través de procesos biológicos desarrollados en las últimas décadas y sobre los que se siguen encontrando nuevas vías más eficientes y precisas. Además, pertenecen a la categoría de productos intermedios, esto es, pueden ser convertidos en una gran variedad de productos finales (plásticos, pinturas, lubricantes, cosméticos, etc.) en función de los procesos seleccionados. Esta flexibilidad para la obtención y la conversión es una de las razones que hacen que la demanda de AGV en el sector químico no deje de crecer.

En el marco del proyecto ECOVAL SUDOE se desarrollan tecnologías para la producción de estos ácidos a partir de los lodos de depuradora y biorresiduos generados en el entorno urbano. El proyecto impulsa así el modelo de biorrefinería o biofactoría, instalaciones de nueva concepción que generan subproductos de alto valor añadido a partir de -los mal llamados- residuos. Partiendo de estos sustratos se logran cadenas cortas de carbono, ácidos grasos volátiles, que en el caso de ECOVAL son preferentemente el acético, el butírico y el propiónico.

El origen renovable en la producción de AGV representa todavía una fracción mínima, por lo que es fundamental que el desarrollo de soluciones basadas en la economía circular como la que propone ECOVAL, totalmente alineada con los objetivos de la Unión Europea de ser el primer continente climáticamente neutro en 2050.

Interesante, ¿verdad? Pues aquí puedes leer cómo se ha empezado a trabajar en la planta piloto del proyecto.