Una nueva tecnología con nanopartículas de hierro triplica la producción de biogás

El biogás, mayoritariamente gas metano, es un recurso energético de naturaleza renovable que se obtiene de la descomposición de materia orgánica en un proceso de digestión anaerobia. Este gas se produce en digestores, unos tanques donde se deposita la biomasa (residuos urbanos, purines, restos de piensos, etc) y se somete a la acción de bacterias para degradarla y transformarla. Los microorganismos descomponen la materia orgánica, proceso del que se obtiene tanto el biogás como el fertilizante. Ahora, un equipo de investigadores de la empresa Applied Nanoparticles, una spin-off del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnologia y la Universidad Autónoma de Barcelona (España), ha conseguido aumentar un 200% la producción de biogás al introducir nanopartículas de hierro en los reactores, además de mejorar la calidad del fertilizante y hacer más eficiente energéticamente el proceso.

Esta técnica, que mejora el proceso de digestión y transformación de residuos, bautizada como Biogás Plus, no era el objetivo perseguido en el proyecto de investigación que, casi por casualidad, lo ha identificado y desarrollado. El equipo que ahora integra Applied Nanoparticles, liderado por el doctor en Física Fundamental en Estado Sólido Víctor Puntes, estaba investigando sobre la toxicidad de las nanopartículas cuando descubrió una reacción inusual: las nanopartículas de hierro aceleraban el metabolismo de determinadas bacterias. Inicialmente, los investigadores pensaron que algo había salido mal en el experimento. Al comprobar que no estaban en un error sino que habían descubierto una forma de mejorar la eficiencia del proceso decidieron lanzarse de lleno a investigar este proceso.

Las nanopartículas de hierro hacen que las bacterias digieran más materia orgánica, más rápidamente y aumente así la producción de biogás. “Es como si las bacterias tomaran Red Bull y, cuando están más estimuladas, trabajan más y comen más”, explica Puntes.

Este estímulo no sólo aumenta la eficiencia de la digestión de la biomasa que una bacteria consumiría de forma habitual, sino que también les permite digerir la materia orgánica recalcitrante. Esta es la parte de la biomasa más concentrada que queda al final del proceso normal de digestión y que antes se quedaba sin procesar. Puntes explica: “Con este proceso comen cosas aun cuando el digestor en condiciones estándar está casi parado y avanza muy lentamente; un momento que se consideraba improductivo desde el punto de vista industrial”.

Este proceso no sólo triplica la producción de biogás, sino que los residuos sobrantes del proceso dan lugar a un fertilizante de mayor calidad por ser, precisamente, rico en hierro. “Este método para obtener biogás degrada más la materia orgánica y da lugar a un compost de nitratos y fosfatos y, al quedar las partículas reducidas a sales de hierro, el fertilizante producido resulta rico en este elemento que también le va bien a las plantas”, explica el investigador.

Hasta ahora, los intentos para mejorar la eficiencia del biogás habían conseguido aumentar la producción entre un 5% y un 40%. Una de estas técnicas utilizadas se basa en buscar una mezcla de materia orgánica que sea más sencilla de digerir por las bacterias. Sin embargo, el equipo de Puntes ha enfocado el problema desde un ángulo distinto. En lugar de centrarse en las cualidades de la mezcla a digerir, han logrado acelerar el metabolismo bacteriano independientemente del residuo a tratar. Esto hace que el proceso sea más eficiente y que no necesite inversiones ni tratar previamente el residuo. El investigador afirma que su técnica “sirve para cualquier biomasa ya que no se toca la materia orgánica sino que se estimulan las bacterias”.

La innovación de Applied Nanoparticles le ha valido para ser seleccionado por el Fondo de Emprendedores de Fundación Repsol en su tercera convocatoria. Este proyecto está en un proceso de incubación en el que el equipo está recibiendo apoyo técnico y económico, así como formación empresarial y asesoramiento para completar el desarrollo tecnológico y comercializar el producto.

Actualmente, están realizando pruebas en digestores de 100 litros y prevén evaluar la técnica hasta en tanques piloto de unos 5.000 litros, similares a los utilizados a tamaño industrial y que demostrarían la viabilidad del producto. “No hay nada que indique que no se pueda escalar y en el momento en el que se muestre que es factible tendrá una gran acogida en el sector”, afirma Puntes, que añade: “Si funciona, cada vez que se añada un kilo de nanopartículas al digestor, las bacterias harán mejor la digestión, producirán más energía y tratarán mejor los residuos”.

El potencial de esta tecnología es inmenso ya que no sólo genera biogás y fertilizante de manera más eficiente, sino que permite abordar del tratamiento de residuos orgánicos con más eficacia. Puntes explica: “Aunque el proyecto es de energía, nos hemos dado cuenta de que en este momento es quizás más importante su atributo medioambiental por la mejora en la eficiencia en el tratamiento de residuos”.

La gran cantidad de residuos que se generan en las ciudades (lodos urbanos) y en la industria agroalimentaria (purines y residuos agrícolas) hace que su tratamiento sea imprescindible para minimizar su impacto medioambiental. Puntes explica el éxito del proyecto: “Si conseguimos transformar esa materia orgánica de desecho en energía podríamos llegar a ser autosuficientes en algunas industrias y sectores”. Por ejemplo, en una granja se podrían usar los restos del grano y los purines de los cerdos para producir la energía que necesitan las instalaciones.

Es una forma de cerrar el ciclo de producción y aprovechar los desechos para generar energía. En un contexto de crisis y escasez de recursos, el biogás soluciona dos problemas: generar energía de forma barata y dar una solución al tratamiento de residuos.