Ante la demanda energética actual y la crisis climática, la Unión Europea ha fijado ambiciosas metas para aumentar la proporción de energías renovables que sustituyan a las de origen fósil y cubran las necesidades de la población.
Entre estas energías renovables, el biogás se perfila como uno de los biocombustibles destacados.
Este gas renovable que se obtiene mediante la bioconversión de la materia orgánica, principalmente residuos orgánicos de diferentes orígenes, puede ser obtenido también a partir de las algas marinas.
Estas algas marinas, con un adecuado manejo, pueden ser una excelente materia prima para la producción de biogás, llegando a considerarlas un sustrato comparable a los residuos agrícolas y residuos urbanos en los procesos de biometanización (digestión anaerobia).
El uso de las algas marinas como biomasa para la generación de biocombustibles ha despertado interés entre la comunidad científica, empresarios y público en general en las últimas décadas, reconociéndose su potencial en este sentido.
Además del biogás, el procesamiento de las algas marinas puede servir para obtener un amplio espectro de otros productos.
Biocombustibles a partir de algas marinas
La producción de algas para la obtención de biocombustibles puede seguir diversas rutas dependiendo del producto final a obtener. Estas diferentes rutas se pueden clasificar en tres categorías generales, según el National Algal Biofuels Technology Roadmap del DoE:
Categoría 1: Producción directa de biocombustibles a partir de algas
La producción de moléculas de combustible es directa a partir de algas, sin necesidad de extracción.
Los procesos que se incluyen en esta categoría serían la fermentación heterotrófica para la obtención de alcoholes (ej. Etanol) y alcanos, y la biofotólisis para la obtención de hidrógeno.
Categoría 2: Procesado completo de las algas
La biomasa algal es procesada en su totalidad mediante pirólisis para obtener bio-oil, gasificación para el gas de síntesis, licuefacción térmica para el bio-crude (bio-petróleo), extracción supercrítica para obtener biodiesel y digestión anaerobia para el biogás.
Categoría 3: Conversión de extractos algales
Los extractos algales pueden ser procesados mediante transesterificación de aceite para obtener biodiesel, un hidroprocesado del aceite para conseguir diésel renovable, biocombustible para aviación, bionaftas y biopropano, o mediante fermentación para producir alcoholes.
De todas estas rutas, podemos destacar la digestión anaerobia a partir del procesado completo del alga (categoría 2) para la obtención de biogás como una de las más interesantes.
Digestión anaerobia de las algas para la generación de biogás
La digestión anaerobia puede darse sobre la célula completa del alga, lo que permite aprovechar las algas cultivadas para tratamientos de aguas o con propósitos de protección ambiental, que contienen un porcentaje bajo de lípidos, y valorizarlas mediante la producción de biogás.
También puede aplicarse como tratamiento de las algas residuales que se generan en la producción de biocombustibles mediante las otras rutas mencionadas. Esta producción de biocombustibles a partir de algas genera un 60-70% de biomasa residual que puede ser valorizada mediante digestión anaerobia para obtener biogás y otros subproductos de valor (biofertilizantes).
Ambos procesos, no solo tienen el beneficio de permitir la obtención de biogás, un gas renovable muy versátil, sino que, además, permiten la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.
Por un lado, con la captura de CO2 gracias al propio cultivo de algas y, por otro lado, con el proceso de digestión anaerobia que evita la liberación de metano procedente de la degradación de sus residuos.
Todas estas ventajas hacen que la valorización energética de las algas mediante digestión anaeróbica sea un proceso que encaja perfectamente dentro del modelo de economía circular para el aprovechamiento sostenible de los recursos naturales.
Algunos ejemplos de proyectos que se han llevado a cabo sobre el desarrollo de esta tecnología para la producción de biogás a partir de las algas son:
- El proyecto ALGAENET para el desarrollo de un ciclo cerrado de producción de energía renovable que se fundamenta en la luz solar y las microalgas. La luz solar se empleó en el cultivo de las microalgas, las cuáles se introdujeron en un biorreactor anaerobio para la producción de biogás. El CO2 y nutrientes liberados en la digestión anaerobia fueron empleados, a su vez, en el cultivo de algas.
- El proyecto BIOWALK4BIOFUELS para el desarrollo de un sistema alternativo e innovador de recuperación de energía a partir de residuos biológicos y aprovechamiento de las emisiones de gases de efecto invernadero para obtener biocombustibles, empleando algas marinas. En este caso, el biogás se obtuvo mediante un proceso de codigestión, donde se mezclaron algas y residuos biológicos, empleando un sistema de producción totalmente automatizado. La planta de biogás cuenta con una instalación de pretratamiento, un proceso de digestión anaerobia y un cogenerador para la producción combinada de calor y electricidad.Este modelo de planta de biogás puede influir en la planificación de nuevas plantas de biogás, en las que se realice la codigestión de algas marinas con biorresiduos, contribuyendo a los objetivos europeos en cuanto a producción de energía renovable y reducción de emisiones.
- El proyecto ALL-GAS, puesto en marcha hace diez años, consiste en el aprovechamiento de los nutrientes contenidos en las aguas residuales para el cultivo de microalgas. Estas microalgas son luego transformadas en biogás que se utiliza como combustible para los vehículos. Entre los resultados obtenidos en este proyecto cabe destacar que la biomasa algal muestra un alto potencial energético, con una capacidad de producción de metano que ronda los 200-300 litros de gas por cada kilogramo de biomasa tratada mediante digestión anaerobia. A su vez, las microalgas permiten alcanzar un alto grado de depuración de las aguas residuales.Se trata de la primera vez, a nivel mundial, que se implementa un proyecto de estas características a gran escala (en 10 hectáreas de cultivo) para el cultivo de algas destinadas a producir bioenergía mediante el uso de aguas residuales.
Estos tres ejemplos de proyectos, financiados con fondos europeos, son muestras del interés por el desarrollo y mejora de la eficiencia de la producción de biogás a partir de algas marinas, por parte de la Unión Europea, instituciones científicas y empresas, como parte del esfuerzo por aumentar la proporción de energías renovables que abastezcan la demanda mundial y permitan hacer frente al cambio climático.
Desde Genia Bioenergy queremos contribuir a este esfuerzo aportando nuestro Know-how para el diseño de proyectos, implementación y construcción de plantas de biogás adaptadas para dar la mejor solución.
