Desechos alimentarios, esquejes de jardín, estiércol, e incluso las aguas residuales humanas se pueden convertir en biocarbón sólido para la generación de energía, y, si se amplía, podría ayudar a igualar la demanda industrial de carbono con la necesidad de deshacerse de los desechos orgánicos y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

Europa tiene un problema de residuos biológicos. En lugar de utilizar el material rico en carbono como combustible, millones de toneladas de material de desecho orgánico se vierten en vertederos, donde se descompone y emite gases de efecto invernadero.

Al mismo tiempo, la UE importa millones de toneladas de carbón para uso industrial y generación de energía. Eso trae una materia prima sujeta a cadenas de suministro vulnerables, se suma a las emisiones de carbono y del que la UE pretende reducir su dependencia.

Los esfuerzos para hacer frente a esos desequilibrios podrían encontrar una solución en el biocarbón, un producto básico de carbono neutro elaborado a partir de desechos orgánicos que se puede utilizar como fuente de energía. materias primas industriales o incluso como una forma de almacenar carbono, en lugar de emitirlo a la atmósfera.

'La tecnología (biocarbón) puede desempeñar un papel importante (en el mercado), en primer lugar porque recuperamos material de alto valor, en segundo lugar porque es rápido, y en tercer lugar ... porque puede evitar el CO ₂ emisiones, "dijo Marisa Hernandez Latorre, el fundador y director ejecutivo de la empresa de tecnología sostenible Ingelia, con sede en Valencia, España.

Una forma de hacer el sustituto del carbón es un proceso conocido como carbonización hidrotermal (HTC), que utiliza agua sobrecalentada a presión para producir biocarbón en unas pocas horas. Normalmente se necesitan millones de años para que el carbón fósil se forme geológicamente.

"Es realmente un proceso muy simple y estable, porque actúa como una aceleración de la formación natural de carbón, ", Dijo Hernández Latorre.

Ingelia ha desarrollado un proceso HTC patentado para tres plantas de biocarbón:en España, el Reino Unido y Bélgica, con una capacidad total de 8, 000 toneladas de biocarbón por año. Varios más están esperando la aprobación regulatoria y deberían duplicar la capacidad en los próximos años.

"HTC biocoal ... no solo evita el uso de hulla en los procesos industriales, sino también la emisión de metano del vertedero, Hernández Latorre dijo:agregando que la tecnología puede recuperar hasta el 95% del carbono de los desechos orgánicos.

El metano es un gas de efecto invernadero aún más potente que el dióxido de carbono y una fuente notable son los vertederos de basura. Europa abandona millones de toneladas de residuos biológicos en vertederos cada año, e incluso donde los sitios tienen sistemas de captura de metano, una parte sustancial del gas puede escapar.

Olla a presión

Se han desarrollado varios métodos HTC diferentes, pero el proceso generalmente funciona en la línea de una olla a presión, aunque los ingredientes van desde residuos del procesamiento de alimentos o bebidas, residuos agrícolas, descartes de la industria forestal, como astillas de madera y aserrín, a mazorcas de maíz y aguas residuales.

Los residuos biológicos se colocan en un dispositivo conocido como reactor, en temperaturas de 180 ° C-250 ° C bajo presión del orden de 2 megapascales (MPa) o 20 atmósferas. Esto significa que el agua en el sistema está sobrecalentada, en lugar de convertirse en vapor.

El reactor convierte los sólidos del material orgánico en biocarbón duro, también conocido como hidrocarburo, mientras que los líquidos se pueden recolectar por separado y usarse como biofertilizante y los gases que se desprenden se capturan y usan para alimentar el sistema.

El biocarbón tiene características similares independientemente del residuo biológico utilizado, aunque diferentes materias primas influyen en la calidad al determinar el contenido de cenizas. Las condiciones en el reactor destruyen los patógenos y los productos resultantes son estériles. La lechada de carbón también se puede procesar para eliminar piedras o fragmentos de vidrio o metal, antes de comprimirse en briquetas o gránulos.

El proceso HTC básico de Ingelia puede utilizar residuos de alimentos, por ejemplo, para producir biocarbón similar al carbón vegetal fósil, que comprende aproximadamente un 60% de carbono. Este hidrocarburo puede luego pasar por pasos adicionales para hacer biocarbón de 'diseñador' de mayor valor, eliminando cenizas y volátiles para garantizar un contenido de carbono de hasta un 90%, capaz de competir con el carbón duro de primera calidad.

"Podemos utilizar (procesamiento adicional) para adaptar el producto final, para recuperar del biomaterial exactamente lo que necesitan para los procesos industriales, en una economía circular (sistema), ", Dijo Hernández Latorre.

Gases de invernadero

Hernández Latorre dice que la investigación interna de Ingelia muestra que entre 6,5 y 8,3 toneladas de CO ₂ se evitan equivalentes por tonelada de biocarbón de HTC producido, en comparación con una operación de relleno sanitario con o sin un sistema de recuperación de metano.

Ella dice que el biocarbón puede tener un valor de mercado de 170 € por tonelada para el hidrocarburo más básico, a más de 400 € por tonelada de biocarbón de primera calidad con el mayor contenido de carbono, dependiendo de su uso previsto.

Ingelia ha combinado sus hallazgos de varios proyectos de investigación en su proceso HTC y está apuntando su tecnología a industrias que dependen del carbón. tratamiento de aguas residuales, que tiene que lidiar con residuos orgánicos, y los productores de energía se alejan de la generación de energía a base de carbón hacia las energías renovables.

Con la caída de los precios del carbón y la demanda en la desaceleración económica provocada por la pandemia de COVID-19, Puede ser necesario un tiempo para que el biocarbón desplace a los combustibles fósiles en la industria de todo el mundo. Pero ofrece una solución para aquellos que están obligados a lidiar con los desechos orgánicos y cumplir con el plan de la UE de convertirse en carbono neutral para 2050.

Hernández Latorre, quien el 12 de junio fue nombrada Campeona de la Innovación de la Misión de la UE por su trabajo en investigación sobre energías limpias, considera que desempeñará un papel cada vez más importante en los próximos 10 a 15 años.

"El mercado está realmente preparado para aceptar o implementar nuevas tecnologías, lo único es que deben estar lo suficientemente desarrollados a escala, " ella añadió.

Las industrias necesitan suficiente disponibilidad de biocarbón en el mercado para planificar con anticipación la sustitución de combustibles fósiles. Y los inversores quieren estar seguros de que tendrán suficientes residuos biológicos para procesar, y el compromiso de los usuarios de llevarse sus productos, antes de invertir en sofisticadas unidades de HTC que podrían costar cientos de miles o incluso millones de euros.

De baja tecnología

Esos costos de instalación son prohibitivos en muchos países en desarrollo, a pesar de que los residuos biológicos representan un problema en todo el mundo.

Pero un bajo costo, La versión de baja tecnología que utiliza heces humanas para producir biocarbón y fertilizantes podría traer un doble beneficio a los lugares donde las personas carecen de instalaciones sanitarias. dijo el investigador surcoreano Dr. Jae Wook Chung.

Él ve el potencial tanto para generar ingresos para las comunidades como para abordar sus problemas ambientales y de salud causados ​​por los excrementos no tratados, citando estimaciones de la OMS que 673 millones de personas tienen que defecar al aire libre - en la calle, detrás de arbustos o en aguas abiertas.

La investigación ha demostrado que los reactores de HTC se pueden fabricar por menos de 20 €, 000, pero el Dr. Chung tiene como objetivo utilizar un proyecto llamado FEET para desarrollar una modelo más económico que se puede utilizar en comunidades de alta densidad como el barrio pobre de Kibera en la capital de Kenia, Nairobi.

Él prevé un sistema del tamaño de un barril de petróleo, fabricado con tubería de acero inoxidable disponible como suministro de construcción en muchos países en desarrollo. Y quiere controlar la temperatura y la presión desde fuera del reactor, evitando sondas caras.

El Dr. Chung también se centrará en las formas de garantizar un suministro sostenible de desechos para el procesamiento, tal vez mediante el vaciado organizado de letrinas de pozo o baños portátiles, y para demostrar los beneficios económicos del biocarbón y el fertilizante líquido.

Considera que hacer que un sistema de saneamiento sea rentable para la comunidad es clave para hacerlo sostenible. y proporcionar servicios sanitarios en las regiones que actualmente carecen de ellos.

'(El) beneficio económico también ayudaría a aquellos que tienen una barrera cultural para usar inodoros convencionales a alejarse de la defecación al aire libre, " él dijo.