Durante los últimos años se han intensificado los esfuerzos para separar, clasificar y gestionar los residuos de manera más eficiente. El reciclado y reutilización del vidrio, el papel y algunos plásticos están bien consolidados, pero ¿qué ocurre con los residuos orgánicos?

En la Unión Europea los biorresiduos representan la fracción más grande (34 %) entre los desechos sólidos de los municipios. En la actualidad genera alrededor de 86 millones de toneladas cada año a los que debe darse una salida.

Las cifras son también impactantes en otras regiones del mundo, como en América Latina y el Caribe, donde se generan más de 195 millones de toneladas al año de residuos urbanos. De esa cantidad, el 50 % son residuos orgánicos y tan solo un 10 % se aprovecha.

Convertir los biorresiduos, sobre todo restos de alimentos y jardinería, en recursos es uno de los pasos necesarios para transformar nuestro sistema actual de economía lineal (usar y tirar) en un modelo de economía circular.

Por eso, en la Unidad de Procesos Termoquímicos de IMDEA Energía trabajamos en desarrollar rutas que permitan su valorización. En particular, empleamos un proceso usado tradicionalmente para fabricar carbón vegetal: la pirólisis.

¿Qué es la pirólisis? Fuente: Grupo Ciberimaginario / YouTube.

Redescubriendo la pirólisis

La pirólisis consiste en la descomposición de la materia orgánica presente en el residuo al ser calentado en ausencia de oxígeno. No estamos inventando algo nuevo, sino adaptando una tecnología madura a un nuevo propósito.

La pirólisis de materia orgánica siempre genera tres productos: un gas, un sólido y un líquido. El gas puede emplearse como combustible para suministrar energía al proceso. El sólido es un material carbonoso, también llamado biochar. Sus aplicaciones son diversas. Nosotros investigamos su uso como filtros para depuración de gases. Por último, el líquido, denominado bioaceite, es una mezcla compleja de compuestos orgánicos.

Es en la obtención del bioaceite donde prestamos especial atención. Nuestro interés es convertirlo en productos químicos comerciales o en combustibles líquidos. La proporción y propiedades de los productos de pirólisis dependen de la naturaleza del residuo que se esté tratando y de las condiciones de operación.

Foto: Eva Bronzin/Pexels

Mejorando el proceso: pirólisis catalítica

No obstante, los bioaceites obtenidos mediante pirólisis son demasiado complejos y muy poco estables. Presentan problemas de almacenamiento y son corrosivos. Además, los rendimientos a los productos deseados son muy bajos. Una manera eficaz de resolver estas limitaciones es añadiendo al proceso un catalizador (pirólisis catalítica).

Los catalizadores son sustancias que tienen la capacidad de acelerar o retardar reacciones químicas. Como no participan directamente en las reacciones, no se consumen y pueden reutilizarse. Seleccionando adecuadamente su composición y estructura podemos dirigir un proceso hacia las reacciones deseadas. Como resultado, aumentamos la selectividad hacia los productos deseados. En pirólisis catalítica, las zeolitas son los catalizadores más eficientes investigados hasta el momento.

El proyecto BIO3 surge con el propósito de contribuir a alcanzar los objetivos de transición hacia la economía circular. En él, investigadores de diferentes instituciones trabajamos en la integración de rutas biológicas y químicas para la valorización de biorresiduos.

Una de las rutas investigadas es la pirólisis catalítica. Hemos llevado a cabo reacciones con mezclas de residuos de poda y alimentos, ya que forman parte de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos. Con el fin de encontrar las condiciones más favorables, hemos comparado los resultados con y sin catalizador.

Los resultados nos han confirmado que la utilización del catalizador mejora de manera drástica la calidad del bioaceite. Su composición es mucho más homogénea y estable, y está enriquecida en compuestos de valor comercial. Estos son los hidrocarburos monoaromáticos y los fenoles.