El beneficio
del digestor de una granja usualmente requiere la utilización de energía y
otros co-productos tales como sólidos de abonos que se separan para formar
compost. El metano producido por este proceso puede quemarse para generar
electricidad y/o calor. Bajo circunstancias favorables, también hay un
potencial para purificar el metano en un biogás de grado gas-natural
conveniente para uso familiar o industrial.
Algunos tipos de digestores están empezando a transformar el gas para cumplir los estándares del gas natural y poder ser transportado en camión o tuberías.
Cualquier
materia orgánica puede ser procesada en un digestor. Lodos de aguas residuales,
residuos sólidos municipales, residuos de la industria alimentaria, industria
del grano y residuos de cultivos, residuos de la industria de pulpa y papel son
algunos de los materiales que pueden procesarse en los digestores.
La digestión
estabiliza los compuestos orgánicos volátiles que quedan en el abono de forma
que puedan aplicarse a la tierra con pocos olores. Hay poco cambio en el valor
de los nutrientes del abono y la materia orgánica que pasa en el proceso, que
puede luego usarse como fertilizante.
Diseños de digestores
Los tres
principales diseños de digestores para granjas son las lagunas anaeróbicas,
plug-flow, y mezcla completa (reactor con un tanque movido continuamente). El
contenido de sólidos del material digerido es un criterio importante en la
elección del diseño del digestor. Los digestores Plug-flow trabajan mejor con
un contenido sólido del 11-13 %, de forma que trabajan bien con estiércol de
lecherías desde operaciones que colectan por desguace. El trabajo de los
digestores de mezcla completa se realiza con un rango más amplio de 2 – 10 %,
que las hace más convenientes para una gran variedad de materiales incluyendo
purines, residuos de procesos y estiércol de lecherías. Las variaciones de
estos tres diseños básicos se han desarrollado para realzar la producción de
biogás y/o tratar con niveles variables de humedad y otras características del
digestor.
Temperaturas del digestor
La tasa de
digestión depende de la temperatura, por lo que los digestores anaeróbicos
también se clasifican por la temperatura de trabajo. Los digestores mesofílicos
trabajan a temperaturas que van de 35 y 40 ºF. Aquellos que trabajan entre 49 y 60 ºC son conocidos como termofílicos.
Las lagunas cubiertas operan a temperaturas psicrofílicas por debajo de 35 ºC.
Tienen un coste inferior y comúnmente se usan donde el olor central es el
objetivo principal. Sin embargo, en algunas localizaciones más calientes los
digestores de las lagunas cubiertas se usan con éxito para producir energía.
Instalaciones más convenientes como digestores
No es
práctico procesar todo tipo de estiércol de ganado a través de los digestores.
El potencial para la producción de metano depende del tamaño de la operación de
la granja, frescura de los residuos, y concentración de materiales digestibles
en el estiércol. Las operaciones con vacas en establos con limpieza diaria
trabajan bien con digestores ya que los
residuos no se mezclan con suciedad o piedras y se mueven en el digestor
mientras están frescos.
Otras aplicaciones del digestor
Las plantas
de tratamiento de aguas residuales municipales tienden a usar digestores para
reducir el volumen de sólidos y minimizar la tierra requerida para extender el
lodo. Para los residuos más diluidos como los de las plantas de tratamiento de
residuos municipales o sistemas de estiércol fluyente, se diseñan digestores
“fixed-film” o de filtro para retener las bacterias en algunos tipos de medios
los bastante grandes como para descomponer los residuos antes que permitir que
inmediatamente fluyan hacia afuera en el sistema.
Las
carencias energéticas en Europa han llevado al desarrollo agresivo de los
digestores, especialmente en Alemania, líder mundial en digestores de granjas
con alrededor de 4000 unidades instaladas. Los pequeños digestores se usan en
áreas rurales de India, China y otros países de Asia como fuentes de gas para
cocinar.
Requerimientos de capital, costes de mantenimiento
y operación
Los
requerimientos de capital para instalar un digestor variarán extensamente
dependiendo del diseño del digestor elegido, tamaño del equipo para la
utilización del biogás y/o para separación de la fibra de estiércol. El rango
de costes de capital para el diseño completo de un sistema de digestores se
estima en $1.000 a $2.000 vacas dependiendo del tamaño del rebaño, con un coste
para mantener el motor-generador de $0,015 a $0,02/kWh de electricidad
generada. Los equipos auxiliares en los que se debe incurrir son cargos por
conectar a la red eléctrica y equipo para retirar el sulfuro de hidrógeno, que
puede añadir hasta un 20 % a la cantidad base. Cifrando el equipo auxiliar en
un 10 %, los trabajos de inversión pueden estimarse en $1,2 millones para una
operación de granja láctea con 700 vacas, subiendo a $2,7 millones para 2.800
vacas. Un separador de sólidos añadiría otro 12 % a estas cantidades. Hay un
considerable interés en los diseños del digestor que son económicamente
factibles en granjas pequeñas, pero algunos componentes del digestor es difícil
bajarlos de escala. Un digestor de mix completo con un separador instalado en
una granja láctea de Minnesota de 160 vacas en 2008 costó $460.000, o
$2.875/vaca. Otro reciente estudio mostró que el equipo de generación eléctrica
hizo subir en promedio un 36 % la inversión total en un grupo de 36 digestores,
lo cual sugiere que un ahorro sustancial de costes puede conseguirse en las
situaciones en las que el biogás puede usarse para calentar en vez de para
producir electricidad.
Bibliografía: Economics of Anaerobic Digesters
for Processing Animal Manure. eXtension
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