Informe de la visita al establecimiento Yanquetruz (ACA) Pcia. de San Luis

Transcripción

1 Informe de la visita al establecimiento Yanquetruz (ACA) Pcia. de San Luis Producción de biogás, energía térmica, energía eléctrica y biofertilizantes en base a efluentes porcinos y cultivos energéticos En los últimos años, la intensificación de los sistemas pecuarios trajo aparejado la concentración de efluentes y su respectivo problema ambiental, si no se realiza un buen tratamiento de los mismos. Es por ello, que un grupo de profesionales del INTA visitaron el establecimiento Yanquetruz, perteneciente a la Asociación de Cooperativas Argentinas. Allí se realiza el tratamiento de los efluentes de un sistema de producción intensivo de cerdos de madres aprovechando los mismos para producir biogás, electricidad y energía térmica cuyo destino actual es el autoconsumo y el remanente será vendido a la red de energía eléctrica nacional, una vez finalizados los acuerdos con la Secretaría de energía. El grupo de técnicos estuvo formado por: Ing. Agr.José María Méndez, mendez.jose@inta.gob.ar, AER INTA TOTORAS Ing. Agr. Marcos Bragachini, marcosbragachini@gmail.com, EEA INTA MANFREDI Ing. Agr. Nicolás Sosa, sosa.nicolas@inta.gob.ar, EEA INTA RAFAELA Lic. Melina Covacevich, mcovacevich@correo.inta.gov.ar, EEA INTA OLIVEROS Ing. Alim. Cecilia Accoroni, caccoroni@correo.inta.gov.ar, AER INTA TOTORAS Ing Agr. Alfredo Benito Coen, coen.alfredo@inta.gob.ar, EEA INTA VILLA MERCEDES Dr. Alberto Acevedo, aacevedo@cnia.inta.gov.ar, CNIA INTA CASTELAR Dr. Daniel Horacio Grasso, dgrasso@cnia.inta.gov.ar, CNIA INTA CASTELAR Dra. Mariana Alegre; malegre@pergamino.inta.gov.ar, EEA INTA PERGAMINO En la visita fuimos acompañados por el Ing. Horacio Pinasco, Presidente de la empresa TECNORED CONSULTORES, encargada de la ingeniería y ejecución de la obra. Además, el equipo de profesionales de la empresa nos brindó charlas referidas al proyecto, a los sistemas de tratamientos de biomasa para generar energía eléctrica, calórica, etc. Presentación brindada por el Grupo de TECNORED a los técnicos de INTA Introducción El Establecimiento Yanquetruz es el resultado de un proyecto desarrollado por ACA - Asociación de Cooperativas Argentinas. ACA es una cooperativa de cooperativas fundada el 16 de febrero de 1922; reúne a 160 cooperativas con productores de las provincias de Buenos Aires, Santa Fe, Córdoba, Entre Ríos y La Pampa. El mismo está ubicado en la ruta Provincial Nº 2 km 51 de la Provincia de San Luis, en la zona rural de la localidad de Juan

2 Llerena. En principio, el emprendimiento solo fue evaluado para la instalación de un criadero modelo con el status sanitario más elevado. A ello se debe la elección de la localización del criadero, de modo, que el área se mantenga libre de micoplasma y peste porcina. Se planea que en un futuro albergue cerdas madres y una población total del orden de animales, con destino a abastecer el frigorífico Alimentos Magros S.A., que también pertenece al movimiento cooperativo, ubicado en Justiniano Posse, provincia de Córdoba. Cabe mencionar que en este establecimiento, además, ACA realiza la producción de híbridos de maíz que comercializa en el resto del país. Como se comentó anteriormente el factor determinante para la elección de la localización del criadero fue el status sanitario, siendo consciente de que se debía resolver, la insuficiencia energética de la zona en cuestión. Por lo tanto, al evaluar las necesidades energéticas del establecimiento y los costos de diversas alternativas, se consideró la posibilidad de generar biogás como fuente de energía a partir de los desechos del criadero y, de este modo, autoabastecer tanto las instalaciones del criadero de cerdos como las propias de la planta de biogás. En la etapa actual del proyecto, la población es de cerdas madres y cerdos y el total de la energía generada a partir del purín se utiliza para autoabastecer el establecimiento completo. Una vez terminadas todas las etapas del proyecto, además de purín de cerdos, se procesará en los biodigestores silaje de maíz y/o sorgo y el total de energía generada será suficiente para autoabastecer su demanda de electricidad y entregar el resto al Sistema Integrado Nacional, dicho volumen de energía equivale a los consumos de los puertos de la A.C.A. (entre ellos, dos de los más importantes del país: San Lorenzo y Quequén), de manera tal que podemos decir que ACA, produce gran parte de sus productos con energía LIMPIA. Características del proyecto El proyecto de evaluación para la generación de biogás surge como una demanda de los siguientes fundamentos: requerimientos de energía eléctrica para el funcionamiento del criadero. Costos elevados de los combustibles convencionales para calefaccionar el criadero. Necesidad de tratamiento de los elevados volúmenes de purín de cerdo generado diariamente. Compromiso a agregar valor en origen en este campo que posee ACA desde hace varios años. Aportar sustentabilidad económica, social y ambiental. Construir un criadero modelo y una planta de biogás, con ingeniería de punta y en su mayoría automatizada. Localizar la planta lejos de centros urbano para mantener el área libre de problemas sanitarios (micoplasma). Venta de energía eléctrica excedente a la red. El Biogás El biogás es una mezcla de diferentes gases, donde el metano es el principal componente, producto de la fermentación de biomasa mediante bacterias en ausencia de oxígeno. Se utilizan como biomasa: vegetales de cultivos energéticos o subproductos de la agricultura, residuos urbanos, efluentes orgánicos de origen animal y el lodo de depuradoras, entre otros. La elección del tipo biomasa a utilizar es esencial, dado que la producción de biogás depende de la cantidad de proteínas, carbohidratos y lípidos que contenga la misma. Además de estas moléculas orgánicas, hay presencia de minerales tales como: azufre, fósforo, potasio, calcio, magnesio, hierro, manganeso, zinc, etc. Capacidad instalada y puesta en marcha la planta de biogás La planta de biogás tiene una capacidad instalada de procesamiento diario de 150 m 3 de purín de cerdos y 50 toneladas de cultivos energéticos (forrajeras). A partir de los sustratos utilizados y del diseño de los biodigestores se calcula el tiempo de retención de 44 días, que es

3 el mínimo período de tiempo necesario para que toda la materia orgánica se degrade dentro del digestor, se genere el mayor volumen de biogás y se pase el resto de la materia inocua (digestato) a un tanque de almacenamiento, para luego ser utilizado como residuos orgánicos en cultivos (fertilizante). La puesta en marcha de la planta demanda aproximadamente 30 a 40 días, durante este proceso se estabilizan los parámetros de funcionamiento. Vista frontal de los digestores primarios Materia prima e insumos Los sustratos disponibles son purín de cerdos (150 m 3 /día), silaje de maíz y sorgo. Cuyas características son: El purín de cerdos tiene un potencial de producción de biogás relativamente bajo, generando 36 m 3 /tonelada. Sin embargo, es el sustrato que aporta las bacterias responsables de la degradación de la biomasa en el biodigestor. Los forrajes se utilizan como co-sustratos para aumentar la producción de biogás, dado que el silaje de maíz genera 200 m 3 /tonelada y el sorgo forrajero 155 m 3 /tonelada. Se utilizan, además, sustancias químicas tales como NaOH, NaCO 3, NH 4 CO 3, CaO, Ca(OH) 2 y NH 3 para controlar el ph durante la digestión anaeróbica. Proceso de producción 1. Acondicionamiento de biomasa: El proceso de producción de biogás requiere una etapa previa de acondicionamiento de la biomasa y, en caso de ser necesario, higienización. En la etapa de preparación del sustrato se requieren diferentes tratamientos según la consistencia de la biomasa. Para ello, se debe: Separar los sólidos inertes y materiales extraños (arena, piedras, palos, etc.). Acondicionar los residuos de origen vegetal mediante un proceso de corte o picado fino, molienda, maceración, etc.

4 Mezclar y homogeneizar los residuos. Precalentar. 2. Digestión anaeróbica: En este caso se realiza digestión húmeda. La biomasa tratada previamente ingresa a los biodigestores, donde permanecerá hasta que los productos finales sean obtenidos. Allí se controlan varios parámetros, entre ellos: Ausencia de oxígeno: las bacterias metanogénicas que intervienen en la digestión son anaeróbicas estrictas. Porcentaje de sólidos de la mezcla alimentada: el contenido de materia seca debe ser del 8-15%. La dilución se realiza agregando agua, biol o aguas de proceso. Masa seca (MS), masa volátil (MV), carga orgánica volumétrica (COV): se analizan en el laboratorio. Temperatura de proceso: las bacterias intervinientes son mesófilas y su temperatura óptima de trabajo es de 35ºC, por lo tanto, la calefacción de los biodigestores se mantiene en un rango de temperaturas de 38 40ºC. Tiempo de retención: es el tiempo de permanencia de la biomasa en el digestor, este depende del sustrato, la temperatura de fermentación y la carga orgánica volumétrica. En este caso se consideran 64 días. Nivel de acidez: se debe mantener en un rango de ph de 6,5 a 7,5. A un valor de ph menor a 6,5 se inhibe el proceso. Para evitar la disminución de acidez se agregan sustancias químicas para que actúen como buffers. Capacidad de amortiguamiento: se determina la relación FOS/TAC, que es el cociente entre la concentración ácida y la capacidad compensadora alcalina del sustrato de fermentación. Grado de mezclado de la biomasa: la agitación intermitente resulta ser fundamental para el funcionamiento óptimo del biodigestor. Presencia de compuestos inhibidores del proceso: se debe evitar el ingreso de antibióticos, detergentes, metales pesados, etc., dado que afectan negativamente la fermentación dentro del biodigestor. Fuente: INTA

5 Vista del interior del biodigestor secundario Vista del exterior del biodigestor secundario Acondicionamiento del gas: El biogás generado en su composición tiene trazas de otros gases como el sulfuro de hidrogeno (H 2 S). El contenido de este gas es de 0,1 a 1% y es necesario reducirlo a niveles mínimos debido a su toxicidad, ya que es altamente corrosivo y disminuye el poder calorífico. Se inyectan pequeños volúmenes de oxígeno en el interior del digestor para la desulfuración del biogás. Durante este tratamiento se obtiene un polvo amarillo de azufre que se deposita sobre la superficie de una red. Este polvo de azufre puede ser utilizado como fertilizante. Además, se expone al biogás a un sistema de enfriamiento para eliminar el vapor de agua.

6 Vista de red dentro de biodigestor secundario. Generación de energía eléctrica: El biogás generado es utilizado como combustible para la generación de energía eléctrica y calor. La cantidad total de metano obtenido es m 3 /día, con un poder calorífico de 5,5 Kw-h/m 3, que generan Kw-h/día de energía eléctrica y Mw/año. Se aprovechan Kw-h/día de energía térmica, es decir, Mcalh/año que se recuperan de parte del calor de combustión procedente del agua de refrigeración de la camisa del motor y de los gases de escape, produciendo agua caliente por intercambio de calor en un intercambiador de tubos. Esta energía térmica se utiliza para la calefacción del criadero y de los biodigestores. Vista de compresor de biogás Vista de intercambiador de calor Vista de motor de transformación de energía térmica a eléctrica Vista de tablero eléctrico

7 Fuente: Tecnored Instalaciones del establecimiento El establecimiento cuenta con ha, un criadero modelo de cerdos, una planta de alimento balanceado y una planta modelo generadora de bioenergía. La planta de biogás ha sido diseñada y construida por la empresa Tecnored Consultores, empresa de ingeniería y construcción especializada en las distintas áreas del sector energético situada en la ciudad de Río Cuarto. Básicamente, esta planta cuenta con cuatro biodigestores, dos primarios y dos secundarios, estos últimos son de diseño propio de Tecnored. La capacidad volumétrica es de m 3 y m 3, respectivamente. En ambos casos, las paredes son de 30 cm de espesor de hormigón y las cúpulas han sido desarrolladas con tecnología propia de la empresa. Además, cuenta con un laboratorio y sala de máquinas, donde se controlan los parámetros de calidad del proceso y del producto. El sector de transformación de energía térmica en eléctrica, cuenta con dos motores Caterpillar de 765 Kw de potencia.