Desde la UNAM

La basura orgánica como fuente de energía – Iván Moreno Andrade

Normalmente pensamos en la basura como algo indeseable que no necesitamos. Este paradigma poco a poco ha cambiado, ya que ahora se puede ver como una fuente de materiales que pueden ser reciclados y transformados en nuevos productos. La generación de estos residuos se ha ido incrementando en nuestro país al paso de los años y actualmente generamos más de 100,000 toneladas diariamente, las cuales están conformados por residuos orgánicos de cocina y jardín (54%), plásticos (9%), papel y cartón (10%), vidrio (4%) y otros materiales (12%), incluyendo textiles, metales, pañales, etcétera.

El vidrio, el plástico, el papel y el cartón son materiales reciclables. En el caso de los residuos sólidos orgánicos (RSO), la mayor parte llega a los rellenos sanitarios creando problemas debido a su descomposición sin control, provocando fetidez, brote de enfermedades y producción de lixiviados (los cuales, si no existe un manejo correcto, pueden contaminar el suelo y en caso de infiltrarse, pueden contaminar las aguas subterráneas y los acuíferos aledaños al relleno sanitario).

Una opción sustentable es emplear estos residuos orgánicos como materia prima para la producción de bioenergía. Por medio de un proceso conocido como Digestión Anaerobia, es posible producir biogás usando microorganismos anaerobios que transformen los RSO. El biogás es una mezcla de metano (50 % al 75 %), dióxido de carbono y trazas de otros gases (como el nitrógeno). Este biogás puede ser empleado como biocombustible (para quemarse de manera similar al gas natural) en estufas y calentadores o utilizarse en sistemas para cogenerar electricidad y calor.

La Digestión Anaerobia es un proceso biológico que se realiza en ausencia de oxígeno y ocurre naturalmente en tractos digestivos de animales (rumiantes, insectos e incluso humanos). De hecho, para entender de manera sencilla este proceso, se puede hacer la analogía de un sistema de producción de biogás con el sistema digestivo de una vaca.

Residuos sólidos orgánicos de mercados empleados para la producción de biocombustibles gaseosos.

Inicialmente existe una molienda mecánica de los RSO (ya sea por masticación en la vaca o una trituradora en la planta de tratamiento). La pasta de materia orgánica resultante se traslada a un reactor de fermentación microbiana (el rumen en el caso de la vaca) donde ocurre una hidrólisis, en la cual los compuestos de mayor peso molecular como polisacáridos, lípidos y proteínas se rompen por acción de enzimas formándose los correspondientes monómeros (azúcares, ácidos grasos y aminoácidos, respectivamente) y después bacterias acidogénicas los transforman a ácidos grasos volátiles (AGV), principalmente acético, propiónico, butírico y valérico y liberan CO2 e hidrógeno (H2) como subproducto. En esta parte del proceso es muy importante la recirculación de los subproductos generados (recirculación mecánica en el biorreactor y en las vacas la regurgitación del material semidigerido a la boca, donde lo mastican nuevamente y lo vuelven a tragar para continuar la digestión), ya que así las fibras de origen vegetal y hemicelulosas pueden tener un mayor tiempo de retención en el reactor y pueden ser degradadas correctamente. Finalmente, microrganismos metanogénicos emplean los AGV como precursores de la producción de biogás.

Un digestor anaerobio puede producir 70 m3 de metano a partir de una tonelada de residuos orgánicos, siempre y cuando éste opere de manera correcta, por lo que las investigaciones que actualmente se llevan a cabo en este tema se centran en maximizar la producción de biogás y mantener la estabilidad del proceso. Por lo anterior, en el laboratorio trabajamos con reactores piloto para afinar las variables de proceso y evaluar estrategias con las cuales se puede garantizar la producción eficiente del biocombustible.

Adicional a la generación de biogás, al final del proceso anaerobio obtenemos un producto denominado digestato, el cual contiene nutrientes y puede ser empleado como biofertilizante y mejorador de suelo, con lo que aumentamos la valorización del residuo original.

Digestor anaerobio de laboratorio para la producción de biogás a partir de residuos sólidos orgánicos.

Esta tecnología se ha empleado recientemente en comunidades rurales de países en desarrollo (especialmente en India y China) para solventar los problemas de energía. En este caso, pequeños sistemas de producción de biogás de alrededor de entre dos y diez metros cúbicos son instalados fuera de las casas donde son vertidos los desechos sólidos derivados de la cocina para generar biogás. Éste es canalizado a la estufa de la casa para emplearse como gas para cocinar o para la iluminación de la misma. En China, las políticas y apoyo gubernamental han permitido que operen más de treinta millones de biorreactores para producir biogás, logrando que 20% de la población rural cuente con este tipo de tecnología.

En México se ha iniciado la implementación de este tipo de tecnologías de manera incipiente, por lo que es un nicho de oportunidades con un gran potencial para su uso a nivel industrial y rural. Es necesario que continuemos con la investigación en este tema para impulsar su uso en nuestro país y así ya no ver a la basura orgánica como un desperdicio, sino como materia prima para la obtención de biocombustibles.

Dr. Iván Moreno Andrade

Investigador de la Unidad Académica del Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla

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