Convertir el desperdicio de alimentos en bioenergía podría ser una industria rentable

Milthon Lujan Monja

Jason Uen (izquierda) y Luis F. Rodríguez realizaron un estudio sistemático de la viabilidad de la producción de bioenergía a partir del desperdicio de alimentos en Illinois. Foto: Marianne Stein.
Jason Uen (izquierda) y Luis F. Rodríguez realizaron un estudio sistemático de la viabilidad de la producción de bioenergía a partir del desperdicio de alimentos en Illinois. Foto: Marianne Stein.

El desperdicio de alimentos es un problema importante en todo el mundo. En los Estados Unidos, se estima que entre el 30 y el 40% de los alimentos comestibles se pierden o desperdician, lo que cuesta miles de millones de dólares cada año.

Una posible solución al problema del desperdicio de alimentos es utilizarlos para la producción de energía renovable, pero esto no se hace a gran escala en ninguna parte del mundo.

Un nuevo estudio de la University of Illinois Urbana-Champaign investigó la viabilidad de implementar la producción de energía a partir del desperdicio de alimentos en el Estado de Illinois.

Aprovechar el desperdicio de alimentos

“Tenemos una gran cantidad de residuos orgánicos en los EEUU, que finalmente ingresan a los vertederos y emiten gases de efecto invernadero. Sin embargo, este material puede convertirse en un recurso de energía renovable mediante digestión anaeróbica. Esta solución trata simultáneamente con el exceso de alimentos y contribuye a la producción de energía sostenible”, manifestó Jason Uen, estudiante de doctorado en el Department of Agricultural and Biological Engineering (ABE), parte del College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences y The Grainger College of Engineering en Illinois.

Uen es el autor principal del artículo publicado en el Journal of Cleaner Production.

Los investigadores realizaron un análisis exhaustivo de la logística de la cadena de suministro para determinar si un sistema de conversión de desperdicio de alimentos en energía y otros bioproductos sería rentable en Illinois.

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Primero, usaron datos geoespaciales para identificar sitios potenciales. Luego, analizaron los factores tecnológicos y económicos, incluidos los costos de transporte, producción e instalación, así como los ingresos y el retorno de las inversiones.

La clave: digestión anaeróbica

“La digestión anaeróbica no es una tecnología nueva, pero si fuera rentable, esperaría que se implementara más ampliamente. Por eso fue bastante sorprendente que nuestro estudio mostró resultados prometedores a pesar de las suposiciones muy conservadoras que pusimos en el análisis. Hay algunos sectores que realmente deberían considerar esto como una tecnología potencialmente viable con un atractivo retorno de la inversión”, dijo Luis F. Rodríguez, profesor asociado en ABE y coautor del artículo.

La digestión anaeróbica es un proceso biológico que descompone la materia prima orgánica utilizando materiales orgánicos ricos, como lodos de aguas residuales, estiércol animal o desechos de jardín.

Esto se puede lograr en instalaciones independientes o en plantas de tratamiento de aguas residuales para un proceso de codigestión. El biogás resultante se puede utilizar para producir electricidad, que se puede transportar a los consumidores a través de las redes eléctricas regionales.

El proceso también produce bioproductos adicionales, incluidos biofertilizantes y materiales de cama para animales que se pueden vender a los productores agrícolas.

Marco gráfico de varias etapas para convertir el desperdicio de alimentos en bioenergía. Fuente: Uen y Rodríguez (2023).
Marco gráfico de varias etapas para convertir el desperdicio de alimentos en bioenergía. Fuente: Uen y Rodríguez (2023).

Oportunidad para las plantas de tratamiento

“Esta es una oportunidad para las plantas de tratamiento de aguas residuales, pero también hemos demostrado que existe potencial para que las nuevas instalaciones independientes brinden un servicio que puede generar ingresos al tiempo que se ocupa de una preocupación ambiental que actualmente no se aborda. Se podría formar una nueva industria en torno a esto”, destacó Rodríguez.

El estudio mostró que la instalación de codigestores anaeróbicos en plantas de tratamiento de aguas residuales con una capacidad anual total de 9.3 millones de toneladas métricas podría generar un retorno de la inversión del 8.3% y reducir el dióxido de carbono en aproximadamente un millón de toneladas métricas al año.

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Los factores más significativos que influyeron en los resultados fueron la inversión de capital, el costo operativo y el precio de descarga, que es un cargo por el servicio de eliminación de desechos.

Según el estudio, los precios mínimos para operar el sistema de digestión anaeróbica fueron de 40 US$/Mg para los residuos de alimentos y 20 US$/Mg para lodos.

Disponibilidad de desperdicios de alimentos

La disponibilidad de desperdicios de alimentos también es un factor importante, incluido el desafío de clasificar y transportar los desperdicios de alimentos de los hogares.

En el estudio, Uen y Rodríguez asumen que la cantidad de desperdicio de alimentos está directamente relacionada con la distribución de la densidad de población. Esto significa que las instalaciones estarían recolectando desechos dentro de un radio de diez millas de las áreas residenciales.

Para estimar los ingresos, los investigadores incluyeron el precio mayorista de la electricidad y los precios actuales de los fertilizantes.

“Todavía hay una gran brecha entre las demandas del mercado de bioproductos y la cantidad de desperdicio de alimentos que tenemos”, dijo Uen. “Si podemos ampliar la comerciabilidad de estos productos, la rentabilidad de convertir los desechos de alimentos en recursos sostenibles aumentará aún más”.

Las políticas gubernamentales, como mayores incentivos para los esfuerzos de reducción de carbono, también podrían hacer que sea más atractivo implementar estas tecnologías, agregó.

Conclusión

“Dependiendo del tamaño del sistema y de los precios límite, la digestión anaeróbica y la codigestión podrían reducir el equivalente de CO2 entre 29 kMg/año y uno MMg/año”, concluye el estudio.

El estudio se centró en Illinois, y el siguiente paso sería expandirse a un análisis a nivel nacional. Estimar la disponibilidad de desperdicio de alimentos a mayor escala y determinar las técnicas de bioprocesamiento serán esenciales para mejorar la utilización del desperdicio de alimentos y la bioeconomía circular en la agricultura, concluyeron Uen y Rodríguez.

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En este sentido, la innovación del proceso de la gestión del despedicio de alimentos permitirá generar una nueva alternativa para el aprovechamiento de los residuos orgánicos.

La financiación para el desarrollo del estudio fue proporcionada por la National Science Foundation, USDA National Institute of Food and Agriculture y Taiwan-UIUC Fellowship.

Contato
Luis Rodriguez
lfr@illinois.edu

Jason Uen
tuen2@illinois.edu

Referencia (acceso abierto)
Tinn-Shuan Uen, Luis F. Rodríguez. 2023. An integrated approach for sustainable food waste management towards renewable resource production and GHG reduction, Journal of Cleaner Production, Volume 412, 2023, 137251, ISSN 0959-6526, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137251.

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