Con biorrefinerías transforman residuos orgánicos en ácidos grasos valiosos para la industria

La investigadora Tatiana Agudelo Patiño, magíster en Ingeniería Química, visitó algunas industrias en Sucre e identificó oportunidades de mejorar sus procesos modificando el proceso convencional de digestión anaerobia (microorganismos que descomponen materia orgánica sin oxígeno), los cuales generalmente se enfocan en la producción de biogás.

Para su investigación, la ingeniera química obtuvo el inóculo de una planta de tratamiento de aguas residuales procesadora de café en el municipio de Chinchiná.

“En Colombia el concepto de biorrefinerías basadas en digestión anaerobia es una novedad, y aunque en otros países existen plantas de digestión anaerobia para producir biogás y fertilizantes, no se han desarrollado biorrefinerías modificadas que utilicen este concepto para generar múltiples productos”, explica la investigadora.

Los microorganismos metanogénicos son susceptibles a cambios en la variación de las condiciones de operaciones, especialmente en la temperatura, es decir, al incrementar la temperatura, estos microorganismos se van a inhibir, por lo tanto, para lograr la producción de ácidos grasos volátiles, se realizó un pretratamiento térmico llevando el inóculo a condiciones de 65°C durante 30 minutos para promover la producción de ácidos grasos volátiles en lugar de biogás.

En el estudio se emplearon 3 materias primas: vinazas o residuos líquidos de la producción de etanol; residuos orgánicos de cocina; y aguas residuales de rayanderías, que son las industrias dedicadas a procesar el almidón de yuca. Este enfoque permitió diseñar modelos específicos para cada tipo de residuo y mejorar los procesos locales.

En los escenarios experimentales se trabajó tanto con digestión anaerobia convencional (orientada a la producción de biogás) como con digestión anaerobia modificada (centrada en la generación de ácidos grasos volátiles) usando residuos orgánicos de cocina. Como resultado, al usar estos residuos, el pretratamiento del inóculo aumentó la producción de ácidos grasos volátiles en un 93,3 %.

A partir de este proceso se obtuvieron compuestos de alto valor que tienen aplicaciones en diversas industrias: el ácido acético se usa en la producción de vinagre y productos químicos; el ácido propiónico sirve como conservante en alimentos y en la fabricación de plásticos; y el ácido butírico es esencial en la creación de butanol, plásticos, productos farmacéuticos y fragancias. Este resultado no solo amplía el potencial de los residuos orgánicos, sino que además contribuye a la sostenibilidad, al generar productos valiosos y reducir el impacto medioambiental.

“Este enfoque pionero en biorrefinería, que integra la conversión de biomasa en biocombustibles, productos químicos, materiales y energía mediante procesos biológicos, químicos y físicos, no solo amplía el potencial de los residuos, sino que también reduce significativamente el impacto medioambiental”, afirma la magíster Agudelo.

En Sucre la cadena de valor de la yuca presenta una huella de carbono de 0,20 kilogramos de dióxido de carbono equivalente por unidad funcional, medida que se refiere a la cantidad de yuca procesada, la cual permite evaluar las emisiones de gases de efecto invernadero de manera estandarizada.

La integración de biorrefinerías basadas en digestión anaerobia permitió reducir este impacto climático en un 20 %, gracias a la recuperación de energía en forma de biogás. Además se consiguió reducir el 54 % en el agotamiento de agua, ya que para generar los productos se emplean las aguas residuales de las rayanderías.

La tesis demuestra que la digestión anaerobia es una tecnología valiosa para tratar residuos orgánicos y generar energía renovable a partir de desechos que se pueden transformar en biogás o ácidos grasos volátiles, con beneficios medioambientales e industriales.

La digestión anaerobia modificada puede ser especialmente efectiva si se usa a gran escala o se integra en procesos de producción establecidos. Así, esta tecnología no solo es una opción eficaz para residuos diversos, sino que además ofrece oportunidades para mejorar la sostenibilidad y el rendimiento económico en el tratamiento de los desechos.

Gracias a esta investigación, la ingeniera química obtuvo mención meritoria por su tesis de Maestría, titulada “Análisis de la producción sostenible de ácidos grasos volátiles por digestión anaerobia a través del concepto de biorrefinería”.