Taller demostrativo sobre el aprovechamiento energético de purines en Extremadura

Transcripción

1 Taller demostrativo sobre el aprovechamiento energético de purines en Extremadura Sistema integrado de gestión de purines de porcino, logística de recogida y transporte Proceso Valpuren SENER GRUPO DE INGENIERÍA, S.A PURINES POLÁN S.L. Mérida, 14 de Diciembre 2010

2 El IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DE LOS PURINES DE PORCINO En España existen unas 25 millones de cabezas de porcino que representan el 20% de la cabaña de la UE El porcino genera en España cerca de 50 millones de toneladas de purines. Gran parte de los purines de porcino se pueden utilizar como fertilizante en aplicación directa al suelo agrícola. Sin embargo, debido a la concentración y situación de las explotaciones, aproximadamente un 30% de los purines generados no disponen de terreno agrícola para su aplicación. Son los denominados purines excedentes. Los purines de porcino, no aplicados de forma adecuada al suelo agrícola, generan básicamente los siguientes problemas medioambientales: Emisión de gases efecto invernadero, principalmente metano. Grave contaminación de suelos y aguas subterráneas. Malos olores. 2

3 SOLUCIONES A LOS PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES DE LOS PURINES Transporte: Es la solución aparentemente más sencilla, consistiría en transportar los purines a zonas donde existe déficit de nitrógeno. El problema es que los purines tienen alrededor de un 5% de agua, con lo que su transporte a largas distancias (más de km) resulta imposible desde el punto de vista económico y medioambiental. Plantas centralizadas de reducción mediante secado térmico: Estas plantas son las que han dado solución a los purines en zonas de elevada concentración durante los últimos años. No pueden construirse más acogiéndose a la actual tarifa. Biodigestión: La biodigestión es la apuesta actual para la gestión de purines. El Plan de Biodigestión de Purines desarrolla dicha alternativa. No obstante, tiene muchos problemas para su desarrollo. 3

4 LA BIODIGESTIÓN COMO ALTERNATIVA A LA GESTIÓN DE LOS PURINES La biodigestión supone una alternativa para reducir la emisión de los Gases de Efecto Invernadero derivados de los residuos agroganaderos. Sin embargo, el uso de la biodigestión como alternativa para el tratamiento de los residuos agroganaderos en general y de los purines en particular, que ha tenido un importante desarrollo en países como Alemania, es de difícil aplicación en España. Esta limitación se debe, en primer lugar a la tarifa actualmente existente, que impide su desarrollo, pero adicionalmente se dan otros dos aspectos técnicos de difícil resolución en nuestro país: Dificultad de utilizar tecnologías de codigestión debido a la falta de productos para codigestión y/o a su elevado coste. Dificultad de gestión del digestato. 4

5 LOS RESIDUOS AGROGANADEROS Y EL CO 2 Según el Inventario Nacional de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero del 2008, el sector agrario español contribuye al 9,62% de las emisiones de gases de efecto invernadero. Los detritus animales producen el 21,23% de las emisiones del sector agrario. Las emisiones de metano y óxidos nitrosos de los purines, estiércoles y gallinaza conforman una fuente muy importante de emisiones de gases de efecto invernadero. Así, el Plan de Biodigestión de Purines prevé que tratando 9,47 millones de toneladas de purines se evitará la emisión de 2,23 millones de t de CO2-equivalente a la atmósfera. Por ello el desarrollo y fomento de la biodigestión es fundamental para poder alcanzar estos importantes objetivos de reducción de emisiones. 5

6 LA CODIGESTIÓN DE LOS PURINES La utilización de productos en codigestión para la biodigestión de los residuos agroganaderos y de los purines, contribuiría notablemente a la viabilidad de la biodigestión, ya que el uso de productos de mayor relación C/N, más ricos en carbono, además de facilitar la biodigestión, produciría un volumen mayor de biogás por t de producto digerido, rentabilizando notablemente el proceso. Sin embargo existen notables barreras para poder utilizar estos productos en nuestro país: La utilización de cultivos agrícolas como el maíz ensilado que se utiliza en Alemania en más del 90% de las plantas, resulta inviable en España, debido al elevado coste de producción de este cultivo, debido sobre todo a las necesidades de riego. La utilización de productos derivados de la industria agroalimentaria compite con su uso en la alimentación animal. Competencia que se ha hecho más relevante con el incremento del precio de los cereales. 6

7 EL PAPEL DE NITRÓGENO El nitrógeno, elemento fundamental en la fertilización de los suelos agrícolas, constituye la fuente mayor de contaminación en las zonas de concentración de explotaciones ganaderas, especialmente de porcino. Por una parte, se producen emisiones a la atmósfera, tanto en forma de óxidos de nitrógeno como de amoníaco. Por otra, y más importante, en zonas de concentración de purines, se produce contaminación por nitratos, lo que ha llevado a la declaración de zonas vulnerables a aquellas zonas donde, debido a la elevada concentración de nitratos en aguas subterráneas, se debe limitar la aplicación de productos nitrogenados al suelo. 7

8 EL DIGESTATO La biodigestión no elimina el nitrógeno, por lo que es necesario buscar la minimización del impacto del digestato en el medioambiente debido al nitrógeno. Para minimizar o eliminar este impacto se pueden utilizar tecnologías de eliminación del nitrógeno o aplicar el digestato en zonas donde no se produzca impacto por nitrógeno. Las tecnologías de eliminación del nitrógeno de los efluentes de los digestores tienen el inconveniente de que son caras y consumen energía, con lo que reducen parte del impacto positivo de la biodigestión. Básicamente existen dos tecnologías: Nitrificación-desnitrificación. Stripping de amoníaco. La aplicación directa del digestato al suelo, está limitado, especialmente en zonas de alta concentración de explotaciones, coincidentes con zonas vulnerables. Por ello es necesario enviar el digestato a mayor distancia, lo que suele ser inviable económicamente. Además existen limitaciones adicionales en zonas de agricultura ecológica o zonas incluíadas en el Plan de Espacios de Interés Nacional. 8

9 LAS PLANTAS CENTRALIZADAS DE REDUCCIÓN DE PURINES En España existen 27 plantas de reducción de purines mediante secado térmico que incorporan el concepto de la cogeneración al proceso de tratamiento de purines. Consiguen convertir y reciclar los nutrientes agronómicos del purín excedente en unas t/a de fertilizantes orgánico-minerales sustituyendo a fertilizantes químicos fabricados con recursos naturales no renovables. Evitan el almacenamiento a largo plazo de los purines, ya que los consumen a medida que se generan, con lo que evitan emisiones de metano y su consecuente efecto invernadero. Estas plantas tratan en total unas 2,5 millones de toneladas de purines. Estan integradas en ADAP (Asociación para el Desimpacto Ambiental de los Purines. Pese a sus innegables beneficios medioambientales, evitando contaminaciones del suelo y emisiones de CO2, el futuro de las plantas existentes está muy amenazado (no cobro de Complemento por Rendimiento Eléctrico Equivalente, eliminación de derechos gratuitos de CO2). 9

10 EL PROCESO VALPUREN: Una solución n energética para el sector agroganadero

11 1. LOS PURINES

12 USO TRADICIONAL El purín (95% agua y 5% de materia sólida) es un fertilizante natural. Tradicionalmente se emplea como fertilizante natural aplicado en terrenos agrícolas contiguos o próximos. Es una práctica racional, que utiliza un recurso renovable, sustituyendo a abonos químicos, en cuya fabricación se consumen recursos naturales no renovables. Produce molestias de olores en las proximidades del terreno agrícola abonado y emisiones de gases invernadero (metano, amoniaco y CO 2 ). OLORES CH 4, NH 3, CO 2 OLORES CH 4, NH 3, CO 2 GRANJA DE PORCINO FOSA DE PURÍN

13 2. LOS PURINES EXCEDENTES

14 Cuando en una zona ganadera en cría intensiva se genera más purín del que pueden adsorber los terrenos agrícolas circundantes se producen purines excedentarios. Son excedentes aquellos purines no asimilables por suelos agrícolas. En la Unión Europea son zonas vulnerables aquellas partes del territorio cuyas aguas (subterráneas o superficiales) superan una concentración de nitratos de 50 mg/l o cuyas aguas superficiales se encuentran en estado de eutrofización. En España la designación de zonas vulnerables es competencia de las Comunidades Autónomas. En España se calcula que se generan seis millones de purines excedentes. No está determinado el excedente de purín de vacuno.

15 3. EL TRATAMIENTO Y LA REDUCCIÓN N DE PURINES CON COGENERACIÓN N ASOCIADA

16 TRATAMIENTO Y REDUCCIÓN N DEL PURÍN N EN PLANTAS CENTRALIZADAS En estas instalaciones centralizadas se separa el 95% de agua, que puede reutilizarse como agua industrial o agrícola y se recupera el 5% de nutrientes agrícolas y la materia orgánica contenida en el purín. El 5% recuperado es un fertilizante sólido, almacenable hasta la campaña de abonado y transportable con bajo coste a zonas agrícolas alejadas (50-300Kms), donde sustituye a fertilizantes químicos. 5KMS KMS ALMACENAMIENTO FERTILIZANTE SÓLIDO ABONADO ZONAS DE GANADERÍA INTENSIVA TRATAMIENTO Y REDUCCIÓN DEL PURÍN

17 TRATAMIENTO SIN COGENERACIÓN PURIN TRATAMIENTO Y REDUCCIÓN CALOR AGUA FERTILIZANTE SÓLIDO TRANSPORTABLE FUEL La venta del fertilizante cubre el 5% de los costes. El coste del fuel-oil o gas natural representa un canon de tratamiento inviable para el ganadero.

18 TRATAMIENTO CON COGENERACIÓN PURIN TRATAMIENTO Y REDUCCIÓN CALOR AGUA FERTILIZANTE SÓLIDO TRANSPORTABLE GAS NATURAL COGENERACIÓN ELECTRICIDAD Los ingresos por la venta de energía compensan los costes. El canon del ganadero es asumible.

19 4. EL PROCESO VALPUREN DE TRATAMIENTO CON COGENERACIÓN N ASOCIADA (1) (1) Proceso VALPUREN, bajo patente española.

20 DESCRIPCIÓN N DEL PROCESO VALPUREN OPERACIONES UNITARIAS Digestión anaerobia del purín con recogida del biogás Centrifugación separando la fase sólida de la líquida. Neutralización de la fase líquida con ácido sulfúrico (fijación del nitrógeno amoniacal). Concentración a vacío (del líquido neutralizado) y recogida del agua condensada. Secado del concentrado y de la fase sólida centrifugada, obteniendo un producto fertilizante en polvo. recogiendo el agua condensada. Peletización del producto fertilizante orgánico-mineral. CARACTERÍSTICAS DE LA UNIDAD AUXILIAR DE COGENERACIÓN Motores a gas consumiendo gas natural y el biogás generado en la biodigestión. Aprovechamiento del calor del agua de refrigeración de las camisas de los motores en la biodigestión y en la concentración a vacío. Aprovechamiento del calor de los humos, generando vapor, para el secado

21 PROCESO VALPUREN PURINES DIGESTIÓN ANAEROBIA SEPARACIÓN DE LODOS NEUTRALIZACIÓN LODOS DIGERIDOS Vapor SECADO CONCENTRACIÓN PURIN DIGERIDO SECO ácido AGUA CALIENTE BIOGAS COGENERACIÓN ENERGÍA ELÉCTRICA GAS NATURAL Secciones de tratamiento SECCIÓN DE TRATAMIENTO SECCIÓN DE COGENERACIÓN Sección de Cogeneración

22 VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA A VALPUREN Resuelve de raíz el problema de los purines excedentes a coste asumible por el ganadero. Otros procesos realizan una depuración parcial con un coste no asumible por el ganadero. Recupera más del 95% del Nitrógeno contenido en el purín, y prácticamente el 100% del Fósforo y del Potasio. Otros procesos pierden el Nitrógeno en los procesos de nitrificación-desnitrificación y vierten un agua sólo parcialmente depurada. La biodigestión, característica exclusiva del proceso VALPUREN, situada al inicio del tratamiento suprime el mal olor característico del purín por lo que la planta no tiene emisiones de olores que produzcan molestias en la vecindad. Mediante la biodigestión, se recupera el contenido energético del purín en forma de biogás, con lo que se reduce el consumo y la factura de gas natural. La tecnología VALPUREN funciona a escala comercial desde hace años, como lo prueban las referencias industriales.

23 5. EL REFERENTE INDUSTRIAL DE LA TECNOLOGÍA VALPUREN

24 La tecnología funciona a escala industrial desde hace años, existiendo referencias industriales. La primera planta de t/a (16MW) de TRACJUSA funciona desde hace cuatro años en Juneda (Lérida). En 2004 funcionó prácticamente al 100%, cumpliendo todas las especificaciones ambientales y energéticas. La segunda planta de t/a (16MW) de VAG se terminó de construir (también en Juneda), en mayo de 2004 y alcanzó su máxima producción a los tres meses de iniciada la puesta en marcha, manteniéndose a este nivel hasta el día de hoy. Recientemente se han puesto en marcha una tercera planta en Miralcamp (Lérida) de 15 MW y dos plantas en Polán y Consuegra en la provincia de Toledo, con 16,5 MW cada una.

25 6. LAS PLANTAS DE LA PROVINCIA DE TOLEDO

26 A principios de 2008, SENER comenzó la construcción de dos plantas de tratamiento de purines, localizadas en la provincia de Toledo, en los pueblos de Polán y Consuegra y denominadas respectivamente Valpuren Bañuelo y Valpuren Comatur. Estas plantas se han construido al amparo de la DT 2ª del RD 661/2007 y son las últimas que se pueden construir acogiéndose a la actual tarifa de reducción de purines. Las plantas iniciaron la puesta en marcha en la primavera de 2009 y actualmente se hayan a pleno funcionamiento. Ambas plantas son propiedad mayoritariamente de SENER GRUPO DE INGENIERÍA y en ellas participan los ganaderos locales a través de sociedades anónimas con un 7% en la planta de Polán y un 5% en la planta de Consuegra. Cada planta supuso una inversión cercana a los 30 millones de euros e incorporan todos los desarrollos técnicos y mejoras obtenidos de la experiencia en la planta de TRACJUSA en Lérida.

27 Las principales innovaciones técnicas que presentan estas plantas son: Vertido cero. Es decir, no existe ningún tipo de vertido líquido de estas plantas al exterior. Para ellos se ha diseñado un complejo sistema de aprovechamiento de todos los efluentes de la planta, optimizando este aprovechamiento para minimizar el consumo de agua. Mínimas necesidades de agua. Consecuencia de lo anterior. Los más importantes puntos de demanda de agua se abastecen con agua procedente de la condensación de los purines. Ninguna emisión de olores. Todos los tanques y circuitos de la planta están cerrados y los vapores y gases emitidos pasan a través de un biofiltro que elimina cualquier emisión de olores a la atmófera. Uso de motores de muy elevado rendimiento. La planta incorpora dos motores Rolls Royce de kw eléctricos cada uno con rendimientos eléctricos cercanos al 45%. Optimización de la utilización de la energía térmica. La planta ha sido rediseñada optimizándose el aprovechamiento de los circuitos térmicos y el uso de la energía.

28 PLANTA DE VALPUREN BAÑUELO (POLÁN)

29 PLANTA DE VALPUREN COMATUR (CONSUEGRA)

30 Tanques de descarga y biodigestores (Valpuren Bañuelo) 30

31 LA LOGISTICA EN UNA PLANTA CENTRALIZADA DE PURINES Los aspectos anteriormente citados hacen que sea complejo casar las necesidades de funcionamiento de una planta centralizada de purines con el suministro desde las granjas. Por ello, la mejor solución para la logística de suministro de purines, es ligar la planta a un Sistema Integral de Gestión de purines controlado por una empresa ligada a los propios ganaderos (ADS, sociedad de ganaderos). Este sistema de gestión contará con los datos de censo y producciones de purines adscritos al sistema, con un banco de tierras y con la capacidad de la planta. Mediante un sistema informático de seguimiento se coordinarán las capacidades de la planta y las necesidades y capacidades agrícolas del banco de tierra. Las programaciones definirán en cada momento el destino de las cubas de purines, existiendo un seguimiento exacto y la trazabilidad de los purines generados. Los ganaderos adscritos pagarán una cuota al sistema que cubra los costes de gestión, transporte y aplicación en su caso.

32 LA DISTANCIA EN LA LOGISTICA Ya sea en el caso de un suministro mediante un sistema integrado de gestión como por ganaderos a título individual, la distancia a la planta limita totalmente las posibilidades de suministro a la misma. Por ello las plantas de purines deben estar y están situadas en zonas de alta concentración con problemas de aplicación al suelo (zonas vulnerables). Las distancias condicionan el tipo de vehículo a utilizar, el tracto agrícola tiene un límite situado en un radio de unos 20 km. A partir de ahí los costes de los transportes crecen, debido a la necesidad de utilizar camiones. Debido a que las distancias son muy pequeñas es fundamental el tiempo dedicado a la carga y la descarga, así como las capacidades de las cubas, por ello se suelen utilizar sistemas de carga mediante depresores de gran capacidad y cubas de más de 20 metros cúbicos. El cuadro adjunto da una idea de costes medios de transporte en función de las distancias. Distancia a Coste transporte planta (km) ( /t) Sistema de transporte 10 1 Tractor agrícola 20 1,6 Tractor agrícola 30 2,5 Camión cisterna 40 3 Camión cisterna

33 LOGISTICA DE SUMINISTRO Y LOGISTICA DE PRODUCTO SECO Las plantas de purines centralizados solucionan el problema de transporte del nitrógeno existente en los purines fuera de las zonas vulnerables, evitando la contaminación de las mismas y permitiendo su utilización como fertilizante en zonas donde exista demanda de nitrógeno. En el caso de la biodigestión, solucionan también el problema de gestión del digestato que contiene todo el nitrógeno contenido en los purines. El cuadro adjunto indica un caso típico de alternativa de aplicación de los purines frescos para uso agrícola, frente a los purines secos de una planta centralizada. En el caso de una zona vulnerable, normalmente la aplicación a lo largo de todo el año dentro del radio indicado resulta imposible, por lo que es necesario acudir a plantas centralizadas. Volumen planta media (km) Distancia media típica (km) Purin sin tratar para aplicación agrícola Purín seco de planta centralizada

34 CONCLUSIONES Las plantas centralizadas de purines constituyen una solución innegable cuando existe una elevada concentración de explotaciones. La biodigestión tiene en nuestro país todavía graves problemas para el desarrollo debido a la baja tarifa, a la dificultad de encontrar productos para codigestión y a la gestión del digestato en zonas de elevada concentración de explotaciones. El proceso Valpuren, no aplicable en la actualidad a nuevas plantas por la desaparición de la tarifa de reducción de purines, combina la biodigestión con la reducción mediante secado térmico y ha dado solución al tratamiento de purines en diversas zonas de Cataluña y Castilla La Mancha. Sin embargo, las plantas centralizadas, con elevadas inversiones necesitan un sistema de aprovisionamiento de purines seguro, con baja estacionalidad y dentro de unos radios de gestión razonables. La creación de un Sistema Integrado de Gestión por parte de los ganaderos, abarata sus costes, facilita las relaciones con la administración y garantiza el suministro de purines a la planta. 34

35 MUCHAS GRACIAS!!! 35