Food waste and waste activated sludge conversion into volatile fatty acids to produce bioplastics

Resumen

El rápido crecimiento poblacional está comportando una gran generación de residuos que necesitan ser tratados de la mejor manera posible. Por ello, la Unión Europea propone implementar nuevas estrategias de tratamiento de residuos dentro del concepto de economía circular mediante la transformación de las plantas de residuos en biorrefinerías, donde los residuos son concebidos como productos. En este sentido, el proceso de fermentación acidogénica emerge como una tecnología clave para valorizar los sustratos orgánicos en forma de productos de alto valor añadido como son los ácidos grasos volátiles (AGVs) que pueden ser usados para la producción de bioplásticos (polihidroxialcanoatos o PHA). Los residuos alimentarios y los fangos activos de las depuradoras son los residuos orgánicos más generados en las zonas urbanas. Actualmente son tratados por separado, pero debería contemplarse su tratamiento conjunto ya que resultaría beneficioso debido a las sinergias que se formarían. Por este motivo, la presente tesis se basa en el estudio de la fermentación acidogénica de estos residuos por separado, así como su tratamiento conjunto (co-fermentación) con el fin de generar un efluente rico de AGVs para su posterior conversión en PHA. Para ello, se llevaron a cabo estudios en discontinuo y en semi-continuo para comprobar el efecto del pH en la fermentación de los residuos alimentarios viendo que tiene un papel crucial. Seguidamente, se estudió la co fermentación de fangos activados con los residuos alimentarios en diferentes proporciones. Este estudio demostró que la capacidad tampón del fango era suficiente para sostener el pH por encima de los niveles inhibitorios. Asimismo, se mostraron sinergias al co-fermentar estos residuos con producciones mayores que mono-fermentando, viendo que la proporción de cada residuo afectaba a la producción y perfil de los AGVs. Además, también se estudió la relación entre cada fracción de los residuos alimentarios y el perfil de producción de ácidos. También se comparó el efecto de trabajar en discontinuo y semi-continuo viendo que tenía importantes efectos debido a la inmigración y adaptación de los microorganismos. Finalmente, se estudió la viabilidad de producir PHA usando un efluente sintético rico en AGVs obteniendo unos buenos porcentajes de acumulación del biopolímero.