La pirólisis de residuos orgánicos realizada en hornos microondas mejora considerablemente la producción de gas de síntesis para la elaboración de bioplásticos. Esta investigación supone una mejora respecto a procedimientos tradicionales que usan hornos convencionales para el tratamiento térmico. Los resultados favorecerían una gestión de los residuos orgánicos más sostenible medioambientalmente, y con implicaciones importantes en el sector energético y en la creación de nuevos materiales.
El presente trabajo se centra en la obtención de gas de síntesis (una mezcla de gases compuesta fundamentalmente por CO y H2) a partir de la pirólisis de residuos orgánicos diversos, como las basuras orgánicas domésticas. Este gas de síntesis, con posterioridad, alimenta un biorreactor donde determinadas bacterias lo convierten en bioplásticos. En concreto, hemos demostrado que la pirólisis en horno microondas produce mucha más cantidad de gas, y con un contenido mucho mayor en CO y H2, que una pirólisis convencional (en un horno convencional) y que, por tanto, el calentamiento con microondas es una tecnología idónea para valorizar residuos orgánicos en forma de gas de síntesis, con el que con posterioridad se podrán fabricar biopolímeros.
Desde un punto de vista medioambiental, este trabajo supone un avance importante. Los residuos orgánicos suponen un problema medioambiental al que hay que dar solución. Existen varias alternativas, siendo la más frecuente de ellas su valorización energética, es decir, utilizar estos residuos para producir energía. Sin embargo, esta alternativa suele ser costosa y no resuelve completamente el problema de la contaminación (por ejemplo, la incineración y la emisión de contaminantes asociados tanto a los residuos como al propio proceso de combustión). La producción de gas de síntesis, mediante pirólisis asistida con microondas, no presenta problemas de contaminación colateral. Por otro lado, el gas de síntesis es un producto muy versátil que puede usarse para producir energía directamente o para la síntesis de otros combustibles; sin embargo, el planteamiento que hacemos es la producción de materiales, concretamente de bioplásticos.
En lo referente a la pirólisis asistida con microondas existen varias investigaciones, muchas de ellas de nuestro propio grupo de investigación, ya que somos pioneros en usar esta técnica (el primer artículo publicado por nuestro grupo data del 2002, J. A. Menéndez et al. (2002) “Microwave-induced pyrolysis of sewage sludge” Water Res. 36(13): 3261-3264), y en la actualidad son numerosos los proyectos, artículos, patentes y hasta instalaciones piloto preindustriales que tienen como objeto, precisamente, el llevar esta tecnología a una escala industrial. El denominador común de todos ellos es, en primer lugar, dar solución a la gestión de estos residuos y, en segundo lugar, intentar obtener un aprovechamiento energético de los mismos, o al menos que los costes energéticos que supone eliminar el residuo se compensen con la energía producida.
Sin embargo, el planteamiento de obtener un gas de síntesis que, mediante procesos de fermentación en biorreactores, dé lugar a bioplásticos, es radicalmente nuevo. Este nuevo concepto de biorrefinería para la producción de bioplásticos se está desarrollando en la actualidad en el marco del proyecto SYNPOL, financiado por la UE dentro del 7 Programa Marco, en el que participan 16 socios de diversos países de la UE y que cuenta con un presupuesto de más de 7 millones de euro.
Las principales novedades son:
- El uso del calentamiento con microondas para valorizar residuos orgánicos.
- La obtención de gas de síntesis a partir de estos residuos orgánicos.
- El uso del gas de síntesis para producir bioplásticos mediante fermentación en biorreactores.
Además de los beneficios medioambientales de eliminar residuos de forma segura y eficiente, se está planteando una nueva tecnología de pirólisis por calentamiento con microondas. Como ya se ha mencionado, el interés que en estos momentos suscita esta tecnología es muy importante a nivel mundial. Sin embargo, el escalado de estos sistemas microondas supone aún un reto tecnológico en el que están involucradas empresas del sector de medioambiente que deben de optimizar las condiciones en las que es aplicable la tecnología, así como compañías de ingeniería y electrónica que han de dar respuesta al escalado de los actuales prototipos. Si a esto añadimos que el producto final serían bioplásticos, significa que también las empresas dedicadas a la producción de plásticos podrían estar interesadas en la tecnología propuesta en el artículo.
Es evidente que producir gas de síntesis a partir de residuo y además utilizando calentamiento con microondas, que consume energía eléctrica (susceptible de ser tan “limpia” como sea el porcentaje de “renovables” del mix energético) y cuya eficiencia es superior a la de los hornos convencionales; debería contribuir a reducir notablemente el impacto ecológico de la gestión de residuos. Si este gas de síntesis, se usa para producir biopolímeros, tal y como se plantea en el artículo, podríamos producir unos plásticos con un nulo o mínimo impacto ambiental.
J. Ángel Menéndez Díaz
angelmd@incar.csic.es
Instituto Nacional del Carbón, CSIC
http://www.incar.csic.es/mcat
Referencia
“Comparing the composition of the synthesis-gas obtained from the pyrolysis of different organic residues for a potential use in the synthesis of bioplastics” JOURNAL OF ANALYTICAL AND APPLIED PYROLISIS. 2015; 111: 55-63. Beneroso, D; Bermúdez, J.M.; Arenillas, A.; Menéndez, J.A.
Este trabajo recibió financiación del Séptimo Programa Marco de la Comunidad Europea para acciones de investigación, desarrollo tecnológico y demostración (beca 311815, proyecto SYNPOL). D. Beneroso fue beneficiario del PCTI y del FICYT del Gobierno del Principado de Asturias.
