Potencial de biogás vacuno en Galicia

Titulo Presentación Potencial de biogás vacuno en Galicia Empresa/Evento Área de Energías Alternativas

Índice 1. Producción de residuos ganaderos en Galicia 2. Residuo ganadero vacuno, que es? y sus características 3. Digestión anaerobia del purín vacuno 4. Potenciales de producción de biogás 5. Una planta en cada granja o una colectiva (centralizada)? 6. Inversión económica 7. Proyecto de planta piloto en Galicia: Finca Mouriscade 8. Proyecto de planta industrial en Argentina: Escuela Agrotécnica Salesiana 9. Conclusiones 2

1 Producción de residuos ganaderos en Galicia El sector ganadero en Galicia se caracteriza por una alta densidad de granjas y un elevado número de cabezas de ganado, siendo característico del minifundio gallego. Total de residuos (vacuno de leche, avícola, porcino, ovino y caprino): 9 M tn/año Producción de los residuos ganaderos Explotaciones Animales tn residuos/ año Porcino 1.715 1.070.000 3.751.353 Aviar 1.025 23.723.088 1.298.839 Vacuno leche 10.979 359.861 3.940.478 Ovino/caprino 24.306 246.948 246.948 Elaboración propia. Fuentes: Medio Rural 2013, RD324/2000 y Diputación Foral de Guipuzkoa. Balance de nitrógeno Problemática: Gran número de ayuntamientos con excedentes de nitrógeno. 3 Ayuntamientos con excedentes de nitrógeno 0-25 kgn/ha 26-100 kgn/ha >100 kg N/ha

1 Producción de residuos ganaderos en Galicia Distribución de vacas lecheras en Galicia Distribución ganado vacuno por ayuntamientos Nº explotaciones 0 a 99 100 a 499 12.346 17.649 A Coruña Lugo 500 a 1.999 2.747 Ourense 2.000 a 4.999 16.660 Pontevedra 5.000 a 9.999 10.000 a 14.245 Fuente: Medio Rural. Tamaño medio de explotación: 50-99 vacas lecheras Fuente: Medio Rural 2013 El total del residuos de vacuno de leche es de aproximadamente: 4 M tn/año 4

2 Residuo ganadero vacuno: que es? y sus características El purín es la mezcla de los excrementos sólidos y líquidos del ganado, las aguas residuales procedentes del lavado de la explotación y los restos de alimentos. Características típicas: Variabilidad Mucha agua Materia orgánica particulada N,P y K elevado N en forma amoniacal (NH 4+ ) Cu elevado Buena capacidad tampón Lignina Carbohidratos (lento) Carbohidratos (fácil) (fácil) Lípidos Proteínas Proteínas Ácidos grasos volátiles Ácidos grasos volátiles Möller et al., 2004 Vaca Cerdo El empleo que se está dando en la actualidad a estos residuos es aplicarlos al campo como abono, pero ante la gran concentración de granjas, y la necesidad de estas de deshacerse del purín, la aportación es excesiva, contaminando suelos, aguas, y emitiendo a la atmósfera gran cantidad de gases que pueden contribuir al efecto invernadero. Uno de los métodos de tratamiento y valorización es la digestión anaerobia. 5

3 Digestión anaerobia del purín vacuno Digestión anaerobia Es un proceso de degradación biológica de la materia orgánica en ausencia de O 2, por el que se obtiene biogás (principalmente CH 4 y CO 2 ). Reglamento SANDACH:1069/2009 & 142/2011 Descripción Procesamiento previo a su Usos permitidos para transformación en biogás digestatos SANDACH C1 No puede usarse para la producción de biogás Eliminación SANDACH C2 Esterilización a presión y marcado permanente del material Fertilizantes/Enmiendas Estiercol, leche etc. No requiere procesamiento previo Fertilizantes/Enmiendas SANDACH C3 La pasteurización no es obligatoria en todos los casos Fertilizantes/Enmiendas Fuente: Xavier Flotats et al., 2011 Fuente: Situación y potencial de generación de biogás. Estudio Técnico PER 2011-2020. IDAE 6

3 Digestión anaerobia del purín vacuno Ventajas: Estabilización parcial de la materia orgánica. Reducción de patógenos (en función de la Tª) Control/reducción de malos olores Reducción de gases de efecto invernadero Producción de biogás/energía Mejora de las condiciones agronómicas del estiércol (mineralización de nutrientes etc.) Reducción de contaminación (suelo, aire, agua) Inconvenientes: No elimina el nitrógeno El estiércol tiene un potencial de producción de biogás relativamente bajo Trabas administrativas. Baja rentabilidad económica con una inversión alta 7

4 Potencial de producción de biogás a partir de purín vacuno El rendimiento de biogás está afectado por varios factores entre los que se incluyen: 1. Especie, y estadio etapa de crecimiento 2. Cantidad y tipo de cama. 3. Procesos de degradación durante el almacenamiento. Fuente: Möller et al., 2007 Potencial de metano y biogás: Referencia Biodegradab. Rendimiento CH 4 Producción biogás % l CH 4 /kg SV m 3 biogas/ton Flotats, X. 2010 56,7 196 27,2 Amon et al., 2006-125-166 - Angelidaki et al., 2003-210 20,6 Lehtomäki et al., 2007-233 18,5 Mejora del potencial: -Co-digestión (mezclas complementarias) -Pre-tratamientos Tratamiento Incremento potencial CH 4 (%) Maceración <0,35 mm 20 Maceración 2 mm 16 Descompresión-explosión 17 NaOH 20 g/kg SV 13 NaOH 40 g/kg SV 23 NH4OH <20 g/kg SV 0 NH4OH 40 g/kg SV 23 NaOH:KOH:Ca(OH)2 40 g/kg SV 20 Bacterias (hemicelulosa) - 20 8 Fuente: Angelidaki y Ahring, 2002

4 Potencial de producción de biogás a partir de purín vacuno Datos para la realización de los cálculos: Datos básicos Cantidad Unidades Producción de estiércol 30,4* kg/vaca día Producción de biogás 20,6** m 3 biogás /tn Fuente: *PROBIOGAS y **Angelidaki y Ahring 2003. Potenciales de biogás (m 3 /año) Potencial de producción de biogás en el sector vacuno de leche en Galicia (m 3 ) A Coruña 38.202.131,5 Lugo 40.949.505,1 Ourense 798.296,6 Pontevedra 10.897.554,2 TOTAL 81.173.846,8 9 Fuente: EnergyLab

5 Una planta en cada granja o una colectiva (centralizada)? Gestión individual Gestión colectiva Coste por transporte de residuos? No (excepto co-substratos) Si Necesidad de personal cualificado? No Si Planta de fácil explotación? Si No Permite control de operación especial? No Si Inversión inicial elevada? No Si Permite la implantación de un centro de gestión integrada de residuos? Aprovechamiento eléctrico? Si, autoconsumo en granja Si No Si 10

6 Inversión económica Inversión en /kwe de las plantas de biogás Marcadas economías de escala. Rentabilidades aceptables si la producción específica de biogás >30m 3 /t residuo (Flotats y Sarquella, 2008). Fuente: Flotats y Sarquella (2008). Fuente: Bachmann 2012. IEA Bioenergy Conference Austria Necesidad de buscar un tamaño de planta que minimice costes: gestión, transporte, etc. En muchos casos es necesario: co-digestión. Otras consideraciones: costes de gestión de digestato, accesibilidad a co-substratos, ingresos por tratamiento de residuos, por producción de calor, fertilizante etc. 11

7 Proyecto de planta piloto en Galicia: Finca Mouriscade En el año 2010 Convenio de Colaboración entre: Consellería de Economía e Industria Diputación de Pontevedra EnergyLab Objetivos del proyecto: Principal: conocer el impacto del aprovechamiento energético de los purines vacunos y de ofrecer una respuesta al tejido local. Fomentar el biogás como fuente de energía renovable. Evaluación de viabilidad técnica (co-digestión) y económica. para la realización de una planta piloto de biogás a partir de purines vacunos. En Finca Mouriscade (Lalín). Justificación: Alta densidad ganadera en Galicia Exceso de N en el suelo. Aprovechar sinergias entre ganaderos, así como de éstos con los agentes implicados en la industria agroalimentaria. 12

7 Proyecto de planta piloto en Galicia: Finca Mouriscade Características generales de la planta: Aprox. 100 vacas lecheras de producción. Planta de tamaño medio: en relación con nº explotaciones Autoconsumo de la energía producida Proceso de codigestión: Mezcla silo de maíz y pienso. Características técnicas: Tipo de digestor: reactor de mezcla completa Volumen del digestor: 200 m 3 Temperatura de operación: 38ºC Caudal diario aproximado: 2,5-4 m 3 /día Tiempo de retención aproximado: 25 días Potencia de la microturbina: 30 kwe Caldera auxiliar Sistema de monitorización (consumos, Tª, presión ) 13

7 Proyecto de planta piloto en Galicia: Finca Mouriscade Tareas previas de laboratorio ( U. Santiago) definición de las mezclas determinación del potencial metanogénico: - de cada residuo - de las mezclas creación de diferentes escenarios para la operación posterior del digestor Resultados ensayos en discontinuo Posibles escenarios 14

7 Proyecto de planta piloto en Galicia: Finca Mouriscade Transformador Basa de digestato Tanque de recepción Gasómetro Digestor Caseta de microcogeneración 15

8 Proyecto de planta industrial en Argentina: Escuela Salesiana En el año 2014 se firmó un contrato (financiado por el gobierno alemán) entre: Inspectoría Ceferino Namancurá-Don Bosco-Argentina Sur EnergyLab para la realización de una planta industrial de biogás a partir de los residuos de la escuela agrotécnica Objetivos del proyecto: Proporcionar mayor autonomía energética. Valorización eficiente de residuos. Producir un fertilizante apto. Reducción de olores asociados. Reducción de la factura energética térmica (autoconsumo). Proyecto ejemplarizante a la comunidad, en gestión de residuos ganaderos, sostenibilidad, cuidado medioambiental y eficiencia energética. En Escuela Agrotécnica Salesiana (Población del Valle, Argentina). 16

8 Proyecto de planta industrial en Argentina: Escuela Salesiana Tareas EnergyLab: Supervisión técnica para la estimación y evaluación del potencial de biogás, rendimiento energético teórico y cantidad de fertilizante que se puede generar. Nº animales y producción suero Parámetros estimados Animal Nº animales Cerdas parideras 25 Cerdas madres 60 Cerdos capones 400 Gallinas 1.000 Vacas lecheras (15% resid.) 200 (Suero de leche) (3 m 3 /dia) Volumen reactor 250 m 3 Tiempo residencia 30 días Potencial biogás 66.498 m 3 /año Potencia total kw 48,58 Elaboración de un pliego de condiciones técnica de licitación de la planta de la Escuela Agrotécnica Del Valle. Soporte en la evaluación de ofertas técnicas para la construcción de la planta. Soporte técnico en la construcción y verificación puesta en marcha. Desarrollo de un curso de formación para alumnos, profesores y personal técnico. Situación actual 17

9 Conclusiones Elevada disponibilidad del purín vacuno a nivel gallego, con un potencial aproximado de producción de biogás de 81.173.846,8 m 3. Mayor potencial : Lugo y A Coruña Se necesita un estudio inicial detallado en cada granja para la toma de decisión de planta colectiva o individual. Finca Mouriscade: Primera planta piloto ejemplarizante de Galicia que permite estudiar el potencial de biogás agroganadero gallego. La producción de biogás es una oportunidad de mejora en la gestión de las deyecciones pero que obliga a la mejora del sistema productivo de las granjas como la modernización en la gestión de las deyecciones para evitar pérdidas de biogás a la atmósfera, llevar a cabo codigestión en granja etc. Necesidad de un impulso desde la administración gallega para fomentar la digestión anaerobia en el sector ganadero (legislación, incentivos económicos, simplicidad de trámites burocráticos etc.) 18

Gracias por su atención www.energylab.es angela.rodriguez@energylab.es