VALORIZACIÓN DE RESIDUOS PORCINOS Y LIGNOCELULÓSICOS MEDIANTE CO-CARBONIZACIÓN HIDROTERMAL PARA LA PRODUCCIÓN DE MATERIALES CARBONOSOS

Abstract

En el presente Trabajo de Fin de Grado se investiga el tratamiento de residuos generados en la industria porcina, específicamente purín y paja de las camas de cerdos, que actualmente representan un importante foco de contaminación ambiental. El objetivo principal de este TFG es desarrollar un enfoque sostenible para la gestión de residuos porcinos, alineado con los principios de economía circular y sostenibilidad ambiental. Como solución innovadora, se propone la co-carbonización hidrotermal de estos residuos para producir hidrochar, un material carbonoso con potencial de aplicación como electrodo en tecnologías (bio)electroquímicas. El estudio se centra en la optimización del proceso de co-carbonización hidrotermal a 180ºC, valorando el efecto de los principales parámetros que influyen en la reacción: la relación líquido/sólido, el contenido en de carbono en la fracción sólida y la temperatura y el tiempo de reacción. Los resultados muestran que el contenido en carbono de los hidrochars obtenidos depende directamente de la composición de la mezcla inicial, alcanzando hasta un 35,85¿% de carbono en mezclas con proporciones equilibradas de purín y paja. Además, estas mezclas intermedias permitieron maximizar la fracción de carbono fijo (hasta 9,17¿%) y reducir significativamente el contenido en cenizas (hasta 16,21¿%), lo que mejora notablemente la calidad del material carbonoso. Tras un tratamiento térmico mediante pirólisis y dopado con urea, el contenido en carbono y nitrógeno aumentó hasta 54,31¿% y 7,89¿%, respectivamente, mejorando la respuesta electroquímica de los electrodos fabricados. Las curvas de voltametría cíclica mostraron un comportamiento capacitivo estable con baja resistencia, especialmente en los electrodos obtenidos a partir de mezclas con cierto contenido en paja. Estos electrodos se emplearon con éxito en una celda foto-bioelectroquímica, donde un cultivo enriquecido de bacterias fototróficas púrpura logró eliminar más del 70¿% de la DQO del agua de proceso, generando además biomasa microbiana de interés como coproducto. En conjunto, este trabajo demuestra la viabilidad técnica y ambiental de una estrategia de valorización integral basada en la co-carbonización hidrotermal y su integración con tecnologías bioelectroquímicas. La conversión de residuos ganaderos en materiales funcionales permite no solo reducir su impacto ambiental, sino también generar productos de valor añadido como electrodos sostenibles y biomasa microbiana. Esta aproximación, basada en el aprovechamiento de todos los subproductos generados, representa un ejemplo de economía circular aplicada al sector agroganadero, con potencial para ser escalada en sistemas descentralizados de tratamiento y valorización de residuos.