Digestión anaerobia de residuos biogénicos: Energía limpia y fertilizantes locales para una Economía Circular con retos tecnológicos pendientes.
Proyecto BIVALIA
Juan A. Melero
Contexto y fuerzas impulsoras
La Unión Europea se ha propuesto un reto ambicioso en los próximos 25 años: poner fin a la dependencia energética de los combustibles fósiles y frenar la crisis climática, reduciendo un 100 % las emisiones de CO2 fósil en 2050. Con este doble objetivo, la Comisión Europea lanzó en 2022 el Plan REPowerEU, cuya finalidad es lograr generar 35.000 millones de m3 de biometano en Europa en 2030 con respecto a los 6.400 millones de m3 que se producen actualmente1. A largo plazo, la meta es alcanzar 167.000 millones de m3 en 2050, suficiente para cubrir toda la demanda de gas natural de la UE.
Pero hay otro desafío no menos importante: la agricultura, responsable de un 3,2% de la producción mundial de gases de efecto invernadero. La gestión ineficiente de los residuos orgánicos y agroindustriales es un problema ambiental y de salud pública que genera contaminación en aire, suelo y agua y puede llegar a propagar enfermedades. Además, su volumen es grande, a nivel mundial se estimaron en 2.300 millones de toneladas durante 2023 y se estima que crezcan hasta 3.800 millones de toneladas para 20502. Además, la UE tiene también una fuerte dependencia exterior de fertilizantes sintéticos con una elevada huella de carbono. Por esta razón, la UE ha establecido una estrategia para el impulso de la bioeconomía en el marco de la economía circular para que estos residuos biogénicos sean transformados de forma eficiente en productos útiles que vuelvan al ciclo productivo3.
En este contexto, la digestión anaerobia se presenta como una tecnología clave que convierte los residuos de origen biogénico en: biometano (fuente energética renovable), digestato (producto rico en nutrientes) y CO2 biogénico con múltiples aplicaciones. Se trata de una solución circular, sostenible y local conimportantes beneficios medioambientales, sociales y económicos (Tabla 1).
Tabla 1. Beneficios indirectos (externalidades) de la digestión anaerobia de residuos biogénicos4.
| Medioambientales | Reducción de los gases de efecto invernadero en agricultura y ganadería Mejora en la gestión del estiércol del ganado Reducción en el uso de fertilizantes sintéticos Producción de energía renovable para aplicaciones térmicas, eléctricas y para transporte de baja huella de carbono. Reciclado de nutrientes. |
| Económicos | Seguridad e independencia energéticaAlternativa viable para la valorización de residuos de origen biogénico en el marco de la Economía Circular.Producción de CO2 de origen biogénico con múltiples aplicaciones (o en caso de almacenamiento dando origen a huella de carbono negativa).Reducción de la dependencia exterior de fertilizantes sintéticos con un valor de mercado creciente. |
| Sociales | Creación de empleos estables en el medio rural (se estima 280.000-490.000 empleos en 2030 y 1.130.000-1.810.000 empleos en 2050).Desarrollo de tecnologías exportable a otros países. |
Aunque el número de plantas de producción de biometano en la UE ha ido creciendo en los últimos años, también es cierto que su desarrollo es menor del esperado. Por tanto, son necesarias diferentes mejoras tecnológicas, así como vencer diferentes obstáculos para cumplir los objetivos (en España actualmente sólo existen 18 plantas en operación de biometano).
Barreras y soluciones innovadoras
La digestión anaerobia implica la descomposición mediante bacterias de residuos biodegradables en entornos exentos de oxígeno para la producción de biogás (mezcla de CO2 y metano) y un producto de degradación denominado digestato. La Figura 1 muestra el balance de materia típico de este proceso de degradación.
Figura 1. Balance de materia en la digestión anaerobia de residuos biogénicos
Una de las limitaciones importantes de este proceso es que sólo el 15 % del total del residuo se transforma en biogás (y de este, sólo el 6,5 % en masaes biometano). Para aumentar estos rendimientos, en la actualidad se está contemplando la introducción de biochar (compuesto carbonoso de origen biológico obtenido mediante procesos termoquímicos) como aditivo en el digestor que podría aumentar la producción de biometano entre un 20 % y un 190 % 5,6. Por otro lado, también se debe avanzar en el desarrollo de las tecnologías de separación del biogás en biometano y CO2. La viabilidad económica de esta separación depende de encontrar el equilibrio entre la tecnología elegida, el tamaño de la planta y la eficiencia operativa. Aunque aumentar la escala reduce los costes, no existe una tecnología que sea la mejor en todos los casos. Para instalaciones pequeñas y medianas, la separación por membranas y la adsorción por cambio de presión (PSA) son las opciones más rentables, mientras que el lavado con agua a presión y la absorción con aminas resultan más competitivas en plantas de gran capacidad7.
Además, el CO2 separado puede ser licuado y comercializado. El CO₂ se utiliza en muchas aplicaciones industriales, como la industria alimentaria (congelación, envasado), la carbonatación de bebidas, la fabricación de metales, y el crecimiento de plantas en invernaderos. El CO₂ biogénico podría ser una alternativa sostenible y generar ingresos extra para los productores de biometano. Además, surgen nuevos mercados como la producción de combustibles y productos químicos sintéticos (por ejemplo, metano o metanol renovable a partir de CO₂ y hidrógeno verde) y la fabricación de cementos innovadores. Si no se aprovecha, el CO₂ biogénico puede capturarse y almacenarse de forma permanente, logrando emisiones negativas.
La mayoría del residuo (85 % en masa) acaba como digestato, producto con potencial agronómico pero que su calidad está limitada por la presencia de metales, agentes patógenos y otros contaminantes que limitan su uso como fertilizante. Se necesita en la mayoría de los países de la UE, con urgencia, una regulación de los estándares de calidad de estos digestatos para su uso seguro como fertilizantes y mejor aceptación social. Debemos ser conscientes de que si se cumplen los objetivos de producción de biometano en el 2050 se generarían alrededor de 1700 millones de toneladas de digestato.
En la práctica, para facilitar su gestión este digestato crudo se separa en dos fracciones: (1) una fracción líquida con un contenido en sólidos totales alrededor de un 3 %, que es en parte recirculada de nuevo al digestor y que puede ser utilizada como biofertilizante líquido NPK (2) una fracción sólida con un contenido en sólidos totales entre 25-30 % que tiene aplicación como mejorador de suelos. La sostenibilidad económica de la planta de biometano está muy condicionada por la venta de este digestato. El precio de venta de este digestato bruto ronda entre los 30-40 €/t para la fracción sólida y 5-7 €/t para la fracción líquida, lo que condiciona la rentabilidad de las plantas.
En este sentido, los esfuerzos se concentran en la transformación de estos digestatos de bajo valor agronómico en productos eficaces y sostenibles con mayor valor comercial y aceptación social. Entre las diferentes alternativas en estudio para la valorización de la fracción sólida se contemplan7: carbonización hidrotermal para la producción de biochar (100-400 €/t); compostaje para la producción de compost (100 €/t); o secado para producir un fertilizante pelletizado (150-200 €/t). En el caso de la fracción liquida se estudia su aplicación en el crecimiento de algas como estrategia sostenible para la recuperación de nutrientes. Esta biomasa cultivada puede ser posteriormente procesada para obtener biocombustibles y otros productos de interés.
La digestión anaerobia en el marco del proyecto BIVALIA
De todo lo expuesto, queda claro que la viabilidad de la planta de biometano reside en una producción multiproducto que maximice la transformación del 100 % del residuo en productos de interés (biometano, CO2, biochar, fertilizantes … ). En el proyecto BIVALIA, la digestión anaerobia representa una oportunidad especialmente interesante dentro del enfoque de biorrefinería integrada que promueve este proyecto dentro de las tecnologías para la recuperación de materia y energía. La digestión anaerobia de las corrientes secundarias generadas en los procesos previos de pretratamiento y conversión o refino se muestra como una excelente oportunidad para potenciar la aplicabilidad y viabilidad de este proceso y marca el camino hacia una economía circular más eficiente y sostenible.
Para más información del proyecto BIVALIA visita nuestra web: https://bivalia.ciberimaginario.es/
Referencias
1 Fuente: European Commission, REPowerEU. Bruselas 18.05.2022. COM (2022) 230
2 «Global Waste Management Outlook 2024» del UNEP
3 European Commission, A Strategic Framework for a Competitive and Sustainable EU Bioeconomy. Bruselas 27.11.2025. COM (2025) 960
4 Beyond energy – monetising biomethane’s whole-system benefits. European Biomass Association (EBA). 2023.
5 Dai, S., Li, Y., Wu, X., Yang, S., Lin, T., & Liu, D. (2023). A review of biochar application in anaerobic digestion: Performance enhancement, microbial communities, and mechanisms. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 177, 113197
6 Liu, D., Hu, X., Li, J., Ma, L., Zhang, J., & Zhang, P. (2022). Recent advances in biochar application for enhancing anaerobic digestion: A critical review. Bioresource Technology, 348, 126786
7 Adnane, I.,Taoumi, H., Lahrech, K., Fertahi, S., Ghodbane, M. From waste to resource: biogas and digestate valorization strategies for sustainable energy and agriculture. Biomass and Bioenergy, 200 (2025) 108006.
