Hace una década Carmen Gabaldón impulsó con otros tres profesores de la Universidad de Valencia un grupo de investigación dedicado al desarrollo de tecnologías sostenibles para el tratamiento de emisiones industriales en aire y agua. Actualmente, coordina un proyecto europeo dotado con un millón de euros que emplea microorganismos para depurar el aire de contaminantes atmosféricos de origen industrial y en breve arrancará una iniciativa pionera en el mundo donde se propone transformar esas emisiones en bioenergía.
¿En qué consiste el proyecto europeo que coordina?
El proyecto Next Air Biotreat tiene por objetivo desarrollar una tecnología alternativa a los procesos convencionales para solucionar un problema ambiental que es la emisión de los compuestos orgánicos volátiles en aire. Concretamente estudiamos sistemas biológicos para la depuración de las emisiones que generan las industrias que utilizan disolventes en su producción. En el proyecto colaboramos con dos socios industriales: Pure Aire Solutions, empresa holandesa especializada en depuración de aire, y Exel Composites, empresa belga líder mundial en la fabricación de composites y, por tanto, usuario potencial. Nuestro papel en la iniciativa es el desarrollo del proceso a nivel de investigación en el laboratorio y proporcionar asesoramiento en la transferencia de resultados.
Se enmarca en una acción IAPP (Industry Academia Partnership and Pathways) del Programa People, el primero de este tipo coordinado por un centro valenciano, cuyo objetivo es la transferencia de conocimiento entre el mundo académico y el industrial mediante el intercambio de personas. Así que recibimos a investigadores y a técnicos de estas empresas para formarles en el proceso y después vamos a las empresas y recogemos de primera mano información sobre su aplicación. De esa forma, orientamos nuestra investigación para adaptarnos a sus necesidades. El proyecto de cuatro años de duración finaliza en 2015 y ya está dando sus primeros frutos.
¿Cuál es el impacto ambiental de los contaminantes que desean controlar?
Los contaminantes en los que nos centramos son los compuestos orgánicos volátiles procedentes del uso de los disolventes, por ejemplo, en procesos tales como el pintado o recubrimiento de una pieza. El producto se aplica disuelto en un disolvente que al calentar se evapora fácilmente y se emite a la atmósfera donde reacciona con los óxidos de nitrógeno –contaminante que procede de la combustión de combustible fósil–. En presencia de radicación solar la mezcla de contaminantes produce ozono a nivel de la capa de la atmósfera que respiramos, el ozono troposférico, y es el causante de la niebla amarillenta que aparece en las ciudades denominada smog fotoquímico.
Se trata de una mezcla muy nociva para la salud de las personas y la vegetación. Por ello, la UE se ha dotado de una normativa legal muy estricta en cuanto a las máximas concentraciones que se pueden emitir de estos compuestos en instalaciones industriales. Esto obliga a las empresas a instalar sistemas de depuración con un coste económico elevado porque, o bien tienen que quemar combustible (gas natural) para destruirlos térmicamente o bien usar otros sistemas como el carbón activado que también tiene que ser regenerado utilizando energía. Es decir, existen tecnologías de depuración pero los costes económicos son muy elevados así que hay un nicho para tecnologías de bajo coste.
¿Cuál es la principal diferencia entre la tecnología que están desarrollando con respecto a los sistemas convencionales?
Las soluciones tecnológicas actualmente implantadas en el mercado para depurar estas emisiones están basadas en procesos físico-químicos, son efectivas pero presentan ciertas desventajas porque implican la introducción o de energía o de reactivos químicos y producen residuos. En determinados sectores industriales, según el tipo de disolventes que se empleen y según las concentraciones de contaminantes y los caudales de emisión, existe la alternativa de eliminarlas de forma biológica empleando biofiltros percoladores que son reactores rellenos de un material plástico inerte sobre el que se adhiere una película de microorganismos. Dichos microorganismos son capaces de degradar esas sustancias y transformarlas en CO2 y agua, es decir, en productos inocuos. Hay muchas emisiones industriales muy diluidas que se realizan a concentraciones bajas y es en ese nicho en el que nuestra tecnología puede sustituir a los procesos físico-químicos convencionales.
De modo que las ventajas son ambientales y económicas.
En primer lugar será una tecnología de bajo coste porque los costes de operación son muy reducidos en comparación con las tecnologías convencionales. A su vez, la producción de residuos y el consumo energético también son muy bajos, lo que confiere claras ventajas ambientales. Sin embargo, una vez finalizada la fase de investigación aplicada y se disponga de la tecnología, hará falta que las empresas apuesten por emplearla. Siempre es mucho más difícil introducir un proceso novedoso cuando ya existen alternativas en el mercado que realicen esa misma función aunque haya ventajas ambientales claras. Esto es debido a que en los precios de las tecnologías muchas veces no está incluido el impacto ambiental debido al uso de ese proceso.
¿Cuál es el nivel de implantación de los procesos biológicos para la degradación de contaminantes en aire?
Aunque se utilizan bastante para eliminar olores sobre todo en el sector de la alimentación o en el sector de depuración de aguas y tratamiento de residuos, principalmente en Europa y en Estados Unidos, en general no están extendidos a otras aplicaciones. Nuestro proceso está dirigido a sectores de recubrimientos de piezas metálicas y plásticas o a los sectores de impresión. En Europa la única empresa que tiene varias instalaciones industriales funcionando bajo esta tecnología es Pure Air Solutions. Esta empresa holandesa colabora con nuestro grupo de investigación desde que empezó a comercializar la tecnología en Europa en el año 2007. En este caso, el reto radica en el hecho de que los disolventes orgánicos no suelen ser moléculas fácilmente biodegradables y no es sencillo trasladar los procesos de depuración biológicas de aguas residuales a emisiones en aire de carácter industrial.
Está a punto de embarcarse en otro proyecto europeo, ¿está relacionado con la misma línea de trabajo?
El proyecto TrainonSEC está relacionado con el uso de sistemas biológicos de depuración pero ahora pretendemos no solo reducir los costes ambientales y de operación, sino a su vez producir un valor añadido al convertir las emisiones en bioenergía. Es decir, transformar el residuo más diluido que se produce en una instalación industrial en algo que pueda ser aprovechado de nuevo por la empresa, siempre basado en sistemas biológicos. Se trata de un cambio de paradigma y los desafíos son todavía mayores porque no existe actualmente ninguna aplicación de este estilo en el mundo.
¿A qué convocatoria pertenece?
Es un subprograma dentro de la convocatoria Marie Curie Initial Training Networks (ITN) llamada European Industrial Doctorates. Nuestra propuesta ha sido la primera en la evaluación de la convocatoria de este año en dicha modalidad y se realizará una investigación financiada a partes iguales por un centro de investigación público y otro de carácter industrial. El objetivo principal es formar doctores a través de una investigación y un programa de formación muy específico desarrollado a partes iguales por un centro de investigación y otro de carácter industrial. En nuestro caso, se incorporarán cuatro jóvenes europeos, y tras tres años de trabajo estarán preparados para incorporarse rápidamente al mundo académico o al industrial. Se trata de una modalidad de proyectos de investigación novedosa con las que la UE quiere fomentar la investigación más aplicada y por primera vez este año se coordinarán dos de estos proyectos desde centros españoles. En nuestro caso se realizará también con la empresa holandesa Pure Air Solutions.
El grupo también se dedica a depurar contaminantes en agua, ¿qué sistemas emplean?
En este caso, mi compañera Paula Marzal dirige una línea de trabajo sobre bioadsorción de metales pesados en aguas de naturaleza industrial e incluye un conjunto de materiales orgánicos que pueden ser de naturaleza residual como la posidonia que se recoge de la limpieza de las playas, o turba o residuos alimenticios como la levadura agotada procedente de la fabricación de cerveza… Estos materiales por su estructura química tienen capacidad para adsorber o retener en su superficie metales pesados y pueden ser una alternativa de bajo coste a los adsorbentes industriales tipo carbón activado. Aunque no son tan eficaces como un reactivo de síntesis comercial, se aprovecha un residuo y se puede utilizar como un tratamiento de afino para la depuración del agua residual.
¿Ha trabajado mucho en este campo?
Sí, de hecho realicé mi tesis doctoral en el campo de la depuración de aguas. Con el Instituto Tecnológico Metalmecánico (AIMME), por ejemplo, llevamos a cabo una prueba en planta piloto hace unos años para demostrar que la tecnología era técnicamente factible pero luego no ha habido interés económico detrás para su explotación industrial. Para trasladar con éxito una tecnología al mercado necesitas una idea pero también una empresa interesada en implantarla. En este sentido, la industria en general no está en su mejor momento de cara a invertir en infraestructuras de naturaleza ambiental. La crisis lo envuelve todo y el campo de la ingeniería ambiental en toda Europa está también en crisis porque las empresas en una situación de incertidumbre deciden posponer las inversiones en instalaciones de depuración. La Comisión Europea también mantiene un pulso menos decidido que hace unos años a seguir luchando por los temas ambientales porque está envuelta en otras discusiones. Se sigue invirtiendo en I+D pero la presión legal no aumentará durante un tiempo.
¿El Grupo de Investigación en Ingeniería Ambiental trabaja en algún otro proyecto?
Una nueva línea de investigación dirigida por mis compañeros Vicente Martínez y Josep Penya-Roja es la oxidación fotocatalítica de los compuestos orgánicos volátiles. Se aplica al tratamiento del aire en el interior de naves industriales a fin de mejorar la calidad ambiental del entorno laboral. Persigue el mismo contaminante, pero en este caso se trata de destruirlos mediante una reacción catalítica que se ve potenciada por la presencia de radiación ultravioleta. Es una línea de investigación básica que iniciamos hace unos cuatro años pero para darle el impulso definitivo a la tecnología estamos esperando el desarrollo de las lámparas LED de radiación ultravioleta y así reducir el consumo energético de ese tipo de instalaciones.
Investigadores del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (CSIC-UV) utilizan bacterias modificadas genéticamente para que aprendan a decodificar mensajes. El objetivo es utilizar la naturaleza como un superordenador, creando redes neuronales de organismos vivos interconectados, como en la película Avatar.
Científicos de la Universidad de Melbourne han desarrollado un electrolizador capaz de absorber el agua del aire, incluso en entornos secos, para dividirla en sus dos componentes: hidrógeno, que se puede usar de combustible, y oxígeno, que se libera a la atmósfera. El dispositivo se alimenta con energía renovable, solar o eólica, y se podría utilizar en regiones remotas.
