Resumen

El acelerado desarrollo industrial y el crecimiento demográfico reciente han generado importantes desafíos ambientales, destacándose la gestión de residuos agroindustriales y la contaminación de recursos hídricos. Esta problemática, agravada por las actuales tensiones económicas globales y las disparidades sociales, motivó el establecimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) por parte de Naciones Unidas (Cepal, 2018). En el marco de estos objetivos, la búsqueda de fuentes energéticas alternativas y sistemas eficientes de tratamiento de residuos se ha convertido en una prioridad mundial. Asimismo, resulta apremiante resolver las demandas energéticas considerando los potenciales riesgos ambientales y los elevados costos asociados al tratamiento de los residuos. Entre las opciones disponibles, el aprovechamiento energético de biomasa residual emerge como una solución prometedora, combinando beneficios ambientales y agronómicos.

La digestión anaeróbica es una opción viable para el saneamiento ambiental y la producción de energía renovable. Este proceso puede configurarse en una o dos etapas, siendo el sistema de dos etapas el preferido debido a su mayor eficiencia. En la primera etapa, se produce biohidrógeno mediante fermentación oscura, mientras que, en la segunda etapa, se genera biometano a través de metanogénesis. Así, este enfoque dual permite aprovechar al máximo la producción de ambos gases, biohidrógeno y biometano.

Este proyecto investigará la metanogénesis usando el efluente de la fermentación oscura de residuos del cultivo de hongos (primera etapa). El efluente se utilizará como sustrato en una codigestión anaeróbica con distintos estiércoles (vacuno, porcino, avícola) en reactores secuenciales discontinuos.

Se explorarán diversas variaciones operacionales para identificar las condiciones óptimas que permitan: minimizar el tiempo necesario para la estabilización del proceso, maximizar la producción de biogás y mejorar la calidad del biofertilizante residual para su aplicación en suelos. En esta etapa se buscará la estabilización química y producción de metano (Gómez et al., 2016).

Las variables que se estudiarán incluyen, relaciones de carga orgánica, duración de los ciclos (hidrólisis, acidificación, metanogénesis), relación carbono/nitrógeno (C/N), alcalinidad, pH.

La investigación se desarrollará en dos fases a escala laboratorio: una exploratoria a nivel micro y una segunda fase con un reactor de mayor volumen (aproximadamente 30 litros) equipado con sistemas de medición y control de procesos.

Los parámetros que se medirán serán: pH, alcalinidad, volumen de gases producidos, actividad de enzimas hidrolíticas y oxidorreductasas, ácidos grasos volátiles (AGV), materia orgánica (MO) total y su fraccionamiento, fosfatos, nitrógeno total Kjeldahl (NTK), demanda química de oxígeno (DQO total y soluble), sólidos totales y sólidos volátiles, así como el volumen y la calidad de los gases obtenidos. El volumen y la calidad del biometano obtenido servirán como indicadores para determinar las mezclas más efectivas.

Esta etapa completa el ciclo de economía circular, transformando un residuo agroindustrial en energía renovable y biofertilizantes, alineándose con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS 7, 12 y 13).

ODS 7: Energía asequible y no contaminante. Justificación: El proyecto busca la producción de biometano a partir de residuos orgánicos, lo que representa una fuente de energía renovable y potencialmente más asequible y menos contaminante que los combustibles fósiles. La valorización energética de residuos contribuye a diversificar la matriz energética y a reducir la dependencia de fuentes no sostenibles.

ODS 12: Producción y consumo responsables. Justificación: El proyecto promueve la valorización de residuos agroindustriales (sustrato de poscultivo de hongos y estiércoles). Esto fomenta una economía más circular al transformar un desecho en recursos valiosos (biometano y biofertilizante), reduciendo así la generación de residuos y la necesidad de su eliminación inadecuada.

ODS 13: Acción por el clima. Justificación: La producción de biometano a partir de biomasa residual puede contribuir a la mitigación del cambio climático de varias maneras: Reducción de emisiones de metano: Al capturar y utilizar el metano liberado por la descomposición anaeróbica de residuos, se evita su liberación a la atmósfera, donde es un gas de efecto invernadero mucho más potente que el dióxido de carbono. Sustitución de combustibles fósiles: El biometano puede utilizarse como una alternativa renovable a los combustibles fósiles en diversas aplicaciones energéticas.

En el futuro se podría determinar la viabilidad económica del proceso de codigestión anaeróbica y evaluar el potencial agronómico del biofertilizante residual generado mediante la caracterización de sus propiedades y la realización de ensayos de germinación y crecimiento vegetal.