Convertir biorresiduos en carbono renovable ya no es una idea de laboratorio, sino una realidad que está cambiando la forma en la que gestionamos nuestros residuos orgánicos, producimos energía y reducimos emisiones. Desde el tratamiento de lodos de depuradora hasta la digestión de la fracción orgánica de los residuos municipales, se está construyendo todo un ecosistema tecnológico y económico alrededor de esta nueva forma de aprovechar la materia orgánica.
En este contexto, proyectos como BIOKAR en Euskadi, plantas de biogás avanzadas como la de Nieheim en Alemania, iniciativas locales de valorización de biorresiduos en municipios españoles y el impulso al hidrógeno derivado de biomasa o al CO₂ biogénico como recurso, dibujan un panorama muy completo de hacia dónde va la bioeconomía circular. A continuación, se desgranan todos estos aspectos con detalle, integrando tanto los avances tecnológicos como su impacto ambiental, económico y social.
De residuo orgánico a carbono renovable de alto valor
La gestión tradicional de los residuos orgánicos ha implicado, durante décadas, el envío de grandes cantidades de biorresiduos a vertedero o su uso casi exclusivo para valorización energética básica, desaprovechando su potencial como recurso material. En una comunidad como Euskadi, por ejemplo, se superan anualmente las 500.000 toneladas de lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), digestatos, restos agroforestales y residuos de poda que, en gran parte, siguen un destino poco eficiente.
Este modelo lineal supone una pérdida de recursos y un foco de emisiones de gases de efecto invernadero, además de costes de gestión crecientes. Frente a ello, han surgido proyectos que abordan los biorresiduos como materia prima para generar biocarbón, biometano, hidrógeno renovable y otros productos con aplicación directa en la industria, la agricultura y la construcción.
En este cambio de paradigma, la clave está en combinar tecnologías termoquímicas (como la pirólisis o la carbonización hidrotermal), procesos biológicos avanzados (digestión anaerobia optimizada) y sistemas de captura y aprovechamiento del CO₂ biogénico que se genera durante la conversión, cerrando así el ciclo del carbono en horizontes temporales cortos.
Proyecto BIOKAR: transformar biorresiduos en biocarbón funcional
El proyecto BIOKAR se plantea como una respuesta estructural al problema de los residuos orgánicos infrautilizados en Euskadi, proponiendo convertir hasta 500.000 toneladas anuales de biorresiduos en biocarbón de alto valor añadido para múltiples aplicaciones industriales. La iniciativa se centra en lodos de EDAR, digestatos y subproductos agroforestales que hoy, en su mayoría, terminan en vertedero o se queman para producir energía.
Para ello, el consorcio de BIOKAR apuesta por dos familias de tecnologías termoquímicas: la carbonización hidrotermal (HTC), adecuada para corrientes de residuos con elevado contenido de humedad, y la pirólisis, más indicada para fracciones secas. El gran objetivo es lograr que más del 80% del residuo orgánico inicial se convierta en biocarbón estable, minimizando el volumen final que requiere gestión posterior.
Además de optimizar la conversión, se trabaja en la funcionalización del biocarbón producido. Esto implica modificar sus propiedades físico-químicas —por ejemplo, incrementando su contenido en carbono por encima del 70% y ampliando su superficie específica por encima de 500 m²/g— para que pueda sustituir de forma real y eficaz al carbón fósil en distintos procesos industriales.
El biocarbón obtenido se validará en varias líneas de uso: como material adsorbente en el tratamiento de aguas contaminadas con compuestos emergentes, como componente de aerogeles de carbono destinados a la filtración avanzada de gases, y como aditivo y estabilizador de suelos en materiales de construcción, contribuyendo también a fijar carbono a largo plazo.
Todo este enfoque permite posicionar al biocarbón no solo como un subproducto, sino como un recurso estratégico capaz de desplazar materiales de origen fósil, reduciendo las emisiones de CO₂ asociadas a su producción y uso.
Impacto ambiental, económico y de economía circular
Las estimaciones realizadas en el marco de BIOKAR apuntan a que valorizar de forma avanzada las 500.000 toneladas anuales de biorresiduos hoy infrautilizados podría evitar alrededor de 13.000 toneladas de CO₂ equivalente al año. Esta reducción procede tanto de la menor cantidad de residuos enviados a vertedero como de la sustitución del carbón fósil por biocarbón renovable.
A nivel de economía circular, el proyecto prevé incrementar de manera notable la productividad material y la tasa de circularidad. Se estima que la productividad material podría aumentar en más del 90%, mientras que la circularidad de recursos se incrementaría en torno al 50% gracias a la integración del biocarbón en cadenas de valor ya existentes.
Desde el punto de vista económico, BIOKAR proyecta un valor añadido aproximado de 5 millones de euros anuales para las empresas participantes, una vez el modelo esté desplegado a escala industrial. Este valor deriva tanto de la venta de biocarbón funcionalizado como de los servicios ambientales asociados y de la reducción de costes de gestión de residuos.
El impulso a esta cadena de valor también tiene un efecto claro sobre el empleo, al promover la creación de puestos de trabajo cualificados en áreas como la ingeniería de procesos, la caracterización de materiales, la operación de plantas avanzadas y la consultoría en sostenibilidad. En conjunto, la ecoindustria vasca se refuerza como referente en bioeconomía y neutralidad climática.
Este enfoque se alinea de forma directa con la Estrategia de Economía Circular de Euskadi 2030 y con el Plan de Prevención y Gestión de Residuos 2030, que identifican los biorresiduos como una prioridad estratégica para avanzar hacia un modelo productivo bajo en carbono, competitivo y basado en el uso eficiente de los recursos.
Un consorcio que cubre toda la cadena de valor
La robustez de BIOKAR se apoya en un consorcio que integra agentes desde la recogida y gestión de biorresiduos hasta la aplicación industrial del biocarbón, pasando por la I+D tecnológica. La empresa Cadagua lidera el proyecto aportando su experiencia en ingeniería, construcción y explotación de plantas de tratamiento de agua.
Junto a Cadagua participan varias compañías especializadas que aseguran la gestión integral de las diferentes corrientes de residuo: una firma centrada en soluciones de filtración industrial y control de emisiones atmosféricas, otra dedicada al mantenimiento de zonas verdes, trabajos forestales y vías públicas, una empresa de movimiento de tierras y gestión de residuos con áridos reciclados, y un actor clave del sector forestal vasco implicado en la gestión sostenible de recursos forestales.
A ello se suma una consultora internacional especializada en sostenibilidad, mercados de carbono y cambio climático, que apoya la medición, seguimiento y valorización de los beneficios climáticos y ambientales generados por el proyecto, así como su encaje en marcos regulatorios y de financiación verde.
Desde la vertiente científico-tecnológica, se incorpora un centro de investigación de referencia en procesos termoquímicos (pirólisis y carbonización hidrotermal), caracterización avanzada de materiales y soluciones para la valorización de residuos biogénicos. Junto a él, un clúster medioambiental que agrupa a empresas y entidades del sector actúa como plataforma de difusión, transferencia y escalado de los resultados.
Este entramado público-privado pone de manifiesto el compromiso con un modelo productivo neutro en carbono y la voluntad de pasar de los proyectos piloto a una implantación real en el territorio, con impacto social, económico y ambiental tangible.
Apoyo institucional y financiación a la innovación
Para que este tipo de iniciativas puedan avanzar desde la fase de laboratorio hasta el despliegue comercial, resulta esencial contar con instrumentos de financiación pública que compartan el riesgo tecnológico. En el caso de BIOKAR, el proyecto se beneficia del respaldo del programa HAZITEK 2025 del Gobierno Vasco, centrado en apoyar proyectos de I+D empresarial alineados con la competitividad, la cooperación entre sectores y la sostenibilidad.
Las ayudas proceden del presupuesto del Departamento de Industria, Transición Energética y Sostenibilidad, así como del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), reforzando la dimensión europea de la transición hacia una economía baja en carbono. Este tipo de apoyo facilita que empresas y centros tecnológicos puedan probar y optimizar tecnologías complejas como la HTC o la pirólisis avanzada.
Al conectar estos proyectos con las estrategias regionales y estatales de economía circular y gestión de residuos, se garantiza que los resultados no queden aislados, sino que se integren en planes más amplios de transformación industrial, contribuyan a los objetivos climáticos y generen sinergias regulatorias y económicas.
Plantas de biogás avanzadas: el ejemplo de Nieheim
Además de la vía termoquímica del biocarbón, la digestión anaerobia de biorresiduos urbanos y agroindustriales es otra de las grandes palancas para convertir materia orgánica en carbono renovable en forma de biogás, biometano y CO₂ biogénico aprovechable. Un ejemplo notable es la planta de Nieheim, en Alemania, impulsada por el grupo Eggersmann.
Esta instalación, que ya operaba desde 2007 mediante fermentación seca discontinua, está siendo transformada para adoptar un proceso de fermentación seca continua, con el objetivo de incrementar de forma sustancial la producción de biogás a partir de la fracción orgánica de los residuos municipales. La modernización permitirá procesar alrededor de 54.000 toneladas de biorresiduos al año.
El cambio tecnológico va acompañado de una variación en el destino del biogás: en lugar de usarlo principalmente para generar electricidad, se está apostando por su upgrading a biometano con calidad de gas natural, que pueda ser inyectado en la red de gasoductos y utilizado en usos térmicos e industriales con mayor valor energético.
La planta integra, además, una turbina eólica y un amplio despliegue fotovoltaico, de modo que una parte muy relevante de la energía eléctrica que requiere el proceso de upgrading se produce de forma renovable en la propia instalación, reduciendo la huella de carbono del conjunto.
Esta combinación sitúa a Nieheim como un ejemplo de planta energética híbrida, donde la digestión de biorresiduos se integra con generación renovable eléctrica y sistemas de gestión inteligente de la energía para maximizar la eficiencia y minimizar las emisiones asociadas.
Gestión energética inteligente y huella de carbono negativa
Uno de los aspectos más innovadores de la planta de Nieheim es la gestión energética basada en inteligencia artificial. El sistema controla cuándo se transforma el biogás en biometano en función de la disponibilidad de electricidad renovable producida en la propia planta (eólica y fotovoltaica). Si en un momento dado no hay suficiente generación eléctrica propia, el biogás se almacena temporalmente en grandes tanques.
De este modo, se evita consumir energía de la red en momentos en los que la mezcla eléctrica pueda tener una intensidad de carbono más alta, ajustando la operación para priorizar periodos con mayor penetración renovable. Este enfoque contribuye a reducir la huella de carbono asociada al proceso de upgrading y a mejorar el balance climático global de la instalación.
Por otro lado, el CO₂ que se separa del biogás durante el upgrading se destina a usos de alto valor. Una parte se transforma en hielo seco biogénico, que se emplea en procesos industriales como el granallado para tratamiento de superficies o en aplicaciones de refrigeración especializada.
Otra fracción del CO₂ capturado se almacena de forma permanente en materiales de construcción, como el hormigón reciclado, donde queda fijado durante toda la vida útil del producto. Esta estrategia de uso y almacenamiento del CO₂ biogénico permite que la planta de Nieheim no solo produzca energía renovable y biogás climáticamente neutro, sino que aspire a tener una huella de carbono incluso negativa.
Al integrar generación renovable, digestión de biorresiduos, upgrading a biometano, captura y aprovechamiento del CO₂, Nieheim se convierte en una referencia de cómo una planta de tratamiento de orgánicos puede evolucionar hacia una auténtica biorrefinería de carbono renovable.
Compost, fertilizantes y aprovechamiento agrícola
Los procesos de digestión anaerobia generan, además de biogás, un digestato que sigue siendo un recurso de alto interés agronómico. En Nieheim, la gestión de este digestato se ha diseñado para mantener y mejorar la calidad del compost producido, cumpliendo con estrictos estándares de certificación.
El digestato procedente del fermentador de flujo tapón suele tener una humedad demasiado elevada para su compostaje directo. Por ello, se somete a un proceso de separación en fracción sólida y fracción líquida. La parte sólida se destina a la producción de compost de alta calidad, mientras que la fracción líquida se comercializa como fertilizante líquido, especialmente en zonas agrícolas cercanas.
Este doble aprovechamiento permite devolver nutrientes orgánicos al suelo, mejorando su estructura y fertilidad, a la vez que se cierra el ciclo de la materia orgánica. La experiencia acumulada desde mediados de los años noventa por la división de compostaje del grupo Eggersmann ha contribuido a perfeccionar paneles de control, tiempos de maduración y mezclas de materiales.
En la práctica, los agricultores de la región se benefician de un suministro estable de enmiendas orgánicas y fertilizantes líquidos procedentes de los propios residuos municipales y agroindustriales, creando un círculo virtuoso entre ciudades y campo que reduce la dependencia de fertilizantes de origen fósil.
Este modelo demuestra que la valorización de biorresiduos no se limita a la producción de energía, sino que abarca todo un abanico de productos materiales basados en carbono renovable que mantienen el carbono capturado en el suelo o en productos de larga duración.
Hidrógeno derivado de biomasa como vector energético
Otro eje clave de la transición hacia el carbono renovable es la producción de hidrógeno a partir de biomasa (Bio-H₂). Investigaciones recientes de la Universidad de Yale han analizado en detalle la viabilidad de este vector energético como herramienta para reducir emisiones, sobre todo en sectores donde la descarbonización es complicada, como el acero, ciertos procesos químicos o el transporte pesado.
El hidrógeno se considera un combustible limpio durante su uso, ya que la conversión energética no genera CO₂, pero las emisiones asociadas dependen mucho del método de producción. Actualmente, gran parte del hidrógeno se obtiene por reformado de gas natural, con una huella de carbono elevada. Frente a ello, el Bio-H₂ aparece como una alternativa que, aun no siendo siempre tan baja en emisiones como el hidrógeno producido por electrólisis con renovables, sí ofrece reducciones muy significativas respecto al hidrógeno fósil.
El estudio de Yale combinó herramientas de evaluación del ciclo de vida (LCA) con el modelo de análisis del cambio global GCAM, integrando aspectos de oferta, demanda, políticas de incentivos y disponibilidad de recursos. El marco desarrollado permite valorar no solo las emisiones directas, sino también efectos a largo plazo en diferentes sectores y regiones.
Se analizaron distintas vías de producción, incluidas la electrólisis alimentada con energías renovables y la gasificación o reforma de biomasa y residuos agrícolas y forestales. También se consideró cómo variarán los incentivos, teniendo en cuenta, por ejemplo, la desaparición prevista de ciertos créditos fiscales para el hidrógeno limpio en Estados Unidos a partir de 2027.
Los resultados indican que la incorporación del hidrógeno derivado de biomasa al mix energético puede multiplicar entre 1,6 y 2 la reducción de emisiones en el período 2025-2050 frente a escenarios donde no se recurre a este tipo de hidrógeno, especialmente si no existe un precio del carbono amplio y uniforme.
Biomasa, residuos forestales y políticas de apoyo al Bio-H₂
La biomasa susceptible de convertirse en Bio-H₂ incluye tanto cultivos energéticos específicos (como el miscanthus o el pasto varilla) como una amplia gama de residuos agrícolas y forestales. El uso de restos forestales es especialmente interesante, ya que contribuye a reducir la acumulación de combustible en los montes, disminuyendo el riesgo de incendios y generando valor económico en zonas rurales.
En ausencia de un precio del carbono a escala nacional, algo que los investigadores consideran poco probable a corto plazo en algunos países, los incentivos sectoriales juegan un papel relevante. Medidas como subvenciones dirigidas a acerías u otras industrias que adopten procesos basados en hidrógeno podrían acelerar la implantación del Bio-H₂ y mejorar de forma notable la reducción de emisiones.
El estudio sugiere que, en ciertas circunstancias, las subvenciones específicas orientadas a rebajar los costes de adopción del hidrógeno en la industria pueden resultar incluso más eficaces que un precio general del carbono a la hora de impulsar la transición hacia vectores energéticos bajos en carbono.
También se señala que, aunque la electrólisis del agua alimentada con renovables ofrece el potencial de un hidrógeno prácticamente libre de emisiones, se enfrenta a limitaciones relevantes, como los altos costes de capital, la disponibilidad de suelo para renovables y el uso intensivo de agua. En este contexto, el Bio-H₂ aparece como una solución complementaria, especialmente útil en el corto y medio plazo.
En conjunto, estas conclusiones refuerzan la idea de que la conversión de biorresiduos y biomasa en vectores como el hidrógeno renovable no solo contribuye a cerrar ciclos de carbono, sino que también abre nuevas oportunidades para la bioeconomía circular en territorios con abundancia de recursos orgánicos.
Plantas municipales de biorresiduos y acuerdos público-privados
A un nivel más local, la implantación de plantas de tratamiento de biorresiduos que producen biogás y biometano está generando acuerdos de colaboración entre ayuntamientos y empresas privadas. Un ejemplo ilustrativo es el convenio que se plantea en un municipio como Colmenar Viejo, donde se proyecta una planta de tratamiento y valorización de materia orgánica procedente de la recogida selectiva.
En este caso, promotoras especializadas en gestión de residuos y energía renovable se encargarán del diseño, construcción, operación y mantenimiento de la instalación, que transformará la materia orgánica en biogás. Tras su purificación, el biogás se convertirá en biometano apto para inyectarse directamente en la red básica de gasoductos, además de generar subproductos de uso agrícola.
La planta tendrá una capacidad máxima de tratamiento de 75.000 toneladas anuales de biorresiduos y estará diseñada con criterios ambientales restrictivos: no se recibirán purines ni restos de animales, se trabajará con circuitos cerrados y recintos estancos y no habrá balsas abiertas, reduciendo así las emisiones de olores y los posibles impactos sobre el entorno.
Una exigencia clave del gobierno municipal ha sido la sustitución de la antigua balsa de lixiviados abierta por un sistema cerrado y cubierto que recircule el contenido, evitando cualquier riesgo de infiltración al suelo o a los acuíferos, y mejorando la aceptación social de la planta.
Desde el punto de vista económico, el convenio prevé ingresos y retornos para el ayuntamiento asociados a impuestos como el ICIO, el IAE o el IBI, además de otros beneficios vinculados a la gestión gratuita o bonificada de parte de la fracción orgánica municipal y a servicios energéticos, como la autoproducción de energía renovable y a servicios energéticos, como la aportación de calefacción gratuita a los centros educativos del municipio.
La planta tendrá una capacidad máxima de tratamiento de 75.000 toneladas anuales de biorresiduos y estará diseñada con criterios ambientales restrictivos: no se recibirán purines ni restos de animales, se trabajará con circuitos cerrados y recintos estancos y no habrá balsas abiertas, reduciendo así las emisiones de olores y los posibles impactos sobre el entorno.
Una exigencia clave del gobierno municipal ha sido la sustitución de la antigua balsa de lixiviados abierta por un sistema cerrado y cubierto que recircule el contenido, evitando cualquier riesgo de infiltración al suelo o a los acuíferos, y mejorando la aceptación social de la planta.
Beneficios ambientales, sociales y educativos a nivel local
El acuerdo para la nueva planta de biorresiduos incluye un conjunto de beneficios concretos para la ciudadanía, más allá de la propia gestión de residuos. Entre ellos, la creación de un aula medioambiental donde se desarrollarán programas de formación y sensibilización sobre reciclaje de biorresiduos y economía circular dirigidos a vecinos, asociaciones y centros educativos.
Asimismo, se instalará una red de medición de la calidad del aire con al menos tres sensores distribuidos por el municipio, lo que permitirá monitorizar los niveles y variaciones de contaminantes en tiempo real. Esta información será útil tanto para la administración como para la población, reforzando la transparencia sobre los impactos de la planta.
La empresa promotora asumirá también los costes de diversas actividades formativas, sociales y ambientales, y cubrirá el consumo de gas natural en los colegios del término municipal, generando un ahorro económico directo para las arcas locales y liberando recursos para otros servicios públicos.
Otro compromiso importante es la integración paisajística: se ejecutarán plantaciones de árboles en el perímetro e interior de la parcela, con el objetivo de mejorar el encaje visual de la instalación y contribuir a la compensación de la huella de carbono asociada a su actividad. Además, se priorizará la contratación de personal local, fomentando el empleo de proximidad y reforzando el vínculo entre la planta y la comunidad.
En términos operativos, la materia orgánica recogida en el municipio tendrá prioridad de entrada en la planta a un precio de cero euros por tonelada hasta un porcentaje de la capacidad total, lo que incentiva la correcta separación en origen por parte de los vecinos y reduce los costes de tratamiento para el ayuntamiento.
CO₂ biogénico: de residuo gaseoso a recurso valioso
La digestión anaerobia de biorresiduos genera biogás formado aproximadamente por un 60% de metano y un 40% de CO₂ biogénico. Para obtener biometano de alta pureza (más del 99%), es necesario separar ambos gases mediante procesos de upgrading, lo que produce un flujo concentrado de dióxido de carbono que, lejos de ser un residuo, se está convirtiendo en un recurso clave.
Una vez separado, el CO₂ puede someterse a procesos adicionales de purificación y licuefacción, pasando del estado gaseoso al líquido y eliminando impurezas. Este CO₂ licuado tiene numerosos usos industriales y comerciales, y su aprovechamiento se encuadra dentro de las estrategias de captura y utilización de carbono (CCU) que acompañan la transición energética.
Entre las aplicaciones más consolidadas del CO₂ biogénico se encuentran la fabricación de bebidas carbonatadas, el uso en invernaderos para estimular el crecimiento de las plantas, la conservación de alimentos y determinados procesos de refrigeración o congelación, como la de vacunas en situaciones sanitarias críticas.
Existen también aplicaciones industriales avanzadas, como el tratamiento de metales, el granallado mediante hielo seco o su uso como materia prima para producir combustibles sintéticos, metano sintético o metanol, e incluso combustibles sostenibles para la aviación. En todos estos casos, el CO₂ se integra en productos o procesos que reducen la dependencia de carbono fósil.
Más allá del uso, otra vía es el almacenamiento geológico o en materiales de construcción, donde el CO₂ biogénico queda fijado durante largos periodos y no vuelve a la atmósfera. Esta opción permite conseguir emisiones negativas, ya que el CO₂ procede originalmente de la atmósfera (captado por las plantas) y, tras su captura, se evita su retorno al aire.
Diferencias entre CO₂ fósil y CO₂ biogénico
Para entender la relevancia de estos procesos es fundamental distinguir entre CO₂ fósil y CO₂ biogénico. El dióxido de carbono fósil se libera al quemar combustibles como el petróleo, el gas natural o el carbón, y añade carbono nuevo a la atmósfera, incrementando su concentración y alimentando el cambio climático.
El CO₂ biogénico, por el contrario, forma parte del ciclo corto del carbono. Las plantas absorben CO₂ de la atmósfera mediante la fotosíntesis y lo incorporan a su biomasa. Cuando esa biomasa se descompone o se procesa (por ejemplo, en digestores anaerobios), el CO₂ vuelve al aire o al suelo, cerrando un ciclo relativamente rápido.
Cuando capturamos y aprovechamos este CO₂ biogénico en productos o lo almacenamos de forma estable, no estamos aumentando la cantidad total de CO₂ en la atmósfera, sino gestionando un carbono que ya formaba parte del sistema natural. Esa es la razón por la que muchas de estas soluciones se consideran bajas o incluso negativas en carbono, siempre que se gestione bien el conjunto del ciclo de vida.
Así, convertir biorresiduos en biogás, biometano, biocarbón, Bio-H₂ o CO₂ biogénico utilizable supone articular una estrategia completa de aprovechamiento del carbono renovable. Integrar estas tecnologías en políticas públicas, proyectos industriales y acuerdos locales permite que lo que antes era un problema de residuos pase a ser un activo para la transición energética y climática.
Todo este entramado de proyectos, tecnologías y acuerdos demuestra que los biorresiduos pueden convertirse en la piedra angular de una nueva generación de soluciones basadas en carbono renovable, en las que se combinan biocarbón funcional, biometano, hidrógeno de biomasa y CO₂ biogénico valorado, generando a la vez reducción de emisiones, oportunidades económicas, innovación tecnológica y beneficios tangibles para el territorio y sus habitantes.
