En la actualidad, la creciente demanda mundial de energía y el elevado coste del petróleo y el gas natural han aumentado el interés por las fuentes de energías alternativas y renovables, como los biocombustibles, los residuos de la limpieza de los bosques, la energía eólica, la energía solar y el estiércol animal.
El uso de fuentes de energía renovables, derivada de fuentes de combustible no fósiles, es cada vez mayor. El biogás es una fuente de energía renovable producida por la fermentación anaerobia de la materia orgánica. El biogás puede producirse a partir de estiércol animal, aguas residuales y residuos sólidos. Su composición varía en función del material de origen.
Ahora bien, ¿Cómo obtener fertilizante verde y energía a partir de residuos orgánicos? Esta y otras interrogantes, serán abordadas en el presente artículo.
¡Comencemos!
Las grandes cantidades de estiércol y purines producidos por el sector ganadero, así como los flujos de residuos orgánicos húmedos, representan un riesgo constante de contaminación, con un potencial impacto negativo en el medioambiente, si no se gestionan de forma óptima. Cuando no es tratada o, por el contrario, cuando se gestiona de manera inadecuada, el estiércol animal se convierte en una fuente importante de contaminación del aire, el agua y los suelos.
La utilización adecuada de los residuos ganaderos en la producción de biogás, puede ser muy útil para aumentar el rendimiento de los cultivos y la sostenibilidad. La lixiviación de nutrientes, principalmente nitrógeno, fósforo y amoníaco, y la contaminación por patógenos son algunas de las principales amenazas.
El sector de la producción animal es responsable del 18% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, medidas dióxido de carbono equivalente (CO2)eq y del 37% del metano (CH₄) antropogénico, que tiene un potencial de calentamiento global 23 veces superior al del CO₂. Esto significa que la gestión de los residuos es realmente necesaria.
La gestión de biorresiduos se ha desarrollado rápidamente en la última década en casi todos los países europeos. En el futuro próximo, alrededor del 40% del total de los residuos en Europa podrá ser gestionado mediante compostaje o digestión anaerobia.
¿Qué es la digestión anaerobia?
La digestión anaerobia es el proceso por el cual, la materia orgánica, como los residuos animales o alimentarios, se descomponen para producir biogás y biofertilizante. Este proceso tiene lugar en un tanque sellado y sin oxígeno llamado digestor anaeróbico. La palabra «anaeróbico» significa en realidad «en ausencia de oxígeno».
El biogás, que se genera de forma natural en los tanques sellados, se utiliza como combustible en una unidad de cogeneración para generar energía renovable, es decir, electricidad y calor. Lo que queda del proceso es un biofertilizante rico en nutrientes que se pasteuriza para eliminar cualquier patógeno y se almacena en grandes depósitos cubiertos. Para luego, ser aplicado en las tierras de cultivo, en lugar de los fertilizantes derivados de los combustibles fósiles.
Cada tonelada de residuos, reciclada mediante digestión anaerobia, como alternativa al vertido, evita que se introduzcan a la atmósfera entre 0,5 y 1,0 toneladas de CO₂ equivalente. Este es uno de los tantos beneficios de la digestión anaerobia.
¿Cómo es el proceso biológico de la digestión anaerobia?
El proceso de digestión comienza con la hidrólisis bacteriana de los materiales de entrada, para descomponer los polímeros orgánicos insolubles, como los carbohidratos, y ponerlos a disposición de otras bacterias. A continuación, las bacterias acidogénicas convierten los azúcares y aminoácidos en dióxido de carbono (CO₂), hidrógeno (H₂), amoníaco (NH3) y ácidos orgánicos.
Las bacterias acetogénicas convierten estos ácidos orgánicos resultantes en ácido acético, junto con más amoníaco, hidrógeno y dióxido de carbono. Por último, los metanógenos convierten estos productos en metano (CH₄) y dióxido de carbono.
¿Cómo sería la implementación de esta tecnología?
Imaginemos, una granja porcina de ciclo cerrado de 1.300 madres, con una producción de purines de cerdo en torno a los 70 m³ por día. Se coloca un digestor de 1.400 m³ de capacidad, que opera en régimen mesofílico y se prepara una instalación para el manejo del biogás, que incluye, a su vez, un motor de cogeneración de 191 kW (e).
La electricidad generada se comercializa, el calor resultante es utilizado luego para calefacción, y el purín convertido en fertilizante se esparce en el campo. Los costes de este tipo de instalación se amortizan en 10 años y, adicionalmente a ello, se obtienen ingresos por unos 175.000 €/año en concepto de venta de energía, ahorrando unos 22.000 €/año de gas natural en concepto de calefacción. El precio estimado de venta del material digerido, para estos datos en específico, es de aproximadamente 63.000 €/año.
Por otra parte, el proceso de codigestión (consiste en la digestión de una mezcla de dos o más sustratos con características complementarias, de modo que la producción de biogás se mejora a través de su tratamiento en conjunto) de distintos residuos agroindustriales, es una oportunidad para mejorar la explotación y sostenibilidad de residuos generados por la agroindustria. Por ejemplo, la biometanización en relaciones de mezcla de vinaza y gallinaza en proporciones de 3:1 incrementa el metano producido en un 55% (respecto a la estipulada de 0.65 m³ CH4/kg). La gallinaza de jaula suaviza la mezcla, disminuyendo el riesgo de acidificación durante el proceso de digestión de la vinaza. Adicionalmente, la vinaza permite diluir la concentración total de nitrógeno amoniacal evitando la inhibición de amoniaco.
En definitiva
La digestión anaerobia es uno de los procesos biológicos más eficaces para tratar una amplia variedad de residuos orgánicos sólidos. La principal ventaja de esta tecnología, es que los residuos orgánicos con bajo contenido en nutrientes, pueden ser degradados por codigestión con diferentes sustratos en biorreactores anaeróbicos. Y el proceso conduce, simultáneamente, a la producción de biogás de bajo coste, que podría ser vital para satisfacer las futuras necesidades energéticas.
Esta tecnología tiene una enorme aplicación futura para la sostenibilidad medioambiental y agrícola, con la producción de energía como beneficio adicional. Es por ello, que en Q&E Consulting ponemos a su disposición, el servicio de aprovechamiento y minimización de residuos. Gracias a nuestra red de contactos, podrá administrar sus desechos de forma correcta y eficiente, convirtiéndolo, a su vez, en una retribución económica.
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