¿Gas natural procedente de excrementos en lugar de fósiles? Esta bacteria de BYU podría provocar que esto suceda

Jul 22, 2023

El próximo avance en energía renovable podría ser la caca.

Nuevas técnicas científicas iniciadas en la Universidad Brigham Young señalan el potencial de convertir desechos animales y humanos en energía que pueda usarse para reemplazar el gas natural procedente de combustibles fósiles.

Convertir los excrementos en energía no es una idea nueva. Las civilizaciones han utilizado la digestión anaeróbica durante siglos. Sin embargo, los métodos que los científicos de BYU Jaron Hansen y Zach Aanderud han estudiado durante más de una década representan un importante paso adelante para hacer de los residuos un productor de energía viable a mayor escala.

La clave de su trabajo es un cóctel especial de bacterias que prosperan en condiciones extremas (sin oxígeno, temperaturas por encima de los 170 grados) y son profesionales en descomponer los desechos en moléculas más pequeñas. Por lo tanto, las bacterias que podrían haber pasado su vida digiriendo un tronco en una fuente termal rusa ahora pueden trabajar comiendo estiércol en un tanque gigante en una granja lechera.

"Estamos aprovechando el poder de las cosas pequeñas que no se pueden ver en el mundo... para ayudarnos realmente a resolver un par de grandes problemas", dijo Aanderud, profesor de ecología microbiana.

Los dos desafíos de enormes proporciones que, según dijo, este avance podría ayudar a abordar: la transición para alejarse de los combustibles fósiles y deshacerse de las enormes cantidades de desechos que producen los humanos y los animales.

Una vaca lechera puede producir 100 libras de estiércol por día y las lecherías grandes pueden albergar más de 10.000 vacas a la vez. Y este proceso, dijo Hansen, podría convertir esos desechos de una amenaza ambiental a una poderosa fuente potencial de energía.

"Estamos hablando de generar suficiente gas para alimentar a pequeñas comunidades", dijo Hansen, quien preside el departamento de química de BYU. "Estamos hablando de cientos de kilovatios de energía".

Históricamente, dijo, la digestión anaeróbica en una granja lechera sólo puede convertir el 40% de los desechos de las vacas en energía. El tratamiento previo con esta bacteria aumentó ese nivel de eficiencia al 80% y redujo la cantidad de desechos sobrantes que debían enviarse a granjas o vertederos.

También es más rápido. En lugar de tardar un mes en extraer energía de los residuos, ahora puede llevar menos de una semana.

"Estas bacterias simplemente funcionan", dijo Hansen. "Mientras les alimentes con caca, producirán gas metano".

El proceso captura el metano producido por la digestión, lo quema para producir energía y emite dióxido de carbono. Si los desechos se depositan en un vertedero o en la laguna de excremento de una granja, una mayor cantidad de ese metano (un gas que es 25 veces más potente que el dióxido de carbono para atrapar el calor) probablemente terminaría en la atmósfera, acelerando aún más el cambio climático.

El proceso también utiliza la infraestructura existente (tuberías de gas natural en los hogares que alimentan calderas, calentadores de agua y estufas) para reemplazar un combustible fósil ampliamente utilizado por algo más renovable que no requiere perforación. Aunque puede que no sea una solución de cero emisiones como la solar o la eólica, dijo, puede ser una buena opción para complementar esas fuentes de energía por la noche o en un día tranquilo.

Mientras los estadounidenses sigan tirando la cadena de sus inodoros y comprando queso y helado, la fuente de energía seguirá reponiéndose.

"Es renovable pero no necesariamente ecológico", afirmó Aanderud. "Al mismo tiempo, se trata de un enorme problema de desperdicio que tenemos en nuestra sociedad".

El trabajo de Hansen y Aanderude ya ha encontrado su camino hacia aplicaciones del mundo real en granjas lecheras de Wisconsin e Indiana.

Larry Buckle, de Trinity Renewables en California, diseñó el proyecto piloto de Wisconsin utilizando este nuevo proceso bacteriano. Dijo que redujo el tiempo de digestión de 20 días a tres días y aumentó la producción de energía en un 50%. Y la menor cantidad de desechos sólidos que quedan han sido pasteurizados por las altas temperaturas a las que trabajan las bacterias, por lo que es más fácil encontrar un lugar para desecharlos.

Ahora está construyendo una versión más grande de la instalación piloto en la misma granja que procesará 150.000 galones de estiércol por día. No espera que sea el último proyecto de este tipo que diseña su equipo.

“Hay mucho estiércol de leche. No tienes que pagar por ello”, dijo Buckle. "Lo más importante es que son bastante autónomos... lo que hace las cosas inmensamente más fáciles".

Si bien la abundancia de heces en una operación ganadera puede hacer que las granjas sean lugares obvios para comenzar, este proceso digestivo también puede producir energía a partir de otros tipos de desechos. La comida que la gente tira. Recortes de césped del césped. Y por supuesto, caca humana.

Dave Parry, investigador principal de la empresa internacional de ingeniería Jacobs, ha trabajado en numerosos proyectos para probar este proceso en plantas de aguas residuales municipales desde Oregón hasta Michigan.

Con los avances de la investigación de BYU, dijo, las miles de plantas ya instaladas para la digestión anaeróbica tradicional pueden liberar esta bacteria, ahorrar dinero en la eliminación de desechos y producir energía con tasas de eficiencia nunca antes vistas.

"Definitivamente es un punto de inflexión", dijo Parry. "Cambiará la industria de la digestión anaeróbica municipal en todo el mundo".

En el ámbito del tratamiento de agua, dijo, el proceso puede reducir la cantidad de residuos sobrantes en un cuarto y aumentar la producción de energía en un tercio. Eso podría ser suficiente para sacar las plantas de aguas residuales de la red y hacerlas funcionar enteramente con su propia energía excreta.

Esto es un gran problema para todos porque las instalaciones de tratamiento de agua suelen ser el mayor consumidor de energía de un gobierno municipal. La Agencia de Protección Ambiental informó que la energía que alimenta estas plantas agrega más de 45 millones de toneladas de gases de efecto invernadero a la atmósfera cada año.

Y la gente está empezando a darse cuenta, dijo Parry. Ahora está trabajando con plantas de agua desde Dinamarca hasta Australia y la instalación de recuperación de agua del Valle Central en South Salt Lake en diseños futuros.

Pasarán un par de años antes de que alguno de ellos esté funcionando a plena capacidad. Pero cuando el mundo se dé cuenta de cuánta energía está atrapada en su basura, tenga cuidado.

“Cuando llega a su máxima escala y alguien dice: 'Guau, mira el Valle Central, mira Dinamarca'”, dijo Parry. "Va a explotar".