El grupo TEP-181 investiga cómo transformar residuos agroalimentarios en energía, fertilizantes y bioplásticos
¿Y si los residuos de la industria agroalimentaria pudieran convertirse en nuevos productos útiles? El grupo de investigación ‘Tecnología del Medio Ambiente’ TEP-181 de la Universidad de Cádiz trabaja en el desarrollo de procesos biológicos que permiten aprovechar subproductos como las vinazas del vino, las cosetas de remolacha o las aguas residuales para obtener biometano, biohidrógeno, fertilizantes y materiales biodegradables. Una investigación que apuesta por la economía circular para reducir residuos, aprovechar recursos y avanzar hacia una industria más sostenible.
José Luis García Morales y Juana Fernández Rodríguez, investigadores del grupo de investigación, nos explican las líneas que desarrollan, los datos obtenidos más relevantes y la importancia de pertenecer al Campus de Excelencia Internacional Agroalimentario ceiA3.
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¿Qué líneas de investigación realiza su grupo?
Nuestro grupo está compuesto por más de 30 investigadores y trabaja en muchas líneas de investigación relacionadas con las tecnologías del medio ambiente. Y las que más encajan dentro de la temática agroalimentaria del ceiA3 estarían encuadradas en el tratamiento de residuos y aprovechamiento de subproductos de la industria agroalimentaria.
Y, en muchos casos, nosotros utilizamos procesos de tipo biológico para transformar esos residuos en distintos productos de utilidad. Todo eso dentro de lo que sería un marco de economía circular de proximidad.
Pero, atendiendo más específicamente, podemos hablar de:
- Biorrefinería anaerobia de lodos y residuos agroalimentarios
- Valorización de residuos, subproductos y efluentes en el entorno de la economía circular
- Tratamientos biológicos aerobios.
- Evaluación de la calidad de aguas fluviales, litorales, de consumo y caracterización de aguas residuales y residuos.
- Evaluación y control de microplásticos y otros contaminantes emergentes.
- Ficotecnologia ambiental.
- Gestión integral del agua en el sector marítimo.
- Procesos de oxidación avanzada aplicados al tratamiento de aguas, emisiones y residuos
- Reutilización de aguas y desalación sostenible.
- Tecnologías de membranas.
- Toxicología ambiental.
- Uso de drones para control y caracterización ambiental
- Energías renovables
¿Qué líneas generales de proyectos querrían destacar como ejemplos en los que haya participado el grupo?
Los proyectos del grupo parten de residuos, subproductos o aguas residuales del sector agroalimentario para transformarlos mediante el uso de microorganismos aerobios y anaerobios en productos de alto valor añadido:
- Vías energéticas: Obtención de vectores como metano y biohidrógeno.
- Aplicaciones agronómicas: Elaboración de compost y bioestimulantes.
- Materiales sostenibles: Producción de precursores para bioplásticos.
Entre otros proyectos que han sido importantes para nuestro grupo se encuentran: Water2Return, Biorefinería anaerobia y Bioplasticos a partir de cosetas.
¿Qué datos obtenidos consideran que son los más relevantes?
Nuestras investigaciones se estructuran bajo el concepto de biorrefinería circular, persiguiendo el objetivo de vertido cero para maximizar el aprovechamiento de todas las corrientes residuales. Además de la viabilidad científica, el equipo evalúa la viabilidad económica y ambiental para garantizar que las soluciones sean extrapolables a entornos industriales reales.
Pero, entrando en detalle, del proyecto Water2Return (IP Montserrat Pérez) queremos destacar:
- Sistema de «Vertido Cero» y Biorefinería Circular
Se ha logrado transformar las depuradoras tradicionales en biorefinerías operativas capaces de procesar los 750.000 m³ de aguas residuales anuales. El resultado es la eliminación total de vertidos contaminantes, logrando un balance energético positivo mediante la producción de biometano.
- Trío de Productos Agronómicos Comerciales
Se han obtenido tres productos de alto valor de mercado listos para su uso agrícola: un fertilizante orgánico (rico en nitratos y fosfatos) y dos bioestimulantes de alta calidad. Todos están libres de patógenos y contaminantes, ofreciendo una alternativa real y sostenible a los fertilizantes químicos tradicionales.
- Simbiosis Industrial y Recuperación de Recursos
Se ha consolidado un modelo de economía circular real que conecta los sectores cárnico, hídrico y agrícola. Esto convierte los antiguos residuos en materias primas valiosas, aumentando la competitividad de las empresas y garantizando la seguridad alimentaria mediante el reciclaje de nutrientes críticos.
Del proyecto Biorefinería anaerobia (José Luis García Morales):
Integración de la bio-refinería anaerobia en la co-digestión de biosólidos y residuos agroalimentarios para la producción de precursores de bioplásticos.
Actualmente, la gestión de residuos orgánicos y la dependencia de plásticos sintéticos suponen retos ambientales críticos. Este proyecto propone una solución circular mediante la co-digestión anaerobia de biosólidos de EDAR y vinazas de destilería. El objetivo es transformar estos residuos en productos de alto valor, específicamente precursores de bioplásticos (PHAs), y vectores energéticos como el hidrógeno y el metano.
El proceso se optimiza mediante un pretratamiento con ozono, que hidroliza la materia orgánica y aumenta significativamente la producción de bio-hidrógeno (hasta un 62%) y ácidos grasos volátiles (AGV), en una primera fase (fermentación oscura) y bio.metano en un etapa posterior. La innovación principal radica en el uso de reactores anaerobios de membrana, que permiten separar el tiempo de retención de sólidos del hidráulico, mejorando la eficiencia de la fermentación oscura. Los efluentes ricos en AGV se emplean como sustrato para que microorganismos como Cupriavidus necator sinteticen PHAs. Así, el proyecto convierte residuos industriales en recursos sostenibles, impulsando la bioeconomía circular.
Y, por último, del proyecto Bioplásticos a partir de cosetas (Alberto Fernandez Gülefo):
Título: Producción de precursores de bio-plásticos (polihidroxialcanoatos) a partir de cosetas de remolacha agotadas empleando cultivos puros y mixtos de microorganismos.
Actualmente, la contaminación por plásticos derivados del petróleo representa uno de los mayores desafíos ambientales debido a su lenta degradación. Para combatir este problema, este proyecto se enfoca en la obtención de PHAs, un tipo de bioplástico que conserva las propiedades de los sintéticos pero con la ventaja de ser completamente biodegradable en pocos meses. La clave de esta propuesta es mejorar su competitividad económica utilizando como materia prima un subproducto de bajo coste: las cosetas agotadas de remolacha azucarera.
El proceso comienza transformando esta biomasa mediante dos vías biológicas: la fermentación oscura, que genera ácidos grasos volátiles, y la sacarificación, que libera azúcares. Estos nutrientes sirven de sustrato (alimento) para microorganismos que, bajo condiciones específicas, sintetizan y almacenan el bioplástico en su interior. Lo que hace que este estudio sea único es la evaluación comparativa de la producción de bioplásticos empleando de cultivos mixtos de microorganismos, procedentes de depuradoras de aguas residuales urbanas, frente a cultivos puros, además de buscar el aprovechamiento total mediante el compostaje de los residuos finales. En definitiva, este proyecto no solo convierte un residuo industrial en un producto de alto valor añadido, sino que establece un modelo de economía circular aplicable a otros muchos subproductos del sector agroalimentario
¿Qué importancia cree que tiene pertenecer al ceiA3 y qué oportunidades de investigación puede aportarles?
La adscripción al campus de excelencia ceiA3 ha sido clave tanto en el ámbito científico como en la formación universitaria. Miembros de nuestro grupo se han beneficiado de ayudas para organizar cursos, realizar prácticas en empresa, hacer estancias de investigación.
Nos ha dado la oportunidad de organizar cursos especializados de organizar también movilidades en el extranjero de alguno de nuestros alumnos y, en varias de las eh convocatorias, nos ha valido para que alumnos del del Máster en Gestión Integral del Agua, pues puedan desarrollar sus Trabajos de Fin de Máster (TFM) en diferentes empresas agroalimentarias.
Entonces, desde ese punto de vista es un marco de intercambio de información muy interesante que nos ha permitido participar en proyectos transversales e intercambio de conocimientos con otras universidades de la red.
¿Está presente la Bioeconomía en alguna de sus líneas de investigación?
Sí, muchos de nuestros trabajos de investigación se centran en dar valor añadido a distintos residuos de sectores agroalimentarios: vinazas de vino, cosetas de remolacha, aguas de matadero, etc.
¿Qué retos os planteáis de cara al futuro?
De cara a los próximos años, queremos profundizar en la generación de biohidrógeno y el hidrógeno verde, a partir de residuos agroalimentarios, y en general reintroducir esos residuos en la cadena de valor, alineándose con las prioridades estratégicas de Andalucía, reduciendo los costes de transporte y garantizando la viabilidad económica en el territorio.
Pero también tenemos el proyecto de potenciar la creación de un máster en Sostenibilidad y economía circular.
