Digestión anaerobia de lodos de edar y purines de cerdo en doble fase de temperatura combinada con tecnología de cavitación hidrodinámica y ozono para el pre/post tratamiento

Resumen

Los lodos generados en las Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (EDAR) suponen en España 6 millones de toneladas al año que deben ser gestionados, destinándose el 85% de estos a la agricultura, jardinería y silvicultura. Por otro lado, España es el tercer país a nivel mundial en población porcina, generando más de 50 millones de toneladas de purines cuyo destino principal es su uso como abono. La aplicación agrícola de lodos y purines produce un impacto sobre las aguas superficiales y acuíferos, por lo que se hace necesario un incremento de la calidad de ambos residuos para evitar problemas ambientales en su aplicación y asegurar el cumplimiento de la futura normativa con mayores restricciones. Ambos residuos representan una fuente de materia orgánica y nutrientes que puede ser valorizada mediante la digestión anaerobia, obteniéndose como resultado un biogás que puede ser empleado con fines energéticos y un digestato que posibilita la recuperación de nutrientes. En la actualidad, la digestión anaerobia mesófila es el proceso más ampliamente empleado para la estabilización de lodos y purines. Sin embargo, a pesar de las ventajas que presenta, no es capaz de reducir el contenido de patógenos o microcontaminantes, por lo que no se puede considerar que el digestato está completamente higienizado. El objetivo fundamental de esta tesis es el diseño y la validación de una tecnología de codigestión de lodos y purines que combina un tratamiento con ozonización y/o cavitación hidrodinámica con una digestión anaerobia en doble fase de temperatura para maximizar la producción de biogás, aumentar la degradación de microcontaminantes y reducir el contenido de patógenos en el digestato para su aplicación agrícola con respecto a una configuración convencional mesófila. El proceso de digestión anaerobia propuesto consiste en la separación de las principales fases de la digestión para maximizar la producción de biogás e higienizar el digestato. El proceso se inicia en un primer digestor que opera a 55ºC, donde las bacterias producen ácidos grasos volátiles, seguido de un segundo digestor anaerobio a 35ºC, en el que las bacterias metanogénicas los transforman en biogás. Los tratamientos se aplican para favorecer la etapa de hidrólisis e incrementar la eliminación de microcontaminantes y microorganismos patógenos. La metodología planteada para la investigación contempla el diseño y construcción de una planta demostrativa preindustrial capaz de tratar un volumen de residuos de 1-2 m3/día para validar la tecnología propuesta. También incluye ensayos a escala laboratorio para determinar las condiciones de operación de la planta demostrativa y un análisis de sostenibilidad de la nueva solución tecnológica para cuantificar los beneficios que supone su implantación. La solución tecnológica propuesta supone un claro ejemplo de economía circular en cuanto a la reutilización de residuos y aprovechamiento de recursos que puede ayudar a alcanzar los objetivos de desarrollo sostenible adoptados por la Asamblea General de las Naciones Unidas en la Agenda 2030. La tecnología permite reducir el impacto ambiental mediante la eliminación de microcontaminantes y patógenos del digestato. También reduce la huella de carbono al evitar las emisiones indirectas por el tratamiento de los purines, al mismo tiempo que genera un vector energético renovable que puede ser valorizado mediante diferentes usos y posibilita la recuperación de nutrientes a través de un biofertilizante.