DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE BIORREACTORES BASADOS EN H2 Y HERRAMIENTAS DE MONITORIZACION AVANZADAS PARA LA VALORIZACION DE C Y S A PARTIR DE CORRIENTES LIQUIDAS Y GASEOSAS

El Green Deal europeo propone la transformación de la UE en una economía moderna, eficiente en el uso de los recursos y competitive mediante el establecimiento de políticas y desarrollos, entre otros, de energías más limpias e innovación tecnológica de vanguardia. Se ha determinado que el H2 verde obtenido de las energías renovables desempeña un papel crucial en dicha transformación. En este marco, GALILEI tiene como objetivo el desarrollo de biotecnologías eficientes, robustas y respetuosas con el medio ambiente, basadas en el uso del H2 verde como potente donante de electrones para la recuperación de energía y recursos a partir de flujos gaseosos y líquidos. Los biorreactores basados en biopelículas se han identificado como la tecnología del futuro para proporcionar la intensidad necesaria para hacer frente a los procesos comercializables. Sin embargo, las características especiales del H2, un compuesto muy hidrofóbico, hacen que su uso en biorreactores sea un gran reto para producir biotecnologías capaces de llegar al mercado con garantías. Todavía existe un importante desconocimiento en la formación y evolución de biopelícukas y biomasa granular, así como en el diseño y operación de biorreactores basados en biopelículas y biomasa granular, especialmente en la caracterización de la estructura de las biopelículas y la transferencia de masa interna y externa. En este sentido, el desarrollo y la validación de herramientas avanzadas de monitorización y modelización son clave para mejorar el conocimiento sobre los fenómenos fundamentales que ocurren en los biorreactores y en las biopelículas y biomasa granular. Considerando como premisa la disponibilidad de H2 verde producido a partir de energías renovables y teniendo en cuenta los actuales compromisos y políticas nacionales y de la UE, la base del éxito de GALILEI es que la consecución de la recuperación de energía y productos de valor añadido a través de biorreactores basados en H2 requiere combinar 1) el estudio y la caracterización exhaustiva de biorreactores compactos y robustos basados en H2 para la valorización de residuos gaseosos y líquidos 2) el desarrollo y la validación de herramientas de monitorización específicas para el H2 así como para las especies químicas del ciclo del azufre, 3) el desarrollo y la validación de una biblioteca modular de modelos matemáticos de los procesos unitarios y de los biorreactores analizados, y 4) la aplicación de los puntos 1), 2) y 3) para desarrollar el conocimiento fundamental de los sistemas basados en biopelículas y en biomasa granular con el fin de impulsar la aplicación de biorreactores avanzados basados en H2 HEURA persigue el desarrollo de tecnologías de bajo coste y respetuosas con el medio ambiente para la valorización de corrientes gaseosas y líquidas basadas en el uso de H2 producido a partir de los excedentes eléctricos producidos por las energías renovables.
HEURA propone el uso de biorreactores basados en H2 sustentados en biopelículas y biomasa granular tanto para la producción de biometano a partir de una serie de fuentes de CO2 como los gases de fermentación, el biogás o los gases de combustión; como para la recuperación de biosulfuro a partir de corrientes ricas en azufre. Conceptos como la descarbonización, la conversión de energía en gas, la economía circular y la bioeconomía son adoptados por HEURA. Sin embargo, el uso de H2 en biorreactores es un reto para producir biotecnologías capaces de llegar al mercado con garantías. Existe un importante desconocimiento en la formación y evolución de las biopelículas y la biomasa granular, así como en el diseño y operación de los biorreactores basados en biopelículas y biomasa granular. Por ello, HEURA tiene como objetivo el estudio de los biorreactores avanzados basados en H2, la caracterización de la actividad biológica de los cultivos microbianos implicados y el desarrollo y validación de técnicas analíticas avanzadas para la monitorización de los biorreactores para adquirir el conocimiento de los procesos unitarios y los biorreactores en estudio. Las arqueas metanogénicas hidrogenotróficas promovidas en reactores de membrana con biopelícula y las bacterias hidrogenotróficas reductoras de sulfato cultivadas en reactores tipo gas-lift son las biotecnologías que se desarrollarán en HEURA. Por otro lado, también se desarrollarán y validarán herramientas de monitorización avanzadas y complementarias, así como sensores y plataformas de detección fiables para sulfuro de hidrógeno, sulfato e hidrógeno disuelto, con el fin de adquirir conocimientos sobre los biorreactores y los procesos fundamentales que en ellos ocurren. Como parte del proyecto coordinado GALILEI, los resultados obtenidos durante la operación de los biorreactores así como las herramientas de monitorización desarrolladas en HEURA se integrarán con estudios más fundamentales realizados por el Proyecto BIGDEAL para una caracterización completa de las tecnologías probadas.
HEURA será una excelente plataforma de formación para futuros estudiantes de doctorado, donde se considerarán tanto los aspectos fundamentales como los de ingeniería en el campo de la bioeconomía circular aplicada a la valorización de efluentes gaseosos y líquidos. HEURA también tiene el potencial de tener un alto impacto socioeconómico en términos de influir en cuestiones relacionadas con la lucha contra el cambio climático. HEURA también plantea todos los aspectos relacionados con la igualdad de género y un tratamiento exhaustivo de la gestión de datos