Anàlisis d’estratègies tecnològiques per al processat del digestat en plantes de biogàs

Abstract

El present treball final de màster té com a objectiu analitzar les estratègies tecnològiques disponibles per al processament i la valorització del digestat, coproducte inevitable de la digestió anaeròbia en plantes de biogàs. Lluny de ser considerat un residu, el digestat presenta un elevat potencial com a recurs agronòmic, a través de la valorització dels seus nutrients i especialment en el context de l’economia circular i de la bioeconomia. A Catalunya, però, l’increment recent de projectes per a la construcció de noves plantes de biogàs, sumat a l’elevada concentració ramadera i la presència de grans zones vulnerables per contaminació de nitrats, fa imprescindible establir estratègies de gestió eficients. Aquestes han de contribuir a resoldre el problema actual de la gestió de les dejeccions ramaderes. És un repte que ja ha estat abordat amb èxit en altres països europeus i en què Catalunya encara es troba endarrerida. La metodologia emprada ha estat de caràcter bibliogràfic i analític. D’una banda, s’ha revisat el marc normatiu europeu, estatal i català relacionat amb la gestió del digestat i l’ús de fertilitzants orgànics. De l’altra, s’ha dut a terme un estudi detallat de les principals tecnologies de tractament físiques, químiques i biològiques aplicables al tractament del digestat, així com de les noves tendències amb potencial futur, com ara membranes innovadores o processos termoquímics. A més, s’han incorporat exemples de bones pràctiques i casos d’èxit europeus (Cooperl a França i Maabjerg a Dinamarca), que poden esdevenir un model de referència per al context català. Els resultats mostren que la separació sòlid–líquid constitueix el primer pas indispensable per a qualsevol estratègia posterior, ja que redueix costos logístics i permet una gestió diferenciada dels nutrients. Els processos químics, com la precipitació d’estruvita o la separació-absorció d’amoníac, emergeixen com tecnologies amb gran potencial per obtenir biofertilitzants d’alt valor agronòmic i comercial, centrades en la recuperació dels nutrients principals (NPK), mentre que les tendències innovadores apunten cap a una valorització més avançada, encara en fase pilot. Igualment, s’han identificat estratègies de valorització de nutrients adaptables al context català, com el compostatge de la fracció sòlida, la fertirrigació amb la fracció líquida i l’aprofitament de l’aigua en períodes de sequera. Les conclusions confirmen que la valorització del digestat és alhora un repte i una oportunitat per a Catalunya, per tal que es defineixin processos que en permetin la gestió adequada i es contribueixi a reduir l’impacte ambiental de les dejeccions ramaderes, augmentar l’ús de biofertilitzants i generar beneficis socials i econòmics en l’àmbit rural, a més de contribuir a l’economia circular a través de la recuperació de nutrients. El treball destaca també la necessitat de futurs estudis i proves pilot per validar en condicions reals les estratègies més prometedores, així com la importància del suport institucional i de la cooperació entre actors del sector.

This master’s thesis aims to analyse the technological strategies available for the processing and valorisation of digestate, an inevitable by-product of anaerobic digestion in biogas plants. Digestate, far from being considered a waste, has significant potential as an agronomic resource, through the valorisation of its nutrients and especially within the framework of the circular economy and the bioeconomy. However, in Catalonia, with the significant increase in projects for the construction of new biogas plants in recent years, the high concentration of livestock farming and the presence of huge nitrate-vulnerable zones, it is necessary to establish appropriate and efficient management strategies to help address the current problem of livestock manure management, a challenge that has already been successfully tackled in other European countries, where Catalonia still lags behind. The methodology applied has been bibliographic and analytical in nature. On the one hand, the European, Spanish and Catalan regulatory frameworks regarding digestate management and the use of organic fertilisers have been reviewed. On the other hand, a detailed study has been carried out on the main treatment tecnologies; physical, chemical and biological, applicable to digestate, as well as on new trends with future potential, such as innovative membranes and thermochemical processes. In addition, examples of good practices and European success stories (Cooperl in France and Maabjerg in Denmark) have been incorporated, which may serve as a model of reference for the Catalan context. The results show that solid–liquid separation is the essential first step for any subsequent strategy, since it reduces logistics costs and allows differentiated nutrient management. Chemical processes such as struvite precipitation or ammonia stripping–absorption emerge as technologies with strong potential to obtain high-value biofertilisers, focused on recovering the main nutrients (NPK), while innovative trends point towards more advanced valorisation pathways, still at pilot stage. Similarly, nutrient valorisation strategies adaptable to the Catalan context have been identified, such as composting of the solid fraction, fertigation with the liquid fraction, and water reuse in periods of drought. The conclusions confirm that digestate valorisation is both a challenge and an opportunity for Catalonia, so that processes can be defined to ensure proper management, contribute to reducing the environmental impact of livestock manure, increase the use of biofertilisers, and generate social and economic benefits in rural areas, while also contributing to the circular economy through nutrient valorisation and recovery. The study also highlights the need for further research and pilot projects to validate the most promising strategies under real conditions, as well as the importance of institutional support and cooperation among sector stakeholders.