La glicerina, un subproducto del biodiésel, y los purines ligan bien para producir biogás, que además de generar un combustible de alto valor genera un efluente utilizado como abono agrícola. Así lo concluye una investigación del grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad de León, que pretende dar valor tanto a la glicerina, un subproducto que debido a la gran cantidad de producción de biodiésel se ha convertido en un residuo, y al purín, ya que los residuos de origen ganadero constituyen dos terceras partes de todos los que se generan en Castilla y León.
El punto de partida de la investigación es la «optimización de residuos de los distintos procesos productivos», contextualiza a DiCYT Álvaro Lobato, científico del grupo que dirige el profesor Antonio Morán. Para ello, estos científicos emplean un proceso denominado de codigestión, por el que «se integran dos residuos diferentes en una mezcla de forma que las carencias de una parte las pueda suplir la otra». Los investigadores pensaron que los dos ingredientes a combinar podrían ser la glicerina y los purines.
La glicerina procede de la fabricación del biodiésel y supone una de cada once partes en su proceso de producción. En origen, era empleada generalmente «por la industria cosmética, para, pro ejemplo, la base de cremas», explica Lobato. Sin embargo, al incrementarse paulatina y exponencialmente la generación de biodiésel, cada vez había más glicerina en el mercado, lo que la hizo perder valor y no podía ser asumida por la industria, por lo que se convirtió en residuo. La glicerina, explica el especialista, «es fácilmente degradable por lo que puede ser un cosustrato interesante en los procesos de codigestión». Se trata de una molécula sencilla compuesta de una cadena de tres átomos de carbono sin estructura aromática. Los purines, en cambio presentan un limitante, prosigue Álvaro Lobato, por su concentración de nitrógeno.
Proceso digestión anaerobia
El proceso de digestión anaerobia está dividido en cuatro fases. Comienza por la hidrólisis, en la que diferentes células secretan enzimas que rompen las cadenas orgánicas y forman moléculas más pequeñas y asimilables por otros organismos. En segundo término, las bacterias acidogénicas forman ácidos grasos, etano, ácido láctico y CO2 e hidrógeno de estas moléculas más sencillas. En la tercera fase, sucede la acetogénesis. Bacterias especializadas denominadas acetogénicas, a partir de los ácidos grasos y el láctico consiguen ácido acético. Finalmente, el proceso concluye con la metanogénesis, esto es, la creación de metano, uno de los compuestos principales del biogás. Son las bacterias hidrogenotróficas y acetoclásticas las que logran este gas. Las primeras, a partir del hidrógeno y del CO2 que quedó en la segunda fase. Las segundas, al fractura el ácido acético. En la actividad conjunta del consorcio de bacterias, es la cuarta fase la más frágil.
El experto explica que «al degradar un compuesto de alto contenido en nitrógeno, se deriva en aromático. Resulta que la glicerina, en su estructura tan sencilla, no contiene nitrógeno, pero los purines sí. Al mezclar ambas substancias, mejora la relación entre el carbono y el nitrógeno y se optimiza el proceso de digestión anaerobia, explica Álvaro Lobato. De este modo, tanto la glicerina como el purín se convierten en aliados interesantes para la industria productora de biocombustibles. Además, «ponemos en valor un residuo muy importante en Castilla y León, como el purín». Los investigadores, que presentaron estos avances en el último encuentro de la Red Española de Compostaje, celebrado en Palencia, analizan ahora como rentabilizar el proceso con la inclusión de residuos agrícolas como la paja de maíz o restos de remolacha.
Otros resultados
En el estudio, los científicos emplearon tres porcentajes diferentes de glicerina para observar las diferentes combinaciones: un 2%, un 5% y un 8%. Los resultados fueron más positivos conforme se elevó la presencia de este subproducto, obteniendo 2’1 litros de biogás por día en el primer caso, 3’8 en el segundo y 5’4 en el tercero. Este incremento de producción presenta, sin embargo, un límite. «Se observó que cuando se llegaba al 8%, existía un colapso en la actividad bacteriana, por lo que estimamos que el punto óptimo se encuentra entre el 5 y el 8%.
Asimismo, el grupo del Instituto de Recursos Naturales de la Universidad de León estudió el efluente producido, que se destina como abono agrícola. Los investigadores emplearon, como novedad, la resonancia magnética nuclear para observar las estructuras moleculares y conocer los componentes resultantes del digerido. «Esta tecnología nos mostró que la glicerina y las cadenas complejas desaparecen y aumentan las estructuras aromáticas, importantes para el ácido húmico del suelo».
El trabajo ha tenido financiación tanto pública como privada. Por parte de las administraciones, han participado el Ministerio de Ciencia e Innovación, la Junta de Castilla y León y la propia Universidad de León. Por parte del sector privado, han participado empresas tecnológicas. En el trabajo participan además Vanessa Redondas, Marta Elena Sánchez Morán y Xiomar Gómez.
