Un equipo de investigadores del grupo en Termodinámica Aplicada y Energías Alternativas —TAYEA— lidera un proyecto para la conversión de residuos industriales en bioproductos y energía mediante licuefacción hidrotérmica dentro de un esquema de micro biorrefinería. Se trata de una iniciativa conjunta de la Facultad de Minas y la Corporación para la Investigación, Innovación e Industria –IN3—.
El proyecto, titulado “Análisis del proceso de licuefacción hidrotérmica de residuos domésticos o biomasas húmedas viables para la obtención de bioproductos y energía en Colombia enmarcado dentro de un esquema de micro biorrefinería”, fue financiado en el marco de la Convocatoria 934 ‘Estancias Postdoctorales Orientadas por Misiones– 2023’ de Minciencias. Su propósito es optimizar tecnologías que permitan aprovechar residuos con alto contenido de humedad, como los lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales, para generar materiales de valor agregado y reducir la huella ambiental de su disposición.
“En nuestro caso estamos trabajando con una biomasa muy compleja, que son los residuos de las plantas de tratamiento de aguas, los lodos. Con los procesos usuales como la hidrólisis o la gasificación no se podrían abordar, porque son residuos complejos, contaminantes e inestables, y segundo porque la humedad de esos supera el 80%”, explicó Myriam Carmenza Rojas Salas, investigadora principal del proyecto, egresada del Doctorado en Ingeniería– Sistemas Energéticos de la Facultad de Minas e integrante del Grupo de Investigación en Termodinámica Aplicada y Energías Alternativas —TAYEA—.
El equipo central de esta investigación es un reactor de laboratorio de 100 mililitros de capacidad, diseñado para operar hasta 350 °C y 30 megapascales. Está equipado con sensores de presión y temperatura y un controlador PID de temperatura, lo que lo hace ideal y versátil para la experimentación con distintas biomasas y residuos.
La alta humedad de los residuos —que alcanza cerca del 84%— hace que su tratamiento convencional sea energéticamente costoso. “En este caso no necesitamos secar la materia prima, la cargamos directamente en el reactor que tenemos en el laboratorio, en el cual lo sometemos a altas temperaturas y presiones. Dependiendo de las condiciones, vamos a favorecer un producto”, puntualizó Rojas Salas.
Una de las principales ventajas de este reactor es su capacidad para registrar la evolución de los parámetros del proceso. “Las condiciones del reactor lo hacen único en Colombia. No habíamos tenido estas tecnologías, algunas se aproximaban, pero no eran la misma”, señaló Julián Alberto Cruz Bernal, estudiante de la Maestría en Ingeniería Química de la Facultad de Minas y coinvestigador del proyecto.
El proceso empleado pertenece al campo de la conversión hidrotérmica que incluye carbonización y licuefacción, tecnologías que utilizan agua a altas presiones y temperaturas en atmósfera inerte para descomponer la materia orgánica y generar productos valiosos —sólidos, líquidos y gases—. En este caso, el objetivo principal es obtener hidrochar, un material carbonoso que puede tener múltiples aplicaciones ambientales e industriales.
El hidrochar es similar al biochar. Se denomina "hidro" porque el proceso está catalizado con el contenido de agua a alta presión y las características del producto son diferentes. Además del hidrochar, el proceso genera líquidos pirolíticos y gases, productos que podrían aprovecharse en una futura micro biorrefinería.
“Trabajamos en un rango de 150 a 250 grados centígrados, presiones iniciales de 5 a 10 megapascales y tiempos de 30 a 180 minutos. Ya tenemos unos valores óptimos: 203 grados centígrados, 180 minutos, 5 megapascales para maximizar el rendimiento del hidrochar y también tener unas buenas características de porosidad para futuros usos”, destacó Cruz Bernal, que desarrolla su tesis de maestría con la dirección del profesor Juan Carlos Maya, líder del Grupo TAYEA.
El modelo experimental y los datos obtenidos servirán para extrapolar resultados a otras biomasas colombianas, como el mucílago del café o los residuos de las plazas de mercado. “El hidrochar obtenido presenta grupos funcionales en su superficie, lo que lo hace útil como base de catalizadores o material adsorbente de contaminantes atmosféricos. Estamos pasando de aplicar los lodos a los suelos —donde pueden contaminar con metales pesados— a capturar contaminantes en una matriz estable. Y ese es un plus para la industria y para el medio ambiente”, explicó Rojas Salas.
La investigación, que culminará su fase actual en febrero, ya ha producido resultados tangibles, entre ellos la publicación internacional “Advances and challenges on hydrothermal processes for biomass conversion: Feedstock flexibility, products, and modeling approaches”, disponible en Biomass and Bioenergy —2025— [Open Access: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2025.107621].
Fotografías: cortesía Grupo Tayea.
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