graphical abstract CMauliniEl dia 4 de febrer de 2015 la Caterina Maulini va defensar la seva Tesi Doctoral amb el títol Estudi de les emissions gasoses en processos biològics de valorització́ material de residus sòlids. Caracterització́ de l’emissió́ de compostos orgànics volàtils. Els directors de la Tesi han estat la Dra. Adriana Artola i el Dr. Xavier Font.

El tribunal va estar presidit pel Dr. Arturo Chica de la Universidad de Córdoba, la Dra. Estel·la Pagans de l’empresa Odournet i el Dr. David Gabriel de la universitat Autònoma de Barcelona.

Resum de la Tesi:

El creixement econòmic mundial viscut durant la segona meitat del segle XX, ha provocat un gran increment en la generació de residus. És per això que les darreres polítiques europees defineixen l’objectiu de tractar un mínim del 50% dels residus municipals mitjançant el reciclatge abans de l’any 2020. En el cas dels residus orgànics biodegradables, aquest reciclatge o valorització s’aconsegueix principalment mitjançant processos biològics com el compostatge i la digestió anaeròbia. L’actual escenari europeu pel que fa a instal·lacions de valorització de residus orgànics i l’aparició d’aquestes noves polítiques, fan pensar en una futura proliferació d’instal·lacions, entre les quals hi haurà una gran quantitat de plantes de compostatge, que permetin assolir l’objectiu fixat.

Davant aquesta futura proliferació d’instal·lacions de compostatge (i de tractament de residus en general) caldrà tenir en compte els impactes ambientals associats al propi procés, entre els quals destaquen les emissions gasoses derivades de la degradació biològica de la matèria orgànica. Entre els compostos gasosos presents en aquestes emissions cal destacar el metà, l’amoníac, l’òxid nitrós i els compostos orgànics volàtils (COV). D’aquests compostos, el metà i l’òxid nitrós són considerats gasos d’efecte hivernacle, mentre que l’amoníac i els COV són els principals causants de les males olors associades a aquestes instal·lacions de tractament.

El Grup de Recerca en Compostatge (GICOM), en el que s’ha desenvolupat aquesta tesi, té una àmplia experiència en l’estudi del compostatge, ja sigui a nivell del propi procés, del seu control o de les seves emissions a escala industrial. Tanmateix, en els darrers anys s’ha iniciat una nova línia de recerca dins el grup per explorar el potencial de la fermentació en estat sòlid (SSF) com una altra via de valorització material de residus, habitualment industrials, amb l’objectiu d’obtenir productes de valor afegit (enzims, biopesticides, biosurfactants, etc.) a partir de residus. Així doncs, en aquesta tesi s’ha volgut aprofitar l’àmplia experiència en compostatge del grup de recerca per tal d’aprofundir en el coneixement de les emissions gasoses derivades dels processos biològics de valorització material de residus sòlids orgànics, determinant els factors d’emissió per COV, CH4, N2O, NH3 i caracteritzant, per identificació i quantificació, els COV emesos durant el tractament de diferents residus a escala pilot.

Per assolir aquest objectiu genèric, s’ha posat en marxa un mètode d’identificació i quantificació dels COV mitjançant la cromatografia de gasos acoblada a l’espectrometria de masses i s’han estudiat les emissions de COV d’un procés de compostatge convencional sota diferents estratègies d’aeració del procés. D’aquesta manera es

defineixen dos aspectes metodològics que permetran continuar la recerca d’aquesta tesi, l’estratègia de procés, per una banda, i la metodologia de presa de mostra i anàlisi dels gasos per l’altra. A partir d’aquesta base metodològica es procedeix a analitzar, quantitativament i qualitativa, les emissions derivades del procés de compostatge de residus d’origen urbà com poden ser els fangs d’EDAR, frescos i digerits, o bé la Fracció Orgànica dels Residus Municipals (FORM). En aquest darrer cas, comparant el desenvolupament del procés de compostatge de la FORM separada selectivament i dels Residus Sòlids Urbans no separats selectivament   amb les emissions que se’n deriven, així com determinant la contribució de la fusta utilitzada com a agent estructurant a les emissions del procés. Finalment, s’han estudiat també les emissions associades a   la valorització material de residus més específics com són la pela de taronja, el residu de pèl i el residu de winterització amb l’objectiu de produir diferents enzims a través de la SSF.

El treball realitzat, a banda de l’interès científic que queda reflectit en les publicacions en revistes d’alt impacte en el camp de l’Enginyeria Ambiental que conformen aquesta Tesi, aporta al Grup de Recerca una millor experiència en el tractament de diferents residus a escala pilot. Es considera també important l’establiment d’una metodologia a aplicar en els processos que es duguin a terme a la planta pilot del Grup, que permet quantificar les emissions de CH4, N2O i NH3, determinar qualitativament les emissions de COV i quantificar-ne els més habituals. Aquest darrer punt, permetrà que a partir d’ara es pugui afegir la caracterització de les emissions als processos de valorització material en planta pilot que es facin al Grup de Recerca, aportant una dada important pel que fa a l’impacte ambiental del procés i als necessaris tractaments d’aquestes emissions.

Fruit d’aquesta Tesi s’han publicat els articles següents:

  • VOC emissions from the composting of the organic fraction of municipal solid waste using standard and advanced aeration strategies. Maulini-Duran, C., Puyuelo, B., Artola, A., Font, X., Sánchez, A., Gea, T. Journal of Chemical Technology & Biotechnology.
  • A systematic study of the gaseous emissions from biosolids composting: raw sludge versus anaerobically digested sludge. Maulini-Duran, Artola, A., Font, X., Sánchez, A. Bioresource Technology. 147, 43-51 (2013).
  • Gaseous emissions in municipal wastes composting: effect of the bulking agent. Maulini-Duran, C., Font, X., Artola, A. Sánchez, A. Bioresource Technology. 172, 260-268 (2014).
  • Gaseous emissions during the solid state fermentation of different wastes for enzyme production at pilot scale. Maulini-Duran, C., Abraham, J., Rodríguez-Pérez, S., Cerda, A., Jiménez-Peñalver, P., Gea, T., Barrena, R., Artola, A., Font, X., Sánchez, A. Bioresource Technology, 179, 211-218 (2015).