Tratamientos físico-químico-biológicos para optimizar la valoración energética de residuos orgánicos

Abstract

El crecimiento demográfico y el desarrollo económico en todo el mundo aumentan el consumo de energía y la generación de residuos. Las enormes cantidades de subproductos orgánicos que se generan en las industrias agroalimentarias, y su inadecuada gestión, las hacen ser unas de las grandes responsables de las emisiones de gases de efecto invernadero liberados al medio ambiente. La Digestión anaerobia (DA) o la biometanización es una tecnología muy prometedora pero su optimización es de vital importancia para asegurar la viabilidad económica del proceso a escala industrial. El objetivo de la Tesis Doctoral es fomentar la Economía Circular (EC), incrementar la competitividad económica de estas industrias, así como reducir los impactos medioambientales asociados a su actividad productiva. Para ello, se han desarrollado e implementado innovaciones que maximizan el rendimiento energético, económico y medioambiental, asegurando, además, la estabilidad del proceso anaerobio. Se ha desarrollado un tratamiento que permite mejorar más de un 20 % el rendimiento energético del proceso gracias a la adición de un material poroso que actúa como adherente bacteriano. Por otro lado, la detección y cuantificación de los microorganismos que intervienen en el proceso de DA es esencial para conocer la dinámica, la composición, el metabolismo o la actividad del proceso anaeróbico. Así, se han desarrollo con éxito tres métodos de qPCR basados en SYBR Green que permiten la detección y cuantificación de los géneros Methanoculleus, Methanobacterium y Methanosarcina. Estos métodos han demostrado ser rápidos, eficientes, sensibles y reproducibles lo que permite optimizar y controlar parte del proceso biotecnológico.

Both population and economic growth across the world increase energy consumption (fossil fuels, mainly), as well as waste generation. The enormous quantities of organic by products derivatives from agri-food industries, are one of the main responsible to greenhouse gas emission sources that are released into the environment due to inadequate management. Anaerobic digestion (AD) or biomethanation is a very promising technology but its optimisation is of paramount importance to assure the economic viability of the process at the industrial level. The doctoral thesis aims to promote the Circular Economy (CE), increase competitiveness among these industries, as well as to reduce the environmental impacts associated with their productive activity. For that purpose, innovations have been developed and implemented to maximise the energetic, economic and environmental performance and to assure the stability of the anaerobic process. A treatment has been developed to allow an improvement of an average of 20 % of the energetic performance of the process, thanks to the addition of a porous material that acts as a bacterial adherent. On the other hand, the detection and quantification of the micro-organisms involved in the AD process is essential to understand the dynamics, composition, metabolism or activity of the anaerobic system. Thus, three qPCR methods based on SYBR Green have been successfully developed that allow the detection and quantification of the genera Methanoculleus, Methanobacterium and Methanosarcina. These methods have been proven to be fast, efficient, sensitive, and reproducible, which allows optimisation and control of part of the biotechnological process.