De residuos de alimentos y hojarasca a energía y biochar

 Las 1.300 toneladas de alimentos que se desperdician cada año en el mundo son una gran fuente de energía “verde”, ya que pueden convertirse en gas metano y biochar, un carbón de origen vegetal. Con hojarasca y podas de jardines investigadores de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín han producido hasta 76 kilovatios de energía por hora, es decir casi la mitad del consumo medio mensual de un hogar colombiano. La iniciativa sería viable para el autoabastecimiento de centros comerciales y plazas de mercado.

El sistema desarrollado por los expertos de la UNAL Sede Medellín, la Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia y la Universidad de La Guajira aprovecha los residuos de comida (considerados como húmedos) y los sobrantes vegetales como hojarasca y troncos, el producto de podas, mantenimiento de jardines y la industria agrícola, considerados como secos. 

Como caso de estudio se tomaron los desechos orgánicos del campus Robledo de la UNAL Sede Medellín, en donde cada año se generan alrededor de 2,3 kg de residuos de podas (troncos y hojas) y 19,5 kg de residuos de alimentos por persona por metro cuadrado. 

El profesor Farid Chejne Janna, líder del grupo de investigación Termodinámica Aplicada y Energías Alternativas (TAYEA), adscrito a la Facultad de Minas de la UNAL Sede Medellín, explica que “los residuos se sometieron a un ‘esquema híbrido’ que aplica tres tecnologías: pirólisis, gasificación y biodigestión, con las que probamos distintas temperaturas, tiempos y tamaños de la biomasa, entre otras variables”.

La pirólisis consiste en someter los residuos secos a altas temperaturas en ausencia de oxígeno para obtener biochar y algunas fracciones de líquidos; la gasificación en oxidar parcialmente la biomasa (también seca) y obtener un gas combustible; y la digestión anaerobia –en la que el grupo apenas está incursionando– implica utilizar bacterias para la degradación de los residuos húmedos. 

Michell Ortiz Cardona, estudiante del Doctorado en Ingeniería - Sistemas Energéticos y miembro del grupo TAYEA, menciona que “con el biochar obtenido de la pirólisis se podrían remediar o recuperar suelos dañados, ya que es un material rico en carbono; también serviría para optimizar el proceso de digestión anaerobia, con el que obtendríamos no solo biogás, sino también un subproducto que serviría como fertilizante”.

Agrega que el biochar también “secuestra” carbono, es decir que lo “guarda” en su interior evitando que pase a la atmósfera y se vuelva contaminante.

“A escala de laboratorio, y a 550 °C, encontramos que del 100 % de la biomasa seca que ingresa al reactor se puede obtener un 32 % de biochar”, destaca el investigador.

Con respecto a la digestión anaerobia de los residuos húmedos se hicieron ensayos en un reactor de 60 litros, con bacterias y a temperatura ambiente, obteniendo así un biogás compuesto principalmente por metano y dióxido de carbono. 

“Obtuvimos un rendimiento aproximado de 2,1 litros de metano por cada kilogramo de residuos, otro buen resultado que, no obstante, mejora aún más cuando aplicamos biochar, pues se produce un 20 % más de metano”, añade. 

Oportunidad para centros comerciales y plazas de mercado

Para identificar el potencial de estos avances, los investigadores caracterizaron los sistemas urbanos de Medellín (centros comerciales, instituciones educativas y plazas de mercado), estimaron cuántos residuos sólidos generaba cada uno y qué tan prometedor sería un autoabastecimiento de energía. 

“Encontramos que las instituciones educativas y las terminales de transporte no generan una cantidad de residuos orgánicos suficiente ni diversa como la que necesitamos, mientras que los centros comerciales y las plazas de mercado sí serían buenos candidatos, no solo porque disponen alimentos sino también por la presencia de hojarasca”, cuenta Andrea Tamayo, docente del Colegio Mayor de Antioquia.

Por ejemplo una de las plazas con las que trabajaron genera 1.150 kilos de residuos orgánicos al día, y aunque tiene 5 composteras estas no logran gestionar todo lo que generan. 

“Lo importante en estos lugares sería adecuar un espacio lo suficientemente amplio para separar correctamente desde la fuente. Además sería esencial que por normativa todos estos sitios tuvieran que reportar sus cifras de generación de residuos y de consumo de electricidad, lo cual permitiría diseñar planes de acción más concretos y realistas que respondan a necesidades específicas”, señala la docente. 

Agrega que “aunque algunas cifras se están manejando confidencialmente, es importante hacer pedagogía, pues a futuro estos serán datos cruciales para hacer estudios de viabilidad técnico-financiera”.

Este proyecto, financiado por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (contrato ICETEX 2022-0666, convocatoria 890), continúa en desarrollo y se esperan resultados aún más favorables; además recibe apoyo de la Universidad de Antioquia y del Grupo EPM.