El papel potencial de la digestión anaeróbica (AD) abordando el cambio climático

22 de marzo de 2017 Categories: Medioambiental - Opinión
El papel potencial de la digestión anaeróbica (AD) abordando el cambio climático

Con algunas excepciones notables, como el nuevo presidente estadounidense Donald Trump o el ministro británico Nigel Lawson, el consenso científico sobre el cambio climático está bastante establecido. Ya en 2004, el 75%1 de los documentos científicos de EE.UU. aceptaron la premisa de la modificación humana sobre el clima. Actualmente, esta cifra se ha visto incrementada hasta el 97% o incluso más2.

La última información provisional de la Met Office3 y la NASA4 sugiere que 2016 fue el año más cálido jamás registrado en todo el mundo, respaldando la predicción que hizo la Organización Meteorológica Mundial (OMM) en noviembre del año pasado.

Sin entrar en un debate detallado sobre las políticas medioambientales nacionales y globales, parece bastante obvio que para evitar los peores efectos del cambio climático, tendremos que utilizar todas las herramientas disponibles para reducir las emisiones de carbono tanto como sea posible en todos los ámbitos de nuestra sociedad, desde la producción de energía y transporte, pasando por la producción de alimentos y la eliminación de residuos.

Cuando se adopta este enfoque holístico sobre la reducción de las emisiones d carbono, rápidamente nos damos cuenta de que no se trata sólo de una producción de energía renovable y de baja emisiones de carbono, aunque esto es obviamente una de las áreas clave a abordar. Nuestra sociedad moderna depende de muchas sustancias y procesos que son directa o indirectamente responsables de la liberación de los principales gases de efecto invernadero (GEI), incluyendo dióxido de carbono, metano y óxido nitroso. A nivel mundial, la agricultura produce alrededor del 17% del total de GEI, con un 7-14% más, debido a los cambios en el uso del suelo5.

Estas emisiones provienen del ciclo agrícola, desde el cultivo inicial del terreno (y su gestión a largo plazo), pasando por el uso de fertilizantes y la cría de ganado, el consumo de energía y de los residuos durante la cosecha y la cadena de suministro. La solución de estos problemas puede parecer insuperable, pero existe una tecnología simple que tiene el potencial de ayudar a reducir las emisiones de todas estas áreas: la digestión anaeróbica, o AD.

La AD genera energía renovable verde en forma de biogás a través de la descomposición bacteriana de materiales orgánicos bajo condiciones anaeróbicas. Al hacerlo, no sólo crea una energía altamente versátil (el biogás puede ser usado para producir electricidad, como sustitución del gas natural o como combustible de transporte), sino que el residuo que queda después del proceso es un fertilizante orgánico rico en nutrientes para la plantación. Además, al captar y utilizar los residuos, incluidos los alimentos, los residuos de cultivos y el estiércol de ganado en una planta de AD, se capturan y utilizan todas las emisiones de metano que éstas puedan haber emitido a la atmósfera durante su descomposición o tratamiento mediante otros medios, evitando así la emisión de un GEI particularmente potente.

Con el fin de maximizar la reducción de gases de efecto invernadero que la AD puede proporcionar, es importante que las materias primas utilizadas sean sostenibles y producidas con la menor huella de carbono posible. También es importante asegurarse de que el proceso es lo más eficiente posible y que se utilice cada unidad de energía posible. Una de las formas más rentables de hacer esto es mediante el uso de intercambiadores de calor,  ya que  recuperaran el calor para su reutilización en la planta AD o en otros lugares.

Cuando se trata de la eficiencia de la planta, recapturar el calor residual de áreas como los motores de cogeneración, los gases de escape y hasta el digestato tratado, y utilizarlo para otros procesos, aumentará  la eficiencia general de la planta. El uso de este calor puede ir destinado al pretratamiento de la materia prima (para mejorar los rendimientos de gas o reducir el tiempo requerido en el digestor), la pasteurización (para cumplir con las regulaciones sobre subproductos animales o la certificación PAS 110), el tratamiento de digestato o procesos de calentamiento, por ejemplo para secar cultivos. Incluso se puede utilizar para esquemas de calefacción de espacio o de distrito. No sólo el uso de calor (que de otra manera sería desperdiciado) mejora el perfil ambiental de una planta AD, sino que al aumentar su eficiencia también mejora el rendimiento económico general durante su vida útil.

La otra clave para maximizar los beneficios ambientales y climáticos de AD es usar el digestato de la mejor manera posible. La mayoría de las plantas producen una mezcla de digestato líquido y sólido. Cada uno tiene diferentes requisitos logísticos en términos de almacenaje y manipulación, así como diferencias en su composición nutricional. En términos generales, el digestato es particularmente rico en nitrógeno, fósforo y potasio. El nitrógeno suministrado a los cultivos proveniente del digestato es más accesible para las plantas que otras fuentes, lo que no sólo promueve un crecimiento rápido de los cultivos, al tiempo que reduce la pérdida de suelo fértil, como consecuencia de su uso intensivo.

La fracción sólida es otro de los beneficios del digestato, ya que es una excelente fuente de materia orgánica. Durante el último siglo, las técnicas agrícolas modernas y el sobre cultivo han reducido la materia orgánica del suelo cultivable, creando no solo problemas inmediatos para los agricultores, sino que también hace que este suelo sea más susceptible a la pérdida de carbono. A nivel mundial, los suelos almacenan casi 4.000 millones de toneladas de carbono orgánico6, más que la vegetación y la atmósfera del mundo juntos. Al añadir materiales ricos en carbono al suelo y reducir los cultivos, incrementamos  la capacidad total de retención de carbono del suelo. Actualmente se está llevando a cabo un estudio a largo plazo en la Universidad de Aberystwyth para cuantificar algunos de estos beneficios de la retención del carbono en el suelo.

Obviamente, hay muchas fuentes de carbono que se pueden añadir a los terrenos, como los residuos provenientes de los cultivos. Sin embargo, debido a los procesos únicos en AD, el uso de digestato sólido evita las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas con la descomposición aeróbica de los materiales y proporciona nutrientes y carbono en una forma que es fácilmente adsorbida por el suelo. Estos beneficios deben tenerse en cuenta frente a otros productos, como el compost, que requieren un mayor acondicionamiento del terreno. Por último, el digestato es un fertilizante de bajo contenido de carbono, que ayuda a reducir la huella de carbono total de los cultivos en los que se aplica con una reducción de hasta 13 kg CO2e/tonelada de producción8.

Si bien puede haber incertidumbre sobre las emisiones potenciales N2O del digestato aplicado al suelo, lo que tendrá un efecto negativo sobre el balance global de GEI, el tiempo de aplicación y la incorporación del digestato pueden ayudar a mitigar dicho efecto. Como en muchas tecnologías asociadas con el medioambiente, la clave está en el detalle.

Por lo tanto, es importante que los operadores de la planta y los desarrolladores traten el digestato como el producto importante que es. Hay muchas tecnologías disponibles para aumentar el valor y el uso del digestato, incluyendo la pasteurización, separación y sistemas de concentración. Sin embargo, antes de invertir en cualquier sistema, vale la pena asegurarse de entender lo que éste puede o no hacer.

Por ejemplo, un simple sistema de secado para digestato utiliza calor para eliminar el agua, de manera que el digestato es más fácil de manipular, tiene una materia seca más alta y es más ligero. Mientras tanto, otras tecnologías específicas proporcionan beneficios adicionales. El Sistema HRS SDC (Sistema de Concentración de Digestato) utiliza la evaporación para reducir significativamente los volúmenes de digestión, eliminando hasta el 80% del agua contenida en la fracción líquida y concentrándola a un 20% de sólidos secos. Mediante la dosificación ácida del digestato con ácido sulfúrico, los niveles de pH disminuyen y se evitan las liberaciones de amoníaco, ya que el amoníaco se convierte en sulfato de amonio, que es también un biofertilizante ideal. Por lo tanto, mientras que el volumen de digestato se reduce, el contenido de nutrientes no se bloquea después de la concentración; en realidad aumenta.

Hay diferentes maneras de maximizar tanto la eficiencia de las plantas de biogás como la utilidad y eficacia del digestato. Con el asesoramiento adecuado y la elección de la tecnología correcta, es posible tomar decisiones de inversión sólidas que no sólo aumenten la eficiencia de la planta, sino que también mejoren el perfil medioambiental global de AD y maximizar sus beneficios en términos de mitigar el cambio climático.

 

[1] Oreskes, N. The Scientific Consensus on Climate Change. Science. 2004: http://science.sciencemag.org/content/306/5702/1686.full

[2] Scientific consensus: Earth’s climate is warming. NASA: http://climate.nasa.gov/scientific-consensus/

[3] 2016: one of the warmest two years on record. Met Office, 2017: http://www.metoffice.gov.uk/news/releases/2017/2016-record-breaking-year-for-global-temperature

[4] 2016 warmest year on record globally, NASA and NOAA data show. NASA, 2017: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170118112554.htm

[5] Agriculture and Climate Change. OECD. Sept 2015: http://www.mapama.gob.es/es/cambio-climatico/temas/mitigacion-politicas-y-medidas/agriagricyccocde_tcm7-409687.pdf

[6] Soil organic carbon (SOC) loss. FAO. 2016: http://www.fao.org/3/a-i6472e.pdf

[7] The Carbon Cycle and Soil Organic Carbon. Cornell University Cooperative Extension. 2016: http://nmsp.cals.cornell.edu/publications/factsheets/factsheet91.pdf

[8] The Use of Digestate as an Organic Fertiliser. Environmental Technology. 2014: https://www.envirotech-online.com/article/water-wastewater/17/susanna_litmanen_franz_kirchmeyr/the_use_of_digestate_as_an_organic_fertiliser/1593

 

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