Informe de la visita al establecimiento Yanquetruz

Informe de la visita al establecimiento Yanquetruz

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
1.300 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, [email protected], AER INTA TOTORAS
Ing. Agr. Marcos Bragachini, [email protected], EEA INTA MANFREDI
Ing. Agr. Nicolás Sosa, [email protected], EEA INTA RAFAELA
Lic. Melina Covacevich, [email protected], EEA INTA OLIVEROS
Ing. Alim. Cecilia Accoroni, [email protected], AER INTA TOTORAS
Ing Agr. Alfredo Benito Coen, [email protected], EEA INTA VILLA MERCEDES
Dr. Alberto Acevedo, [email protected] , CNIA INTA CASTELAR
Dr. Daniel Horacio Grasso, [email protected] , CNIA INTA CASTELAR
Dra. Mariana Alegre; [email protected] , 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 50.000 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
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 5.200 cerdas madres y una población total del orden de 74.000
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 1.300 cerdas madres y 18.500 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 m3 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
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 m3/día), silaje de maíz y sorgo. Cuyas
características son:
El purín de cerdos tiene un potencial de producción de biogás relativamente bajo, generando
36 m3/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 m3/tonelada y el
sorgo forrajero 155 m3/tonelada.
Se utilizan, además, sustancias químicas tales como NaOH, NaCO3, NH4CO3, CaO, Ca(OH)2 y NH3
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.
•
•
2.
Mezclar y homogeneizar los residuos.
Precalentar.
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
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 (H2S). 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.
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 7.120 m3/día,
con un poder calorífico de 5,5 Kw-h/m3, que generan 21.964 Kw-h/día de energía eléctrica y
8.000 Mw/año. Se aprovechan 34.465 Kw-h/día de energía térmica, es decir, 5.531.535 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 motor de transformación de energía
térmica a eléctrica
Vista de intercambiador de calor
Vista de tablero eléctrico
Fuente: Tecnored
Instalaciones del establecimiento
El establecimiento cuenta con 2.300 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 3.619 m3 y 2.897 m3, 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.