Generación de nuevos productos a partir de aguas residuales
Hay muchos residuos en nuestros residuos. El tratamiento de aguas residuales ha avanzado significativamente a lo largo de los años, ayudándonos a mitigar el daño ambiental y hacer más sostenible la industria. Sin embargo, la recuperación de recursos a partir de residuos sigue siendo limitada. «La cuestión no es la falta de tecnología, sino la suma de varios factores», afirma David Gabriel Buguña, de la Universidad Autónoma de Barcelona. «El proyecto RECYCLES demuestra que ya existen soluciones biológicas y digitales eficaces, varias de las cuales han sido validadas a escala piloto. Los verdaderos obstáculos están relacionados con la madurez de las tecnologías, así como con factores económicos, normativos y organizativos», explica. En el proyecto RECYCLES(se abrirá en una nueva ventana), con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana), Buguña y sus colegas desarrollaron nuevas tecnologías de biorreactores que aprovechan los ciclos del carbono, el nitrógeno y el azufre y recuperan productos a partir de residuos líquidos y gaseosos.
Desarrollo de nuevas configuraciones de biorreactores
En el laboratorio, el equipo de RECYCLES desarrolló y probó varios sistemas innovadores, empezando por reactores capaces de eliminar azufre y nitrógeno (con una eliminación de nitratos superior al 90 % y una oxidación de sulfuros casi completa). Paralelamente, los investigadores diseñaron un reactor discontinuo de secuenciación (RDS) de lodos granulares para llevar a cabo una nitrificación parcial, enriqueciendo selectivamente las bacterias que oxidan el amoníaco y logrando ratios de acumulación de nitrito superiores al 70 %. Una tercera línea de biorreactores investigó la producción de polihidroxialcanoatos, precursores de los bioplásticos. Los RDS fueron capaces de extraer hasta el 82 % del contenido de polímeros intracelulares, lo que demuestra su capacidad para recuperar de forma viable productos de alto valor de las aguas residuales. «Para apoyar e interpretar estos avances en los biorreactores, aplicamos herramientas avanzadas de monitorización microbiana y biología molecular, incluida la metabarcodificación y la secuenciación del genoma completo», señala Buguña. Ello permitió a los investigadores vincular el rendimiento del reactor con la ecología microbiana y, finalmente, diseñar y evaluar planes de tratamiento completos para dos estudios de casos industriales reales. Los resultados se trasladaron del laboratorio a una demostración a escala piloto en la planta de tratamiento de aguas residuales de Cuoiodepur (Toscana), que combina la digestión anaerobia con la desulfuración de biogás. «El sistema, operado durante varios meses en condiciones reales, valida la viabilidad de uno de los novedosos conceptos de biorreactor de recuperación de recursos de RECYCLES en entornos industriales», destaca Buguña.
Apoyo a la toma de decisiones con tecnologías avanzadas
El proyecto RECYCLES arrojó varios resultados importantes, pero hay dos que destacan por su impacto potencial en un futuro próximo, señala Buguña. La primera es una herramienta de apoyo a la toma de decisiones, que integra en un marco único y transparente la modelización de procesos en toda la planta, la evaluación ambiental del ciclo de vida, el cálculo de costes del ciclo de vida y la toma de decisiones con criterios múltiples. «La herramienta se ha desarrollado, validado y aplicado íntegramente a estudios de casos industriales reales, lo que permite comparar configuraciones de tratamiento complejas desde el punto de vista técnico, medioambiental y económico», añade Buguña. El segundo aspecto más destacado es la demostración a escala piloto de un biolavador anóxico, que logró eliminar casi por completo el sulfuro de hidrógeno del biogás para mejorar su potencial. «Juntos, la herramienta de apoyo a la toma de decisiones y el biolavador anóxico ilustran la doble contribución de RECYCLES: una herramienta digital que guía el diseño óptimo y la toma de decisiones para la industria, y una solución biotecnológica validada y escalable que cierra ciclos de materiales y apoya el cambio hacia trenes de tratamiento de economía circular», explica Buguña.
Ayudar a Europa a avanzar hacia una economía más circular
Los resultados del proyecto apoyan la transición de Europa hacia una economía más circular al demostrar cómo los procesos biológicos pueden transformar los flujos de residuos en recursos valiosos a la vez que reducen la dependencia de los productos químicos y los tratamientos de alto consumo energético. «Varios socios ya están estudiando proyectos de seguimiento y colaboraciones industriales, lo que apunta a un camino claro hacia la implementación y una mayor ampliación en un futuro próximo», afirma Buguña.
