Un equipo de investigación de las universidades de Cádiz y Campinas (Brasil) confirma la rentabilidad económica de un proceso biológico que aplica microorganismos para obtener energía eléctrica y térmica. En concreto, los expertos simularon y compararon los costes de esta metodología empleando residuos de caña de azúcar y maíz, generados en la extracción de etanol -utilizado como combustible en los vehículos-. Así, los científicos proponen un método que mejora la eficiencia de la producción y genera carburante sostenible, que puede reutilizarse en la propia fábrica o en otros edificios.

Equipo de investigación.

En el estudio titulado ‘Techno-economic evaluation of bioenergy production from anaerobic digestion of by-products from ethanol flex plants’ y publicado en Fuel, los científicos también evalúan el impacto ambiental que produce el proceso de generación de biogás a partir de los residuos de la caña de azúcar y el maíz, empleados para obtener etanol.

Normalmente, este sistema provoca emisiones negativas para el medio ambiente, como el dióxido de carbono (CO2). Sin embargo, la propuesta de los expertos incrementa el aprovechamiento de los desechos industriales y disminuye sus efectos adversos en el entorno. ”Hemos confirmado que con este método podemos reducir aproximadamente 4.000 toneladas de CO2 al año, el equivalente en peso a media torre Eiffel”, explica a la Fundación Descubre la investigadora de la Universidad de Cádiz Miriam Tena.

Además, los expertos estiman que este método podría generar aproximadamente 15 Gigavatios de electricidad por hora al año y 137.000 Gigajulios de energía térmica al año, cantidad suficiente para abastecer aproximadamente a dos millones y medio de hogares. “La energía producida puede destinarse a la propia planta de producción de etanol o a la red eléctrica”, añade Miriam Tena.

Viabilidad económica

El equipo de investigación centró su labor en la evaluación de la digestión anaerobia de los residuos generados en las plantas de extracción de etanol a partir de caña de azúcar y maíz. Este proceso implica que bacterias y arqueas -ambos organismos microscópicos- realizan sus funciones biológicas en ecosistemas sin oxígeno, donde se alimentan de la materia orgánica y la degradan. Se trata de la misma descomposición que sufre, por ejemplo, el tejido humano cuando muere por falta de irrigación sanguínea y se gangrena.

Laboratorio UCA.

Este proceso microbiológico genera dos subproductos. Por una parte, un biogás, que se usa para producir energía eléctrica y térmica. Por otra, un material sólido con aspecto de lodo, procedente de los propios desechos de las bacterias y empleado habitualmente como biofertilizante o como biocombustible.

Para determinar si el empleo de este proceso era viable económicamente, los expertos calcularon de forma teórica la producción de biogás en tres escenarios diferentes. El primero, con los desechos del maíz, el segundo con los de la caña de azúcar y el tercero con residuos de ambos tipos de plantas.

Laboratorio Unicamp.

Por un lado, analizaron parámetros técnicos, como el coste de la maquinaria utilizada en el proceso de digestión anaerobia, precio del agua y electricidad, entre otros. Por otro lado, simularon parámetros económicos, por ejemplo, el precio de venta del biogás, financiación y costes de la planta de producción. “Nuestro objetivo era validar un método que, por un lado, nos permitiera obtener energía más limpia y, por otro, pudiera sostenerse económicamente en una empresa”, explica Miriam Tena.

Residuos agroalimentarios

Actualmente, las profesoras Montserrat Pérez y Rosario Solera del Departamento de Tecnologías del Medio Ambienta de la Universidad de Cádiz, en colaboración con la profesora doctora Tânia Forster de la Escuela de Ingeniería de Alimentos de la Universidad de Campinas (Brasil) analiza a escala de laboratorio la digestión anaerobia de los residuos, es decir, cómo las bacterias degradan la materia orgánica en ausencia de oxígeno hasta que se obtiene metano. En concreto, centran su labor investigadora en lodos procedentes de depuradora y residuos agroalimentarios como vinazas de vino para la obtención de hidrógeno y metano. Estos compuestos generan un biogás que puede emplearse para el uso doméstico e industrial. “Mediante una evaluación técnica y económica, queremos comprobar que este proceso es viable para que las empresas interesadas puedan implantarlo a nivel industrial”, comenta Miriam Tena.

En este estudio se han empleado residuos de caña de azúcar y maíz, generados en la extracción de etanol. Foto: Freepik.

Este trabajo ha sido financiado por la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de São Paulo (FAPESP) y el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq). También ha recibido apoyo del Ministerio de Ciencia e Innovación de España mediante la ayuda para contratos predoctorales.

Referencias

Tena, M.; Buller, L.S.; Sganzerla, W.G.; Berni, M.; Fóster- Carneiro, T.; Solera, R. & Pérez, M. (2022). ‘Techno-economic evaluation of bioenergy production from anaerobic digestion of by-products from ethanol flex plants’. Fuel, 309, 122171.

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