Energía limpia desde residuos: algas y purines para producir hidrógeno y metano verde

Desde hace algunos años, el hidrógeno verde, se perfila como una de las alternativas más prometedoras para impulsar la transición energética global. Su capacidad para generar energía limpia sin emitir gases contaminantes ha despertado el interés global para descarbonizar matrices productivas y energéticas. En ese contexto, Chile, se ha posicionado como uno de los líderes internacionales en el desarrollo de esta tecnología, esto por su abundancia de recursos renovables como la energía solar y eólica, de la mano de una estrategia nacional que apuesta por la producción de energía limpia. Pese a ello, la producción de hidrógeno en Chile se ha centrado principalmente en métodos como la electrólisis del agua, que utiliza electricidad para separar el agua en oxígeno e hidrógeno. Este enfoque ha dejado en segundo plano otras rutas posibles y complementarias, como la generación de biohidrógeno: una forma renovable de hidrógeno que se obtiene mediante el tratamiento biológico de residuos orgánicos. Esta alternativa cobra especial relevancia en un país que genera grandes volúmenes de desechos provenientes de industrias como la porcina y la algal, ya que, con los procesos adecuados, estos residuos podrían transformarse en una fuente de energía limpia, en lugar de seguir representando un problema ambiental. Desde la Universidad de Santiago de Chile, la Dra. Jhosané Pagés, investigadora del Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos, lidera un proyecto Fondecyt Regular que propone una vía alternativa para producir hidrógeno verde a partir del tratamiento de residuos orgánicos, específicamente el purín de cerdo y la macroalga Durvillaea Antarctica, conocida popularmente como cochayuyo. “El purín de cerdo es un sustrato complejo, con alto contenido de materia orgánica y nitrógeno, lo que dificulta su uso eficiente en procesos biológicos. Por eso, su codigestión con un material como la Durvillaea Antarctica, que es rica en azúcares y sin lignina, favorece la degradación biológica y mejora la producción de biohidrógeno”, señaló la investigadora. Durvillaea Antarctica, es un alga marina abundante en las costas chilenas y rica en carbohidratos, lo que mejora la relación carbono/nitrógeno del sistema y favorece la producción de biohidrógeno, biometano y ácidos grasos volátiles. Esta combinación no solo aumentaría el rendimiento energético del proceso, sino que permitiría valorizar residuos que actualmente son enviados a vertederos. “Buscamos transformar residuos que hoy se descartan en vectores energéticos limpios, revalorizando lo que antes era solo carga contaminante. Esta codigestión no solo mejora el proceso de producción de biohidrógeno, sino que también permite avanzar hacia un modelo más sostenible y replicable, especialmente en territorios que generan grandes volúmenes de desechos agroindustriales”, destacó la Dra. Pagés. El potencial energéticos entre el cochayuyo y purín de cerdo Para evaluar el potencial energético de la mezcla entre purín de cerdo y cochayuyo, el equipo llevará a cabo pruebas en laboratorio mediante la técnica Biohydrogen Potential Test, un ensayo que simula las condiciones en que los residuos orgánicos son degradados por microorganismos sin oxígeno, lo que permite generar gases como el biohidrógeno. Se utilizan mezclas en distintas proporciones, lo que permite comparar su comportamiento y rendimiento, lo que funciona como una primera etapa de análisis para determinar qué combinación de residuos produce más energía y cómo afecta la estabilidad del proceso biológico. Por otra parte, el proyecto incorpora el uso de biochar, un material poroso que se obtiene al calentar biomasa vegetal, en este caso, el propio cochayuyo, en condiciones sin oxígeno. Este biochar se introduce en el reactor biológico, donde funciona como soporte para que los microorganismos se adhieran y trabajen con mayor eficiencia. Al mismo tiempo, actúa como un filtro que captura el nitrógeno que no se elimina naturalmente durante el proceso, integrando una estrategia de valorización más completa, donde los residuos no solo se transforman en energía limpia, sino que también se aprovechan para reducir contaminantes y generar subproductos útiles, como materiales con potencial fertilizante. “Queremos explorar el uso del biochar como aditivo mejorador del proceso, producido a partir del mismo residuo de alga. Como estos sustratos generan nitrógeno que no se remueve biológicamente, evaluaremos si el biochar puede capturarlo dentro del reactor y cómo potenciar su capacidad de adsorción modificando su superficie con residuos industriales como la bischofita y el polvo de acero”, explica la Dra. Jhosané Pagés. El proyecto se desarrollará en cuatro etapas. Primero, se probarán distintas mezclas de purín y cochayuyo para ver cuáles producen más biohidrógeno y biometano. Luego, se evaluará cómo influye el uso del biochar en el proceso y en la remoción del nitrógeno. Más adelante, se harán pruebas continuas para ver si el sistema se mantiene estable en el tiempo. Por último, se estudiará si el biochar usado puede aprovecharse para adsorbente del nitrógeno no eliminado en el proceso biológico y su posible uso como biofertilizante. “Si logramos que este tipo de residuos no solo se traten, sino que también se transformen en energía y subproductos útiles para la sociedad, estaríamos recuperando un potencial que hoy se está perdiendo. Me sentiría completamente satisfecha si conseguimos que los residuos se valoricen más allá de reducir su carga contaminante, aprovechando todo su valor energético y ambiental”, concluyó la investigadora.