UniversidaddeCádiz

Un proyecto financiado por la Junta de Andalucía, busca optimizar el tratamiento conjunto de purines de cerdo y vinaza de vino para producir biometano y biosólidos

Investigadores de la Universidad de Cádiz (UCA) han dado un paso importante hacia la sostenibilidad ambiental al desarrollar una metodología innovadora para convertir residuos agroindustriales en recursos energéticos y agrícolas. A través de un proyecto financiado por la Junta de Andalucía, el equipo ha optimizado el tratamiento conjunto de purines de cerdo y vinaza de vino para producir biometano y biosólidos de Clase A, contribuyendo a un modelo de economía circular.

Los purines —residuos líquidos generados en explotaciones porcinas— y la vinaza —subproducto líquido del proceso de elaboración del vino— representan un grave problema medioambiental por su elevado volumen y carga contaminante. En un país como España, líder europeo en producción porcina, estos residuos pueden causar contaminación por nitratos y emisiones de gases de efecto invernadero si no se gestionan adecuadamente.

Frente a esta situación, el equipo del departamento de Tecnologías Ambientales, en la Facultad de Ciencias del Mar y Ambientales (CASEM) de la UCA, planteó como objetivo “optimizar el tratamiento de codigestión anaerobia en fase secuencial termofílica-mesofílica de vertidos y residuos agroalimentarios (purines y vinaza) para conseguir su tratamiento integral y obtener, como productos finales, metano y biosólidos Clase A”.

Dicho de otra forma, la codigestión anaerobia es un proceso biológico que permite descomponer la materia orgánica en ausencia de oxígeno, generando biogás (rico en metano) y residuos estabilizados que pueden utilizarse como fertilizante. En este proyecto, llevado a cabo en los laboratorios de la UCA, participaron las investigadoras Montserrat Pérez, como Investigadora Principal del mismo, Rosario Solera y Juana Fernández, junto con los biotecnólogos José Luis Millar y Juan Iglesias.

Para optimizar el proceso, el equipo utilizó una herramienta estadística avanzada conocida como Diseño de Experimentos (DoE), concretamente el modelo Box–Behnken (BBD), que permite analizar con eficiencia la interacción entre múltiples variables como la temperatura, el pH o la proporción de los residuos utilizados como sustrato.

Una publicación científica como resultado del proyecto

El trabajo desarrollado ha dado lugar a una publicación científica de alto impacto titulada ‘Optimizing Biomethane Production from Industrial Pig Slurry and Wine Vinasse: A Mathematical Approach’, que ha sido publicada en la revista ChemEngineering.

En ella, los investigadores detallan cómo identificaron las condiciones óptimas para maximizar la producción de biometano. Entre los principales hallazgos, se destaca que tanto la temperatura como la proporción entre purines y vinaza influyen de forma decisiva en la generación de metano, mientras que el pH tuvo un efecto menor dentro del rango estudiado (7-8).

Las condiciones óptimas determinadas fueron: pH de 8; temperatura de 35 °C; y mezcla equilibrada: 50 % purín de cerdo y 50 % vinaza de vino. Bajo este escenario, se alcanzó una producción de 487,94 mililitros de metano por gramo de sólidos volátiles (mL CH₄/gVS), un indicador clave en procesos de digestión anaerobia que mide la eficiencia del aprovechamiento energético de la materia orgánica.

Además, el análisis cinético del proceso demostró que el modelo modificado de Gompertz —una fórmula matemática usada para describir el crecimiento de poblaciones microbianas— fue el más preciso para predecir la evolución temporal de la producción de biometano, superando a otros modelos más simples como el de primer orden.

Hacia una gestión más sostenible de los residuos

Este avance representa un hito importante en la valorización de residuos agroindustriales. Gracias a la codigestión anaerobia, se abre la puerta a un tratamiento sostenible que no solo reduce el impacto ambiental de granjas y bodegas, sino que permite generar energía renovable y fertilizantes de alta calidad para su uso agrícola.

El proyecto encaja plenamente con los objetivos de sostenibilidad y transición ecológica, promoviendo la reducción de la dependencia de combustibles fósiles y el impulso de alternativas energéticas limpias y eficientes.

Actualmente, el equipo de investigación de la Universidad de Cádiz continúa trabajando en nuevas líneas para incorporar tecnologías de pretratamiento que permitan incrementar aún más el rendimiento del proceso, con vistas a su futura escalabilidad industrial y consolidación de la bioenergía como pilar fundamental en el modelo de economía circular.

Financiación del proyecto: Fondos Europeos Agrícolas de Desarrollo Rural (FEADER) y de la Junta de Andalucía en la convocatoria para el Funcionamiento de Grupos Operativos Regionales de la Asociación Europea de Innovación en Materia de Productividad y Sostenibilidad Agrícola (EIP AGRI) de 2022.

Referencia bibliográfica: Cañadas, B.; Fernández- Rodríguez, J.; Solera, R.; Pérez, M. (2025): ‘Optimizing Biomethane Production from Industrial Pig Slurry and Wine Vinasse: A Mathematical Approach’. ChemEngineering 9, 61. https://doi.org/10.3390/chemengineering9030061