La producción de biogás a partir de residuos agroindustriales representa una oportunidad dentro del marco de la transición energética y la economía circular.
En España y Europa, la acumulación de subproductos agrícolas, ganaderos y de la industria alimentaria supone un desafío ambiental y económico que puede convertirse en una oportunidad mediante su valorización energética.
La digestión anaerobia permite transformar estos residuos en biogás, una fuente renovable con múltiples aplicaciones, desde la generación de electricidad hasta su purificación que permite obtener biometano para su uso en la red de gas natural o como combustible vehicular.
Veamos cuál es el potencial de estos residuos agroindustriales para la producción de biogás, considerando aspectos como su caracterización, volumen disponible, distribución geográfica, tecnologías de digestión y consideraciones de viabilidad económica y ambiental.
Caracterización de los residuos agroindustriales y su aptitud para la digestión anaerobia
Los residuos agroindustriales engloban una amplia gama de materiales orgánicos provenientes de la producción agrícola, la ganadería y la transformación de alimentos.
Su idoneidad como materia prima para la digestión anaerobia depende de características como el contenido de humedad, la relación carbono/nitrógeno (C/N), la biodegradabilidad y la posible presencia de inhibidores.
Entre los residuos más relevantes se encuentran los estiércoles y purines ganaderos, los cuales son abundantes y ricos en nutrientes para la microbiota metanogénica, aunque su baja relación C/N puede requerir la adición de otros sustratos para optimizar la fermentación.
Los residuos agrícolas, como la paja del arroz, los rastrojos de maíz o las podas, presentan un alto contenido de fibra y carbono, lo que les confiere un potencial energético significativo, pero su digestibilidad suele ser limitada sin un pretratamiento adecuado.
Por su parte, los residuos de la industria agroalimentaria, como los orujos de oliva, suero de leche, residuos cárnicos y vinazas, destacan por su elevada carga orgánica y rápida conversión a metano, aunque algunos pueden contener compuestos que requieren control, como los polifenoles en los subproductos del aceite de oliva.
Los residuos con mejor desempeño en la producción de biogás suelen presentar un alto porcentaje de sólidos volátiles y una demanda química de oxígeno (DQO) elevada, indicadores de una alta disponibilidad de materia orgánica susceptible de conversión.
Además, la mezcla o codigestión de distintos residuos permite mejorar el rendimiento, ya que ayuda a equilibrar la relación C/N y diluir posibles inhibidores que puedan afectar la eficiencia del proceso.
Potencial de generación de biogás en España y Europa
El volumen de residuos agroindustriales disponibles en España es considerable. Se estima que el país genera anualmente cerca de 49 millones de toneladas de biomasa residual apta para digestión anaerobia, con predominio de los residuos ganaderos (41 Mt), seguidos de los subproductos vegetales y los residuos de la industria agroalimentaria.
En términos energéticos, este flujo de biomasa podría generar hasta 2.600 millones de metros cúbicos de biogás, equivalentes a aproximadamente 1,45 millones de toneladas de petróleo.
A nivel europeo, el potencial es aún mayor. Solo los estiércoles generados por la ganadería de la UE-27 superan los 1.400 millones de toneladas anuales, con una capacidad teórica de producción de hasta 23.000 millones de metros cúbicos de biogás. No obstante, se estima que el aprovechamiento realista de estos residuos permitiría obtener al menos 16.000 millones de metros cúbicos de biometano, lo que representaría un aporte significativo a la independencia energética de Europa.
En cuanto a la producción específica de metano por tipo de residuo, existen amplias diferencias según su composición.
Los purines de cerdo y vacuno presentan rendimientos de entre 15 y 30 metros cúbicos de metano por tonelada de materia fresca, mientras que los residuos alimentarios y vegetales pueden superar los 100 metros cúbicos de metano por tonelada.
Los subproductos ricos en azúcares o grasas, como las melazas, los residuos de panadería y los aceites usados, pueden generar entre 200 y 800 metros cúbicos de metano por tonelada, aunque su inclusión en la digestión anaerobia debe realizarse con precaución para evitar problemas de inhibición.
Oportunidades y distribución geográfica del biogás agroindustrial
El potencial de biogás agroindustrial no está distribuido de manera uniforme.
En España, las comunidades autónomas con mayor generación de residuos ganaderos incluyen Cataluña, Aragón, Castilla y León, Murcia y Galicia, donde la concentración de explotaciones porcinas y bovinas genera grandes volúmenes de purines y estiércoles.
Andalucía, por su parte, destaca por la producción de subproductos de la industria del aceite de oliva y por su alto volumen de residuos hortofrutícolas.
Otras regiones como Castilla-La Mancha y la Comunidad Valenciana también presentan una significativa producción de biomasa residual susceptible de ser valorizada.
A nivel europeo, Alemania lidera la producción de biogás agroindustrial, con más de 11.000 plantas operativas, mientras que Francia, Italia y Dinamarca han incrementado considerablemente su capacidad en los últimos años.
España, pese a su gran disponibilidad de residuos, aún presenta un desarrollo limitado en comparación con estos países, lo que evidencia un margen de crecimiento importante en el sector.
Aunque parezca obvio, es necesario resaltar que la industria del biogás presenta una alternativa de gestión sostenible a los residuos existentes y nunca un incentivo a generar más residuos.
Tecnologías para la digestión anaerobia y estrategias de optimización
La tecnología de digestión anaerobia ha evolucionado para adaptarse a diferentes tipos de residuos. Los digestores de mezcla completa son los más utilizados en plantas agroindustriales, ya que permiten el tratamiento de residuos líquidos y semisólidos en condiciones mesofílicas o termofílicas.
Para residuos con alta carga orgánica soluble, como sueros y vinazas, los reactores de alta carga, tipo UASB, son una opción eficiente. En el caso de los residuos sólidos con bajo contenido de humedad, como la paja o la fracción orgánica de residuos municipales, se emplean digestores en seco de alimentación por lotes.
Para maximizar la producción de biogás, se han implementado estrategias como la codigestión, que permite combinar residuos complementarios para equilibrar la relación C/N y mejorar la estabilidad del proceso, y el uso de pretratamientos físicos, químicos y biológicos para mejorar la biodegradabilidad de los residuos lignocelulósicos.