Cofermentación anaerobia de estiércol de cerdo y algas marinas para la producción de bioH2, ácidos grasos volátiles (AGV) y bioCH4, con recuperación de nitrógeno en el proceso posterior mediante biochar de alga modificado, desde una perspectiva de bioeconomía circular.
Director del proyecto
Dra. Jhosané Pages, académica e investigadora Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos Usach.
Contexto
La transición hacia una bioeconomía circular demanda soluciones sostenibles para el tratamiento de residuos orgánicos y la recuperación de recursos. En este marco, el estiércol de cerdo, representa un desafío ambiental por su alta carga de materia orgánica y nitrógeno, los cuales pueden causar desequilibrios ecológicos si no se eliminan correctamente. Una vía común para tratar estos residuos es la digestión anaeróbica (DA), la cual permite obtener biocombustibles como metano, no obstante, esta tecnología enfrenta limitaciones cuando se utiliza estiércol como único sustrato. Frente a este escenario, se plantea el uso de algas marinas como co-sustrato, en conjunto con materiales adsorbentes modificados, para optimizar la producción energética y reducir la carga contaminante remanente.
Problema
El tratamiento anaeróbico del estiércol porcino en una sola etapa presenta bajos rendimientos en la producción de biohidrógeno debido al alto contenido proteico del sustrato y a la acumulación de compuestos inhibitorios como AGV y nitrógeno amoniacal. Además, los efluentes resultantes contienen altas concentraciones de nitrógeno que no se eliminan adecuadamente, generando potenciales impactos ambientales. Por otro lado, Chile aún no ha explorado el aprovechamiento del tratamiento biológico de residuos orgánicos como fuente alternativa de hidrógeno verde, lo que representa una oportunidad no abordada.
Solución
Se propone una cofermentación anaerobia en dos etapas, utilizando como sustratos el estiércol porcino y la macroalga Durvillaea antarctica, conocida popularmente como cochayuyo, rica en carbohidratos y ampliamente disponible en las costas chilenas. Esta combinación mejora la relación carbono/nitrógeno del sistema, favoreciendo la producción de bioH₂, AGV y bioCH₄. Para potenciar el proceso, se empleará biochar de alga modificado con bischofita, un subproducto rico en magnesio proveniente de la industria del litio y polvo de acero, rico en hierro, ambos residuos industriales de bajo costo y alta disponibilidad en Chile. Esta tecnología también permitirá capturar el nitrógeno presente en los efluentes, cerrando el ciclo desde una perspectiva de economía circular.
Objetivos
1. Evaluar la eficiencia de la cofermentación anaerobia de estiércol porcino y Durvillaea antárctica para la producción de bioH₂, AGV y bioCH₄.
2. Mejorar la actividad microbiana y la eficiencia del proceso utilizando biochar de alga modificado con bischofita y polvo de acero.
3. Determinar la capacidad de los biochars modificados para recuperar nitrógeno de los efluentes anaeróbicos.
4. Generar conocimiento técnico-científico que aporte a la valorización de residuos orgánicos e industriales en contextos locales.
Beneficios
Este proyecto impulsa una solución integral, sostenible y de bajo costo para valorizar residuos agroindustriales e industriales a través de la producción de biocombustibles y la recuperación de nutrientes. Su enfoque interdisciplinario permite avanzar hacia una bioeconomía circular, al tiempo que contribuye a los objetivos nacionales de descarbonización y reducción de la contaminación hídrica. La utilización de materiales locales y la adaptación de tecnologías accesibles abren nuevas posibilidades para su aplicación en sectores productivos y territorios con limitaciones técnicas o económicas, promoviendo así el desarrollo de bioprocesos eficientes, replicables y alineados con la sostenibilidad ambiental.
