En junio de 2020, con un claro objetivo de impulsar la economía circular en el sector agroganadero, comenzó su andadura el proyecto “PyroDigest” destinado a potenciar el aprovechamiento de residuos agrícolas y ganaderos para la producción de energía renovable y sólidos adsorbentes de bajo coste, útiles en las propias explotaciones de ganadería intensiva.

Este proyecto se desarrolla en el Grupo de Procesos Termoquímicos (GPT) perteneciente al Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A) de la Universidad de Zaragoza. El grupo cuenta con casi 40 años de experiencia en la valorización eficiente de residuos biomásicos mediante procesos de pirólisis y gasificación, para la obtención de bioenergía y/o productos de valor añadido. Entre otros residuos se ha trabajado con lodos de depuradora, deyecciones ganaderas, pelos de cerdo, harinas cárnicas, residuos agrícolas y forestales, residuos de la industria papelera, plásticos y combustibles derivados de residuos. La actividad desarrollada en el grupo no solo se ha llevado a cabo a nivel de laboratorio, sino que también se ha colaborado con importantes empresas como Cadagua, TaimWeser y Urbaser en el diseño, construcción y operación de plantas a escala piloto (100 kg/h) y de demostración (750 kg/h), siempre con el objetivo de contribuir al aprovechamiento y valorización de residuos, la obtención de energía renovable y la mitigación del cambio climático.

El proyecto “PyroDigest” pretende contribuir a la mejora de la sostenibilidad del sector agroganadero, clave en la economía y en el desarrollo rural de España. Se trata de un sector con un importante impacto social y económico, pero también con importantes repercusiones medioambientales. Está considerado el segundo sector emisor de gases de efecto invernadero, siendo el causante del 25 % del total de las emisiones difusas del país, y contribuyendo también a la degradación del suelo y de los recursos hídricos. Uno de los aspectos clave para reducir este impacto es la correcta gestión de los residuos orgánicos generados en las grandes explotaciones de ganadería intensiva, entre los que destacan los estiércoles y purines y los subproductos de origen animal no destinados a consumo humano, así como los residuos vegetales de origen agrícola y forestal.

En el marco de los objetivos de la Unión Europea (UE) para el periodo 2010-2030, en cuanto al uso de energías renovables y a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, se ha promovido activamente la producción de biogás, un combustible renovable generado en la degradación de materia orgánica por la acción de microorganismos, que contiene entre un 55 % y un 75 % de metano, y que se puede quemar para producir electricidad, calor o movimiento. La digestión anaerobia (en ausencia de oxígeno) es una tecnología apropiada para obtener biogás a partir de residuos biodegradables como son los purines y ciertos residuos del sector agrícola y agroalimentario. Sin embargo, a pesar de que España es una de las mayores potencias europeas en producción ganadera, el número de plantas de digestión anaerobia instaladas es muy limitado, con 207 plantas instaladas en 2017 frente a las 10.971 instaladas en Alemania. Los motivos de la escasa implantación de esta tecnología en España son fundamentalmente económicos.

Para potenciar su implementación es necesario superar tres grandes retos: (i) lograr una mayor flexibilidad en el tipo de residuos que se pueden procesar; (ii) abaratar costes en la limpieza y acondicionamiento del biogás, operaciones necesarias para mejorar su composición y calidad como combustible y (iii) buscar alternativas de gestión para el subproducto sólido, denominado digestato, resultante de la digestión (no sólo se genera biogás), ya que no siempre es posible su uso como enmienda orgánica en suelos agrícolas. Si se superasen estas limitaciones, teniendo en cuenta el número de explotaciones ganaderas en España, se podrían llegar a instalar 1.600 plantas de digestión anaerobia.

Con el fin de favorecer la implementación de la digestión anaerobia de residuos agrícolas y ganaderos, el proyecto PyroDigest propone evaluar la integración de dicha digestión con el proceso termoquímico de la pirólisis, con el objetivo de buscar una nueva aplicación para el digestato sólido. De este modo, en el pirolizador podría tratarse el digestato junto a otros residuos difícilmente biodegradables, con el fin de transformarlos en sólidos adsorbentes de bajo coste. Estos sólidos podrían aprovecharse en la propia planta de digestión para depurar el biogás obtenido, reduciendo la presencia de algunos compuestos indeseados en el gas como el CO2 (presente en un 30-45 % vol.) o el H2S (presente a nivel de trazas), que quedarían adsorbidos (retenidos) en el sólido. Con el uso de materiales adsorbentes de bajo coste se podría abaratar el proceso de depuración del biogás, reduciendo así la necesidad de carbón activo comercial. Una vez limpio, el biogás podría utilizarse en la propia explotación para la producción de electricidad o calefacción, o incluso inyectarse en la red de gas natural, para lo que se requeriría un nivel de depuración más exigente (metano al 96% de riqueza).

Debido a la amplia variedad en la composición de los residuos que pueden encontrarse en las diferentes explotaciones agroganaderas, en este proyecto se está estudiando la influencia de diversos factores en la preparación de los sólidos adsorbentes y en su capacidad para retener CO2 y H2S, no solo a partir de diferentes residuos reales, sino también a partir de los principales componentes estructurales de dichos residuos (celulosa, lignina, proteínas y materia inorgánica), así como de sus mezclas. El objetivo de este estudio es llegar a predecir el tipo de residuo o mezcla de residuos más apropiada para la obtención de sólidos adsorbentes útiles en la limpieza del biogás. Además, dado que otra de las características que debe reunir un buen material adsorbente es su fácil regeneración, debe evaluarse también la posibilidad de regenerar el material (desorber los contaminantes retenidos) para su uso en varios ciclos.

En resumen, este proyecto pretende contribuir a la consecución de algunas de las metas establecidas en la Agenda 2030 para los Objetivos de Desarrollo Sostenible, como son aumentar el porcentaje de la energía renovable (en este caso a partir de residuos de biomasa) en el conjunto de fuentes de energía, mejorar la gestión de residuos como los purines, cuya problemática no se ha resuelto por completo hasta el momento, y promover el desarrollo industrial en zonas rurales.