Generan hidrógeno verde a partir de residuos de vino y lodos de depuradora tratados con ozono

Un equipo de investigación de la Universidad de Cádiz demostró cómo el tratamiento con este gas mejora notablemente la producción de biohidrógeno y otros compuestos con valor industrial. La innovación tecnológica de este estudio facilita el aprovechamiento energético de residuos orgánicos de proximidad, contribuyendo a la economía circular y reduciendo los costes ambientales asociados a su gestión, según sus investigadores.

Científicos del Departamento de Tecnologías del Medio Ambiente de la Universidad de Cádiz, en colaboración con la Universidad de Castilla-La Mancha, han convertido residuos orgánicos en energía limpia y compuestos útiles para la industria.

En concreto, han combinado los lodos que se obtienen al tratar las aguas residuales con las vinazas, resultantes de la destilación del vino, para generar hidrógeno renovable, con un posible uso en pilas de combustible para producir electricidad o inyectado en redes de gas, y ácidos grasos volátiles, que pueden servir como materia prima en industrias químicas, cosméticas y agroalimentarias.

La novedad del trabajo radica en el uso de ozono como pretratamiento antes de someter los desechos a fermentación oscura, una modalidad de digestión anaerobia, como se conoce al proceso biológico en el que ciertas bacterias descomponen la materia orgánica sin presencia de luz ni oxígeno.

El estudio demuestra que, al aplicar este gas a los lodos antes de mezclarlos con las vinazas, aumenta significativamente la producción de hidrógeno limpio.

Con este proyecto se promueve además la economía circular, dando uso a residuos que se producen en un entorno próximo, lodos de la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) Guadalete y desechos del vino de la bodega González Byass, ambos en Jerez de la Frontera.

“Habitualmente las vinazas se envían a la EDAR, donde se tratan junto con las aguas residuales, pero en este trabajo se hace una gestión alternativa que las revaloriza a través de los nuevos subproductos resultantes”, según detalló a la Fundación Descubre, José Luis García, investigador de la Universidad de Cádiz y responsable del estudio.

Pretratamiento con ozono

La aplicación de ozono en el tratamiento de residuos había arrojado resultados positivos en experiencias previas, como la desarrollada por miembros de este equipo con lodos de depuradora y restos de aceituna de mesa.

“La ozonización se podría comparar a inyectar burbujas de oxígeno en un acuario. Este gas rompe las moléculas grandes de los desechos orgánicos para generar fracciones más pequeñas y solubles, facilitando la labor de las bacterias durante la fermentación oscura”, explicó García.

Los científicos probaron diversas variantes para mejorar el rendimiento del proceso. “Evaluamos la posibilidad de tratar ambas matrices en conjunto o por separado, y concluimos que el escenario más favorable era hacerlo con la dosis de ozono que se optimizó para el lodo y mezclarlo después con las vinazas”, subrayó María Eugenia Ibáñez, investigadora de la UCA y coautora del estudio.

Los resultados, detallados en el trabajo ‘Enhancing dark fermentative biohydrogen and VFA production via ozone pre-treatment’ publicado en la revista ‘Bioresource Technology’, revelaron que en el caso de los lodos, una dosis específica de ozono (0,018 g por gramo de sólido) optimizó significativamente la producción de hidrógeno verde y ácidos grasos volátiles. En contraste, para las vinazas resultó contraproducente la oxidación excesiva.

Planta de ozonización con la que se ha llevado a cabo el estudio en la Universidad de Cádiz.

Aplicaciones derivadas

Los expertos comparan este trabajo con el de una biorrefinería, porque ambos tienen como objetivo transformar biomasa, es decir, residuos orgánicos, en energía renovable y compuestos químicos de valor añadido. “Al igual que en una refinería de petróleo, intentamos obtener combustible, en nuestro caso el biohidrógeno, pero también subproductos valiosos, los ácidos grasos volátiles, susceptibles de utilizarse en otros procesos industriales”, apuntó García.

Las aplicaciones derivadas de este estudio son diversas. Por un lado, como fuente de energía limpia, pues el hidrógeno se podrá inyectar en las redes de distribución de gas natural adaptadas, en otras específicas para su suministro o ser usado en pilas de combustible para generar electricidad.

También como reactivo en procesos industriales, especialmente en refinamiento petroquímico. En cuanto a los ácidos grasos, son aptos como materia prima para la obtención de bioplásticos, en la industria cosmética o para la elaboración de aditivos alimentarios y productos químicos especializados.

El estudio incluye un análisis que demuestra la rentabilidad de la innovación. “Al mejorar la biodegradabilidad de los lodos con la dosis óptima de ozono, incrementamos la producción de hidrógeno y ácidos grasos, lo que permite obtener un margen económico positivo tras cubrir los gastos adicionales de tratamiento y energía”, corroboró el investigador de la UCA.

Este trabajo se enmarca en el proyecto ‘Integración de la biorrefinería anaerobia en el tratamiento de co-digestión de biosólidos y residuos agroalimentarios’, financiado por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía y fondos FEDER. 

Referencia

María Eugenia Ibáñez López, Encarnación Díaz Domínguez, Francisco J. Fernández Morales, José Luis García Morales: ‘Enhancing dark fermentative biohydrogen and VFA production via ozone pre-treatment’. Bioresource Technology, 2025.

https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132107