informe complementario sobre el estudio de soluciones viables para

Transcripción

INFORME COMPLEMENTARIO SOBRE EL ESTUDIO DE
SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL
BIOGAS EN EXTREMADURA, EN EL MARCO DEL PROYECTO DE
COOPERACIÓN
TRANSFRONTERIZA
ESPAÑA-PORTUGAL
ALTERCEXA, PARA EL APOYO AL CAMBIO CLIMÁTICO A TRAVÉS
DEL FOMENTO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN
EXTREMADURA, ALENTEJO Y CENTRO.
Diciembre 2010
INDICE
INDICE
1
INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL
BIOGAS EN EXTREMADURA.
INDICE
CAPÍTULO 1. EL BIOGÁS
2
INDICE
CAPÍTULO 2. TIPOS DE BIOGÁS
3
INDICE
4
INDICE
CAPÍTULO 3. APLICACIONES DEL BIOGÁS
5
INDICE
6
INDICE
CAPÍTULO 4. TECNOLOGÍAS DEL BIOGÁS
7
INDICE
CAPÍTULO 5. COSTES DEL BIOGÁS
8
INDICE
CAPÍTULO 6. MARCO LEGAL DEL BIOGÁS
9
INDICE
CAPÍTULO 7. EVOLUCIÓN DEL BIOGÁS
10
INDICE
CAPÍTULO 8. BARRERAS Y MEDIDAS
11
INDICE
CAPÍTULO 9. EMISIONES DE CO2
12
INDICE
CAPÍTULO 10. INSTALACIONES EN EXTREMADURA
13
INDICE
14
INDICE
CAPÍTULO 11. INSTALACIONES FUERA DE EXTREMADURA
15
INDICE
CAPÍTULO 12. INVESTIGACIONES Y PROYECTOS
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INDICE
CAPÍTULO 13. CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFÍA
17
CAPITULO 1.
EL BIOGÁS
CAPITULO 1. EL BIOGÁS
1 OBJETIVO DEL INFORME
El objeto del informe que se presenta a continuación es aportar información complementaria
al Estudio de soluciones viables para el aprovechamiento del biogás como fuente de energía en
Extremadura, en el ámbito del proyecto de Cooperación Territorial Transfronteriza ALTERCEXA,
“medidas de Adaptación y Mitigación al Cambio Climático a través del impulso de las Energías
Alternativas en Centro, Extremadura y Alentejo” presentado por la empresa adjudicataria
OGESA S.L.
Son objetivos del proyecto ALTERCEXA en el ámbito del estudio para el aprovechamiento del
biogás en Extremadura los siguientes:
• Permitir la correcta identificación y caracterización del potencial de aprovechamiento del
biogás en Extremadura.
• Detectar y fomentar el desarrollo de las mejores soluciones y aplicaciones para el
aprovechamiento del biogás en Extremadura.
• Fomentar la utilización del sistema de biogás en el territorio extremeño.
Para ello en primer lugar se deberá analizar la evolución del sector de las energías renovables y
en particular el sector del biogás a nivel internacional, nacional y autonómico.
2 DEFINICIÓN DEL BIOGÁS
2.1
DEFINICIÓN BIOMASA O SUSTRATO
El término biomasa o sustrato se refiere a toda la materia orgánica que proviene de desechos
de animales (estiércol), árboles, plantas, desechos orgánicos, que pueden ser convertidos en
energía; o las provenientes de la agricultura (residuos de maíz, café, arroz, etc.), del
aserradero (podas, ramas, aserrín, cortezas) y de los residuos urbanos (aguas residuales,
basura orgánica y otros). Se refiere por tanto a cualquier tipo de materia orgánica que ha
tenido su origen inmediato como consecuencia de un proceso biológico natural. El término
biomasa comprende tanto a los productos de origen vegetal y a los de origen animal que se
produce u obtiene en si cualquier proceso agroindustrial, agropecuario o agrícola.
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La biomasa representa en la actualidad dos tercios de las energías renovables en Europa y se
espera que la bioenergía desempeñe un papel clave en la consecución de los ambiciosos
objetivos aprobados por la directiva de energías renovables, con la que se pretende abastecer,
como mínimo, un 20% de la electricidad generada para el año 2020, cuando actualmente la
cuota es del 8,5%
2.2
LA DIGESTIÓN ANAERÓBICA
La digestión anaeróbica, también denominada biometanización, es un proceso biológico
fermentativo que ocurre en ausencia de oxígeno, en el cual gracias a la acción de una serie de
microorganismos bacterianos, la materia orgánica se descompone, dando como resultado dos
productos principales:
1) Biogás
El término biogás incluye una mezcla de gases producidos a lo largo de las múltiples
etapas del proceso de descomposición de la materia orgánica y en las que intervienen
una población heterogénea de microorganismos . Fundamentalmente el biogás está
compuesto por metano y dióxido de carbono, mezclado en menor proporción con
distintas gases.
2) Digestato.
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3 TIPOS DE BIOGAS
Dependiendo del substrato orgánico del que proceda y de las características de las
instalaciones de generación-captación del biogás, el biogás utilizable como energía renovable
se puede agrupar en los siguientes tipos:
•
•
3.1
Biogás de Vertedero (biodigestión natural)
Biogás de Digestores (biodigestión provocada en instalaciones industriales)
BIOGÁS DE VERTEDERO (BIODIGESTIÓN NATURAL)
Su aprovechamiento se produce una vez sellados los vertederos de residuos sólidos urbanos
(RSU) y en función de su composición pueden presentar impurezas de siloxanos, compuestos
fluorados y clorados
3.1.1.1
Opciones de tratamiento de los residuos urbanos biodegradables: compost o
biometanización.
Las opciones de tratamiento a las que pueden ser destinados los residuos biodegradables (RB)
dependen en gran medida de la forma en que se lleve a cabo su recogida.
Digestión Aerobia (Compost)
Para obtener compost de calidad mediante procesos de digestión aerobia en una instalación
que trabaje con unos rendimientos aceptables, es necesario que:
• La alimentación a estas plantas proceda de la recogida selectiva de RB con la suficiente
limpieza y ausencia de contaminantes.
• Además de los residuos más biodegradables (como residuos de cocina o de jardinería, por
ejemplo) es necesario añadir residuos que den estructura a la masa a compostar (por ejemplo,
astillas)
• Los ratios que pueden obtenerse en procesos de compostaje son:
Producción de compost: 40-50% (en peso) de la cantidad de RB entrante en la planta
(siempre que el residuo entrante en la planta proceda de recogida selectiva).
Degradación de carbono: 50% (en peso) en compost y 50% al aire.
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Digestión Anaerobia (Biogás y Digestato)
Como anteriormente se comentó, la biometanización consiste en una digestión anaerobia,
donde se obtiene biogás (principalmente dióxido de carbono y metano) que puede
aprovecharse para generar energía mediante su combustión y una fase semisólida
denominada digestato, que sometido a tratamiento adicional (habitualmente compostaje),
puede ser utilizado a continuación en agricultura.
La biometanización está indicada para residuos con un contenido alto de humedad (60-99%
de humedad), al contrario que el compostaje que requiere residuos con menos humedad. Por
el contrario, los residuos leñosos, que contienen un alto contenido en lignocelulosa, son más
adecuados para el compostaje. No obstante se ha constatado que las plantas de
biometanización tienen problemas de funcionamiento al tratar materia orgánica con muchos
impropios procedente de recogida de la fracción resto, la que se deposita en los contenedores
marrones o verdes, por lo que es necesario fomentar la recogida selectiva de materia orgánica
en origen.
3.1.1.2 Biogás de vertedero controlado de residuos
La producción de biogás en un vertedero es variable en el tiempo, con un máximo alrededor
de los 2-3 años tras el vertido.
El proceso de degradación de la materia orgánica puede durar más de 20 años:
• Los residuos de comida se degradan en un 50% en 1-2 años
• Los residuos de jardín se degradan en unos 5 años
• Los residuos de papel, madera y textiles se degradan en unos 15 años.
• Los residuos como plásticos y gomas no se descomponen.
Una tonelada de RSU con un contenido de materia orgánica del 50% genera aproximadamente
200 m3 de biogás.
No es posible captar todo el biogás generado: un 30-35% del mismo se perderá a través de la
superficie del vertedero.
Las características del biogás dependen principalmente de la composición de los RSU y de la
humedad.
CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS
TEMPERATURA (ºC)
PESO ESPECÍFICO (kg/Nm3)
PODER CALORÍFICO INFERIOR (kJ/Nm3)
PRODUCCIÓN (Nm3/Tn RSU)
RENDIMIENTO DE CAPTACIÓN (%)
35-40
0,95
18.000
200
65-70%
Tabla 3.1.Características del biogás de vertedero. Fuente: Tecnologías Avanzadas de Generación Eléctrica. Plantas Biogás
Vertedero. Octubre 2001. EVE Ente Vasco de la Energía
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3.2
BIOGÁS DE DIGESTORES (BIODIGESTIÓN PROVOCADA EN INSTALACIONES
INDUSTRIALES)
Dentro de este tipo se pueden diferenciar tres subgrupos, dependiendo del origen de los
sustratos a digerir:
•
•
•
Biogás de Depuradoras de Aguas Residuales
Biogás FORSU (Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos)
Biogás Agroindustrial
En algunos casos se requerirán mezclas (codigestión) para hacer los procesos viables.
De los tipos de biogás anteriores, el más noble y con menor cantidad de impurezas es el
obtenido a partir de residuos agroindustriales. No obstante, en los casos donde se usen como
substrato los estiércoles y purines pueden aparecer cantidades significativas de sulfuro de
hidrogeno en el biogás, que será preciso depurar antes de su aprovechamiento energético
3.2.1
BIOGÁS DE DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES.
Este biogás se genera a partir de la digestión anaeróbica de los fangos primarios de las plantas
de tratamiento de aguas residuales .
• Lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas
• Lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales industriales
3.2.2
BIOGÁS FORSU (Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos).
Este biogás se genera a partir de la fracción orgánica procedente de los RSU
3.2.3 BIOGÁS AGROINDUSTRIAL.
El sector agroindustrial es la principal fuente generadora de subproductos y compuestos
orgánicos. Los subproductos y residuos que forman el grupo de las materias primas
agroindustriales son los que provienen de:
•
•
•
•
•
La agricultura
La pesca
La ganadería
La industria alimentaria
La industria bioenergética
industrias de biodiesel (subproductos vegetales)
industrias de bioetanol (subproductos vegetales)
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biorrefinerías.
Glicerina
Entre estos tipos de materias primas agroindustriales merece mencionar por su potencial en la
producción de biogás las siguientes:
De origen animal:
→ Purín de cerdo
→ Estiércol de vaca
→ Gallinaza
→ Restos de otras especies
De origen vegetal:
→ Hierba
→ Hoja de remolacha
→ Paja
→ Trigo
→ Cultivos energéticos (con una elevada producción de biogás)
→ Microalgas
De la Industria Alimentaria de origen vegetal: bagazo de la industria cervecera o residuos
hortofrutícolas (citrícolas, del olivo y las almazaras, etc)
→ Excedentes
→ No conformes
→ Subproductos de su transformación
→ Etc
Otros residuos de la Cadena alimentaria: residuos y aceites de gastronomía
De la Industria Alimentaria de origen animal: subproductos de origen animal no
destinados al consumo humano (SANDACH).
→ Residuos cárnicos
→ Residuos lácteos
→ Residuos del pescado
.
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4 CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS
4.1
COMPOSICIÓN MEDIA DEL BIOGÁS
La riqueza del biogás depende del material digerido y del funcionamiento del proceso.
La producción de biogás para cada tipo de substrato es variable en función de su carga
orgánica y de la biodegradabilidad de la misma.
En general, los residuos orgánicos industriales y la Fracción orgánica de Residuos Sólidos
Urbanos (FORSU) presentan potenciales elevados de producción. Los residuos ganaderos y los
lodos de depuradora presentan, sin embargo, potenciales menores, debido al relativamente
bajo contenido en materia orgánica y a la baja biodegradabilidad de la misma.
Existen opciones que permiten mejorar la producción de biogás de estos residuos:
→ mezcla con residuos de mayor producción potencial (codigestión)
→ pretratamiento para mejorar la degradabilidad del substrato
→ aumento de la temperatura para mejorar la velocidad de crecimiento de los
microorganismos y la eficiencia de la fase hidrolítica.
El biogás es un combustible formado sustancialmente por los siguientes gases:
COMPUESTOS DEL BIOGÁS (%)
Metano, CH4
Dióxido de carbono, CO2
Vapor de agua, H2O
Monóxido de carbono, CO
Nitrógeno, N2
Hidrógeno, H2
Sulfuro de hidrógeno, H2S
Oxígeno, O2
50-75
25-45
1-2
0-0,3
1-5
0-3
0,1-0,5
0,1-1,0
Tabla 4.1.Compuestos del Biogás (%). Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y
biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.
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COMPONENTES DEL BIOGÁS EN FUNCIÓN DEL SUBSTRATO UTILIZADO
COMPONENTES
RESIDUOS
LODOS DE
RESIDUOS
GAS DE
AGRÍCOLAS
DEPURADORA
INDUSTRIALES
VERTEDERO
Metano
50-80%
50-80%
50-70%
45-65%
Dióxido de carbono
30-50%
20-50%
30-50%
34-55%
Agua
Saturado
Saturado
Saturado
Saturado
Hidrógeno
0-2%
0-5%
0-2%
0-1%
Sulfuro de hidrógeno
100-700
0-1%
0-8%
0,5-100 ppm
ppm
Amoniaco
Trazas
Trazas
Trazas
Trazas
Monóxido de carbono
0-1%
0-1%
0-1%
Trazas
Nitrógeno
0-1%
0-3%
0-1%
0-20%
Oxígeno
0-1%
0-1%
0-1%
0-5%
Compuesto orgánicos
Trazas
Trazas
Trazas
5 ppm*
*termpemos,esteres
Tabla 4.2.Componentes del biogás en función del substrato utilizado. Fuente: Coombs, 1990
5 PRODUCCIÓN DEL BIOGÁS EN FUNCIÓN DEL SUSBTRATO
UTILIZADO
PRODUCCIÓN DEL BIOGÁS EN FUNCIÓN DEL SUBSTRATO UTILIZADO
TIPO DE RESIDUOS
Contenido orgánico
Sólidos volátiles
Producción
(%)
de biogás
(m3/Tn)
Purines de cerdo
Hidratos de carbono, lípidos y
3-5
10-20
proteínas
Fangos residuales
3-4
17-22
proteínas
Fangos residuales
15-20
85-110
concentrados
proteínas
FORSU separada en
20-30
150-240
origen
proteínas
Tabla 5.1.Producción del biogás en función del substrato utilizado. Fuente: Coombs,, 1990
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5.1
EQUIVALENCIAS ENERGÉTICAS DEL BIOGÁS
Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio
Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.
El biogás es un gas combustible cuya composición depende fundamentalmente del tipo de
sustrato utilizado y digerido en el proceso, y su alta concentración en metano (CH4), de
elevada capacidad calorífica (5.750 kcal / m3), le confiere características combustibles ideales
para su aprovechamiento energético en motores de cogeneración, calderas, turbinas,
pudiendo por tanto generar electricidad, calor o ser utilizados como biocarburantes.
La equivalencia energética del biogás depende de la concentración de metano que haya en él,
ya que el poder calorífico del CO2 es nulo. Así cuanto mayor sea la cantidad de metano en el
biogás, mayor será el poder calorífico del mismo.
Gas Natural
De manera aproximada, se puede constatar que el gas natural tiene un contenido en metano
(CH4) del 100%.
1 Nm3 de Gas Natural = 11 kWh
La cantidad de metano (CH4) necesaria para obtener 10 kWh de energía total es de 1 m3 de
metano
1 Nm3 CH4 ≈ 10 kWh
Biogás
• 1 Nm3 de biogás (97 % de metano) = 9,67 kWh
• 1 Nm3 de biogás (65 % de metano) =Energía de 0,65 m3 de gas natural
Combustibles
• 1 litro de Gasolina = 9.06 kWh
• 1 litro de Diesel = 9.8 kWh
Energía Eléctrica
El rendimiento eléctrico de un motor es del 40 –45%
• 1 m3 de biogás = 2,8 kWh de energía eléctrica renovable.
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Ilustración 5.1. Criterios de equivalencia energética del biogás respecto de otras fuentes de energía. Fuente: CIEMAT
6 PROCESO DE FORMACIÓN DEL BIOGÁS
Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”
Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 de Septiembre de 2010. (Pavslostathis y Giraldo-Gómez, 1991). Adaptado de
Pavlostathis, S.G., Giraldo-Gómez, E. (1991)
6.1
INTRODUCCIÓN
La digestión anaeróbica es un proceso microbiológico que, en condiciones anaerobias
(ausencia de oxigeno) permite transformar la materia orgánica en metano. Se compone de
múltiples etapas en la que intervienen una población heterogénea de microorganismos.
El proceso completo se puede resumir en dos fases principales, una primera hidrolítica
fermentativa y una segunda metanogénica.
Fase Hidrolítica:
Los polímeros orgánicos son metabolizados mediante hidrólisis y fermentación microbiana en
una mezcla de ácidos grasos volátiles (acético, propiónico, butírico, valérico, láctico…),
carbónico e hidrogeno.
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Fase Metanogénica:
En la segunda fase, encadenada con la primera, se transforman los productos finales de la
misma en metano y dióxido de carbono, mediante las bacterias metanogénicas que son
anaeróbicas estrictas.
6.2
6.2.1
ETAPAS DE LA DIGESTIÓN ANAERÓBICA
Etapa de hidrólisis
La hidrólisis es el primer paso necesario para la degradación de la materia orgánica compleja.
En esta etapa, las bacterias hidrolíticas actúan sobre las macromoléculas orgánicas
despolimerizándolas enzimáticamente en los correspondientes monómeros o fragmentos más
sencillos. Así, los lípidos son degradados por enzimas hidrolíticas (lipasas) a ácidos grasos de
cadena larga y glicerina. Las proteínas son hidrolizadas por proteasas en proteosas, péptidos y
aminoácidos, y los polisacáridos son convertidos en monosacáridos.
6.2.2
Etapa acidogénica
Los compuestos solubles obtenidos en la etapa anterior son transformados por las bacterias
acidogénicas en ácidos grasos de cadena corta (ácidos grasos volátiles), alcoholes, amoníaco,
hidrógeno y dióxido de carbono. Los ácidos grasos volátiles son principalmente ácido acético,
propiónico, butírico y valérico. En esta etapa se debe controlar la cantidad de hidrógeno,
porque el metabolismo de las bacterias acidogénicas depende de él.
6.2.3
Etapa acetogénica
Mientras que algunos productos de la fermentación (hidrógeno y ácido acético) pueden ser
metabolizados directamente por los organismos metanogénicos, los productos intermedios
(ácido propiónico, butírico, etc.) necesitan ser transformados en productos más sencillos,
a través de las bacterias acetogénicas. Como principales productos se obtienen ácido
acético, hidrógeno y dióxido de carbono que, posteriormente, pueden ser aprovechados por
las bacterias metanogénicas. Las bacterias acetogénicas también necesitan un control
exhaustivo de la concentración de hidrógeno, ya que con una elevada presión de hidrógeno se
reduce la formación de acetato, produciendo preferentemente ácido propiónico, butírico o
etanol en vez de metano
6.2.4
Etapa metanogénica
En la etapa final del proceso, las bacterias metanogénicas transforman el ácido acético,
hidrógeno y dióxido de carbono en metano y dióxido de carbono. Las bacterias responsables
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de este proceso son anaeróbicas estrictas. Se distinguen dos tipos de microorganismos, los que
degradan el ácido acético a metano y dióxido de carbono (bacterias metanogénicas
acetoclásicas) y los que reducen el dióxido de carbono con hidrógeno a metano y agua
(bacterias metanogénicas hidrogenófilas).
La principal vía de producción de metano es la primera, con alrededor del 70% del metano
producido. Este es un proceso lento y constituye la etapa limitante del proceso de degradación
anaeróbica.
Ilustración 6.1.Etapas de la fermentación anaeróbica . Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica madri+d. “Situación actual de
la producción de biogás y de su aprovechamiento” (Pavslostathis y Giraldo-Gómez, 1991).
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Ilustración 6.2.Etapas de la fermentación anaeróbica . Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia
prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 de Septiembre de 2010.
(Pavslostathis y Giraldo-Gómez, 1991). Adaptado de Pavlostathis, S.G., Giraldo-Gómez, E. (1991)
6.3
PARÁMETROS QUE AFECTAN AL PROCESO DE DIGESTIÓN
Los factores físicos y químicos que condicionan este proceso son varios. A continuación se
describen los más importantes
6.3.1
Nutrientes
Para el desarrollo del proceso se necesita, además de una fuente de carbono y energía, la
presencia de una serie de nutrientes minerales (nitrógeno, azufre, fósforo, potasio, calcio,
magnesio, etc.). En el medio a digerir debe haber una relación adecuada entre nutrientes para
el desarrollo de la flora bacteriana.
Relación entre nutrientes
Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”
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La relación C/N debe estar comprendida entre 15/1 y 45/1, ya que valores inferiores
disminuyen la velocidad de reacción. Para el fósforo la relación óptima es 150/1.
Una de las ventajas inherentes al proceso de digestión anaerobia es su baja necesidad de
nutrientes como consecuencia de su pequeña velocidad de crecimiento. No obstante, resulta
fundamental para la estabilización del proceso que la relación C/N se mantenga entre 20/1 y
30/1 y la relación N/P más adecuada es de entre 1/5 y 1/7
Normalmente, la FORSU, los residuos ganaderos y los fangos de depuración de aguas
residuales presentan nutrientes en las proporciones adecuadas. Sin embargo, en la digestión
de ciertos residuos industriales puede ser necesario la adición de dichos elementos o bien un
post-tratamiento aeróbico.
6.3.2
Temperatura
La digestión anaeróbica se puede llevar a cabo en un amplio intervalo de temperaturas, pero
dependiendo del tipo de bacterias que se utilicen se pueden diferenciar tres intervalos
diferentes. En general, el intervalo mesofílico es el más utilizado, pese a que en el termofílico
es donde se tiene la mayor producción de biogás. Esto es debido a la mayor sensibilidad que
presentan las bacterias termofílicas a las pequeñas variaciones térmicas, lo que conlleva a un
mayor control del sistema y, por tanto, a una actividad más costosa. Por otro lado, en este
intervalo de temperatura el mantenimiento del sistema consume más energía que la que
puede proporcionar el gas resultante.
TEMPERATURA
BACTERIAS RANGO DE TEMPERATURAS
Psicrofílicas Menos de 20ºC
Mesofílicas Entre 20ºC y 40ºC
Termofílicas Más de 40ºC
SENSIBILIDAD
±2ºC/hora
±1ºC/hora
±0,5ºC/hora
Tabla 6.1.Intervalos de temperaturas en el que trabajan las bacterias anaeróbicas Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica
madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento” (GTZ Gmbh, 1999)
En función de la temperatura óptima de crecimiento, los microorganismos se clasifican en:
Psicrófilos (temperatura óptima de crecimiento inferior a 30°C)
Mesófilos (óptimo de crecimiento entre 30 y 45°C)
Termófilos (su temperatura óptima es superior a los 45°C y generalmente entre 50 y
60°C).
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Como consecuencia de este crecimiento específico de los microorganismos se pueden
distinguir las fermentaciones psicrófila, mesófila y termófila. La operación en el rango mesófilo
es el de mayor difusión.
6.3.3
pH
Es uno de los parámetros de control más habituales debido a que en cada fase del proceso los
microorganismos presentan máxima actividad en un intervalo de pH diferente. Así, el intervalo
de pH óptimo de los microorganismos hidrolíticos es entre 7,2 y 7,5, para los acetogénicos
entre 7 y 7.2 y para los metanogénicos entre 6.5 y 7.5.
6.3.4 Contenido en sólidos
Es también un factor determinante, ya que la movilidad de las bacterias metanogénicas dentro
del substrato se ve limitada a medida que se aumenta el contenido de sólidos y, por lo tanto,
pueden verse afectadas la eficiencia y producción de biogás. Sin embargo, se puede encontrar
en la literatura datos de producciones de gas importantes logradas en rellenos sanitarios con
un alto contenido de sólidos (Pavslostathis y Giraldo-Gómez, 1991).
6.3.5
Tiempo de retención. T.R.
Se define como el tiempo que el substrato está sometido a la acción de los microorganismos
en el reactor. Cabe indicar que este parámetro sólo puede ser claramente definido en los
sistemas discontinuos (batch), donde el tiempo de retención coincide con el tiempo de
permanencia del substrato dentro del digestor.
En los digestores continuos y semicontinuos , el tiempo de retención se define como el valor
en días del cociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria.
De acuerdo al diseño del reactor, el mezclado y la forma de extracción de los efluentes
pueden existir variables diferencias entre los tiempos de retención de líquidos y sólidos
debido a lo cual suelen determinarse ambos valores.
El T.R. está íntimamente ligado con dos factores: el tipo de sustrato y la temperatura del
mismo.
La selección de una mayor temperatura implicará una disminución en los tiempos de
retención requeridos y consecuentemente serán menores los volúmenes de reactor necesarios
para digerir un determinado volumen de material.
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La relación costo beneficio es el factor que finalmente determinará la optimización entre la
temperatura y el T.R., ya varían los volúmenes, los sistemas paralelos de control, la calefacción
y la eficiencia.
Con relación al tipo de sustrato, generalmente los materiales con mayor proporción de
carbono retenido en moléculas resistentes como la celulosa demandará mayores tiempos de
retención para ser totalmente digeridos.
A modo de ejemplo se dan valores indicativos de tiempos de retención usualmente más
utilizados en la digestión de estiércoles a temperatura mesofílica
El límite mínimo de los T.R. está dado por la tasa de reproducción de las bacterias
metanogénicas debido a que la continua salida de efluente del digestor extrae una
determinada cantidad de bacterias que se encuentran en el líquido. Esta extracción debe ser
compensada por la multiplicación de las bacterias que pertenecen dentro del reactor.
TIEMPOS DE RETENCIÓN
MATERIA PRIMA
T.R.
Estiércol vacuno líquido 20-30 días
Estiércol porcino líquido 15-25 días
Estiércol aviar líquido
20-40 días
Tabla 6.2..Fuente: Manual para la producción de biogás. Instituto de Ingeniería Rural, I.N.T.A. Castelar
6.3.6
Tiempo de residencia ó Tiempo de Retención hidráulica
En los digestores continuos y semicontinuos, como funcionan en condiciones estacionarias, la
variable tiempo definida en el reactor discontinuo se reemplazada por el tiempo de residencia,
que se define como el valor en días del cociente entre el volumen del digestor y el volumen de
carga diaria. El tiempo de residencia indica, por tanto, el tiempo que el substrato permanece
por término medio en el digestor. Este parámetro está íntimamente ligado con el tipo de
substrato y la temperatura del mismo. La selección de una mayor temperatura implicará una
disminución en los tiempos de retención requeridos y, consecuentemente, serán menores los
volúmenes de reactor necesarios para digerir un determinado volumen de material.
6.3.7
Inhibidores
Existen una gran cantidad de sustancias que pueden inhibir la digestión anaeróbica.
Entre ellos, cabe destacar el oxígeno, amoniaco, metales pesado, antibióticos y detergentes,
ácidos volátiles.
Oxígeno
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Aunque su efecto inhibidor no es permanente, ya que en la flora bacteriana existen
microorganismos que irán consumiendo el oxígeno que pueda tener el medio.
Amoniaco
Si la biomasa es rica en nitrógeno, se puede producir un exceso de amoniaco que inhibe el
proceso.
Metales Pesados
Otros inhibidores son los metales pesados, que actúan sobre los microorganismos
metanogénicos.
Antibióticos y Detergentes
Algunas sustancias orgánicas, como antibióticos
concentraciones, pueden inhibir el proceso.
y
detergentes
en determinadas
Acidos Volátiles
Por último, una concentración elevada de ácidos volátiles puede producir un efecto inhibidor.
Un síntoma típico de mal funcionamiento de los digestores es el aumento de la concentración
de los ácidos volátiles en el efluente. La inestabilidad del proceso puede estar relacionada con
una sobrecarga orgánica del digestor, una entrada de elementos tóxicos, inhibidores en el
efluente o una variación de temperatura. Un gran aumento de ácidos hará reducirse el pH que
inhibirá progresivamente a las bacterias metanogénicas hasta bloquear completamente el
proceso anaerobio.
En la Tabla que se muestra a continuación, se representan los valores de concentración
inhibidora de los inhibidores más habituales. Estos valores son orientativos, ya que las
bacterias se pueden adaptar con el tiempo a las condiciones más desfavorables.
INHIBIDORES
INHIBIDORES INTERVALO (ppm)
Na
3.500-5.500
K
2.500-4.500
Ca
2.500-4.500
Mg
1.000-1.500
NH4
1.500-3.500
Tabla 6.3.Intervalos de concentración en el sustrato que resultan tóxicos Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España.
Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16
Septiembre de 2010.
Página | 18
INHIBIDORES
INHIBIDORES
CONCENTRACIÓN INHIBIDORA (mg/ml)
Sulfuro (como azufre)
200
Cu
10-250
Cr
200-2.000
Zn
350-1.000
Ni
100-1.000
CN
2
Na
8.000
Ca
8.000
Mg
3.000
Tabla 6.4.Valores de las concentraciones de inhibidores comunes. Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica madri+d.
“Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento” (GTZ Gmbh, 1999)
6.3.8 Agitación
Hay diferentes motivos para mantener un grado de agitación adecuado en el medio de
digestión: mezclado y homogeneización del substrato, distribución uniforme de calor para
mantener la temperatura homogénea, favorecer la transferencia de gases y evitar la formación
de espumas o la sedimentación. La agitación puede ser mecánica o neumática a través del
burbujeo de biogás recirculado a la presión adecuada. En ningún caso debe ser violenta, ya que
podría destruir los agregados de bacterias.
6.4
CONDICIONES IDEALES PARA LA DIGESTIÓN ANAEROBIA EN FUNCIÓN DE LA
FASE
PARÁMETRO
Temperatura
CONDICIONES IDEALES
HIDRÓLISIS/ACIDIFICACIÓN
25-35
Ph
Relación C:N
Contenido en sólidos
(%)
Potencial redox (mV)
Demanda de nutrientes
C:N:P:S
Elementos traza
5,2-6,3
10-45
<40
300-400
500:15:5:3
No existen requerimientos
específicos
FORMACIÓN DE CH4
Mesófilo: 32-42
Termófilo: 50-58
6,7-7,5
20-30
<30
<250
600:15:5:3
Micronutrientes esenciales: Ni,
Co, Mo, Se
Tabla 6.5.Condiciones ideales para la digestión anaerobia en función de la fase .Fuente: El sector del biogás agroindustrial en
España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid
16 Septiembre de 2010. Pfeiffer, B
Página | 19
6.5
PRETRATAMIENTO DEL SUSTRATO EN LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS DE
DIGESTORES. BIOGÁS AGROINDUSTRIAL
Además de homogeneizar la mezcla de sustratos que posteriormente serán introducidos en el
digestor, la aplicación de unos pretratamientos adecuados, mejorará el rendimiento de la
digestión anaerobia, aumentando la producción y la calidad del biogás, reduciendo los tiempos
de retención, higienizando los subproductos (según los casos) y creando unas condiciones
óptimas para el crecimiento microbiano. En general, los pretratamientos facilitan la liberación
del carbono de la materia orgánica contenida en el sustrato, aumentan la superficie específica
de la materia y solubilizan y degradan la mezcla.
Tipos de pretratamientos:
Mecánicos: el principio básico de funcionamiento de los pretratamientos mecánicos es
el de trituración y homogeneización de la mezcla. Con este tipo de tratamientos se
logra una reducción del tamaño de las partículas y un incremento de la superficie
específica disponible para las bacterias. Se suele aplicar sobre materiales de origen
estructural, difíciles de degradar (celulosa, lignina…), como por ejemplo en los residuos
obtenidos de la recolección de los cereales.
Térmicos: este tipo de procesos están basados en la higienización de los materiales
tratados, con temperaturas comprendidas entre 60 a 70 ºC, favoreciendo la etapa de
hidrólisis e incrementando la producción de biogás. El ejemplo más claro de este tipo
de pretratamientos es el de la pasteurización.
Se suelen emplear en residuos de mataderos (harinas de carne, estómagos), residuos
de la industria alimentaria (procesado de alimentos, pescado) y lodos de industrias
alimentarias.
Otros tipos de pretratamientos térmicos existentes, son el tratamiento térmico a alta
temperatura (133 ºC y altas presiones) y la inyección rápida de vapor (usado
fundamentalmente en lodos).
Biológicos: algunos de los tratamientos biológicos más representativos son los
tratamientos fúngicos, ensilado y tratamientos enzimáticos, que se realizan sobre
restos de cereales, de maíz…Los tratamientos enzimáticos, aprovechan la actividad
metabólica de algunas enzimas hidrolíticas, para degradar parcialmente los sustratos.
El ensilado es un proceso fermentativo que permite la conservación de sustratos
vegetales a lo largo del año. Se produce ácido láctico, que disminuye el pH, lo que
impide otras fermentaciones espontáneas
Página | 20
Químicos: estos tratamientos se aplican sobre los lodos de depuradora, residuos de la
industria alimentaria, etc., mediante la adición de sustancias de origen ácido o bases.
Termoquímicos: con estos métodos se regula el pH y la temperatura deseados de la
mezcla. Se realizan sobre residuos de paja, lodos de depuración y residuos sólidos
urbanos, entre otros.
Ultrasonidos: es un método no muy usado. Este pretratamiento fundamentalmente se
aplica sobre lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales industriales.
De todos los pretratamientos anteriores, los más representativos son los mecánicos y los
térmicos.
7 CODIGESTIÓN
La "co-digestión anaerobia" consiste en el tratamiento anaerobio conjunto de residuos
orgánicos de diferente origen y composición, con el fin de aprovechar la complementariedad
de las composiciones para permitir perfiles de proceso más eficaces, compartir instalaciones
de tratamiento, unificar metodologías de gestión, amortiguar las variaciones temporales en
composición y producción de cada residuo por separado, así como reducir costes de inversión
y explotación.
8 BENEFICIOS APORTADOS POR EL BIOGÁS DESDE EL PUNTO
DE VISTA ENERGÉTICO, MEDIOMABIENTAL, ECONÓMICO Y
SOCIOECONÓMICO
8.1
BENEFICIOS DESDE EL PUNTO DE VISTA ENERGÉTICO
•
•
8.2
Proceso neto de producción de energía.
Generación de un combustible renovable de alta calidad.
BENEFICIOS DESDE EL PUNTO DE VISTA MEDIOAMBIENTAL
Página | 21
•
•
•
•
8.3
Realizada en la condiciones adecuadas, la combustión de biogás produce agua y CO2
pero dicha cantidad emitida de este gas, principal responsable del efecto invernadero,
fue captada por las plantas durante su crecimiento, es decir el CO2 de la biomasa viva
forma parte de un flujo de circulación natural entre la atmósfera y la vegetación, por lo
que no supone un incremento del gas invernadero en la atmosfera siempre y cuando
la vegetación se renueve a la misma velocidad en la que se degrada. Así mismo, no
produce emisiones sulfuradas o nitrogenadas, ni partículas sólidas.
A nivel mundial, la disponibilidad de energía se ha convertido en uno de los
principales problemas.
Los países tanto en vías de desarrollo como desarrollados se enfrentan a una demanda
creciente de energía para satisfacer sus expectativas económicas y sociales.
El uso de combustibles fósiles para obtener energía, sobre todo eléctrica, trae como
consecuencia el vertido de sustancias tóxicas al aire, al agua y a los suelos, dañando la
naturaleza a corto, medio y largo plazo. Frente a esta situación y en un futuro no muy
lejano, parece clara la necesidad de una transición en las fuentes de energía desde su
actual dependencia de los hidrocarburos a nuevas energías renovables y cada vez mas
ecologistas.
BENEFCIOS ECONÓMICOS RESULTANTES DE LA APLICACIÓN DE ESTA
TECNOLOGÍA
•
•
•
•
•
•
Producción de energía (electricidad y calor).
Producción de bioabono de alta calidad.
Los beneficios micro-económicos a través de la sustitución de energía y fertilizantes,
del aumento de ingresos y del aumento de la producción agrícola-ganadera cuando se
emplea a nivel agropecuario.
Beneficios macro-económicos a través de la generación descentralizada de energía,
reduciendo costos de importación y de protección ambiental.
Mayor eficiencia en materia de costos que otras opciones de tratamiento desde la
perspectiva del ciclo de vida y del rendimiento de utilidades.
El aprovechamiento energético de la biomasa contribuye a la diversifcación
energética, uno de los objetivos marcados por los planes energéticos, tanto a escala
nacional como mundial, desplazamiento
ELÉCTRICA FÓSIL POR ENERGÍAS RENOVABLES
8.4
BENEFICIOS SOCIOECONÓMICOS
•
Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles.
Página | 22
•
Favorece el desarrollo del mundo rural y supone una oportunidad para el sector
agrícola, ya que permite sembrar cultivos energéticos en sustitución de otros
excedentarios.
Página | 23
CAPITULO 2.
TIPOS DE BIOGÁS
1 INTRODUCCIÓN
A lo largo del presente capítulo se describirá de forma detallada tipos de biogás que se
distinguen en función del substrato orgánico del que proceda y de las características de las
instalaciones de generación-captación del biogás.
Tal y como se nombró en el capítulo anterior se distinguen dos tipos de biogás:
•
•
1.1
Biogás de Vertedero (biodigestión natural)
Biogás de Digestores (biodigestión provocada en instalaciones industriales)
EUROBSERV´ER DATA BASE
Herramienta disponible en línea para consultar los datos de los barómetros de EurObserv'ER.
Es un módulo que permite a los usuarios de Internet configurar sus propios parámetros de
consulta por sectores, por indicadores (económica, energética o la política), un año y una zona
geográfica (país o un grupo de países), al mismo tiempo.
Página | 25
Los resultados se muestran en los mapas de Europa que también proporcionan información
sobre los potenciales del sector. Los resultados de los datos reunidos por los barómetros
publicados desde 2001. El sistema también se puede utilizar para descargar los resultados
deseados en forma de una imagen o archivo en formato de hoja de cálculo.
1.1.1
TOTAL BIOGAS (BIOGÁS TOTAL)
Gráfico 1.1.Sector de Energías Renovables. Biogas. Total Biogas. Primary Energy production EU27. (Producción de Energía
Primaria en la Unión Europea EU27). Fuente: http://www.eurobserv-er.org/
Página | 26
Gráfico 1.2.Sector de Energías Renovables. Biogas. Total Biogas. Primary Energy production Spain. (Producción de Energía
Primaria en España). Fuente: http://www.eurobserv-er.org/
1.1.2
LANDFILL GAS. (GAS DE VERTEDERO)
Gráfico 1.3.Sector de Energías Renovables. Biogas. Landfill gas. Primary Energy production U27. (Gas de relleno sanitario, gas
vertedero Unión Europea 27). Fuente: http://www.eurobserv-er.org/
Página | 27
Gráfico 1.4. Sector de Energías Renovables. Biogas. Landfill gas. Primary Energy production Spain. (Gas de relleno sanitario, gas
vertedero en España. Fuente: http://www.eurobserv-er.org/
1.1.3
SEWAGE SLUDGE. (GAS DE LODOS DE DEPURADORAS)
Gráfico 1.5.Sector de Energías Renovables. Biogas. Sewage Sludge gas. Primary Energy production UE27. (Gas de lodos de
depuradora en Europa 27. Fuente: http://www.eurobserv-er.org/
Página | 28
Gráfico 1.6..Sector de Energías Renovables. Biogas. Sewage Sludge gas. Primary Energy production Spain. (Gas de lodos de
depuradora en España. Fuente: http://www.eurobserv-er.org/
1.1.4
OTHER BIOGÁS. (OTROS GASES)
Gráfico 1.7.Sector de Energías Renovables. Biogas. Other Biogas. Primary Energy production UE27. (otros gases en Europa 27.
Fuente: http://www.eurobserv-er.org/
Página | 29
Gráfico 1.8.Sector de Energías Renovables. Biogas. Other Biogas. Primary Energy production Spain. (otros gases en España).
Fuente: http://www.eurobserv-er.org/
Página | 30
2 BIOGÁS DE VERTEDERO DE RESIDUOS CONTROLADO
(BIODIGESTIÓN NATURAL)
Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”
2.1
RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS (RSU)
La composición de los RSU presenta diferencias que dependen de diversos factores:
• Características de la población, según se trate de zonas rurales o núcleos urbanos,
zonas residenciales o de servicios, etc.
• Época del año, los residuos de verano son más ricos en restos vegetales.
• Del nivel de vida de la población.
La composición principal de los RSU es la siguiente:
• Materia orgánica, precedente de alimentos principalmente.
• Papel y cartón: periódicos, revistas y embalajes.
• Plásticos de envases y embalajes.
• Vidrio. Botellas, frascos y tarros.
• Metales: latas, botes, etc.
• Material Textil
• Madera
2.1.1
DATOS EN EXTREMADURA
Fuente: Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA
Fuente: http://www.extremambiente.es
2.1.1.1
COMPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS URBANOS GENERADOS EN EXTREMADURA
La composición de los residuos urbanos generados en la Comunidad Autónoma de
Extremadura ha sido determinada mediante la caracterización un número determinado de
muestras de Residuos Urbanos en las Plantas de triaje y compostaje (Ecoparques) existentes
en cada una de las áreas de Gestión de Residuos de la Comunidad Autónoma de Extremadura,
procedentes de la fracción “resto” (basura doméstica no seleccionada) depositada en el
contenedor marrón o verde
Los resultados obtenidos en la caracterización de la fracción “resto” de residuos urbanos se
presentan a continuación.
Página | 31
Tabla 2.1. Composición media de la fracción "resto" de los residuos urbanos generados en Extremadura. Fuente: www.
extremambiente.es
Dentro de la fracción “otros materiales” se incluyen diversos tipos de residuos como pilas y
acumuladores, baterías de vehículos, fluorescentes y lámparas de mercurio, tierras y
escombros, etc.
Gráfico 2.2. Composición media de la fraccion "resto" de los residuos urbanos generados en Extremadura
Página | 32
2.1.1.2
RESIDUOS MUNICIPALES PRODUCIDOS Y GESTIONADOS EN EXTREMADURA.
PRODUCCIÓN DE RESIDUOS MUNICIPALES, AÑO 2009. (DATOS A 25/5/10)
GENERACIÓN DE RESIDUOS. TN RSU/AÑO
Fuente: www.extremambiente.es
1. Evolución ratio kg /(hab. x día) de residuos municipales
-Población según el Instituto Nacional de Estadísticas (INE)
-A partir de 2005 se incluyen los residuos municipales no comercializables recogidos por
gestores privados autorizados.
2. Evolución ratio kg /(hab. x año) de residuos municipales
3. Evolución residuos municipales gestionados en instalaciones autorizadas
4. Evolución toneladas anuales tratadas por área de gestión de residuos municipales
-Durante 2006 el área de Villanueva de la Serena asumió el tratamiento de diversos residuos
generados en el área de Talarrubias.
Página | 33
5. Evolución toneladas de residuos municipales recogidos selectivamente por las
Entidades Locales y por los gestores autorizados
2.1.1.3
RECUPERACIÓN DE RESIDUOS MUNICIPALES. AÑO 2009
1. Toneladas de materia orgánica separada de la mezcla de residuos municipales y
compost obtenido
-Las cifras de materia orgánica separada de la mezcla de residuos municipales en la criba
rotatoria (trómel) son estimadas e incluyen el peso de los impropios.
-Las cifras de compost se corresponden con las comercializadas como producto fertilizante.
Página | 34
2. Toneladas de material recuperado de los residuos municipales en 2009 en las plantas
de clasificación y por los gestores autorizados destinado al reciclaje
* Material recuperado de la fracción mezcla de residuo municipal.
** Material recuperado de la fracción de envases ligeros.
*** Material recuperado de la fracción de voluminosos.
2.1.1.4
ELIMINACIÓN DE RESIDUOS MUNICIPALES EN VERTEDERO. AÑO 2009
1. Toneladas de residuos municipales depositadas en vertederos controlados
Las cifras de residuos depositados en los vertederos de rechazos de los Ecoparques son
estimadas, se han calculado restando al total de las entradas el material recuperado y las
pérdidas del ciclo –fundamentalmente vapor de agua- producidas en la elaboración de
compost.
Página | 35
2. Evolución del porcentaje de residuos municipales recogidos por las Entidades Locales
y gestores autorizados destinados a eliminación y valorización
Se observa claramente el impacto producido por la entrada en funcionamiento en 2001 de los
tres primeros Ecoparques (Mérida, Mirabel y Talarrubias); efecto que se repite a partir de 2006
con la entrada en funcionamiento de los nuevos Ecoparques de Badajoz y Navalmoral de
la Mata, así como por el aumento significativo del número de gestores autorizados
dedicados a la recuperación de residuos. Este efecto es acentuado aún más este año
por la entrada en pleno funcionamiento del Ecoparque de Villanueva y la inauguración
en octubre del Ecoparque de Cáceres.
Página | 36
3. Toneladas de residuos urbanos biodegradables depositadas en vertederos
controlados
2.1.2
DATOS EN ESPAÑA
En el año 2003, se recogieron en España casi 23 millones de toneladas de RSU, de los cuales el
49 % aproximadamente correspondieron a la fracción de material orgánico, según datos de
Eurostat 2004. En el año 2006 la cantidad generada alcanzó los 26 millones de toneladas
debido tanto al incremento de población como a la generación de residuos urbanos por
habitante.
Página | 37
2.1.3
2.1.3.1
APROVECHAMIENTO DE LA MATERIA ORGÁNICA
BIODIGESTIÓN PROVOCADA EN INSTALACIONES INDUSTRIALES (PLANTAS DE
BIOMETANIZACIÓN)
(Se ampliará esta información en puntos posteriores del capítulo)
Cuando la materia orgánica contenida en los RSU se utiliza como substrato de la fermentación
anaeróbica, el proceso se denomina biometanización o biogasificación.
En este proceso, la materia orgánica se transforma en biogás y en una fracción sólida más
pobre que el compost, que también puede utilizarse como mejorador de suelo.
Antes de la digestión anaeróbica en las plantas de biometanización es necesario realizar un
pretratamiento, que consiste en la separación de la Fracción Orgánica de Residuos Sólidos
Urbanos (FORSU) y su trituración para reducir la fracción biodegradable a un tamaño adecuado
y homogéneo, que facilite la biometanización.
2.1.3.2
BIODIGESTIÓN NATURAL
La Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos (FORSU) también puede ser aprovechada
para la producción de biogás en vertederos controlados. En este caso, los residuos se
descargan, extienden y compactan para evitar las bolsas de aire en su interior, cubriéndose
después con tierra u otros materiales apropiados, formando capas regulares sucesivas de
espesores variables.
2.1.4
REFERENCIAS PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES (PER) 2005-2010
Dentro de la clasificación de residuos biodegradables empleados como materia prima para la
obtención del biogás se encuentra la Fracción Orgánica de los Residuos Sólidos Urbanos.
Este tipo de residuos pueden emplearse para producir biogás de dos maneras principales,
como ya se comentó en le apartado anterior:
A través de la desgasificación de vertedero
Se trata de una tecnología de interés a partir de un VOLUMEN DE CAPACIDAD DE 200-250
TONELADAS/DÍA DE CAPACIDAD, tecnología que ha experimentado un interesante despegue
en España en los últimos años
Mediante la Digestión anaerobia en biorreactores.
Se trata de una tecnología que, hoy por hoy, resulta menos interesante para tratar estos
residuos que otros procesos más simples como el compostaje aerobio.
El biogás producido a partir de la fracción orgánica de RSU tiene una aplicación energética
creciente en vertederos controlados, siendo necesario potenciar la digestión anerobia en
biorreactores que incluyan la codigestión con lodos de depuradora
Página | 38
2.1.5
2.2
REFERENCIAS PLAN NACIONAL DE ENERGÍAS RENOVABLES (PANER) 2011-2020
PROCESO DE FORMACIÓN DEL BIOGÁS EN VERTEDERO
La FORSU experimenta un proceso de fermentación inicialmente aeróbico hasta que se agota
el oxígeno y las condiciones pasan a ser anaeróbicas, produciéndose el biogás.
El gas generado, al difundirse a través de la masa de residuo, arrastra trazas de compuestos
orgánicos y otros contaminantes gaseosos hasta la superficie del vertedero, produciendo
emisiones que influyen en el efecto invernadero. No obstante, la captación de este biogás para
su aprovechamiento energético o su uso como recurso en procesos de tecnologías avanzadas,
permite eliminar los contaminantes atmosféricos peligrosos.
Para que un vertedero genere biogás es necesario que las basuras depositadas incluyan
materia orgánica y que las condiciones de su descomposición puedan llegar a ser anaeróbicas.
Por ello, este gas se genera y capta en los vertederos controlados de RSU. Dichos vertederos se
caracterizan por la colocación de los residuos en celdas impermeabilizadas de cara a la
recolección y tratamiento de las emisiones gaseosas y líquidas (lixiviados) que se forman.
Referencia Marco Legal
REAL DECRETO 1481/2001 de 27 de Diciembre
En el Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se regula la eliminación de
residuos mediante depósito en vertedero, según el artículo 5, la Administración General del
Estado y las Comunidades Autónomas deben elaborar un programa conjunto de actuaciones
para reducir los residuos biodegradables destinados a vertedero. Este programa debe incluir
medidas que permitan alcanzar los objetivos específicos que para residuos urbanos
biodegradables recoge el artículo 5.2. del citado Real Decreto, en particular mediante
reciclaje, compostaje y otras formas de valorización como producción de biogás mediante
digestión anaerobia.
El artículo 5.2. del Real Decreto 1481/2001, establece que deberá alcanzarse los siguientes
objetivos:
→ En el 2016, la cantidad total (en peso) de residuos urbanos biodegradables
destinados a vertedero no superará el 35 % de la cantidad total de residuos urbanos
biodegradables generados en 1995.
Así la tendencia tiene que ser la reducción de los residuos biodegradables depositados en
vertederos.
Esta estrategia se centra principalmente en los residuos urbanos de origen domiciliario, de
forma que sirva para cumplir los objetivos de reducción incluidos en el artículo 5.2. del Real
Decreto 1481/2001, dado que para los demás residuos potencialmente biodegradables es
necesario mejorar la información sobre su generación y su gestión antes de proponer medidas
para reducir su vertido.
En los últimos años se han construido centros de tratamiento que incluyen instalaciones
de digestión anaerobia y compostaje para tratar residuos sólidos urbanos.
Página | 39
2.2.1
FASES DE LA FORMACIÓN DEL BIOGÁS EN EL VERTEDERO
La formación de los gases en el vertedero se puede dividir en 5 fases (Fuente: Álvarez et al,
2001; Carreras y Dorronsoro, 2006).
Fase inicial (I):
Es la fase inmediata al vertido y es aeróbica. En ella predomina el N2 y hay una creciente
formación de CO2 a la vez que disminuye el oxígeno. Tiene una duración aproximada de 15
días.
Fase de transición (II):
Se produce la transición a las condiciones anaeróbicas, reduciéndose los sulfatos y los nitratos.
Fase ácida (III):
Es la primera fase anaeróbica y se caracteriza por la ausencia de aire. Se produce la formación
de ácidos de fermentación y al final de la misma se alcanza la mayor concentración de CO2. Su
duración es de aproximadamente 2 meses.
Fase metanogénica (IV):
Constituye la segunda fase anaeróbica donde se produce la formación del metano (CH4).
Se estima que tiene una duración de 2 años.
Fase de maduración (V):
Sería la fase final, en la cual la materia orgánica es ya de naturaleza escasamente
biodegradable y existe una clara disminución en la producción de los gases en el vertedero.
Tiene una duración entre 10 y 30 años.
En el caso de la producción de biogás en los vertederos hay que tener en cuenta que, a
diferencia de los digestores de residuos donde los parámetros de descomposición de la basura
pueden estar bastante controlados (temperatura, grado de humedad, flujos, etc.), la mayor
parte de los parámetros no pueden ser ajustados (Fuente: Beyebach, 2005).
Por ejemplo, la temperatura ambiental, que afecta en el caso de los vertederos a la
temperatura de la masa de residuos, la presión atmosférica o el grado de humedad de los
residuos no son parámetros controlables. Incluso la propia composición del residuo que se
vierte no es estable a lo largo del tiempo. Todo esto, junto con el hecho, además, de que el
biogás de vertedero se está formando durante un gran número de años (la duración total de
las 5 fases puede llegar a ser de 25 años) hacen que el combustible obtenido en un vertedero
pueda tener unas características variables en el tiempo.
Página | 40
Gráfico 2.1.Fases de gerenación del biogás en vertero (Fuente: Carreras y Dorronsoro, 2006)
De todo el gas generado, aproximadamente entre un 50 y un 60% estará dispuesto para su
recolección y, de éste, un 60% estará disponible durante los 10 primeros años, un 35% en los
siguientes 10 años y el resto en un plazo posterior de 20 a 30 años.
Además, se debe tener en cuenta que durante la fase de maduración empieza a producirse
una importante disminución en la producción de los gases en los vertederos. Esto repercute en
el aprovechamiento económico del biogás, debido a que las emisiones son aprovechables
energéticamente de manera rentable sólo a una intensidad y composición determinada
2.2.1.1
PROCESO DE DEGRADACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA
El periodo degradativo en el vertedero es diferente para cada constituyente. Así, la materia
orgánica, como es el caso de los residuos alimenticios, se degrada rápidamente.
La degradación es moderada en los residuos de jardín, lenta para el papel, cartón, madera y
textiles, y, prácticamente, nula para el plástico, piel y goma. Normalmente, se puede
considerar que sólo los residuos alimenticios y de jardín y dos terceras partes del papel
contenido en los residuos se degradan para generar biogás en el vertedero (Fuente: Carreras
et al., 2005).
El proceso de degradación de la materia orgánica puede durar más de 20 años:
• Los residuos de comida se degradan en un 50% en 1-2 años
• Los residuos de jardín se degradan en unos 5 años
• Los residuos de papel, madera y textiles se degradan en unos 15 años.
• Los residuos como plásticos y gomas no se descomponen.
Página | 41
2.3
ETAPA EN LOS SISTEMAS DE DESGASIFICACIÓNDE VERTEDEROS
Una vez generado el biogás, su obtención se lleva a cabo mediante sistemas de
desgasificación, los cuales se componen de tres elementos principales:
Sistema de captación de gases
Conducción y control
Transporte.
Gráfico 2.2. Fuente: Planta Biogás Vertedero. Octubre 2001. Tecnologías Avanzadas de Generación Eléctrica. EVE
2.3.1 SISTEMA DE CAPTACIÓN DE GASES
La captación de gases se realiza mediante una red de pozos verticales y/o zanjas horizontales,
distribuidos por toda la superficie del vertedero. El diseño de la red de captación de gas en un
vertedero se realiza mediante ensayos en campo que permiten calcular el radio de influencia
de un pozo. En función de la zona del vertedero, varía la tasa de generación de biogás, la
permeabilidad al paso del mismo y la profundidad del vaso del vertedero, lo que hace
necesario en algunos casos, acercar los pozos y permite en otros, separarlos (Fuente: Martín,
1997). Aunque el espaciado entre pozos es muy variable, se considera habitual, un radio de
influencia de 20 m (Fuente: Brown y Maunder, 1994).
Página | 42
Gráfico 2.3. Esquema de un pozo de biogás (Fuente: Noguer, 2006)
Para realizar la perforación de los pozos existen diferentes técnicas, pero considerando la
enorme heterogeneidad del material existente en los vertederos, la experiencia ha llevado a
desarrollar la técnica de la perforación mediante barrena helicoidal discontinua. Su
funcionamiento consiste en la introducción de la barrena en el vertedero para avanzar por
cada movimiento, según el material, de 10 a 100centímetros, extrayendo a la superficie los
residuos excavados. De este modo, se consigue tener la barrena en perfecto estado en todo
momento, con lo que se optimiza el rendimiento de la perforación.
Una vez realizados los pozos se introducen en ellos unas tuberías (normalmente de polietileno)
ranuradas en un 20-30% de su longitud, con objeto de que penetre el gas,y una parte ciega en
lo más alto. El espacio anular existente entre la tubería y la pared del pozo se suele rellenar
con material que en ningún caso será de tipo calcáreo, ya que sería disuelto por el conjunto
biogás-condensados-lixiviados. En los últimos metros, donde la tubería es ciega, y para evitar
la entrada de oxígeno al pozo, se rellena con un material aislante, incluyendo algún tipo de
material de separación entre ambas capas, como puede ser una junta de plástico, caucho, etc.,
con el objetivo de impedir la entrada de oxígeno a los conductos de transporte de biogás.
2.3.2 CONDUCCIÓN Y CONTROL
Una vez captado el gas hay que trasladarlo desde la superficie de los pozos hasta los
colectores. Para ello, se disponen una serie de tuberías, habitualmente de polietileno. En este
tramo se ubica la valvulería de medición y control de los caudales aportados por cada pozo con
el objetivo de mantener constante el porcentaje de metano en el biogás que llega a la
combustión, controlando los niveles de oxígeno presentes en el gas, mediante la presión de
aspiración de modo que no exista posibilidad de que la mezcla metano-oxígeno se vuelva
explosiva.
Actualmente, estas tuberías quedan enterradas bajo varias capas de áridos, pero para una
gestión óptima del campo de gas, conviene que se encuentren en la superficie del vertedero,
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de tal modo que cualquier trabajo de mantenimiento sobre la misma sea sencillo: extracción
de condensados, conservación de pendientes en los tendidos, etc.
La conducción y el control de los gases hasta los colectores principales, es quizás, el punto que
más diferencia las técnicas de desgasificación.
Gráfico 2.4. Sistema de pozos y colectores para extracción de biogás en vertedero. (Fuente Noguer, 2006)
A escala comercial, existen básicamente dos métodos de control de biogás:
automático
manual
El primero consiste en dotar al sistema de analizadores de metano y oxígeno, caudalímetros y
tomas de presión que, de forma automática, envían los datos a un autómata central que
reacciona regulando de una forma u otra las válvulas instaladas.
El sistema manual se basa en la instalación en cada pozo de válvulas de regulación y puntos de
toma de muestras manuales, de modo que un operario una o dos veces por semana
comprueba el estado de todos los pozos y, en consecuencia, regula las válvulas.
El sistema manual, aunque parezca muy precario, resulta bastante adecuado, ya que las
variaciones de caudal y presión en los pozos se producen de forma lenta y progresiva y casi
nunca repentina. En este sentido, son fácilmente detectables en un seguimiento continuo, por
lo que no es preciso instalar un sistema automático, que se caracteriza por un coste elevado de
montaje y mantenimiento.
2.3.3 TRANSPORTE
Por último, el transporte de gases hasta la estación de aspiración se realiza mediante
colectores de mayor diámetro a los que se conectan los ramales de conducción.
En cualquier caso, no existe ningún método ni normativa que regule el diseño de estas
instalaciones, por lo que es fácil encontrar diseños de muy diversa índole.
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Gráfico 2.5.Esquema de funcionamiento de una planta de producción de energía eléctrica. Fuente: Estudio de Soluciones
Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA
2.4
PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
La producción de biogás es variable en el tiempo, con un máximo alrededor de los 2-3 años
tras el vertido.
Una tonelada de RSU con un contenido de materia orgánica del 50% genera aproximadamente
200 m3 de biogás.
No es posible captar todo el biogás generado: un 30-35% del mismo se perderá a través de la
superficie del vertedero.
Las características del biogás dependen principalmente de la composición de los RSU y de la
humedad.
CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS
TEMPERATURA (ºC)
PESO ESPECÍFICO (kg/Nm3)
PODER CALORÍFICO INFERIOR (kJ/Nm3)
PRODUCCIÓN (Nm3/Tn RSU)
RENDIMIENTO DE CAPTACIÓN (%)
35-40
0,95
18.000
200
65-70%
Tabla 2.2.Características del biogás de vertedero. Fuente: Tecnologías Avanzadas de Generación Eléctrica. Plantas Biogás
Vertedero. Octubre 2001. EVE Ente Vasco de la Energía
Página | 45
2.5
TÉCNICAS PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGÁS
Actualmente, existen distintas técnicas mediante las cuales es posible realizar un
aprovechamiento de este gas.
2.5.1
ENRIQUECIMIENTO DE OXÍGENO CON TECNOLOGÍA DE MEMBRANAS
El desarrollo de este sistema denominado “Lean Caloric Gas-Utilization (LCG-U)” se basa en la
tecnología de separación de gases mediante membranas. Se utilizan membranas de
disolución/difusión sin poros de altas electividad, compuestas por una capa activa y una capa
portadora de material de polímero, en las que la velocidad de difusión o bien la velocidad de
transporte de las moléculas a través de las membranas es diferente para cada gas. Esto
posibilita una separación entre diferentes gases y así obtener una mayor/menor concentración
de los gases individuales de una mezcla en el rechazo/permeado. Así, en el aire que pasa por la
membrana (permeado) se elimina el contenido en nitrógeno lo que conlleva una
concentración en oxígeno, posibilitando una perfecta combustión delgas en el motor. Debido a
la flexibilidad de esta tecnología, el diseño y las plantas necesarias pueden ser ajustadas a la
situación individual de cada cliente fácilmente (Fuente: Peters, 2003).
2.5.2
ENRIQUECIMIENTO DE METANO CON TECNOLOGÍA DE MEMBRANA
Otra posibilidad es el enriquecimiento de metano con tecnología de membrana, donde se
utiliza un sistema de membranas similar al anterior. En este caso, el permeado se enriquece en
CO2 y se reinfiltra al vertedero mediante pozos de infiltración mientras que el rechazo de la
membrana es un gas enriquecido en metano y oxígeno. Con este procedimiento se puede
obtener una reducción importante del periodo de la fase post-clausura a causa de una
degradación acelerada de materia orgánica. Los resultados obtenidos con esta tecnología
conllevan un ahorro de capital y una mejora de la rentabilidad para el explotador del vertedero
(Fuente: Peters, 2003).
2.6
IMPACTO AMBIENTAL DEL APROVECHAMIENTO DEL BIOGÁS DE VERTEDERO
Durante la generación de biogás en los vertederos se detecta la presencia de concentraciones
significativas de ácido sulfhídrico (H2S) y siloxanos, que influyen en los posteriores sistemas de
aprovechamiento energético de biogás (Fuente: Peters, 2003;Beyebach, 2005).
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2.6.1 EL ACIDO SULIHÍDRICO
El ácido sulfhídrico, habitual en el biogás en concentraciones de 200 a 4000 ppm, es un
compuesto nocivo, ya que ataca los elementos metálicos de toda la planta, teniendo una
mayor influencia en los puntos o zonas de mayor temperatura. Por lo tanto, se han
desarrollado una gran variedad de métodos para su eliminación.
Métodos Tradicionales
Métodos Biotecnológicos
Los métodos tradicionales son los físico-químicos: separación con membrana, adsorción,
absorción, etc. Estos métodos son eficientes, aunque resultan caros y presentan el
inconveniente de que se pueden formar contaminantes secundarios, que tienen que ser
tratados o eliminados.
Últimamente, los métodos biotecnológicos han experimentado un gran desarrollo debido a su
gran eficiencia, su reducido coste de inversión, su menor requerimiento de energía y a que no
producen contaminantes secundarios.
2.6.2 LOS SILOXANOS Y OTROS COMPUESTOS DE SILICIO
Los siloxanos y otros compuestos de silicio pueden formar deposiciones (cristalizaciones) que
son especialmente peligrosas en las cámaras de combustión de los grupos generadores. Una
forma de eliminar este tipo de compuestos se puede efectuar con carbón activo, debiendo
instalar normalmente con esta unidad un sistema de deshumidificación para reducir el
contenido de agua en el biogás. Aplicado en vertederos, este sistema también puede
contribuir a la optimización del aprovechamiento energético del biogás. Cabe indicar que este
tipo de contaminantes no sólo se encuentra en el biogás obtenido de los vertederos sino que,
por ejemplo, también tiene especial importancia en el caso de los gases obtenidos en las
depuradoras.
2.7
ECOPARQUES. PLANTAS DE RECICLAJE, VALORIZACIÓN Y COMPOSTAJE DE
R.S.U.
SEPARACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA Y PRODUCCIÓN DE COMPOST
Estas plantas se construyen para lograr promover la reducción, la reutilización, el reciclado y la
valorización de los residuos.
En las plantas de Reciclaje, compostaje y valorización de los RSU, concretamente en la línea de
RSU se tratan la fracción de residuos recogida en los contenedores marrones o verdes,
denominada fracción resto.
En estas plantas se consigue separar parte de la fracción orgánica que contienen los RSU, que
se destina a la elaboración de compost.
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Legislación vigente en residuos
• Ley 10/1998, de 21 de abril, de Residuos
• Ley 11/1997, de 24 de abril, de Envases y Residuos de Envases
• Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se regula la eliminación de residuos
mediante depósito en vertedero.
2.7.1
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS EN UNA PLANTA DE
RECICLAJE, VALORIZACIÓN Y COMPOSTAJE DE R.S.U.
Los residuos siguen el siguiente proceso:
Gráfico 2.6.Proceso de tratamiento de los residuos. Fuente: Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás
en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA
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2.7.1.1 ENTRADA DEL MATERIAL:
Entrada de los camiones que traen los residuos sólidos urbanos (R.S.U.) de los diferentes
municipios. Estos camiones son pesados, antes de verter su carga, en la báscula.
Una vez pesado el camión, éste va a verter su carga a la nave de recepción, desde la cual se
alimenta la cinta transportadora, es aquí donde se inicia todo el proceso de reciclaje y
valorización de los residuos sólidos urbanos que llegan a las instalaciones.
2.7.1.2 TRIAJE PRIMARIO:
La cinta transportadora lleva los residuos a un primer triaje o triaje primario. El objetivo de
esta etapa es eliminar aquellos residuos más voluminosos o pesados que puedan dañar la
maquinaria posterior. Así pues, el operario retirará manualmente todos esos residuos, tales
como mesas, sillas, lavadoras, carteles publicitarios, palets, placas metálicas etc.
2.7.1.3 CRIBADO:
Una vez separados esos materiales, los R.S.U. restantes continúan por la cinta transportadora,
llegando al tromel o criba rotativa. En el tromel existen cuchillas, de manera que debido al
movimiento gira-torio y al peso de las bolsas al caer sobre éstos, produce el desgarro y la
apertura de las mismas. Además, el trómel está dotado de una malla de orificios, de
aproximadamente 100 mm, por los cuales se produce el paso de la fracción inferior a este
tamaño, de naturaleza orgánica en su mayor parte, por lo que la función del trómel es la de
actuar de criba con los residuos sólidos urbanos separando la materia orgánica. Mientras tanto
el resto de los materiales continúan avanzando por dicha criba. En este tromel es donde se
lleva a cabo la primera separación del material, así pues, la materia orgánica que pasa a través
de los orificios es recogida por otra cinta, que la lleva directamente a la nave de fermentación,
no antes sin pasar por el separador inductivo donde se producirá la segregación de los
materiales que contienen aluminio. Mediante el fenómeno conocido como corrientes
inducidas de Foucault se genera el salto de los envases fabricados de aluminio haciéndoles
introducirse de este modo en una bajante por donde caen a una bandeja.
La materia orgánica se hace pasar por un separador magnético de metales mediante
electroimanes colocados sobre cinta de salida.
2.7.1.4 FERMENTACIÓN:
Una vez en la nave de fermentación, la materia orgánica puede ser fermentada al aire libre o
en túneles, si es al aire libre, estará aproximadamente dos meses, volteándose o aireándose,
al menos, una vez a la semana, pero si en lugar de estar al aire libre, lo fermentamos en
túneles, su permanencia se ve reducida considerablemente, pues solamente estará 15 días.
Esta reducción se logra gracias al control total de los parámetros que afectan a la
fermentación de la materia orgánica, dicho control se ejerce gracias a la informatización de los
túneles.
Cuando la materia orgánica ya ha terminado su fermentación pasa a la nave de maduración,
donde la materia orgánica se coloca en pilas sin comprimirla en exceso, de aproximadamente
21 m de largo, 5 metros de ancho y 3 m de altura, dejándola reposar aproximadamente dos
meses. Las pilas son ventiladas por convección natural, de forma que el aire caliente que sube
desde el centro de la pila, crea un vacío parcial que aspira el aire de los lados. Las pilas se
voltean una vez a la semana aproximadamente con la pala con la finalidad de homogeneizar la
mezcla y su temperatura, eliminar el exceso de calor, controlar la humedad y aumentar la
porosidad de la pila para mejorar la ventilación. Pasado ese tiempo el material ya está listo
para ser limpiado.
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2.7.1.5 LIMPIEZA DE LA MATERIA ORGÁNICA:
Para limpiar la materia orgánica compostada de los impropios e impurezas, se utiliza la
maquinaria de afino, la cual puede disponer de un tromel con una malla de 15 cm de diámetro
o de una malla elástica de 12 mm y una mesa densimétrica, además de un ciclón para separar
pequeños plásticos, trocitos de papel-cartón, etc. Después de esta separación ya está listo el
material (compost o abono) para su venta y uso en agricultura.
2.7.1.6 TRIAJE SECUNDARIO:
Volviendo de nuevo al tromel, ahí siguen girando el resto de los residuos que no han pasado
por los orificios del mismo, es decir aquella fracción mayor de 100 mm. Estos materiales salen
del tromel y pasan a una cinta transportadora que lleva esos residuos a la zona de triaje
secundario. La cabina de triaje secundario está formada por dos cintas transportadoras en
cuyos lados existen unas tolvas de de descarga a contenedores. A ambos lados de estas cintas
y junto a las tolvas se sitúan los operarios que realizan las operaciones de clasifcación y
recuperación de los productos reciclables.
En este triaje los operarios separan manualmente los materiales que recuperamos, estos son:
PET, PEAD,
PEBD, PP, Tetrabrik y papel-cartón mientras que el metal y el aluminio son separados por un
electroimán y un separador de foucalt, respectivamente.
Los materiales clasificados manualmente en las cabinas de triaje caen a través de las tolvas a
los trojes (huecos definidos por los muros de hormigón).
2.7.1.7 DEPÓSITO EN VERTEDERO DEL RECHAZO.
El resto de los materiales que no se han seleccionado, continúan avanzando por la cinta
transportadora hacia una prensa, o un contenedor, dependiendo de la instalación, pasándose
a considerar rechazo.
Este rechazo es el que es llevado a los vertederos de los Ecoparques y compactado gracias a
una máquina compactadora, consiguiendo así disminuir aún más su volumen.
Cuando el vertedero haya acabado su vida útil, éste se sellará con láminas de polietileno y
Geotextil, dejándolo totalmente integrado en su entorno, como lo exige el Real Decreto
1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se regula la eliminación de residuos mediante
depósito en vertedero.
A continuación se muestra un esquema del funcionamiento de una planta de producción de
energía eléctrica mediante el biogás generado en un vertedero controlado.
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3 BIOGÁS DE DIGESTORES
(BIODIGESTIÓN
INDUSTRIALES)
PROVOCADA
EN
INSTALACIONES
Dentro de este tipo se pueden diferenciar tres subgrupos, dependiendo del origen de los
sustratos a digerir:
•
•
•
Biogás de Depuradoras Urbanas
Biogás FORSU (Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos)
Biogás Agroindustrial
En algunos casos se requerirán mezclas (codigestión) para hacer los procesos viables.
De los tipos de biogás anteriores, el más noble y con menor cantidad de impurezas es el
obtenido a partir de residuos agroindustriales. No obstante, en los casos donde se usen como
substrato los estiércoles y purines pueden aparecer cantidades significativas de sulfuro de
hidrogeno en el biogás, que será preciso depurar antes de su aprovechamiento energético
4 BIOGÁS DE DIGESTORES. BIOGÁS FORSU (FRACCIÓN
ORGÁNICA DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS)
Este biogás se genera a partir de la fracción orgánica procedente de los RSU
Cuando la materia orgánica contenida en los RSU se utiliza como substrato de la fermentación
anaeróbica, el proceso se denomina biometanización o biogasificación.
En este proceso, la materia orgánica se transforma en biogás y en una fracción sólida más
pobre que el compost, que también puede utilizarse como mejorador de suelo.
Antes de la digestión anaeróbica en las plantas de biometanización es necesario realizar un
pretratamiento, que consiste en la separación de la Fracción Orgánica de Residuos Sólidos
Urbanos (FORSU) y su trituración para reducir la fracción biodegradable a un tamaño adecuado
y homogéneo, que facilite la biometanización.
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4.1
ECOPARQUES. PLANTAS DE RECICLAJE, VALORIZACIÓN Y COMPOSTAJE DE
R.S.U.
PRODUCCIÓN DE BIOGÁS:
BIOGÁS NATURAL (BIOGÁS DE VERTEDEROS DE RESIDUOS CONTROLADOS)
BIOGÁS DE DIGESTORES
INDUSTRIALES)
(BIODIGESTIÓN
PROVOCADA
EN
INSTALACIONES
Como se ha mencionado anteriormente las posibilidades de producción de biogás a partir de
los residuos sólidos urbanos (RSU) son a través de:
⇒ Desgasificación de vertederos y aprovechamiento del biogás
⇒ Digestión anaerobia en biorreactores
A continuación se describe el funcionamiento de una planta de tratamiento de residuos
urbanos, en la que la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos es aprovechada para:
PRODUCCIÓN DE COMPOST
⇒ Mediante Digestión anaerobia de la materia orgánica
⇒ A partir del lodo digerido en los biorreactores
APROVECHAMIENTO Y PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
⇒ Producción de biogás mediante digestión anaerobia en biorreactores.
⇒ Aprovechamiento del biogás generado en el vertedero asociado a la planta de
tratamiento.
Los residuos siguen el siguiente proceso:
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PRODUCCIÓN DE COMPOST
Etapas en la Digestión anaeróbica de la materia orgánica y elaboración de compost a partir
del lodo digerido en biorreactores
1. Separación de la fracción orgánica:
En la etapa de cribado es donde se produce la separación de los la materia orgánica contenida
en los RSU. Una vez realizada la retirada de los voluminosos, los residuos se dirigen al tromel o
criba rotatoria. En el tromel existen cuchillas, de manera que debido al movimiento giratorio y
al peso de las bolsas al caer sobre éstos, produce el desgarro y la aertura de las mismas.
Además, el trómel está dotado de una malla de orificios, de aproximadamente 100 mm, por
los cuales se produce el paso de la fracción inferior a este tamaño, de naturaleza orgánica en
su mayor parte.
2. Traslado a la zona de digestión:
El producto que se va a someter a este proceso es la fracción orgánica procedente del cribado
del trommel de la nave de reciclaje tras su paso por los separadores de metales. Tras la salida
de los separadores de metales, el material se dirige mediante sendas cintas transportadoras a
los púlpers directamente, o bien, a un foso de orgánico para su dosifcación si fuera necesario.
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3. Púlper:
En el interior de los púlpers se produce la mezcla de aportes mediante un agitador en el que se
reciben aportes continuos de agua de proceso procedente del centrifugado, mediante las
correspondientes bombas y de fracción orgánica de RSU, procedente del trommel, en una
proporción de 3 a 1.En los púlpers se producen lodos de decantación que cuando se retiran se
depositan en un contenedor de arenas para posteriormente llevarse a depósito de rechazo.
4. Cribado
La salida del púlper se dirige a las dos cribas. Éstas consisten en unos depósitos con dos
tamices sucesivos de orifcios de distinto tamaño y con dos conos situados en su parte inferior.
En la parte superior de la criba quedarán residuos que serán recogidos por un tornillo
llevándose a un contenedor de fotantes para su posterior traslado al depósito de rechazos. En
los conos precipitarán las arenas de la mezcla. Estas arenas se llevarán a contenedor y
posteriormente a depósito de rechazo.
5. Desarenado secundario
Las salidas de las respectivas cribas se unen en el desarenador donde las arenas residuales
precipitarán, llevándose al contenedor de arenas para su posterior traslado a vertedero.
6. Hidrólisis
A la salida del desarenador se vuelve a dividir el producto en las dos líneas, llevándose a
depósitos para comenzar el proceso de hidrólisis. Este proceso se produce mediante agitación
del producto con un tiempo de permanencia determinado o antes de su envío a los digestores.
Para la disminución del contenido de azufre que produciría ácido sulfhídrico (SH2) que
deterioraría, por corrosión, los motores de cogeneración, se introduce cloruro férrico (FeCl3)
en los depósitos de hidrólisis generándose sulfato férrico Fe2(SO4)3 , que precipitará junto al
resto de arenas.
7. Digestión
Tras la salida del proceso hidrólisis, el producto (agua con materia sólida) se lleva a los
digestores donde permanecerá un tiempo determinado concluyéndose el proceso con la
obtención de biogás. Los digestores son depósitos en los que tiene lugar la reacción química
denominada fermentación anaerobia produciéndose biogás, compuesto principalmente por
CH4, CO2 y trazas de otros compuestos como el SH2. El aporte energético para la digestión se
produce por la propia reacción que tiene lugar, exotérmica, y por el sistema de intercambio de
calor que opera entre los motores de cogeneración, que deben enfriarse, y los digestores que
deben calentarse.
8. Depósito intermedio:
Antes del envío del producto a centrifugadoras para proceder a la deshidratación de lodos, se
lleva a un depósito intermedio que sirve como pulmón, permitiendo la dosifcación correcta de
entrada a las centrifugadoras.
Este depósito se limpia y el residuo resultante se lleva a compostaje.
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9. Deshidratación de lodos:
Aparte de los gases ya nombrados, por centrifugación se extrae por un lado agua sucia, que se
reincorporaría de nuevo al proceso en los púlpers, y por otro, materia deshidratada y agotada
(esto es, sin capacidad de producir CH4) que se llevaría mediante cinta transportadora al
proceso de compostaje.
10. Gasómetro y antorcha:
El caudal de salida del biogás de los digestores no es constante, sin embargo, debe serlo el
aporte a los motores que producen energía de forma continua. Para corregir esta situación se
dispondría del gasómetro, instalación cuya función es mantener constante la presión de salida
del biogás que alimentará al sistema de gases posterior a los digestores.Consiste en esferas
concéntricas de material voluble. En la esfera interna se almacena el biogás y en la externa el
aire. Cuando la aportación del biogás disminuye, se bombea aire en la esfera externa para
aumentar la presión ejercida sobre la interna que disminuirá su volumen, logrando mantener
así su presión constante. Cuando la aportación del biogás aumenta, se destinará parte del
mismo a una antorcha en la que se quemaría.
11. Elaboración del compost.
Recepción del lodo y maduración a partir del lodo digerido.
Con una pala cargadora se lleva este producto a túneles cerrados que se llenan dejando
superiormente un espacio vacío que permita realizar las maniobras con holgura. Una vez lleno
el túnel se procederá a cerrar las puertas. En este punto comienza la fermentación aerobia
controlada. El equipamiento de proceso de los túneles incorpora dispositivos que crea una
atmósfera artifcial óptima para el correcto funcionamiento del sistema y desarrollo del
proceso, permitiendo, una mayor y más rápida maduración del digestato. Estas medidas
complementarias serían: una red de ventilación forzada, humidifcación y medidas de
temperaturas.
APROVECHAMIENTO Y PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
Etapas en la producción de biogás mediante digestión anaerobia en biorreactores y
aprovechamiento del biogás generado en el vertedero asociado a la planta de tratamiento
A. DESGASIFICACIÓN DE GASES EN VERTEDERO
vertedero de rechazo asociado a la planta de tratamiento
vertedero de residuos controlado
El biogás procedería del vertedero de rechazo asociado a la planta de tratamiento. En el caso
de que en las cercanías a la planta de tratamiento exista un vertedero de residuos controlado,
el biogás para el aprovechamiento energético podría proceder además de dicho vertedero. El
sistema de extracción de biogás de vertedero estaría compuesto por soplantes, que son las
encargadas de generar una pequeña depresión, para poder extraer el biogás de los pozos que
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se instalarían en el vertedero.El biogás pasa a las soplantes y se dirige a la zona de mezclado
para unirse con el biogás procedente del proceso de digestión.
B. GASES PROCEDENTES DE LOS BIODIGESTORES
El gas de digestión se obtiene como consecuencia de la biometanización que se produce en los
digestores. Dicho gas pasa de la cúpula de los mismos al gasómetro, desde el que se aspiraría
el gas mediante soplantes. Dichas soplantes trasladan el gas de digestión hacia una tubería
común en el que después de atravesar por una pequeña instalación para la eliminación de
condensados y para el enfriamiento de dicho gas llegan a la zona de desgasificación. Dichas
soplantes tienen además la misión de mantener constante la presión de entrada en los
motores.
Las etapas del proceso de aprovechamiento de biogás generado tanto en el vertedero como
en los biodigestores son:
1. Mezclador:
En esta instalación se mezcla con el gas de vertedero, el procedente de la biodigestión y el gas
natural (caso de que fuese necesario).
2. Motores:
Se dispondría de motores, que funcionan por combustión interna, en los cuales entra el
biogás, mezcla del obtenido por desgasifcación del vertedero, de los biodigestores y con gas
natural (en caso de que fuese necesario, y en una proporción que nunca podría superar un
máximo).El ciclo de un motor de combustión interna puede defnirse como la serie completa de
acontecimientos que ocurren antes de que vuelvan a repetirse. El motor con ciclo de 4 tiempos
necesita 4 movimientos de cada pistón, dos hacia arriba y dos hacia abajo (dos revoluciones
completas del cigüeñal), para completarlo. Los tiempos, en el orden en que se reproducen, se
llaman:
1º. Admisión
2º. Compresión
3º. Explosión o carrera de fuerza
4º. Escape o descarga
La primera etapa del ciclo Otto, la de admisión, empieza cuando el pistón está colocado en la
parte superior del cilindro. Con la válvula de escape cerrada y la admisión abierta, el pistón se
mueve hacia abajo provocando la admisión al producirse un vacío parcial en el interior del
cilindro. La presión atmosférica, por ser mayor que la que existe en el interior del cilindro, hace
que entre aire y se mezcla en proporciones adecuadas con el combustible.
A continuación se produce la comprensión. En esta etapa ambas válvulas están cerradas y la
mezcla de combustible queda en el cilindro que ahora está cerrada. El pistón al moverse hacia
arriba dentro del cilindro comprime la mezcla combustible.
Cuando el pistón ha llegado al punto muerto superior (PMS) la mezcla combustible que entró
al cilindro durante la admisión ha quedado comprimida. En este momento del ciclo dicha
Página | 56
carga combustible se infama por medio de una chispa producida por la bujía y se verifica la
combustión. Debido al calor generado por la combustión, se expanden los gases y se produce
una alta presión en el interior del cilindro. Esta presión actúa en forma de “de empuje” contra
la cabeza del pistón, obligando a bajar, lo que constituye la transmisión de la energía al
cigüeñal en forma de fuerza de torsión o rotatoria.
Cuando el pistón se acerca al punto muerto inferior (PMI) la posición que corresponde al fn de
la energía, la válvula de escape, se abre disminuyendo la presión en el interior del cilindro. Esta
válvula permanece abierta mientras el pistón se mueve hacia arriba, hasta que llega al punto
muerto superior (PMS). Cuando el pistón alcanza la posición más alta se cierra la válvula de
escape.
3. Alternador:
El funcionamiento de un alternador está basado en el hecho de que un conductor eléctrico
corta líneas de fuerza de un campo magnético, se induce de él una f.e.m (fuerza
electromotriz); careciendo de importancia que el campo magnético esté fjo y el conductor se
mueva o por el contrario, sea el conductor el que este fjo y el campo magnético sea el que se
mueva.
La misión principal del alternador consiste en transformar la energía mecánica generada como
consecuencia del movimiento de los cilindros durante la combustión de los gases en los
motores en energía eléctrica
4. Transformador:
Es un dispositivo que se encarga de “transformar” el voltaje de corriente alterna que tiene a su
entrada en otro diferente que entrega a su salida
5. Antorchas:
La antorcha de vertedero se utilizarían o bien cuando dicho gas no es de buena calidad,
quemándose en este caso hasta que la riqueza del gas alcanza un grado lo suficientemente
bueno para meterlo a motores, o bien cuando se produzca una parada, emergencia o avería en
la instalación de generación (problema eléctrico, de automatización de los propios motores,
etc.) por las que se haga necesario darle salida a dicho gas.
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5 BIOGÁS DE DIGESTORES. BIOGÁS DE DEPURADORAS DE
AGUAS RESIDUALES
5.1
Lodos de depuración de aguas residuales urbanas
Los lodos de depuración procedentes de los tratamientos primario y secundario que se
realizan en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales pueden someterse a tecnologías
de digestión anaerobia para producir biogás, lo que resulta especialmente interesante, cuando
de considerar una aplicación energética del biogás producido se trata, a partir de la cifra de
100.000 habitantes equivalentes. En la actualidad, y fruto de la propia evolución de este
sector de tratamiento de residuos en nuestro país, la utilización energética del biogás
generado a partir de este tipo de residuo ha alcanzado un importante grado de desarrollo
Plan Integral de Residuos de Extremadura 2009-2015 (PIREX)
Plan Nacional Integrado de Residuos (PNIR) 2007-2015
5.2
INTRODUCCIÓN
NACIONAL
•
•
•
Directiva 91/271/CEE sobre el tratamiento de las Aguas Residuales Urbanas
Resolución de 14 de junio de 2001, de la Secretaría General de Medio Ambiente, por la
que se dispone de la publicación del Acuerdo de Consejo de Ministros, de 1 de junio de
2001, por el que se aprueba el Plan Nacional de Lodos de Depuradoras de Aguas
Residuales 2001-2006
Plan Nacional Integrado de Residuos (PNIR) 2007-2015
AUTONÓMICO
•
•
DEROGADO. ORDEN de 9 de febrero de 2001, por la que se da publicidad al Plan
Director de Gestión Integrada de Residuos de la Comunidad Autónoma de
Extremadura de 2000
Resolución de 12 de abril de 2010, de la Secretaría General, por la que se acuerda la
publicación del Plan Integral de Residuos de Extremadura 2009-2015 (PIREX)
Página | 58
El Biogás de Depuradoras de Aguas Residuales se genera a partir de la digestión anaeróbica de
los fangos primarios de las plantas de tratamiento de aguas residuales.
→ Lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas
→ Lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales industriales
La producción de lodos de depuradoras está aumentando rápidamente debido al aumento del
nivel de tratamiento del agua y al crecimiento del número de estaciones de depuración de
aguas residuales (EDAR), como consecuencia de la puesta en práctica de la Directiva Europea
sobre Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas (Directiva 91/271/CEE). El tratamiento de
estos lodos, mediante el proceso de digestión anaeróbica, es una alternativa que permite el
aprovechamiento de los mismos para la obtención de biogás (Fuente: Muñoz y Sánchez, 2005)
Inicialmente, el tratamiento anaeróbico fue aplicado a lodos de plantas de tratamiento de
aguas municipales y para tratar aguas procedentes de la industria conservera. Sin embargo, en
la actualidad se emplea también para tratar agua residual industrial con elevada carga
orgánica (2000 a 30000 mg O2/l de DBO). Las industrias de fabricación de bebidas, producción
de leche y derivados, azucarera, textil y petroquímica son algunos ejemplos de industrias que
emplean el proceso anaeróbico para el tratamiento de sus aguas residuales. Sin embargo, el
tratamiento biológico de las aguas residuales de origen urbano suele ser un proceso de
degradación aeróbico (en presencia de oxígeno), ya que estas aguas presentan menores
concentraciones de materia orgánica (100 a 300 mg O2/l de DBO).
5.2.1
GESTIÓN Y /O TRATAMIENTO DE LOS LODOS DE DEPURACIÓN
Modelo de Gestión
La Directiva 91/271/CEE exige que, a partir del año 2005, la práctica totalidad de las
aglomeraciones urbanas de la Unión Europea sean dotadas de sistemas colectores adecuados,
así como de estaciones depuradoras que sometan las aguas residuales a un tratamiento
secundario antes de ser vertidas a cauces públicos.
En junio de 2001 se aprobó el I Plan Nacional de Lodos de Depuradora EDAR 2001-2006 (I
PNLD), publicado en el BOE del 12 de julio. Ese Plan finalizó su periodo de validez el 31 de
diciembre de 2006.El PNLD (2001-2006) tenía por objeto mejorar la gestión de los lodos, y en
particular optimizar la aplicación agrícola, protegiendo el medio ambiente y especialmente la
calidad del suelo. El PNLD (2001-2006) priorizaba el reciclado de los nutrientes del LD sobre
otras posibles opciones respetando el principio de jerarquía establecido en la normativa de
residuos.
Página | 59
Utilización de los lodos de depuradora en agricultura
Prácticamente todos los lodos procedentes de aguas residuales urbanas se han aplicado a
parcelas agrícolas próximas a las depuradoras. Aunque en determinados lugares los
agricultores son reacios a su empleo, lo que puede provocar problemas por la posible
acumulación de elementos tras las excesivas dosis de aplicación en las parcelas donde los
titulares sí han autorizado la aplicación de los lodos tratados.
Situación que ha hecho innecesario desarrollar la normativa técnica de este tipo de plantas
que se proponía en el anterior Plan Director Nacional de Lodos de Depuradora.
http://www.mapa.es/app/Condicional/Modulos/inicio.aspx?pg=8&lng=es
Utilización de los lodos generados en los Ecoparques
Alguno ecoparques disponen de planta de compostaje para lodos, aunque no se utilizan, al
existir una alternativa ambiental y económicamente más sostenible, siempre que los lodos
cumplan los requisitos legales para su aplicación al suelo.
5.3
LODOS DE ESTACIONES DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES URBANAS
Fuente: Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA
Los lodos o fangos de depuración constituyen el residuo semisólido resultante del proceso de
depuración de las aguas residuales urbanas, por el cual se eliminan la mayor parte de los
contaminantes disueltos y en suspensión contenidos en dichas aguas.
El fango (lodo) suele ser un líquido o semisólido con un contenido en sólido variable,
dependiendo de las operaciones de tratamiento recibido, y que suele estar comprendido entre
el 0,25 % y el 12 % en peso.
En general, los fangos están formados por los sólidos sedimentados del agua residual, el
exceso de microorganismos producidos durante el tratamiento biológico, los productos
sedimentados por coagulación natural o provocada de las partículas en suspensión o de
carácter coloidal y los precipitados químicos formados por la reacción de los coagulantes con
las partículas disueltas. Estos lodos, ricos en nutrientes (N, P y K), están constituidos, en
algunos casos, por más del 60% de materia orgánica.
Los lodos son residuos que poseen una capacidad contaminante importante y, por tanto,
también se requiere su tratamiento, siendo necesario en muchos casos su traslado.
La procedencia de los sólidos producidos en las plantas de tratamiento varía en función del
tipo de planta y del modo de explotación.
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PRINCIPALES FUENTES DE SÓLIDOS Y FANGO
Desbaste
Sólidos gruesos
Desareando
Arenas y espumas
Preaireación
Arenas y espumas
Decantación primaria
Fango primario y espumas
Tanques de aireación
Sólidos suspendidos
Sedimentación secundaria
Fango secundario y espumas
Instalaciones de tratamiento de fangos
Fango, compostaje y cenizas
Tabla 5.1.Principales fuentes de sólidos y fango. Fuente: Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en
Extremadura. Proyecto ALTERCEXA
5.4
LODOS DE ESTACIONES DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
El origen de las aguas residuales se encuentra en un amplio número de procesos industriales
que emplean el agua para fines muy variados.
Según Robert A. Corbitt (Corbitt, 2003), aproximadamente dos tercios del agua residual que se
genera en la industria proviene de procesos de refrigeración.
No obstante, el agua se emplea en prácticamente todos los procesos industriales, durante los
cuales es alterada y su calidad degradada debido al aporte de nutrientes, sólidos en
suspensión, bacterias, materia orgánica y en algunos casos elementos tóxicos.
Las aguas residuales industriales con elevada carga orgánica son susceptibles de ser utilizadas
como substrato para la digestión anaeróbica. Sin embargo, la composición de los efluentes
industriales es tan variable como su caudal y depende de las particularidades de cada
industria.
En términos generales, las aguas residuales industriales con mayor contenido en materia
orgánica son las provenientes de la industria alimentaria (conservera, láctea, bebidas
fermentadas y destiladas, carne y productos de avicultura, remolacha azucarera, levadura,
café, pescado, arroz, panadería, caña de azúcar y aceites), farmacéutica, textil, industria de
materiales (pulpa y papel, madera y productos petroleoquímicos) y química (detergentes y
pesticidas) (Nelson y Avijit, 1998).
Página | 61
6 BIOGÁS DE DIGESTORES. BIOGÁS AGROINDUSTRIAL
6.1
6.1.1
REFERENCIA MARCO LEGAL
En el Plan de Energías Renovables (PER) 2005-2010 se considera la producción de biogás como
una energía renovable que además representa una solución medioambiental y de tratamiento
de residuos. Así mismo, en los países de nuestro entorno, también se considera el biogás en
general y el del sector agroindustrial en particular como una energía renovable, que además
tiene una componente medioambiental de reducción de emisiones evitadas de Gases de
Efecto Invernadero (GEI) en el sector eléctrico.
Por tanto, el aprovechamiento energético del biogás debe considerarse como una importante
fuente de energía renovable, que fundamentalmente se obtiene a partir de cuatro tipos de
subproductos orgánicos: los residuos sólidos urbanos (RSU), los lodos de las plantas de
depuración de aguas residuales urbanas, los efluentes de las industrias agroalimentarias y los
diferentes tipos de estiércoles ganaderos.
Otro factor que tiene una importancia capital a la hora de marcar las prioridades de inversión
en el sector energético PER 2011-2020, será el cálculo del sobreprecio de la tarifa eléctrica de
la producción energética del biogás respecto al precio de la tarifa eléctrica del pool español y
que permita rentabilizar las instalaciones de producción. Este sobrecoste deberá ser justificado
en cualquier caso con los costes de la compra de derechos de emisión que España deberá
asumir para cumplir con los compromisos del Protocolo de Kyoto, teniendo en cuenta que
actualmente la tonelada de CO2 equivalente se sitúa en el entorno de los 20 euros.
Comentarios.-Residuos ganaderos
La aplicación de proceso de digestión anaerobia en residuos ganaderos sólo es posible
tecnológicamente a partir de una elevada concentración de cabezas de ganado en
explotaciones intensivas. El nivel de aprovechamiento energético actual de estos residuos
puede considerarse bajo
Por tanto la digestión anaerobia es una tecnología interesante para tratar los residuos
producidos en explotaciones ganaderas intensivas con alta concentración de ganado. No
obstante y debido a la competencia de otras tecnologías, con el secado térmico de purines
empleando gas natural como combustible, esta aplicación tiene en nuestro país un nivel de
utilización muy bajo en la actualidad
Comentarios.-Residuos industriales biodegradables
El empleo de tecnologías de digestión anaerobia para el tratamiento de los residuos
biodegradables generado en industrias como la cervecera, azucarera, alcoholera, láctea,
oleícola, etc es bastante común en nuestro país, y sus perspectivas de desarrollo son
Página | 62
consistentes por cuanto este tipo de tecnologías están insertas perfectamente dentro del
propio proceso industrial
6.2
INTRODUCCIÓN
El sector agroindustrial es la principal fuente generadora de subproductos y compuestos
orgánicos. Los subproductos y residuos que forman el grupo de las materias primas
agroindustriales son los que provienen de:
•
•
•
•
•
La agricultura
La pesca
La ganadería
La industria alimentaria
La industria bioenergética
industrias de biodiesel (subproductos vegetales)
industrias de bioetanol (subproductos vegetales)
biorrefinerías.
Glicerina
6.2.1
LOS RESIDUOS AGROPECUARIOS
Los residuos agropecuarios son una fuente importante de residuos de elevado potencial
contaminante en Europa, y dentro de éstos, los residuos ganaderos constituyen el principal
problema ambiental. Quizá esta sea una de las causas que favorece el hecho de que los
residuos ganaderos se utilicen significativamente más que el resto de residuos agrícolas para la
obtención de biogás.
Los residuos agrícolas pueden ser de diversos tipos: restos de poda y ramas de cultivos
leñosos, plantas verdes y tallos de cultivos herbáceos, pajas de cereales de invierno, tallos y
cascarillas de cereales de primavera, restos de frutas y hortalizas, residuos plásticos de
invernaderos, substratos, residuos de productos fitosanitarios (pesticidas y fertilizantes),
envases de productos fitosanitarios, aceites usados y envases que los han contenido, etc.
Los residuos ganaderos, por su parte, también son muy variados: mezcla de las deyecciones
animales (sólidas y líquidas), restos de la cama, alimentos y agua en cantidades variables y con
consistencia fluida o pastosa, antibióticos y otros medicamentos de uso veterinario,
detergentes y envases de medicamentos de uso veterinario (Rodríguez et al., 2007).
La intensificación de la actividad ganadera ha supuesto la producción de grandes volúmenes
de residuos orgánicos con los consiguientes problemas de gestión y eliminación que se
derivan.
Página | 63
6.2.2
CLASIFICACIÓN DE LOS SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS DEL GRUPO DE MATERIAS
PRIMAS AGROINDUSTRIALES
Entre los tipos de materias primas agroindustriales merece mencionar por su potencial en la
producción de biogás las siguientes:
De origen animal:
→ Purín de cerdo
→ Estiércol de vaca
→ Gallinaza
→ Restos de otras especies
De origen vegetal:
→ Hierba
→ Hoja de remolacha
→ Paja
→ Trigo
→ Cultivos energéticos (con una elevada producción de biogás)
→ Microalgas
De la Industria Alimentaria de origen vegetal: bagazo de la industria cervecera o residuos
hortofrutícolas (citrícolas, del olivo y las almazaras, etc)
→ Excedentes
→ No conformes
→ Subproductos de su transformación
→ Etc
Otros residuos de la Cadena alimentaria: residuos y aceites de gastronomía
De la Industria Alimentaria de origen animal: Subproductos de origen Animal No
Destinados al Consumo Humano (SANDACH).
→ Residuos cárnicos
→ Residuos lácteos
→ Residuos del pescado
6.2.2.1
CLASIFICACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS AGROINDUSTRIALES DE LA INDUSTRIA
ALIMENTARIA DE ORIGEN ANIMAL
En función del riesgo que implican para la salud pública, animal y del medio ambiente, y el
riesgo que implican para la protección de la cadena alimentaria humana y animal, los
subproductos SANDACH se clasifican en las siguientes categorías:
- Categoría 1: aquellos materiales que presentan un mayor riesgo.
Por ello el único destino posible de estos materiales es la eliminación.
Página | 64
Algunos ejemplos son: materiales específicos de riesgo (MER), productos derivados de
animales a los que se hayan administrado sustancias prohibidas, residuos del catering
internacional, etc.
- Categoría 2: materiales que presentan un riesgo intermedio y los usos de dichos materiales
son distintos de la alimentación animal.
Ejemplos: estiércol y contenido del tubo digestivo o animales que mueran sin ser sacrificados
para el consumo, incluida la erradicación de enfermedades, entre otros.
- Categoría 3: son los que tienen un menor riesgo; por ello, los usos son más amplios que en
las otras dos categorías anteriores, incluyendo la alimentación animal en algunos casos. Son las
partes de animales que se consideran aptos para el consumo humano de conformidad con la
normativa comunitaria, pero que no son destinados a este fin
A partir del 4 de marzo de 2011 entrará en vigor el nuevo Reglamento (CE) nº 1069/2009 del
Parlamento Europeo y del Consejo, que establece una serie de pequeñas diferencias respecto
al actual Reglamento 1774/2002, que se refieren a la utilización de las diferentes categorías de
SANDACH y los tratamientos que deben recibir para su uso en plantas de biogás
•
RESUMEN NUEVOS REQUISITOS ESPECIFICADOS EN EL NUEVO REGLAMENTO (CE) nº
1069/2009
Materiales Categoría 2
Señalar que ciertos materiales de categoría 2 (estiércol, tubo digestivo y su contenido, etc.)
pueden ser utilizados directamente para su uso en plantas de biogás.
El resto de materiales de categoría 2, deberán ser sometidos a una esterilización a presión.
Materiales Categoría 3
Por su parte, los materiales de categoría 3 pueden ser utilizados en plantas de biogás sin
ningún tratamiento previo.
Digestatos
Los digestatos obtenidos a partir de material de categoría 1 deberán ser eliminados, mientras
que los digestatos obtenidos a partir de categoría 2 y 3, pueden ser utilizados como enmienda
orgánica, según la normativa correspondiente.
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Gráfico 6.1.SANDACH permitidos en plantas de biogás y sus pretratamientos. Fuente: El sector del biogás agroindustrial en
España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid
16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino
6.3
CARACTERÍSTICAS DE LOS SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES
6.3.1
PARÁMETROS A EVALUAR
Los principales parámetros que deberán evaluarse para la caracterización de las materias
primas agroindustriales utilizables en las plantas de biogás son los siguientes:
•
•
•
Sólidos totales (ST): porcentaje de sólidos que forman la materia fresca.
Sólidos Volátiles (SV): porcentaje de sólidos totales (ST) que se volatilizan mediante
calcinación a 550ºC. Representa la medida de la materia orgánica que se transforma
en biogás mediante la digestión anaerobia mesófila o termófila de los compuestos
orgánicos. La producción de biogás de un sustrato suele referirse a los sólidos volátiles,
y una manera de expresar la biodegradabilidad es como porcentaje de sólidos volátiles
eliminados.
Nutrientes: una adecuada proporción de nutrientes en las materias primas tiene un
efecto fundamental sobre la producción de biogás, la formación de la biomasa
microbiana, la concentración de enzimas y coenzimas necesarias en el proceso y la
creación de las denominadas sustancias buffer. Las sustancias buffer son aquellas que
favorecen las condiciones del proceso, aportando capacidad tampón o reguladora a la
mezcla, estabilizando el pH.
Página | 66
El Carbono y El Nitrógeno
El carbono y el nitrógeno son las fuentes principales de alimentación de las bacterias
formadoras de metano; siendo el carbono la fuente de energía de los microorganismos,
mientras que el nitrógeno contribuye a la formación de nuevas células.
Exceso/Defecto de Nitrógeno
Si no existe suficiente cantidad de nitrógeno en el medio para permitir que las bacterias se
multipliquen, la velocidad de producción de gas se verá limitada; si por el contrario hay exceso
de nitrógeno en el medio, se produce amoniaco, el cual, en grandes cantidades, es tóxico e
inhibe el proceso, elevando los valores de pH.
Exceso/Defecto de Carbono
Si el carbono se encuentra en exceso, el proceso se hace más lento y tiende a acidificar el
medio, produciendo ácidos grasos volátiles (AGV), los cuales, en exceso inhiben la
fermentación anaerobia.
Relación C/N
En general, los deshechos animales presentan una relación C/N por debajo del óptimo de
mecanización, debido a sus elevadas concentraciones de nitrógeno y por ello, el rendimiento
en producción de biogás se mejora significativamente cuando se codigiere con residuos
agrícolas u otros sustratos orgánicos con elevada relación C/N.
Tabla 6.1.Relaciones C/N de algunos sustratos. Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima
agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente:
Flotats X
6.3.2
RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS MÁS SIGNIFICATIVAS DE LOS SUSTRATOS
AGROINDUSTRIALES MÁS REPRESENTATIVOS
Conviene destacar que únicamente deben utilizarse como referencia general pues la
variabilidad de los mismos es muy acusada. Por tanto a la hora de efectuar un estudio real
para la construcción de una planta de biogás, es imprescindible hacer previamente una
valoración precisa de los subproductos que se van utilizar en el proceso de biodigestión.
Página | 67
Tabla 6.2.Resumen de las características más significativas de los sustratos agroindustriales más habituales.. Fuente: El sector
del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y
Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Adaptación de Steffen, R., Szolar, O., Braun, R. (1998).
Feedstocks for Anaerobic Digestion.
6.4
POTENCIAL DE GENERACIÓN DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL EN ESPAÑA.
FUENTE: MESA SOBRE MATERIA PRIMA AGRARIA Y BIOCOMBUSTIBLES. MINISTERIO
DE MEDIO AMBIENTE, Y MEDIO RURAL Y MARINO. MADRID 16 DE SEPTIEMBRE DE
2010
6.4.1
INTRODUCCIÓN
Para efectuar una evaluación del potencial del biogás agroindustrial en España, es
imprescindible conocer previamente la producción total de las principales materias primas
susceptibles de ser digeridos y teniendo en cuenta las particularidades de su producción,
estimar la cantidad real de los mismos que pueden ser utilizados en la producción de biogás.
Aunque en la mayoría de los países europeos el desarrollo del biogás se ha efectuado en base
a la utilización de los cultivos energéticos como cosustrato, en España esta posibilidad se ve
muy limitada por nuestras condiciones agro-climáticas.
Página | 68
En consecuencia deberán buscarse cosustratos alternativos entre los residuos de los cultivos
y/o entre los SANDACH que al mezclarles con los estiércoles y purines permitan obtener unos
rendimientos en producción de biogás que rentabilicen las instalaciones.
Por ello, se evalúan los diferentes subproductos y residuos generados en la actividad
agroindustrial española, entre los que se incluirán:
•
•
•
LOS ESTIÉRCOLES Y PURINES DEL SECTOR GANADERO
LOS SUBPRODUCTOS DE ORIGEN ANIMAL NO DESTINADOS A CONSUMO HUMANO
(SANDACH)
LOS RESIDUOS VEGETALES DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA Y LOS
SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA DE BIOCARBURANTES
A continuación se recogen de una forma resumida, la producción de los diferentes tipos de
subproductos agroindustriales y su potencial productivo de biogás. La información se ha
agrupado según el tipo de subproducto, su producción y su potencial productivo de biogás.
Tabla 6.3.Resumen de la producción de subproductos agroindustriales y su potencial productivo de biogás. Mesa sobre materia
prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.
Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.
En consecuencia de la tabla antes mostrada se desprende que el potencial de generación de
biogás agroindustrial en España es de aproximadamente 1.930 millones de m3/año, para
una producción total de subproductos de 78,87 millones de toneladas por año.
Página | 69
Conclusiones sobre los Estiércoles y purines
Los estiércoles y purines representan el 94,09 % de la producción total de subproductos
agroindustriales y únicamente alcanzan el 79,12 % de la producción de biogás, existiendo por
tanto un diferencial de 15 puntos porcentuales entre ambos parámetros. Ello es debido al
escaso potencial de producción de biogás de los mismos, cuyo valor medio es de 20,58 m3 de
biogás/Tm. Este reducido potencial productivo de biogás es más patente en el caso de los
purines, que representando el 58,27 % de la producción total de subproductos
agroindustriales, alcanzan únicamente el 25,76 % de la producción total de biogás y una
producción unitaria media de 10,82 m3 de biogás/m3de purín.
Por tanto los estiércoles y purines deberán ser considerados como subproductos
fundamentales a la hora de efectuar un programa de producción energética de fuentes
renovables, debido al volumen de los mismos y a sus excelentes características para ser
metanizados, pero será imprescindible mezclar con otros subproductos de mayor potencial de
producción de biogás(codigerir), para incrementar los ingresos por generación de biogás en las
instalaciones.
Conclusiones sobre Subproductos de origen animal no destinados a consumo humano
El caso de las harinas SANDACH es totalmente contrario al de los estiércoles y purines, pues
con tan solo 0,15 % de producción tiene una capacidad de generación de biogás de 2,84 % y un
valor medio 469 m3 de biogás/Tn.
Por tanto las harinas deben ser consideradas como excelentes subproductos para ser
codigeridos cuando procedan de plantas de Categoría 2.
Actualmente la mayor parte de los SANDACH de Categoría 2 se procesan en instalaciones de
Categoría 1 para obtener harinas y ello las invalida para ser utilizadas en plantas de biogás. Por
tanto, una de las líneas futuras de actuación debería potenciar la construcción de plantas de
Categoría 2 para de esta forma poder contar con un cosustrato de alta calidad para generar
biogás.
Conclusiones sobre Residuos Agroindustriales: Vegetales, Industria Agrícola y Ganadera,
Glicerina
Entre los residuos agroindustriales existe una enorme variabilidad, tanto en producción como
en potencial productivo de biogás. No obstante, de forma similar a las harinas SANDACH, con
tan solo una producción de 5,76 % tiene una capacidad de generación de biogás del 18,03 %,
con un valor medio 76,56 m3 de biogás/Tm de residuo agroindustrial.
Estos tipos de subproductos, que en general tienen un marcado carácter estacional, su
producción está muy dispersa y se localiza en ciertas áreas, tiene además elevados costes de
manejo, por lo que su utilización como cosustrato se limite, en general, a instalaciones de
biogás localizadas en áreas próximas de su punto de producción. Posiblemente podría ser
transportado fuera de las áreas de producción las harinas y la glicerina por sus elevados ratios
de generación de biogás de 469 m3 de biogás/Tm y 686 m3de biogás/Tm respectivamente.
Página | 70
6.4.2
ANÁLISIS PRODUCCIÓN Y POTENCIAL PRODUCTIVO EN BIOGAS DE ESTIÉRCOLES Y
PURINES EN ESPAÑA
6.4.2.1
PRODUCCIÓN TOTAL DE ESTIERCOLES Y PURINES DEL SECTOR GANADERO EN
ESPAÑA
De acuerdo con el censo agrario de 2008 y en base a los datos sobre producción de estiércoles
y purines de las diferentes categorías de animales de las distintas especies, la producción total
de los mismos se recoge en la Tabla siguiente:
Tabla 6.4.Producción total de estiércoles y purines del sector ganadero (año 2008). Mesa sobre materia prima agraria y
biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio
de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.
Página | 71
Esta producción total de estiércoles y purines del sector ganadero español que se reseña en la
tabla anterior, no puede tomarse íntegramente como fuente generadora de biogás del sector,
ya que se deberán descontar los estiércoles y purines del ganado extensivo.
6.4.2.2
PRODUCCIÓN TOTAL DE ESTIERCOLES Y PURINES DEL SECTOR GANADERO EN
ESPAÑA SUSCEPTIBLE DE SER UTILIZADO EN LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
De acuerdo con las características productivas de las diferentes especies ganaderas españolas,
únicamente se consideran a efectos de cálculo del potencial de producción de biogás:
→ El vacuno de leche y cebo,
→ El porcino intensivo y
→ La avicultura tanto de puesta como de carne(Broilers).
No obstante, teniendo en cuenta que la producción de broilers en España se efectúa
preferentemente sobre cama de aserrín, este sustrato, que representan 1.020.765,70 de
toneladas por año, tiene unos bajos índices de producción de biogás y por tanto, antes de
decidir su incorporación en los digestores, deberá evaluarse esta circunstancia junto a que
sus características intrínsecas puede causar problemas en el funcionamiento de los
digestores.
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Tabla 6.5.Producción total de estiércoles y purines del sector ganadero en España susceptible de ser utilizado en la producción
de biogás. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino.
Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.
6.4.2.3
PRODUCCIÓN TOTAL DE BIOGÁS
Con los ratios sobre producción de biogás de los distintos tipos de estiércoles y purines y de las
producciones totales de los mismos de las diferentes especies ganaderas, se calcula el
potencial de producción total de biogás de la cabaña española que se recoge en Tabla
mostrada a continuación
Página | 73
Tabla 6.6.Potencial de producción de biogás de estiércoles y purines de la ganadería intensiva (año 2008). Mesa sobre materia
prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.
Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.
6.4.2.4
CONSIDERACIONES
1) LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA DEL PURÍN
Fuente: III Jornada, Biocombustibles, aplicaciones prácticas en la industria agroalimentaria. Finca La Orden, 18 de noviembre
2009
Características y Composición del purín
Los efluentes líquidos de las granjas intensivas de ganado porcino o vacuno se denominan
vulgarmente purines. Son la mezcla de orina, heces y aguas de lavado de las granjas.Están
mayoritariamente constituidas por agua, conteniendo alrededor de un 3% a un 9% en peso de
materia sólida en suspensión y en solución.
Composición de un purín de cerdo
COMPOSICIÓN DE UN PURÍN DE CERDO
Contenido en materia seca total (%peso)
Contenido en materia orgánica (%peso)
DQO (mgr O2/litro)
DBO5 (mgr O2/litro)
Nitrógeno (% en peso de materia seca)
P2O5 (%e en peso de materia seca)
K2O (% en peso de materia seca)
Cu (ppm)
Zn (ppm)
6%
4%
68.000
23.000
9
5
7
28
42
Tabla 6.7.Fuente: III Jornada, Biocombustibles, aplicaciones prácticas en la industria agroalimentaria. Finca La Orden, 18 de
noviembre 2009
Página | 74
CONCEPTOS:
DQO(COD): Demanda Química de Oxígeno, es el volumen de oxígeno necesario para oxidar la
fracción orgánica de una muestra susceptible de oxidación química (se valora con dicromato
potásico en medio ácido).
DBO(BOD): Demanda Biológica de Oxígeno, es la medida de la cantidad de oxígeno necesaria
para la oxidación de la materia orgánica biodegradable como resultado de oxidación
bioquímica aerobia.
DBO5: Demanda Biológica de Oxígeno en cinco días de incubación.
SIEMPRE: DQO > DBO
SV Sólidos volátiles, Materia orgánica que se volatiliza a una temperatura de 550 ºC
Composición de un purín de vacuno
El purín de vacuno tiene una composición análoga, si bien el contenido en materia sólida y en
nitrógeno suelen ser más altos. Así, típicamente puede encontrarse un purín de vaca con 8%
en peso de materia sólida y con 12% en peso de N sobre la materia sólida. En cambio, los
contenidos en Cu y Zn suelen ser más bajos (2 ppm y 15 ppm, por ejemplo).
Condiciones de la Biodigestión anaerobia del purín
La biodigestión anaerobia del purín puede realizarse en condiciones mesofílicas (35 ºC -37 ºC)
o termofílicas (50 ºC-55 ºC).En el primer caso, la biodigestión es más controlable y se requieren
tiempos de retención hidráulica de 18-22 días. En la digestión termofílica, la operación es más
sensible a inhibidores (por ejemplo alcontenido en amoniaco del propio purín), pero se
requieren tiempos de retención hidráulica menores, del orden de 12-16 días. El proceso en
condiciones termofílicas tiene además la ventaja de la eliminación de los gérmenes patógenos.
En general, el proceso mesofílico se usa cuando el purín constituye más del 60% de la
alimentación al biodigestor, en tanto que el termofílico puede utilizarse cuando se realizac
obiodigestión con otros residuos y el purín está en menor concentración. La razón de esta
discriminación reside en la concentración de nitrógeno amoniacal, mayor en el purín que en
otros residuos y al hecho de que el contenido en amoniaco libre (inhibidor) es tres veces
mayor a 50 ºC que a 38 ºC.
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Gráfico 6.2.Fuente: III Jornada, Biocombustibles, aplicaciones prácticas en la industria agroalimentaria. Finca La Orden, 18 de
noviembre 2009
Rendimientos y características del biogás y del purín digerido
La producción de biogás en régimen mesofílico con una DQO del orden de 70.000mgrO2/l es
de 15 Nm3 por tonelada de purín. El biogás contiene 60-70% en volumen de metano, siendo el
resto mayoritariamente anhídrido carbónico. El biogás generado por la digestión anaerobia del
purín contiene sulfuro de hidrógeno en cantidades del orden de 2.000 a 5.000 ppm. Para
reducir esta concentración, se añade cloruro férrico durante la biodigestión, o bien se depura
el biogás por medios químicos o biológicos. La biodigestión elimina la materia orgánica
putrescible y responsable del mal olor fecal que caracteriza al purín. La DQO se reduce en un
40-60 % y la materia sólida en un 25-40 %. El nitrógeno ureico se transforma en amoniacal, por
lo que aumenta el contenido, ya inicialmente alto, de nitrógeno amoniacal en el purín digerido
hasta más del 70 % del nitrógeno total.
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Datos de una instalación de digestión anaerobia
DATOS DE UNA INSTALACIÓN DE DIGESTIÓN ANAEROBIA
Capacidad
Régimen mesofílico
Generación de biogás
Calor disponible (agua caliente)
Calor adicional opcional recuperable de humos del
motogenerador
Inversión Coste neto de tratamiento
Inversión Coste neto de tratamiento
100.000 t/a (DQO: 70.000 mg/l)
37ºC, 20 días de retención
1,5 mill. De Nm3/año (65% CH4)
4 mill. De kWh/año (motogenerador de
0,5 MW)
2 mill. De kWh/año
3 mill. De €
6 a 8 €/t de purín (sin transporte del
purín)
Tabla 6.8.Fuente: III Jornada, Biocombustibles, aplicaciones prácticas en la industria agroalimentaria. Finca La Orden, 18 de
noviembre 2009
2) PRODUCCIÓN DE ESTIÉRCOL
Fuente: Manual para la producción de biogás. Instituto de Ingeniería Rural, I.N.T.A. Castelar
Ing. A. M. Sc. Jorge A. Hilbert
Los valores tanto de producción como de rendimiento en gas de los estiércoles presentan
grandes diferencias entre distintos autores. Esto es debido al sinnúmero de factores
intervinientes que hacen muy difícil la comparación de resultados por lo tanto los valores
brindados en la tabla que se muestra a continuación deben ser tomados como orientativos.
Como norma se deberá tomar en cuenta que a raíz de estar trabajando en un medio biológico
sólo los promedios estadísticos de una serie prolongada de mediciones serán confiables
siempre y cuando figuren las condiciones en las cuales fueron realizadas las pruebas. En
cuanto al volumen de estiércol producido por las distintas especies animales son variables de
acuerdo fundamentalmente al peso y al tipo de alimentación y manejo de los mismos. Cuando
se encare un proyecto específico se recomienda realizar una serie de mediciones en el lugar
donde se emplazará el digestor.
CANTIDADES DE ESTIÉRCOL PRODUCIDO POR DISTINTOS TIPOS DE ANIMALES Y EL
RENDIMIENTO EN GAS DE LOS MISMOS TOMANDO COMO REFERENCIA EL KILOGRAMO DE
SÓLIDOS VOLÁTILES
ESPECIE
PESO VIVO
Kg ESTIERCOL L/dia
l/kg S.V.
%CH4
Cerdos
50
4,5-6
340-550
65-70
Vacunos
400
25-40
90-310
65
Equinos
450
12-16
200-300
65
Ovinos
45
2,5
90-310
63
Aves
1,5
0,06
310-620
60
Caprinos
40
1,5
110-290
-Tabla 6.9.Fuente: Manual para la producción de biogás. Instituto de Ingeniería Rural, I.N.T.A. Castelar
Página | 77
PRODUCCIÓN POR PLAZA Y AÑO DE ESTIÉRCOL FRESCO Y DE NITRÓGENO AL INICIO DEL
PERIODO DE ALMACENAMIENTO DEL PURÍN SEGÚN CATEGORÍAS DE PORCINO
Purín
Purín
Nitrógeno
GANADO
Categoría de animales
(l/día)
(m3/año)
kgN/plaza.año
Cerda en ciclo cerrado (incluye
Porcino
madre y su descendencia hasta la
48,63
17,75
67,17
finalización del cebo)
Cerda con lechones destete (0-6 kg)
13,97
5,1
15,28
Cerda con lechones hasta 20 kg
16,77
6,12
18,90
Lechón de 6/20kg
1,12
0,41
1,80
Cerdo de 20 a 50 kg
4,93
1,8
6,31
Cerdo de 50 a 100 kg
6,85
2,5
8,05
Cerdo de 20 a 100 kg
5,89
2,15
7,25
Verraco
14
5,11
15,93
Tabla 6.10.Fuente: Plan de Biodigestión de Purines. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.
3) IMPLICACIONES AMBIENTALES EN LA PRODUCCIÓN Y GESTIÓN DE PURÍN
Como ya se comentó anteriormente, los residuos ganaderos, son muy variados: mezcla de las
deyecciones animales (sólidas y líquidas), restos de la cama, alimentos y agua en cantidades
variables y con consistencia fluida o pastosa, antibióticos y otros medicamentos de uso
veterinario, detergentes y envases de medicamentos de uso veterinario (Rodríguez et al.,
2007).
La intensificación de la actividad ganadera ha supuesto la producción de grandes volúmenes
de residuos orgánicos con los consiguientes problemas de gestión y eliminación que se
derivan.
Así, las principales implicaciones ambientales se deben a la producción y gestión del purín.
Los purines están constituidos principalmente por materia orgánica (65-75% en base seca),
nitrógeno (4-6% medidos como nitrógeno elemental), fósforo (3,5-5,5% en términos de P2O5),
potasio (2,5-4 %como K2O), magnesio (0,5-1,5%) y calcio (3,5-4 %). No obstante, la
composición del os purines es muy heterogénea dependiendo de la especie, edad, tipo y
sistema de alimentación, sistema de limpieza, estado sanitario y fisiológico del animal,
etc.(Ferrer y Sanz, 1983).
Consideraciones respecto a la correcta gestión de los purines y la disminución de riesgos
de contaminación por nitratos.
Fuente: Biovec ingeniería ambiental
La contaminación por nitrógeno procedente de purines y estiércoles, en gran medida no se
debe al exceso de abono orgánico en determinadas zonas si no a la mala gestión de este.
Página | 78
Bases del problema:
1. Mala gestión del granjero-agricultor
La correcta gestión del abonado (tanto químico como orgánico) depende del granjero, y en
demasiadas ocasiones el único asesoramiento que tienen es el del comercial de productos
fitosanitarios. A este hecho se une demasiadas ocasiones el síndrome del bar. En el bar se
reúnen dos vecinos agricultores y demasiadas veces se dedican a competir sobre quien
consigue mayores rendimientos en sus campos. El agricultor que produce menos cantidad
queda ridiculizado en público. Al año siguiente aplicara unas dosis de abonado químico
muy superior, con el objetivo de intentar ridiculizar en el bar a su vecino. La consecuencia del
síndrome del bar, es que ambos vecinos reducen sus beneficios y contaminan los
acuíferos.
2. Dificultad de los cultivos en asimilar los nutrientes orgánicos.
Respecto a la dificultad de asimilación del nitrógeno contenido en los purines, un reciente
estudio Danés muestra que tomando como referencia el abonado químico, en igual
condiciones:
• El cultivo absorbe el 81% del nitrógeno con utilización de un purín fresco.
• El cultivo absorbe el 98% del nitrógeno con utilización de fracción líquida de purín digerida
anaeróbicamente.
3. Elevado coste del transporte
Transportar purines a largas distancias para su aplicación resulta caro, y el ganadero como
cualquier empresario mira siempre a su bolsillo. Cuantificar el poder fertilizante del purín, y
compararlo con el químico puede ayudar a su mejor valorización. El purín digerido
anaeróbicamente es homogéneo y mejor fertilizante, haciendo rentable económicamente
su transporte a mayor distancia que el purín fresco.
Conclusiones:
1.- El problema de contaminación por nitratos no se debe solo a las excreciones ganaderas.
2.- La digestión anaerobia es una buena herramienta para el correcto uso fertilizante de los
purines facilitando:
• Un producto homogéneo
• Más fácilmente asimilable por las plantas que un purín fresco
• Una correcta y sencilla separación de fases “sólido – líquido”
• Una fracción sólida que desprende muchos menos olores y más fácil de transportar valorizar
• Ahorro en fertilizante químico
3.- La separación de fases sólido –líquido permite un mejor uso fertilizante del purín.
4.- La administración ha de tomar medidas referentes a la gestión global del abonado, no
solo criminalizando a los productores ganaderos.
Página | 79
6.4.2.5
PLAN DE BIODIGESTIÓN DE PURINES. MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE Y MEDIO
RURAL Y MARINO 2009
La información incluida en este apartado se complementará con parte del contenido incluido
en el capítulo de Emisiones de CO2
Antecedentes
El 20 de julio de 2007 el Gobierno informó favorablemente, para su remisión al Consejo
Nacional del Clima y a la Comisión de Coordinación de Políticas de Cambio Climático la
Estrategia Española de Cambio Climático y Energía Limpia (Horizonte 2007-2012-2020), la
cual define el marco de actuación que deben abordar las Administraciones Públicas en España
para asegurar el cumplimiento por nuestro país de sus obligaciones en el Protocolo de Kioto e
incluye un Plan de Medidas Urgentes de la Estrategia de Cambio Climático y Energía Limpia
(EECCEL) que contempla más del 65 por ciento de las medidas contenidas en la Estrategia,
entrando en acción antes de finales de 2007 y para cada una de las cuales se establece el
Ministerio responsable, el plazo y los recursos requeridos y las emisiones de GEI evitadas en el
periodo 2008-2012.
A su vez, dicho Plan de Medidas Urgentes recoge la elaboración de este Plan de Biodigestión
de Purines, aplicable tanto en instalaciones con digestores rurales sobre balsas como en
instalaciones con digestores industriales en régimen centralizado o para explotaciones
individuales, cuyo objeto principal es la reducción de emisiones de GEI en la gestión de purines
y, al mismo tiempo, en las zonas vulnerables o con alta concentración ganadera, se facilitará,
para el caso de las instalaciones con digestores industriales, la gestión del nitrógeno contenido
en el digestato mediante postratamientos como por ejemplo separación sólido-líquido, la
eliminación o reducción-separación de nitrógeno de los purines.
Conclusiones sobre actividades emisores de Gases de Efecto Invernadero por el manejo
de estiércoles en las granjas y por su aplicación a los suelos como abono:
•
•
En la gestión de estiércoles, es el almacenamiento de los estiércoles líquidos o purines
del sector porcino el que contribuye en un mayor porcentaje (90,2 por cien) a las
emisiones de metano y que suponen en términos absolutos unas emisiones de 8,8 M T
CO2 eq.
Así mismo, en menor cuantía, el 4,0 por cien del N2O emitido en este capítulo equivale
en términos absolutos a unas emisiones de 0,12 M T CO2 eq. Ƒ
Respecto a la aplicación al suelo de los purines de porcino como abono, el porcentaje
de emisión de N2O del 5,7 por cien, se corresponde, en términos absolutos, con una
emisión de 1,1 M T CO2 eq. de N2O.
Así pues, teniendo en cuenta que en la gestión de los estiércoles líquidos o purines se emiten
fundamentalmente metano, para reducir de forma significativa las emisiones de GEI de este
sector es aconsejable fomentar la digestión anaerobia de parte de los mismos, solos o
en codigestión, mediante recuperación del metano y su posterior combustión o
aprovechamiento energético.
Página | 80
Objeto y ámbito de aplicación
El Plan de Biodigestión de purines tiene como objetivo la reducción de las emisiones de gases
de efecto invernadero de los purines mediante tratamientos basados en el proceso de
digestión anaerobia, que permitan la captación y cuantificación del biogás, y su posterior
valorización energética o eliminación por combustión.
La energía eléctrica producida, en su caso, a partir del biogás, por estas instalaciones, está
sujeta a la obtención de primas conforme a lo establecido en el RealDecreto 661/2007, de 25
de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen
especial.
El desarrollo del Plan para la reducción de gases de efecto invernadero se efectuará en
colaboración con las comunidades autónomas con el objetivo de alcanzar el tratamiento
de 9.470.000 t de purines/año, tanto en instalaciones de tratamiento centralizadas como
en granjas individuales.
El tratamiento de esta cantidad de purines determinará una reducción de 1,78 Millones de
toneladas de CO2 eq./año y de 8,9 Millones de toneladas de CO2 eq. durante el periodo
2008-2012.
Así mismo, para las zonas declaradas vulnerables de acuerdo con la la Directiva
91/676/CEE del Consejo, de 12 de diciembre de 1991, relativa a la protección de las aguas
contra la contaminación producida por nitratos utilizados en la agricultura (conocida
como “Directiva de Nitratos”),, así como en las zonas de alta concentración ganadera donde
se supera una carga de ganado intensivo, que produce purín, de 1,2 UGM (Unidad de Ganado
Mayor) por hectárea de superficie agraria de herbáceos, el Plan contempla también la
posibilidad de aplicar tecnologías complementarias a la biodigestión anaeróbica, que
permitan mejorar la gestión del nitrógeno del digestato mediante la separación sólido
líquido, la aplicación de procesos de eliminación o reducción-recuperación.
La determinación de la carga ganadera se efectuará a nivel de términos municipales en
subzonas de 20 Km. de diámetro, utilizándose para el cálculo de UGM los datos REGA
(Registro General de Explotaciones Ganaderas) y las equivalencias de cada categoría de
porcino del Real Decreto 324/2000, de 3 de marzo, sobre normas básicas de ordenación de
explotaciones porcinas y para determinar las hectáreas de superficie agraria de herbáceos
se incluirán las tierras ocupadas por cultivos temporales, las praderas temporales y las
tierras dedicadas a huertas.
Para potenciar la valorización agrícola del digestato y el reciclado de materias primas frente a
los postratamientos complementarios como por ejemplo separación sólido-líquido,
eliminación o reducción-recuperación de nitrógeno, se incluyen en el artículo 10 del Real
Decreto de bases reguladoras de las subvenciones para fomentar la aplicación de los
procesos técnicos del plan de biodigestión de purines límites de las ayudas según el valor
medioambiental de las actividad realizada.
Puesto que la digestión anaerobia de purines resulta poco eficiente desde el punto de vista
energético, tanto en las plantas individuales como en las instalaciones centralizadas se
Página | 81
permitirá la aplicación de procesos de codigestión para mejorar el rendimiento
energético de las instalaciones de metanización y, de esta forma, beneficiarse de la
financiación que supone la prima eléctrica del biogás contemplada en el Real Decreto
661/2007, de 25 de mayo. No obstante, dado que el objetivo prioritario de este Plan es
maximizar el tratamiento de los purines para reducir sus emisiones de metano, se disminuirá
progresivamente la subvención de la instalación centralizada o individual con digestores
industriales, cuando se sobrepase el 20 por cien de otro substrato distinto de los
estiércoles en la mezcla a digerir con el purín.
Líneas de actuación
Para el sector ganadero, los gastos de la gestión de los estiércoles y purines deben estar
incorporados en los costes de producción y, por ello, la valorización agronómica de los
mismos y la posible aplicación de tecnologías de tratamiento de purines para reducción
de GEI, han de evaluarse como factores de viabilidad económica de las explotaciones
ganaderas.
La problemática medioambiental de la gestión de los purines se manifiesta
fundamentalmente en las zonas de alta concentración ganadera por las limitaciones que
se imponen en la Directiva de Nitratos, tanto en las zonas declaradas como vulnerables
donde son de aplicación los “Programas de Acción”, como en el resto de las zonas agrícolas
donde deberán aplicarse los Códigos de Buenas Prácticas Agrícolas elaborados en las
diferentes comunidades autónomas.
El desarrollo de las tecnologías de digestión anaerobia de purines tiene un efecto
medioambiental directo en la reducción de sus emisiones de GEI, pero no tienen
incidencia sobre el contenido de nitrógeno de los referidos subproductos. Por tanto, en las
referidas zonas de alta concentración ganadera las instalaciones podrán complementar
las tecnologías de metanización con postratamientos para mejorar la gestión del
nitrógeno del digestato, como por ejemplo separación sólido-liquido o procesos de
eliminación o reducción-recuperación del contenido de nitrógeno de los purines.
En consecuencia, con carácter general, será preciso que por parte de las comunidades
autónomas se elaboren estudios específicos en las diferentes zonas ganaderas, para en
función de sus características agro-ganaderas y de acuerdo con los criterios
establecidos se autoricen las instalaciones de tratamiento centralizado de codigestión
complementadas, en su caso, con procesos de reducción de nitrógeno, o bien se opte por
las instalaciones de metanización individualizadas en las granjas, o por la combinación de
ambos sistemas.
INSTALACIONES INDIVIDUALES CON DIGESTORES RURALES SOBRE BALSAS DE
EXPLOTACIONES GANADERAS INTENSIVAS.
Este plan contempla la aplicación de procesos de fermentación anaeróbica en
explotaciones individuales mediante la adaptación de digestores rurales en las actuales balsas
de almacenamiento de purines, y la combustión directa en antorcha del biogás producido
(aconsejable en las instalaciones con una baja producción de purín) o, en su caso, el
aprovechamiento calorífico (calor/frío) para su posterior empleo en la propia granja.
Página | 82
Teniendo en cuenta que la fermentación anaeróbica no rebaja la concentración de
nitrógeno del purín, con lo que no se abaratan los costes de su aplicación agrícola, el principal
beneficio de esta tecnología para el ganadero es la reducción de olores del purín digerido
y, medioambientalmente, a nivel general, al introducir este tipo de instalaciones en el
sector, se produce una reducción de GEI.
Para abaratar las inversiones de estas instalaciones pequeñas se considera importante poder
aprovechar, en la medida de lo posible, la infraestructura de almacenamiento de purines que
ya exista, adaptándose ésta a las correspondientes cubiertas de bajo coste que mejoren el
proceso de digestión anaeróbica y eviten las emisiones de metano a la atmósfera. En
consecuencia los costes de estas instalaciones son más reducidos, ya que para la
construcción de los digestores únicamente es necesario financiar la inversión
complementaria a los sistemas de almacenamiento de estiércoles que actualmente tienen
los ganaderos, así como los gastos para la adquisición de los sistemas de agitación,
seguridad, control de producción y sistemas de combustión o, en su caso, para el
aprovechamiento energético del biogás.
Para evitar la emisión de N2O y amoníaco de los purines digeridos, se fomentará la
aplicación de las Mejores Tecnologías Disponibles que minimicen su emisión durante el
almacenamiento y la aplicación agrícola, fijándose por las comunidades autónomas las
condiciones mínimas que deben cumplir las instalaciones en granjas individuales, entre las
que se incluirá la información relativa a la digestión del digestato, que deberá ser conforme
con la legislación ambiental aplicable.
INSTALACIONES DE TRATAMIENTO
CODIGESTORES INDUSTRIALES.
INDIVIDUALES
Y
CENTRALIZADAS
CON
En las zonas vulnerables y en las de alta concentración ganadera de porcino, pueden
construirse plantas individuales y centralizadas con
codigestores industriales para el
tratamiento de los purines procedentes de varias instalaciones ganaderas cercanas,
aprovechándose así la economía de escala.
En este caso, el biogás recogido se aprovecharía para la producción de energía eléctrica
o energía térmica en motores convencionales, o producción de energía eléctrica y
térmica en motores de cogeneración, o, se valoraran las posibles aplicaciones emergentes
del biogás.
Estas instalaciones centralizadas o individuales pueden maximizar la producción de biogás
empleando otros sustratos además de los purines. Se hablaría entonces de instalaciones
centralizadas o individuales de codigestion. En ellas se priorizará la digestión del purín,
mediante la reducción de las subvenciones a la inversión a medida que se incrementa por
encima del 20% en volumen de codigestato que se mezcle,conforme al artículo.10.3 del
Real Decreto de bases reguladoras de las subvenciones para fomentar la aplicación de los
procesos técnicos del plan de biodigestión de purines sobre límites de las ayudas según el valor
medioambiental de la actividad realizada.
Así mismo, en las zonas vulnerables, así como en las zonas de alta concentración
ganadera, las instalaciones podrán complementar las tecnologías de codigestión con otras
que permitan mejorar la gestión del nitrógeno del digestato como por ejemplo la separación
Página | 83
sólido-liquido o mediante procesos de eliminación o reducción-recuperación de nitrógeno de
los purines.
Para cumplir con el objetivo prioritario de reducción de GEI del Plan de Biodigestión de
Purines, todas las instalaciones centralizadas deberán incluir obligatoriamente el proceso
de digestión anaerobia.
Las plantas centralizadas o individuales de digestión (codigestión) anaerobia de purines
deberán contar con las instalaciones que se indican en el artículo 8.1.c del Real Decreto
de bases reguladoras de las subvenciones para fomentar la aplicación de los procesos
técnicos del plan de biodigestión de purines sobre requisitos de las instalaciones
centralizadas o individuales.
Estas instalaciones de codigestión, complementadas en su caso sistemas de separación
sólido-liquido o con procesos de eliminación o reducción-recuperación de nitrógeno del
purín, tendrán el carácter de instalaciones centralizadas en base a la mayor complejidad
de funcionamiento y se dimensionaran para poder tratar el volumen de estiércol generado por
diferentes núcleos ganaderos o distintas explotaciones. Los promotores de estas
instalaciones establecerán compromisos contractuales con los ganaderos para el suministro
de los estiércoles y purines, calculándose la producción de los mismos en base al número de
cabezas de cada explotación y conforme a los datos del anexo II sobre producción de cada tipo
de ganado.
En ambos casos, será necesario aportar a las comunidades autónomas la información relativa
a la gestión de los efluentes y subproductos resultantes de estos tratamientos, que deberán
cumplir con la legislación medioambiental.
Estas instalaciones se caracterizan por un alto coste de inversión en comparación con los
bajos costes de operación y su financiación será complementada con la que se deriva
del Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo.
Por ello, se considera que es imprescindible una etapa de planificación previa,
presentada ante la autoridad competente correspondiente, para asegurar la rentabilidad
de la planta y analizar sus potenciales impactos, donde se debería identificar y evaluar:
Cantidad y seguridad del suministro de los materiales orgánicos
biodegradables digeribles en el área de influencia de la planta y la
elaboración de un plan de suministro. Los promotores de estas instalaciones
establecerán compromisos contractuales con los ganaderos para el
suministro de los purines, calculándose la producción de los mismos en base al
número de cabezas de cada explotación y conforme a los datos del anexo II
sobre producción de cada categoría porcino.
En caso de codigestión, la relación purín/cosustrato debería ser la que
optimice la mayor producción de biogás, cumpliendo con las limitaciones del
artículo.10.3 del Real Decreto de bases reguladoras de las subvenciones
para fomentar la aplicación de los procesos técnicos del plan de biodigestión
de purines. Todas las plantas deben ser dimensionadas de forma
individualizada, para evitar sobre o infra dimensionamientos.
Página | 84
Existencia de mercado potencial de la venta de energía (calor y electricidad).
Impactos ambientales, socioeconómicos (incremento del transporte, olores) y
aceptación pública de dichas instalaciones.
Valoración de los costes de funcionamiento. Los ingresos derivados de la
venta de la energía y posiblemente del purín, junto con los ingresos por
tratamientos de los sustratos que se codigieren, deberían asegurar como
mínimo el coste de funcionamiento.
-Agentes económicos implicados en la planificación:
⇒ Los ganaderos como suministradores de purines.
⇒ Los suministradores de otros tipos de residuos.
⇒ Los consumidores de energía.
⇒ Los consumidores de purines digeridos.
⇒ Entidades gestoras de la instalación.
⇒ Autoridades públicas.
Medidas complementarias de reducción de emisiones de la gestión de purines.
En los casos en los que la codigestión no sea complementada con procesos de
reducción de nitrógeno, y para evitar la emisión de N2O y amoníaco de los purines
digeridos, se fomentará la aplicación de Mejores Tecnologías Disponibles (MTD,s) que
minimicen su emisión durante el almacenamiento y la aplicación agrícola, fijándose por las
comunidades autónomas las condiciones mínimas que deben cumplir las instalaciones a
implantar en granjas individuales.
Complementariamente a las actuaciones incluidas en el Plan de Biodigestrión de purines
se hace preciso promover el desarrollo de sistemas innovadores de gestión de estiércoles
procedentes de las explotaciones porcinas, respetuosos y compatibles con la protección del
medioambiente, que contemplen un enfoque integral de valorización y desarrollo de MTD,s en
la aplicación de estiércoles y digestato al campo.
Así mismo, se fomentará la aplicación de mejores técnicas disponibles en relación con la
aplicación de técnicas nutricionales, el ahorro de agua y el diseño de sistemas
de
almacenamiento de purines que minimicen el contenido de nutrientes en el estiércol, el
volumen de los mismos y las emisiones de gases en el sistema productivo. Con ello también
se facilitará el cumplimiento de la Directiva 91/676/CEE de Nitratos. P
or otra parte, el elevado contenido en amoniaco tanto de los purines como, en mayor medida,
en el purín digerido anaeróbicamente justifica también la aplicación de las reseñadas
MTD,s, ya que con ello se facilitará el cumplimiento de la Directiva 2001/81/ CE, del
Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de octubre de 2001, sobre techos nacionales de
emisión. La citada Directiva establece unos techos nacionales de emisión (la cantidad
máxima de una sustancia expresada en kilotoneladas que puede emitir un Estado miembro en
Página | 85
un año civil) que no deberán ser superados a partir del año 2010 por una serie de
contaminantes atmosféricos, entre los cuales se encuentra
Otras ventajas de la digestión anaerobia
Homogenización de la composición y de las partículas en suspensión.
Reducción de los malos olores y de compuestos orgánicos volátiles.
Reducción del contenido de materia orgánica y mantenimiento de la
concentración de nutrientes.
Balance energético positivo: es un proceso productor neto de energía renovable.
Contribución doble a la disminución de GEI: primero porque se capta el biogás
producido (rico en metano) y se evita su emisión a la atmósfera y segundo
porque al utilizarse como combustible, sustituye y disminuye el uso de los de
origen fósil.
6.4.2.6
PROGRAMA DE GESTIÓN DE PURINES DE LA JUNTA DE EXTREMADURA
Información requerida al promotor de la actividad
La información recogida en este punto será, como mínimo la siguiente:
→ Sistema de evacuación: método empleado en la extracción de los purines contenidos
en la fosa/balsa. Frecuencia de vaciado: número de vaciados anuales de la fosa/balsa.
→ Uso al que se destinan los purines: aplicación sobre el terreno como abono orgánico,
o bien, otras formas de gestión, llevadas a cabo por empresa externa autorizada o por
la propia empresa.
→ Se dispondrá de un Libro de Registro de Gestión de Estiércoles, que recoja al detalle los
volúmenes extraídos de la fosa o balsa, periodos de maduración y destino final de los
mismos.
→ Cuando se realice la valorización de estiércoles como abono orgánico, se elaborará y
presentará un Plan de Aplicación Agrícola de Estiércoles adecuado. Donde, entre otra
información, deberán adjuntar
1) Producción de estiércoles licuados y su contenido en nitrógeno; terrenos a abonar
con indicación de polígono, parcela, cantidad aplicada y cultivo sobre el que se
aplica; las labores a realizar y el tipo de explotación, ya sea de regadío o de secano.
2) Deberá asimismo considerarse la cantidad de purines y estiércoles que debida al
manejo de los animales, se aplican directamente sobre los terrenos en los que
mora el ganado.
3) Acreditación de la superficie disponible para el esparcimiento de los purines. Para
explotaciones que no tienen base territorial suficiente para aplicar el purín
producido, es necesario acreditar dicha superficie mediante cédula catastral y
autorización de vertido por parte de los propietarios que ceden sus parcelas para
el abonado.
4) Justificar que se respeta el valor máximo de factor agroambiental mediante los
cálculos oportunos.
Página | 86
5) En el Plan de Aplicación Agrícola de Estiércoles se justificará el cumplimiento del
régimen de distancias a cursos de agua, fuentes, pozos, núcleos de población,...en
el esparcimiento de purines.
→ Cuando la gestión se haga mediante otros sistemas, deberá justificarse
adecuadamente el tratamiento aplicado. Si la gestión la realiza una empresa externa,
se dispondrá del correspondiente contrato de aceptación. Si es el propio titular de la
instalación quién lleva a cabo la gestión de este residuo, deberá someter a los trámites
oportunos el sistema de tratamiento instalado.
Criterios a considerar en la valoración técnica del proyecto
En base al número y clase de animales para los que se solicita la explotación, al manejo del
mismo, y haciendo uso de los factores recogidos en las tablas del anexo IV del Decreto
158/1999 y del anexo I del Real Decreto 324/2000, se calcula la producción de nitrógeno en
kg/año debida a los purines y deyecciones de los cerdos. La superficie apta para el
esparcimiento de purines será tal que garantice el cumplimiento del valor máximo de factor
agroambiental de 170 kg/ha.año en regadío, y los 80 kg/ha.año en cultivos de secano. Para los
cálculos se tendrán en cuenta, tanto las aportaciones de purines y estiércoles sólidos de
porcino, como otros aportes de nitrógeno en la finca (estiércol procedente de ganado distinto
al porcino, fertilizantes con contenido en nitrógeno,...).
En cuanto a la frecuencia de vaciado de la fosa/balsa, ha de estar en torno a los 4-5 vaciados
anuales y siempre antes de superar los 2/3 de su capacidad.
El abonado con purín, se realizará adecuadamente, tras someterlo al correspondiente proceso
de maduración.
Para el cálculo de la superficie útil para esparcimiento de purines, deben restarse vías de
comunicación, zonas de protección de cauces, áreas sobre las que se ubiquen edificaciones o
corrales de manejo y en general cualquier superficie no apta para la agricultura.
Deberán justificar que el Plan de Aplicación Agrícola de Estiércoles cumple con el Código de
Buenas Prácticas Agrarias (Orden de 24 de noviembre de 1998, de la Consejería de Agricultura
y Medio Ambiente). Así como con todas las disposiciones que al respecto establecen el
Decreto 158/1999 y el Real Decreto 324/2000, en especial el régimen de distancias. Entre
otros aspectos, se garantizará que no se realicen aplicaciones del purín sobre suelos desnudos,
sobre suelos con pendientes superiores al 10 %, sobre suelos inundados o encharcados, antes
de regar ni cuando al tiempo amenace lluvia. No se aplicará de forma que se causen olores u
otras molestias a vecinos, debiendo para ello enterrarse, si el estado del cultivo lo permite, en
un periodo inferior a 24 horas.
Para el tratamiento del purín sin vertido, ya sea por desecación natural o artificial, compostaje
u otros, bastará con justificarse la tecnología utilizada, no exigiéndose la acreditación de
disponibilidad de superficie, siempre que se demuestre su destino comercial o el uso en
superficie agrícola o contratada del producto final desecado. Si se emplea depuradora de
purines, la aplicación de sus lodos como abono orgánico habrá de atenerse al cumplimiento de
la normativa vigente en materia de utilización de los lodos de depuradora en el sector agrario.
Página | 87
6.4.3
ANÁLISIS PRODUCCIÓN Y POTENCIAL PRODUCTIVO EN BIOGAS DE SANDACH
(SUBPRODUCTOS DE ORIGEN ANIMAL NO DESTINADOS A CONSUMO HUMANO)
EXCLUIDO ESTIÉRCOLES Y PURINES
6.4.3.1
PRODUCCIÓN ANUAL DE SANDACH EN ESPAÑA POR CATEGORÍAS, EXCLUIDO
ESTIERCOLES Y PURINES
De acuerdo con estimaciones realizadas por la Comisión Nacional SANDACH, la generación
potencial de subproductos de origen animal no destinados a consumo humano, en
explotaciones ganaderas y en mataderos es de más de un millón ochocientas mil toneladas
anuales. La Tabla que se muestra desglosa esta cifra por tipos de subproducto, origen y
categoría.
PRODUCCIÓN ANUAL DE SANDACH EN ESPAÑA POR CATEGORÍAS, EXCLUIDO ESTIERCOLES
(2008)
SUBPRODUCTO
MAMÍFEROS
AVICULTURA TOTAL (kg)
(kg)
(kg)
Material específico de
riesgo (MER)
77.709.373
Vísceras no aptas para
consumo humano y
partes de cadáveres
prohibidos en consumo
humano debido a la
presencia de ciertas
sustancias prohibidas y
residuos
o
contaminantes
y
CATEGORÍA 1 DE
residuos
SANDACH.
medioambientales
No apto para
172.799.373
Material
recogido
plantas de biogás
durante el
municipales
tratamiento de aguas
Población
residuales en mataderos
en los que los MER se
eliminan
Animales muertos en
granjas.
Rumiantes (Se incluyen
en esta
categoría por que en 95.090.000
España no se
les suele retirar el MER
antes de su eliminación)
CATEGORÍA 2 DE Vísceras no aptas para
SANDACH.
consumo humano y 22.715.595
292.623.819
Apto
para partes de cadáveres
Página | 88
plantas de biogás
previos
tratamiento por
Método 1
CATEGORÍA 3 DE
SANDACH
Apto
para
plantas
de
bigoás,
previo
tratamiento de
pasteurización/
higienización
prohibidos en consumo
humano debido a la
presencia de residuos de
medicamentos
veterinarios
o
contaminantes
que
superen los niveles
máximos permitidos
Animales
muertos
durante el transporte o
en espera de matadero
Animales muertos en
granjas. No rumiantes
Grasas
Sangre
Estómagos
Intestinos
Otras
vísceras
(pulmones,
hígado,
bazos….)
Huesos,
cuernos,
pezuñas
Pelaje, plumas
Patas, cabezas, cuellos
(aves)
Pieles y pellejos
TOTAL
14.356.224
255.552.000
221.249.452
213.191.036
27.579.438
16.022.960
x
57.424.895
70.495.984
X
129.571.000
77.898.285
86.147.312
X
49.674.710
101.672.780
X
169.768.859
139.266.506
1.333.769.382
X
491.617.027
1.359.963.217
1.825.386.409
Tabla 6.11.Producción anual de SANDACH en España por categorías, excluido estiércoles (2008). Mesa sobre materia prima
Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.
No se dispone de información actualizada sobre las cantidades de subproductos generadas en
otros sectores, tales como la industria alimentaria, la distribución alimentaria o los residuos de
cocina.
La cifra estimada de subproductos de explotaciones ganaderas y mataderos se reseña en la
tabla anterior, no puede considerarse en su totalidad como potencial fuente generadora de
biogás del sector.
Comentarios subproductos categoría 1
Como se ha indicado anteriormente, para la obtención de biogás a partir de subproductos de
categoría 1 el reglamento establece condiciones muy específicas de tratamiento y requiere la
eliminación posterior del digestato, por lo que su utilización pierde interés como posible
materia prima.
Página | 89
En cuanto al material de categoría 2 indicado en la Tabla anterior, requiere procesamiento
previo con el método 1. Este procesamiento se lleva a cabo en plantas de transformación
autorizadas que obtienen de los subproductos grasa y harinas de carne y hueso.
De acuerdo con el libro blanco de los SANDACH, la cantidad media de harina obtenida es del
40% del peso de la materia prima. Ello representaría una producción potencial de harinas de
117.050 toneladas anuales, que podrían utilizarse para la producción de biogás.
El problema es que en la actualidad apenas existen plantas de transformación autorizadas para
categoría 2 (tres, a enero de 2010). La mayor parte de los cadáveres de animales se están
procesando en plantas de categoría 1 (existen 23 a enero de 2010), por lo que adquieren a su
vez esta categoría, perdiendo interés como materia prima para la producción de biogás.
En cuanto a los subproductos de Categoría 3, debe considerarse que algunos de ellos no serán
utilizados en la producción de biogás por cuestiones técnicas: los huesos, cuernos, pezuñas,
pelaje, plumas, patas, cabezas, cuellos (aves), pieles y pellejos. El resto de subproductos de
esta categoría 3 son a priori buenas materias primas para la producción de biogás, por requerir
sólo una pasteurizacion/higienización previas, pero son a la vez materias primas demandadas
para la fabricación de piensos para animales de compañía (el sector cifra en 1.500.000 Tm
aproximadamente el volumen de subproductos animales procesado en España para este fin).
Por tanto, para la utilización de subproductos de categoría 3 para la producción de biogás, los
operadores tendrían que competir en el mercado por esta materia prima
Conclusiones
En consecuencia, en España de todos los subproductos potencialmente utilizables para la
producción de biogás, los de categoría 2, una vez transformados en harinas de carne y hueso
serían los más interesantes para la producción de biogás, al no disponer de una demanda tan
elevada para otros usos, como sucede con la categoría 3, ni requerir requisitos específicos
como ocurre con la categoría 1.
6.4.3.2
PRODUCCIÓN ANUAL DE SANDACH PARA BIOGÁS EN ESPAÑA, POR CATEGORÍAS,
EXCLUIDO ESTIÉRCOLES (2008)
La Tabla que se muestra a continuación presenta una estimación de la disponibilidad de
harinas de carne y hueso de categoría 2.
Debe tenerse en cuenta, como se ha comentado, la poca disponibilidad de plantas de
transformación de categoría 2, que complica la obtención de esta materia prima. Una posible
vía de solución a este problema es combinar la actividad de transformación con la de
producción de biogás en la misma planta.
Página | 90
Por otro lado, el nuevo marco legislativo que se aplicará a partir de marzo de 2011 a los
subproductos animales podría flexibilizar alguno de los requisitos exigidos a la producción de
biogás, y esto podría facilitar en algunos casos el uso de materiales de categoría 2 para este
fin.
Tabla 6.12.Producción anual de SANDACH para biogás en España, por categorías, excluido estiércoles (2008). Mesa sobre
materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de
2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.
6.4.3.3
PRODUCCIÓN DE BIOGÁS DE SANDACH, EXCLUIDO ESTIÉRCOLES Y PURINES
Con los ratios sobre producción de biogás de las harinas SANDACH y con la producción total de
los mismos mostrada en tablas anteriores, se calcula el potencial de producción total de biogás
de los SANDACH que se recoge a continuación.
Tabla 6.13.Producción anual de biogás en España, por categorías, excluido estiércoles (2008). Mesa sobre materia prima agraria
y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio
de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.
Estos datos sobre producción de biogás deben evaluarse teniendo en cuenta que actualmente
la producción de harinas de Categoría 2 se está procesando en plantas de Categoría 1 y por
tanto no pueden ser utilizadas en la producción de biogás. Además de los de categoría 3 que
son utilizados actualmente para alimentación de animales de compañía. Si a todo esto le
unimos que en base a las características intrínsecas de los SANDACH, estos deberán utilizarse
en una proporción limitada como cosustratos, es fácil deducir que el potencial teórico de
aproximadamente 55millones de m3de producción de biogás se verá reducido
considerablemente.
Página | 91
6.4.4
ANÁLISIS PRODUCCIÓN Y POTENCIAL PRODUCTIVO EN BIOGAS DE LOS RESIDUOS
VEGETALES DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA Y LOS SUBPRODUCTOS DE LA
INDUSTRIA DE BIOCARBURANTES
En este apartado se va a cuantificar una serie de subproductos resultantes de la actividad
agrícola y de la industria agroalimentaria, así como de la industria bioenergética, que se
consideran susceptibles de ser utilizados en la producción de biogás, clasificándolos en tres
grandes grupos:
1) Residuos vegetales.
2) Subproductos industria de transformación de productos agrícolas y ganaderos.
3) Subproductos de la industria bioenergética.
6.4.4.1 RESIDUOS VEGETALES
En este grupo se incluye una gran variabilidad de residuos, pero a efecto de su valorización
como materia prima para producir biogás,
Residuos Excluidos
Se excluirán todos aquellos residuos difícilmente metanizables por su alto contenido en
celulosa o lignina, como es el caso de la paja de cereales y similares. También se excluirán las
mermas de los cultivos hortícola y frutícola, debido a sus elevados costes y dificultades
logísticas en la recuperación.
En consecuencia únicamente se tendrán en cuenta la “retirada de productos hortícola y
frutícola” contempladas en los Programas Operativos del MARM que para una producción
total de 24 millones de toneladas de producción en el año 2008, se efectuaron unas retiradas
por un montante total de aproximadamente 125.000 toneladas.
Hay que señalar que esta cifra de retirada va disminuyendo cada año y deberá tenerse en
cuenta a la hora de hacer las previsiones de futuro.
PRODUCCIÓN DE RESIDUOS VEGETALES
SUBPRODUCTOS
Residuos vegetales
TOTAL RESIDUOS VEGETALES
(AÑO 2009)
Tn(año)
% RESPECTO AL TOTAL
125.000
125.000
2,75%
Tabla 6.14.Producción de residuos vegetales (año 2009) Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de
Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio
Rural y Marino.
Página | 92
PRODUCCIÓN DE BIOGÁS DE RESIDUOS VEGETALES (AÑO 2009)
SUBPRODUCTOS
PRODUCCIÓN BIOGÁS
TOTAL BIOGÁS (m3)
(Tn/año)
(m3/Tn ó m3)
Valor promedio
Residuos vegetales
125.000
106
13.250.000
TOTAL RESIDUOS
125.000
106
13.250.000
VEGETALES
Tabla 6.15.Producción de biogás de residuos vegetales (año 2009) Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles.
Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente
y Medio Rural y Marino.
6.4.4.2
SUBPRODUCTOS INDUSTRIA DE TRANSFORMACIÓN DE PRODUCTOS AGRÍCOLAS Y
GANADEROS.
En este apartado se incluirán diferentes tipos de subproductos de las industrias de
transformación del sector agrario, agrupadas en función de sus características intrínsecas para
producir biogás y del volumen generado.
Suproductos excluidos
Se excluyen de este apartado la producción de alpechines de las almazaras, ya que
actualmente en estas industrias se ha implantado con carácter general los sistemas de dos
fases en el proceso de producción de aceite y resultando un residuo conocido como alperujo
que debido a sus características intrínsecas son difícilmente metanizable.
Industria Transformación de frutas y hortalizas
Los residuos generados en las industrias de transformación de frutas y hortaliza, alcanzan
anualmente una cifra estimada en un 1.000.000 de toneladas.
Industria cervecera
La generación de bagazo de la industria cervecera española se estima en 500.000 toneladas
anuales.
Industria del vino
En la industria del vino se generan lías y orujos del proceso en si de producción del vino y las
vinazas que se originan en la destilación de excedentes de vino. En la valoración energética de
estos subproductos no se contabilizará la producción estimada de 550.000 toneladas anuales
de orujos, ya que por sus características intrínsecas son difícilmente metanizable.
Por tanto, en la industria del vino se generarán 250.000 toneladas anuales de lías y de la
destilación de cuatro millones de hectolitros anuales se generan 350.000 toneladas anuales de
vinazas.
Industria azucarera
Página | 93
La industria azucarera también es generadora de subproductos susceptibles de producir
biogás, como la pulpa y la melaza de remolacha cuyas producciones anuales estimadas son de
280.000 toneladas y 220.000 toneladas respectivamente.
Industria láctea
De la industria láctea el principal subproducto que puede utilizarse como materia prima en la
producción de biogás es el suero de leche generado en la fabricación de quesos. La
producción en 2009 de leche de vaca fue aproximadamente de 6 millones de toneladas y 20%
fue destinada a la fabricación de queso, lo que representan 1,2 millones de toneladas de leche
de vacuno. En este mismo año la producción de leches de cabra y oveja fueron
respectivamente 426.000 y 416.000 toneladas, lo que hace un total de 842.000 toneladas, de
las que se puede estimar que el 90% se destina a la fabricación de queso. En consecuencia,
teniendo en cuenta que en España se destina anualmente un total de 2.042.000 toneladas de
leche a la fabricación de quesos, se puede estimar una producción de 1.800.000 toneladas por
año de suero.
PRODUCCIÓN DE LAS INDUSTRIAS DE TRANSFORMACIÓN AGRÍCOLA Y GANADERA (AÑO
2009)
SUBPRODUCTOS
Tn(año)
% RESPECTO AL
TOTAL
Frutas y hortalizas
1.000.000
Bagazo de cerveza
500.000
Lías
250.000
Vinazas
350.000
Pulpa de remolacha azucarera
280.000
Melaza de azucarera
220.000
Suero de leche
1.800.000
TOTAL INDUSTRIA TRANFORMACIÓN AGRICOLA Y
4.400.000
96,81%
GANADERA
Tabla 6.16.Producción de biogás de las industrias de transformación agrícola y ganadera (año 2009) Mesa sobre materia prima
Página | 94
PRODUCCIÓN DE BIOGÁS DE LAS INDUSTRIAS DE TRANSFORMACIÓN
AGRÍCOLA Y GANADERA (AÑO 2009)
SUBPRODUCTOS
PRODUCCIÓN
BIOGÁS
(Tn/año)
(m3/Tn
ó
m3)
Valor
promedio
Frutas y hortalizas
1.000.000
106
Bagazo de cerveza
500.000
92
Lías
250.000
36
Vinazas
350.000
25
Pulpa de remolacha azucarera
280.000
106
Melaza de azucarera
220.000
250
Suero de leche
1.800.000
37
TOTAL INDUSTRIA TRANFORMACIÓN 4.400.000
73
AGRICOLA Y GANADERA
TOTAL BIOGÁS
(m3)
106.000.000
46.000.000
9.000.000
8.750.000
29.680.000
55.000.000
66.600.000
321.013.000
Tabla 6.17.Producción de biogás de las industrias de transformación agrícola y ganadera (año 2009) Mesa sobre materia prima
6.4.4.3
SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA BIOENERGÉTICA.
De acuerdo con informes de APPA, la capacidad de producción de las instalaciones de
producción de biodiesel en España en 2009 era de 4.088.820 Tm/año y la producción real fue
de 204.693 Tm/año. Esta producción genera aproximadamente 20.000 Tm. de glicerina por
año.
PRODUCCIÓN DE LAS INDUSTRIA BIOENERGÉTICA (AÑO 2009)
SUBPRODUCTOS
Tn(año) % RESPECTO AL TOTAL
Glicerina
20.000
TOTAL INDUSTRIA BIOCARBURANTE 20.000 0,44%
Tabla 6.18.Producción de las industrias bioenergética (año 2009) Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles.
Página | 95
PRODUCCIÓN DE BIOGÁS DE LA INDUSTRIA BIOENERGÉTICA (AÑO 2009)
SUBPRODUCTOS
PRODUCCIÓN
BIOGÁS
(Tn/año)
(m3/Tn ó m3)
Valor
promedio
Glicerina
20.000
686
TOTAL
RESIDUOS 20.000
686
VEGETALES
TOTAL
(m3)
BIOGÁS
13.720.000
13.720.000
Tabla 6.19.Producción de biogás de la industria bioenergética (año 2009) Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles.
6.5
POTENCIAL DE GENERACIÓN DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL EN ESPAÑA.
FUENTE: PROYECTO PROBIOGÁS. www.probiogas.es
Fuente: www.probiogas.es .Nota: Los datos publicados son estimaciones realizadas en base a indicadores estadísticos y no
suponen una encuesta de generación de residuos. Estos datos están siendo utilizados en el marco del proyecto PROBIOGAS con
el objetivo de analizar el potencial y la viabilidad de producción de biogás por codigestión a partir de mezclas de sustratos
representativas a nivel nacional
6.5.1
DESCRIPCIÓN DEL
(PSE PROBIOGAS)
PROYECTO
SINGULAR
Y
ESTRATÉGICO
PROBIOGAS.
DESARROLLO DE SISTEMAS SOSTENIBLES DE PRODUCCIÓN Y USO DE BIOGÁS
AGROINDUSTRIAL EN ESPAÑA.
6.5.1.1
INTRODUCCIÓN
El PSE Probiogás está enmarcado en el Plan Nacional de I+D Programa Nacional de Energía del
Ministerio de Ciencia e Innovación. Ainia centro Tecnológico lidera el Proyecto.
El proyecto singular y estratégico PROBIOGAS integra un conjunto de actividades de carácter
científico tecnológico que están interrelacionadas entre sí y que tienen como objetivo común
“el desarrollo de sistemas sostenibles de producción y uso de biogás en entornos
agroindustriales, así como la demostración de su viabilidad y promoción en España”
En PROBIOGAS participan 14 centros de investigación y 14 empresas o instituciones
relacionadas con las distintas áreas de conocimiento relacionadas con el biogás. Tiene una
duración prevista de 5 años y está apoyado por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través
de su programa de ayudas a Proyectos Singulares y Estratégicos. Las actividades del proyecto
comenzaron a finales de 2007.
Página | 96
6.5.1.2
OBJETIVO
El principal objetivo del proyecto es el desarrollo de sistemas sostenibles de producción y uso
de biogás en entornos agroindustriales, así como la demostración de su viabilidad y promoción
en España.
6.5.1.3
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1) Facilitar el desarrollo y consolidación del “BIOGÁS AGROINDUSTRIAL” como ENERGÍA
RENOVABLE en España desde una contribución de carácter científico-técnico.
2) Demostrar la capacidad de las plantas de biogás para contribuir a la REDUCCIÓN DE
EMISIONES de CO2 y otros gases de efecto invernadero, así como a la SOSTENIBILIDAD
GLOBAL DE LOS ENTORNOS AGROINDUSTRIALES (actividades agrícolas, ganadera y de
las industrias alimentarias)
3) Cuantificar la CANTIDAD Y DISPONIBILIDAD DE MATERIAS PRIMAS, principalmente
residuos orgánicos, su potencial de producción de biogás y sostenibilidad de su
utilización.
4) Desarrollar nuevas técnicas de CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA para aquellos residuos
agroindustriales más frecuentes y con mayores posibilidades en España
5) Caracterizar y mejorar los DIGESTATOS producidos en los sistemas de co-digestión
anaerobia para su aplicación en cultivos autóctonos.
6) Evaluar las alternativas de USO DEL BIOGÁS agroindustrial, incluyendo su utilización
como combustibles en motores de cogeneración, vehículos de automación, mezcla en
redes de gas natural, pilas de combustibles; entre otros
7) Demostrar la viabilidad y sostenibilidad a escala industrial de las plantas de codigestión
anaerobia de residuos agroindustriales a través de varios PROYECTOS DE
DEMOSTRACIÓN
8) DIFUNDIR LOS RESULTADOS del proyecto a través de folletos, guías, páginas web
(www.probiogas.es) presencia en jornadas, seminarios, congresos, medios de
comunicación, etc. Tanto en los sectores profesionales relacionados como la sociedad
en general
6.5.1.4
ALCANCE
La actividad de PROBIOGAS se centran en el biogás obtenido con materiales de origen
agroindustrial, diferenciándose del que tiene su origen en vertederos o en depuradoras
urbanas, e incluso del biogás producido con la fracción orgánica de residuos municipales.
El “entorno agroindustrial” definido en PROBIOGAS engloba principalmente actividades de tipo
agrícola, ganadero y de las industrias alimentarias, así como otras actividades que podrían
compartir este escenario en un futuro (cultivos energéticos o las industrias bioenergéticas). Las
actividades desarrolladas en dicho entorno generan residuos biodegradables potencialmente
utilizables en la producción de biogás y que serán objeto de estudio en PROBIOGAS
Otro aspecto relevante a destacar en le alcance del proyecto PROBIOGAS es que todas las
técnicas de digestión anaerobia que se van a estudiar emplean siempre el concepto de “codigestión”. La co-digestión consiste en el tratamiento anaerobio conjunto de residuos
Página | 97
orgánicos de diferentes origen y composición, con el fin de aprovechar la complementariedad
de las composiciones para permitir perfiles de proceso más eficaces, compartir instalaciones
de tratamiento, unificar metodologías de gestión, amortiguar las variaciones temporales en
composición y producción de cada residuo por separado, así como reducir costes de inversión
y explotación.
6.5.1.5
SUPROYECTOS DENTRO DEL PROYECTO PSE PROBIOGAS
El proyecto está formado por 13 subproyectos en incluye estudios de viabilidad, actividades de
investigación y desarrollo, proyectos de demostración a escala industrial, y acciones
complementarias para la coordinación y difusión del proyecto
SUBPROYECTO 1: Materias primas
En el subproyecto 1 “materias primas” se aborda la disponibilidad, características y
distribución geográfica de estas materias. Entre los resultados esperados destaca la
elaboración de un mapa de materias primas y potencial de biogás en España, el cual se espera
que sea una útil herramienta en el diseño de plantas y sirva para la definición de políticas de
apoyo al sector. Por otra parte, se diseñarán modelos de evaluación de la sostenibilidad de los
sistemas de producción y uso de biogás para estandarizar su análisis y facilitar la elaboración
de proyectos.
SUBPROYECTO 2: Producción de biogás
El subproyecto 2 plantea desarrollar y promover sistemas de producción basados en
tecnologías de “co-digestión” como alternativa eficiente a la digestión anaerobia monosustrato. Se han considerado cuatro combinaciones de materias primas por su
representatividad y valor estratégico; Las actividades de investigación está previsto que
determinen las técnicas más adecuadas para alcanzar procesos de digestión estables que
proporcionen la máxima producción de biogás. Dentro de dichas actividades se incluyen
experimentos en discontinuo y en continuo a escala planta piloto de las citadas agrupaciones
de materiales. Se espera conseguir resultados a nivel científico y tecnológico que apoyen la
operación de estos procesos. Además, se crearán manuales y documentos prácticos para el
diseño y operación de plantas con el objetivo de proporcionar un elevado grado de difusión.
SUBPROYECTO 3: Valorización agronómica del digestato
El grupo de centros de investigación responsables del subproyecto 3 “digestato” aborda
trabajos de normalización y mejora dirigidos a aportar un mayor valor añadido a los digestatos
como productos fertilizantes de carácter orgánico, así como la propuesta de criterios y normas
para una adecuada aplicación. El subproyecto analiza su uso tanto en cultivos tradicionales
(hortícolas, frutales o cereales) como en cultivos energéticos, e incluye ensayos de campo.
SUBPROYECTO 4: Biogás
El subproyecto 4 “biogás” evalúa la viabilidad de los posibles usos del biogás para
posteriormente desarrollar un programa experimental que consolide los resultados e
identifique y/o prescriba proyectos de investigación a desarrollar. Se plantea el análisis de
sistemas de uso de biogás en motogeneradores, microturbinas y pilas de combustible.
Además, se aborda la evaluación de las técnicas de purificación del biogás para su
aprovechamiento en vehículos o inyección en la red de gas.
Página | 98
El subproyecto pretende trabajar en la adaptación tecnológica de sistemas energéticos que
utilicen el biogás de manera eficiente y segura, con el fin de que pueda convertirse en una
alternativa real y forme parte de la oferta energética en nuestro país.
⇒ Alcance del proyecto PROBIOGÁS (SUBPROYECTOS 1 AL 4)
G: Residuos ganaderos
An: Residuos origen animal
Ve: Residuos origen vegetal
Ce: Cultivos energéticos
B: Residuos biocombustibles
SUBPROYECTO 5: Difusión y Oficina Técnica
El subproyecto 5 “oficina técnica y difusión” consta de una serie de acciones de carácter
horizontal coordinadas con acciones específicas que serán desarrolladas en el resto de los
subproyectos de PROBIOGAS. Las actividades y materiales de difusión (folletos y guías, página
web, jornadas y seminarios, congreso, etc.) desarrolladas en éste subproyecto contribuirán a
que los diversos públicos objetivo (científico-académico, empresas de los sectores afectados y
sociedad en general) conozcan los beneficios de la producción y uso del biogás en entornos
agroindustriales
Página | 99
SUBPROYECTO 6: Uso de Biogás de subproductos agroalimentarios en pilas de
combustibles
SUBPROYECTO 7: Desarrollo de un modelo sostenible de producción de biogás y
obtención de otros compuestos valorizables a partir de cultivos energéticos
autóctonos y no alimentarios (tabaco y chumbera)
SUBPROYECTO 8: Co-digestión de residuos cítricos y ganaderos
SUBPROYECTO 9: Planta de producción de biogás a partir de la codigestión anaerobia
de residuos provenientes de la producción de biodiesel y purines de cerdo
SUBPROYECTO 10: Cancelado
SUBPROYECTO 11: Producción de abonos orgánicos a partir de la codigestión de
residuos ganaderos y agroindustriales
SUBPROYECTO 12: Control y automatización de instalaciones de codigestión
anaerobia de purines y residuos agroindustriales
SUBPROYECTO 13: Observatorio de biogás agroindustrial
SUBPROYECTO 14: Interrelaciones entre poblaciones microbianas y los parámetros
de operación en digestores anaerobios
6.5.2
DEFINICIONES
Página | 100
POTENCIAL TOTAL
Potencial derivado de toda la materia prima que se genera.
Cantidad de materia prima calculada por indicadores estadísticos y coeficientes.
**Resultados a nivel PROVINCIAL y COMARCAL.
El potencial total se deriva de materias primas que técnicamente pueden ser objeto de codigestión anaerobia para la producción de biogás.
POTENCIAL ACCESIBLE
Parte del POTENCIAL TOTAL que puede ser objeto de gestión (recogida, transporte,
almacenamiento) de forma viable.
→ Ejemplo de material NO accesible: deyecciones ganaderas de explotaciones extensivas.
POTENCIAL DISPONIBLE
Parte del POTENCIAL ACCESIBLE que queda, una vez descontado los usos alternativos.
→ Ejemplo de usos alternativos: alimentación animal, compost, recuperación de
compuestos activos, etc
COEFICIENTES PB
Coeficiente Productividad de Biogás (PB) de cada materia prima. Datos obtenidos de forma
experimental (ensayos batch realizados en PROBIOGAS) o bibliográfica. Se aplican PBs
suponiendo operación en continuo (no máximo potencial) donde el % biodegradación es
menor.
POTENCIAL ENERGÉTICO
Potencial de producción de biogás. Calculado a partir de las toneladas disponibles de las
materias primas y sus correspondientes PBs. Resultados en forma de POTENCIAL ACCESIBLE Y
DISPONIBLE.
**Resultados a Nivel COMARCAL Y PROVINCIAL.
Página | 101
6.5.3
METODOLOGÍA PARA LA OBTENCIÓN DE RESULTADOS DEL SUBPROYECTO 1:
MATERIAS PRIMAS.
El análisis de disponibilidad para cada tipo de residuo y área geográfica entraña una gran
complejidad ya que la cantidad de usos alternativos para cada materia prima puede ser muy
elevada. Las causas por las que un subproducto puede destinarse finalmente a la producción
de biogás pueden atender atendencia de la legislación medio ambiental, sanitaria, o de otro
índole, costes de la energía, marco tarifario incentivador, a la ausencia de un mercado o
usuarios en las proximidades del lugar de generación, bajos precios por grandes volúmenes de
excedentes, etc.
Se han determinado una serie de porcentajes de minoración para cada tipo de materia prima y
zona geográfica tomando en consideración los principales usos alternativos en cada caso. Estos
análisis han permitido determinar el potencial disponible.
6.5.3.1 TIPIFICACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS
En los informe de cuantificación de cada tipo de materias primas se muestran la tipificación y
agrupación detallada utilizada para la cuantificación
TIPO
Ganadero (G)
Alimentarios de origen animal
(An)
Alimentarios de origen vegetal
(Ve)
Cultivos energéticos
Subproductos de industrias
bioenergéticas (Ibi)
TIPIFICACIÓN COMPLETA
CATEGORÍA
G1
Purín de cerdo
G2
Estiércol de vaca
G3
Gallinaza
G4
Restos de otras especies
An1
Subproductos cárnicos
An2
Subproductos lácteos
An3
Subproductos de pescado
Ve1
Subproducto hortofrutícola excedentes
Ve2
Subproductos hortofrutícola no conformes
Ve3
Subproductos de transformación de
productos hortofrutícolas
Ve4
Otros
Ve5
Lodos de aguas residuales
Ce1
Cultivos Energéticos
IB1
Glicerina
IB2
R. bioetanol
Tabla 6.20. Tipificación completa. Fuente: www.probiogas.es
Página | 102
6.5.3.2
METODOLOGÍA GENERAL DE CÁLCULO DE POTENCIAL DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
EN ESPAÑA
Para el cálculo de potencial de producción de biogás en España se han determinado
potenciales medios estimados de biogás de cada materia prima o agrupación de materias
primas (Nm3 biogás/t o NL biogás/kg).
Los datos se ha obtenido de forma experimental (ensayos batch) en el marco de PROBIOGAS
o bien proceden de referencias bibliográficas de calidad.
Para el cálculo del potencial no se multiplican directamente los potenciales medios estimados
ya que estos suponen el potencial “máximo”. Se han aplicado potenciales medios minorados
considerando una operación en continuo donde la tasa de biodegradación de los sólidos
volátiles suele ser menor.
Para la conversión del potencial energético obtenido en metros cúbicos por año por residuos
y por provincia (Nm3 de CH4/año; Nm3: volumen referido a condiciones estándar, esto es, a
0°C y 1 bar de presión) a kilotoneladas equivalentes de petróleo por año (ktep/año), se han
considerado un Poder Calorífico Inferior (PCI) de 9,96 kWh/Nm3 CH4. Asimismo, se ha
aplicado la equivalencia 1kWh= 8,6.10-5 tep.
1 Nm3 CH4 =85,656. 10-5 tep
6.5.3.3
METODOLOGÍA DE CUANTIFICACIÓN UTILIZADA PARA LAS MATERIAS PRIMAS
PROCEDENTES DE LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
Los residuos de las industrias alimentarias se han dividido en dos grande grupos en función de
su origen: animal o vegetal
El grupo de residuos de la industria alimentaria incluye también los residuos vegetales
procedentes de la AGRICULTURA (centrales hortofrutícolas, cooperativas etc). Se trata de
materiales de origen vegetal que corresponden a las mermas por baja calidad o productos no
conformes para su uso comercial, así como excedentes de producción agrícola que se desea
retirar del mercado (retiradas). Se han integrado en el grupo para facilitar la cuantificación. En
adelante denominaremos “industrias alimentarias” a ambas actividades.
La metodología de cuantificación se ha adaptado para cada subcategoría, ya que la
información disponible en cada sector analizado es distinta.
Subproductos de mataderos (An1_A y An2_B):
Se ha calculado la cantidad de subproductos generada en función de los datos
bibliográficos de generación de residuos a partir de las toneladas de canal, que es un
dato conocido
Residuos de estabulación (An1_C):
Calculados de forma análoga a las materias primas de origen ganadero
Harinas cárnicas (An1_D):
Página | 103
Existen datos de producción particularizados para cada establecimiento, que se han
utilizado directamente en la cuantificación
Subproductos lácteos y pesquero (An2_B,An2_C, An3_A):
El coeficiente de generación de subproductos se relaciona con la facturación de la
empresa, teniendo en cuenta el precio medio del producto y el dato bibliográfico de
generación de subproductos por toneladas de productos
Subproductos vegetales excedentes (Ve1):
Calculados en función de la producción anual, y aplicando el porcentaje de retiradas
establecido
Subproductos vegetales no conformes (Ve2):
Calculados en función de la producción anual, y aplicando un porcentaje de mermas,
dependiente de cada subcategoría, y obtenido en base a consultas al sector y
bibliografía
Subproductos de la industria de transformación de vegetales (Ve3):
El cálculo se base en el dato del porcentaje de producto que se destina a
transformación y se le aplica el porcentaje de subproducto generado (dato disponible
en la bibliografía u obtenido a partir de consultas al sector). Para determinadas
subcategorías se han utilizado datos de facturación de empresa y/o datos de
superficies de cultivo para realizar la “distribución comarcal” de los subproductos
generados estimado
Lodos de EDARI (An1_E, An2_A, An3_B, Ve5):
El coeficiente de generación de lodos se relaciona con la facturación de la empresa,
teniendo en cuenta el precio medio del producto, la generación de aguas residuales
por tonelada de producto, y la materia orgánica contenida en dichas aguas.
6.5.3.4
METODOLOGÍA DE CUANTIFICACIÓN UTILIZADA PARA LAS MATERIAS PRIMAS DE
LA GANADERÍA
De forma resumida, la metodología seguida para la estimación de las deyecciones ganaderas
en PROBIOGAS se base en la utilización de coeficientes de generación según especie, edad
fisiológica y orientación productiva (kg SV/ cabeza y día). Posteriormente, se han aplicado
coeficientes productividad de biogás (PB) dé cada materia prima o agrupación de materias
primas al igual que con el resto de tipos de residuos cuantificados en PROBIOGAS
Además en la cuantificación de las deyecciones ganaderas se ha tenido en cuenta el carácter
intensivo/extensivo de las explotaciones (potencial accesible) mediante la diferenciación entre
explotaciones intensivas y extensivas según la densidad en cabezas por hectárea de la
explotación
Las provincias claramente extensivas o intensivas fijan las densidades “de corte” que se han
aplicado para definir el carácter intensivo o extensivo de las explotaciones (4 cabezas/ha para
porcino y 2 cabezas/ha para bovino). Las explotaciones cuya densidad sea menor que la
Página | 104
densidad de corte fijada son consideradas extensivas y sus cabezas han sido eliminadas del
potencia accesible. El análisis comarcal se ha realizado a partir de la información disponible en
el CENSO AGRARIO DE 1999, debido a que las explotaciones se encuentran desagregadas por
tamaño.
Una vez obtenido el potencial accesible, dicho potencia se ha minorado teniendo en cuenta los
usos o aprovechamientos alternativos considerados en el análisis de disponibilidad.
6.5.3.5
METODOLOGÍA DE CUANTIFICACIÓN UTILIZADA PARA LAS MATERIAS PRIMAS DE
LAS PLANTAS DE BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS
En la cuantificación de los subproductos de plantas de biocombustibles líquidos se han
considerado los subproductos generados en las plantas de biodiesel (glicerina) y bioetanol
(residuos del aprovechamiento como materias primas de remolacha azucarera, trigo o maíz)
Se han tenido en cuenta los residuos producidos en plantas en funcionamiento y en
construcción, excepto para la agrupación Ibi_B (Residuos pulpa remolacha) en la que también
se han sumado los procedentes de plantas planificadas debido a que sólo hay plantas en esta
subcategoría.
La metodología seguida, se basa en la aplicación de factores de generación de residuos según
cantidad de biocombustibles producido y en la estimación del factor de carga de cada planta
de biocombustibles.
6.5.4
6.5.4.1
POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL EN ESPAÑA
TABLA RESULTADOS POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE DE BIOGÁS
AGROINDUSTRIAL EN ESPAÑA
POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL (ktep)
BIOGÁS AGROINDUSTRIAL
Potencial Accesible
Potencial Disponible
%PD/PA
(ktep/año)
(ktep/año)
Ganadería
1.361,6
1.130,1
83%
Industrias Alimentarias
2.938,8
302,5
10%
Origen Animal
136,9
82,1
60%
Origen Vegetal
2.794,6
214,5
8%
Lodos EARI
7,4
5,9
80%
Plantas Biocombustibles
93,3
18,7
20%
Total Agroindustrial
4.393,8
1.451,5
33%
Tabla 6.21. Potencial accesible y disponible de biogás agroindustria. Fuente: www.probiogas.es
Página | 105
POTENCIAL DISPONIBLE DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL
t/año
m3 biogás/año
Ganaderos
41.242.956
1.994.819.724
Cárnicos
1.436.996
52.851.542
Lácteos
1.936.753
76.181.653
Pesqueros
314.240
26.400.801
Vegetales
3.768.553
394.182.022
Otros
223.755
57.619.254
TOTAL
48.923.253
2.602.054.996
Ktep/año
1.130
26
45
16
216
19
1.451
Tabla 6.22 .Jornada Técnica .Producción de biogás por co-digestión anaerobia de residuos agroindustriales. Santiago de
Compostela, 18 de junio de 2010. D. Andrés Pascual
6.5.4.2
MAPA RESULTADOS POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE DE PRODUCCION DE
MATERIAS PRIMAS Y PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN ESPAÑA
TOTAL MATERIAS PRIMAS POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS:
83,5 millones toneladas/año
Gráfico 6.1.Potencial DISPONIBLE de producción de materias primas (t/año) a partir de materias primas agroindustriales en
España. Fuente: www.probiogas.es
Página | 106
Gráfico 6.2.Potencial ACCESIBLE de producción de materias primas (t/año) a partir de materias primas agroindustriales en
España. Fuente: www.probiogas.es
TOTAL m3 DE BIOGAS POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS:
8.000 millones m3 Biogás/año
Página | 107
Gráfico 6.3. Potencial DISPONIBLE de Biogás en España. Fuente: www.probiogas.es
Página | 108
Gráfico 6.4.Potencial ACCESIBLE de Biogás en España. Fuente: www.probiogas.es
6.5.4.3
POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALES
1) POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE MATERIAS PRIMAS DE LA INDUSTRIA
AGROALIMENTARIA
Materias primas de origen agroindustrial cuya procedencia es la industria alimentaria, y se
incluye lodos de Estaciones Depuradoras de Industrias Alimentarias (EDARI)
Consultar los datos por comunidades autónomas en www.probiogas.es
Página | 109
ESTIMACIÓN DE LOS POTENCIALES ACCESIBLES DE BIOGÁS (ktep/año) DE RESIDUOS DE LA
INDUSTRIA AGROALIMENTARIA
ESPAÑA
Alim. origen animal
t/año
5.907.719
Alim. de origen vegetal
t/año
25.866.660
TOTAL INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
t/año
31.774.379
Ktep/año
142,9
Alim. de origen animal
%
100
Ktep/año
2.795,9
%
100
Ktep/año
2.938,8
TOTAL INDUSTRIA ALIMENTARIAS
%
100
2) POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN GANADERO
ESTIMACIÓN DE LOS POTENCIALES ACCESIBLES DE BIOGÁS (ktep/año) DE DEYECCIONES
GANADERAS DE GANADO PORCINO, BOVINO, AVÍCOLA Y OTRAS ESPECIES
ESPAÑA
t/año
23.430.166
Porcino
ktep/año
456,9
t/año
14.146.063
Bovino
ktep/año
345,9
t/año
3.024.831
Avícola
Ktep/año
198,2
t/año
8.323.058
Otras especies
Ktep/año
360,5
t/año
48.924.118
TOTAL
Ktep/año
1.361,6
%
100
Página | 110
3) POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN DE LA
INDUSTRIA BIOENERGÉTICA Y LOS CULTIVOS ENERGÉTICOS
ESTIMACIÓN DE LOS POTENCIALES ACCESIBLE DE BIOGÁS (ktep/año) DE RESIDUOS DE
PLANTAS DE BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS
Comunidad Autónoma
ESPAÑA
6.5.4.4
t/año
595.126
Plantas de biocombustibles líquido
Ktep/año
93,3
%
100
MAPA RESULTADOS POR ORIGEN DEL POTENCIAL ACCESIBLE DE PRODUCCIÓN DE
MATERIAS PRIMAS
MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN GANADERO
49 millones de toneladas/año
Gráfico 6.5.Potencial ACCESIBLE de producción (t/año) de materias primas de origen GANADERO en España. Fuente:
www.probiogas.es
Página | 111
MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN VEGETAL
27 millones de toneladas/año
Gráfico 6.6.Potencial ACCESIBLE de producción (t/año) de materias primas de origen VEGETAL en España. Fuente:
www.probiogas.es
Página | 112
MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN ANIMAL (Cárnico)
3,3 millones de toneladas/año
100 millones m3 Biogás/año
Gráfico 6.7.Potencial ACCESIBLE de producción (t/año) de materias primas de origen ANIMAL (CÁRNICO) en España. Fuente:
www.probiogas.es
Página | 113
MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN ANIMAL (Pesquero)
43,5 millones m3 Biogás/año
Gráfico 6.8.Potencial ACCESIBLE de producción (t/año) de materias primas de origen ANIMAL (PESQUERO) en España. Fuente:
www.probiogas.es
Página | 114
MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN ANIMAL (Lácteo)
125,5 millones m3 Biogás/año
Gráfico 6.9.Potencial ACCESIBLE de producción (t/año) de materias primas de origen ANIMAL (LACTEO) en España. Fuente:
www.probiogas.es
Página | 115
6.5.5
CODIGESTIÓN
6.5.5.1 PROYECTO PROBIOGÁS. SUBPROYECTO 2: PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
El subproyecto 2 plantea desarrollar y promover sistemas de producción basados en
tecnologías de “co-digestión” como alternativa eficiente a la digestión anaerobia monosustrato. Se han considerado cuatro combinaciones de materias primas por su
representatividad y valor estratégico; Las actividades de investigación está previsto que
determinen las técnicas más adecuadas para alcanzar procesos de digestión estables que
proporcionen la máxima producción de biogás. Dentro de dichas actividades se incluyen
experimentos en discontinuo y en continuo a escala planta piloto de las citadas agrupaciones
de materiales. Se espera conseguir resultados a nivel científico y tecnológico que apoyen la
operación de estos procesos. Además, se crearán manuales y documentos prácticos para el
diseño y operación de plantas con el objetivo de proporcionar un elevado grado de difusión.
CONSULTAR → Manual de Estado del Arte de la Co-digestión Anaerobia de Residuos
Ganaderos y Agroindustriales
6.5.5.2
LA CODIGESTIÓN DE PURINES CON OTROS RESIDUOS O SUBPRODUCTOS
Tabla 6.23.Fuente: Manual para la producción de biogás. Instituto de Ingeniería Rural, I.N.T.A. Castelar
El purín es una materia prima para biodigestión, caracterizada porque la relación N/C es muy
alta. Por ello, la adición de otros residuos de la industria alimentaria con un contenido mayor
en carbono, mejora la marcha de la biodigestión y produce mayor cantidad de biogás. En
España, se han realizado estudios en la Universidad de Lérida, añadiendo diversos residuos en
pequeñas cantidades al purín, consiguiéndose elevaciones importantes de la producción de
biogás. Algunos de estos residuos se están utilizando ya a escala industrial.
RESULTADOS DE CODIGESTIÓN DE PURÍN CON OTROS
SUBPRODUCTOS O RESIDUOS
MATERIAL
DQO (gr
% añadido
O2/kg)
Purín
50
-Lodos de depuradora (20% de
230
6%
sólidos)
Lodo de depuradora seco
1.300
3%
Residuo matadero
320
5%
Gallinaza
264
5%
Tierras de purificación de aceite
-3%
de oliva
Residuo de la extracción de café
625
5%
Página | 116
Producción de biogás
(Nm3/t de purín)
12
15
20
17
16
18
20
6.6
POTENCIAL DE GENERACIÓN DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL EN EXTREMADURA.
FUENTE: PROYECTO PROBIOGÁS. www.probiogas.es
COMARCAS DE EXTREMADURA
COMARCA ALMENDRALEJO
COMARCA
ALBURQUERQUE
6.6.1
Página | 117
La Codosera
San Vicente de Alcántara
Alburquerque
Villar del Rey
La Roca de la Sierra
Puebla de Obando
La Morera
Santa Marta
Solana de los Barros
Almendralejo
Aceuchal
Villalba de los Barros
La Parra
Feria
La Lapa
Villafranca de los Barros
Fuente del Maestre
Los Santos de Maimona
Zafra
Alconera
Puebla de Sancho Pérez
Hinojosa del Valle
Llera
Ribera del Fresno
Puebla del Prior
Hornachos
Puebla de la Reina
Palomas
Retamal de Llerena
COMARCA AZUAGA
Campillo de Llerena
Peraleda del Zaucejo
Valencia de las Torres
Maguilla
Berlanga
Granja de Torrehermosa
Ahillones
Azuaga
Valverde de Llerena
COMARCA BADAJOZ
Malcocinado
Badajoz
Valdelacalzada
Talavera de la Real
Corte de Peleas
La Albuera
Entrín Bajo
Torre de Miguel Sesmero
Almendral
Nogales
Castuera
Quintana de la Serena
Valle de la Serena
COMARCA CASTUERA
Higuera de la Serena
Zalalmea de la Serena
Monterrubio de la
Serena
Esparragosa de la Serena
Benquerencia de la Serena
Malpartida de la Serena
Cabeza del Buey
Peñalsordo
Zarza-Capilla
Capilla
Página | 118
COMARCA JEREZ DE LOS CABALLEROS
COMARCA HERRERA
DEL DUQUE
COMARCA DON BENITO
Página | 119
Villar de Rena
Santa Amalia
Guareña
Medellín
Valdetorres
Cristina
Manchita
Mengabril
Don Benito
Rena
Villanueva de la Serena
La Haba
Magacela
La Coronada
Campanario
Orellana La Vieja
Acedera
Valdecaballero
Castilblanco
Herrera del Duque
Helechosa de los Montes
Villarta de los Montes
Fuenlabrada de los Montes
Valencia del Mombuey
Oliva de la Frontera
Zahinos
Barcarrota
Salvaleón
Jerez de los Caballeros
Valle de Matamoros
Burguillo del Cerro
Valle de Santa Ana
Valverde de Burguillo
Fregenal dela Sierra
Bodonal de la Sierra
Higuera la Real
Segura de León
Cabeza de la vaca
Fuentes de León
Usagre
Atalaya
Medina de las Torres
Calzadilla de los Barros
Valencia del Ventoso
Bienvenida
COMARCA LLERENA
Fuentes de Cantos
Higuera de Llerena
Villagarcía de la Torre
Llerena
Casas de Reina
Trasierra
Reina
Montemolín
Calera de León
Monesterio
Puebla del Maestre
Fuentes del Arco
COMARCA MÉRIDA
Cordobilla de Lácara
Carmonita
La Nava de Santiago
Aljucén
Mirandilla
Esparragalejo
Página | 120
La Garrovilla
Torremayor
Lobón
Mérida
Trujillanos
San Pedro de Mérida
Valverde de Mérida
Calamonte
Arroyo de San Serván
Don Alvaro
Villagonzalo
La Zarza
Torrejía
Alange
COMARCA DE LLANOS DE
OLIVENZA
Oliva de Mérida
Olivenza
Valverde de Leganés
Cheles
Alconchel
Táliga
Higuera de Vargas
COMARCA PUEBLA
DE ALCOCER
Villanueva del Fresno
Página | 121
Navalvillar de Pela
Casas de Don Pedro
Puebla de Alcocer
Esparragosa de Lares
Santi-Spiritus
Risco
Talarrubias
Garbayuela
Siruela
Tamurejo
Baterno
Garlitos
6.6.2
NOTA DE EMPRESA POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS. EXTREMADURA
Fuente: www.probiogas.es (Difusión_ Jornadas y Congresos 2009_03/20010. Notas de prensa por Comunidades Autónomas.)
⇒ Extremadura tiene un potencial disponible de 151 millones de m3/año de biogás
agroindustrial
⇒ Esta energía se generaría a partir del aprovechamiento de los 2,1 millones de
toneladas/año de subproductos agroalimentarios que dispone la región
Mérida, 17 de marzo 2010.
El grupo de trabajo del PSE Probiogás ha identificado el potencial “disponible” que tiene
España, calculado también por Comunidades Autónomas, para producir biogás agroindustrial,
es decir, aquellas materias sobrantes de la industria agroalimentaria que se pueden utilizar
para general esta fuente de energía renovable.
Extremadura tiene un potencial disponible de 151 millones de m3/año de biogás agroindustrial
equivalente a 77 ktep/año, que se generaría a partir de los 2,1 millones de toneladas/año de
subproducto agroalimentario. Las materias primas principales de las que Extremadura dispone
para generar esta energía son subproductos ganaderos, subproductos vegetales y
subproductos cárnicos.
Probiogás ha estimado para toda España un potencial “disponible” de 49,7 millones de
toneladas/año de materias primas agroindustriales, lo que generaría 2.600 millones de
m3/año de biogás, el equivalente al 4,2% del consumo anual de energía primaria a partir de
gas natural en España.
Página | 122
6.6.3
6.6.3.1
POTENCIALES ACCESIBLES DE BIOGÁS EN EXTREMADURA
POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA
AGROALIMENTARIA
ESTIMACIÓN DE LOS POTENCIALES ACCESIBLES DE BIOGÁS (ktep/año) DE RESIDUOS DE LA
INDUSTRIA AGROALIMENTARIA
EXTREMADURA
Alim. origen animal
t/año
85.185
t/año
1.852.569
t/año
1.937.754
Ktep/año
1,7
Alim. de origen animal
%
1,22%
Ktep/año
224,8
%
8,04
Ktep/año
226,6
%
7,71%
6.6.3.2
POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE RESIDUOS DE ORIGEN GANADERO
ESTIMACIÓN DE LOS POTENCIALES ACCESIBLES DE BIOGÁS (ktep/año) DE DEYECCIONES
GANADERAS DE GANADO PORCINO, BOVINO, AVÍCOLA Y OTRAS ESPECIES
EXTREMADURA
t/año
295.075
Porcino
ktep/año
5,8
t/año
604.181
Bovino
ktep/año
14,8
t/año
51.133
Avícola
Ktep/año
3,4
t/año
1.507.388
Otras especies
Ktep/año
65,3
t/año
2.457.777
TOTAL
Ktep/año
89,2
%
6,50
Página | 123
6.6.3.3
POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA BIOENERGÉTICA
Y CULTIVOS ENERGÉTICOS
ESTIMACIÓN DE LOS POTENCIALES ACCESIBLE DE BIOGÁS (ktep/año) DE RESIDUOS DE
PLANTAS DE BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS
Comunidad Autónoma
EXTREMADURA
6.6.4
t/año
18.612
Plantas de biocombustibles líquido
Ktep/año
2,6
RESULTADOS
SUBPROYECTO
1:
MATERIAS
POTENCIAL DE GENERACIÓN DE BIOGÁS EN EXTREMADURA.
%
2,8
PRIMAS.
POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL
Potencial Accesible Materia
Prima (t/año)
Materia Prima (t/año)
PROVINCIA BADAJOZ
2.972.226
1.316.028
PROVINCIA CÁCERES
1.454.119
846.414
TOTAL EXTREMADURA
4.426.345
2.162.442
6.6.4.1
RESULTADOS SUBPROYECTO 1: MATERIAS PRIMAS.
PROVINCIA DE BADAJOZ
Potencial Accesible
COMARCAS
ALBURQUERQUE
103.793
51.859
ALMENDRALEJO
322.089
134.329
AZUAGA
260.844
91.685
BADAJOZ
337.327
114.536
CASTUERA
304.193
166.341
DON BENITO
411.127
107.222
HERRERA DEL DUQUE
76.447
46.181
JEREZ DE LOS CABALLEROS
245.858
191.832
LLERENA
302.759
132.892
MÉRIDA
300.194
118.709
OLIVENZA
112.719
51.702
PUEBLA DE ALCOCER
194.876
108.740
2.972.226
1.316.028
Tabla 6.24. Potencial accesible y disponible de biogás agroindustrial. Fuente: Fichas Comarcas. www.probiogas.es
Página | 124
6.6.4.2
RESULTADOS SUBPROYECTO 1: MATERIAS PRIMAS.
POTENCIAL ACCESIBLE Y POTENCIAL DISPONIBLE.
PROVINCIA DE CÁCERES
Potencial Accesible Materia
COMARCAS
Prima (t/año)
BROZAS
93.126
59.099
CÁCERES
254.406
163.749
CORIA
184.745
94.157
HERVÁS
47.835
32.393
JARAIZ DE LA VERA
66.638
48.945
LOGROSÁN
157.843
72.687
NAVALMORAL DE LA MATA
177.265
85.044
PLASENCIA
202.860
136.555
TRUJILLO
213.207
124.396
VALENCIA DE ALCANTARA
56.194
29.389
1.454.119
846.414
Página | 125
CAPITULO 3.
APLICACIONES DEL BIOGÁS
1 INTRODUCCIÓN
Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”.
La utilización del biogás como fuente de energía va aumentando día a día, según se va dando
mayor importancia a las energías renovables como alternativa a las fuentes tradicionales de
energía de origen no renovable (petróleo, gas, carbón, etc.). El biogás, como energía
renovable, es un biocombustible que se encuadra, por tanto, en la biomasa.
Aunque este capítulo se centra en el uso del biogás como fuente de energía, existen otras
aplicaciones del biogás. Así, por ejemplo, el biogás se puede utilizar como materia prima en la
industria química. También resulta un excelente conservante del grano. En este caso, el
procedimiento consiste en inundar las cámaras de almacenamiento del grano con biogás, de
modo que los insectos que atacan este alimento no puedan resistir la atmósfera creada.
El biogás puede utilizarse en prácticamente las mismas aplicaciones energéticas desarrolladas
para el gas natural: generación de calor mediante combustión, generación de electricidad,
integración en la red de gas natural, combustible para vehículos y combustible de pilas de
combustible.
En la actualidad, las aplicaciones más comunes del biogás son la combustión directa para la
producción de calor y la generación de energía eléctrica. No obstante, existe un interés
creciente por otras alternativas como son su aplicación como combustible de automoción y su
integración en la red de gas natural.
Cuando la concentración de sulfuro de hidrógeno en el biogás supera las 200 ppm, debe ser
sometido a un proceso previo de lavado antes de ser utilizado como combustibles. Ello se
produce fundamentalmente cuando se utilizan estiércoles y purines en el proceso de digestión
y por tanto se deberán tener en cuenta los correspondientes costes de pretratamiento a la
hora de efectuar los estudios económicos de rentabilidad de las instalaciones.
El aprovechamiento energético más habitual del biogás es en el motor de cogeneración,
mediante el cual se obtienen unos rendimientos en energía eléctrica de entre el 35 y el 40% y
en energía térmica de entre el 30 y el 40%.La energía eléctrica puede entregarse a la red
eléctrica, recibiéndose a cambio una remuneración económica.
Para el caso del biogás agroindustrial, especialmente cuando se usan como sustratos los
estiércoles, una alta proporción de la energía térmica producida (entre el 40% y el 80%) se
autoconsume para alcanzar y mantener la temperatura mesófila o termófila del proceso de
Página | 127
digestión. El excedente térmico puede destinarse a distintos usos (calefacción, agua caliente
sanitaria, secado, invernaderos, producción de frío, etc.).
Sin embargo, el uso de biogás en microturbinas y pilas de combustible está poco extendido.
Mientras que existen vehículos utilitarios de biogás derivados de proyectos experimentales
que se están llevando a cabo en Suecia.
1.1
PROYECTO PROBIOGAS
En PROBIOGAS participan 14 centros de investigación y 14 empresas o instituciones
relacionadas con las distintas áreas de conocimiento relacionadas con el biogás. Tiene una
duración prevista de 5 años y está apoyado por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través
de su programa de ayudas a Proyectos Singulares y Estratégicos. Las actividades del proyecto
comenzaron a finales de 2007.
1.1.1
SUBPROYECTO 4: BIOGÁS
El subproyecto 4 “biogás” evalúa la viabilidad de los posibles usos del biogás para
posteriormente desarrollar un programa experimental que consolide los resultados e
identifique y/o prescriba proyectos de investigación a desarrollar. Se plantea el análisis de
sistemas de uso de biogás en motogeneradores, microturbinas y pilas de combustible.
Además, se aborda la evaluación de las técnicas de purificación del biogás para su
aprovechamiento en vehículos o inyección en la red de gas.
El subproyecto pretende trabajar en la adaptación tecnológica de sistemas energéticos que
utilicen el biogás de manera eficiente y segura, con el fin de que pueda convertirse en una
alternativa real y forme parte de la oferta energética en nuestro país.
Estudio de viabilidad de sistemas de purificación y aprovechamiento de biogás
Capítulo 1.-Caracterización, purificación y control del biogás
Capítulo 2.-Motores de cogeneración
Capítulo 3.-Motores de transporte por carretera
Capítulo 4.-Usos en redes de gas natural
Capítulo 5.-Nuevos usos de biogás
Capítulo 6.-Microturbinas
Página | 128
1.2
APLICACIONES DEL DIGESTATO Y EL BIOGAS
Como ya se comentó en capítulos anteriores, la digestión anaeróbica, también denominada
biometanización, es un proceso biológico fermentativo que ocurre en ausencia de oxígeno, en
el cual gracias a la acción de una serie de microorganismos bacterianos, la materia orgánica
se descompone, dando como resultado dos productos principales:
→ Biogás
El término biogás incluye una mezcla de gases producidos a lo largo de las múltiples
etapas del proceso de descomposición de la materia orgánica y en las que intervienen
una población heterogénea de microorganismos . Fundamentalmente el biogás está
compuesto por metano y dióxido de carbono, mezclado en menor proporción con
distintas gases.
→ Digestato.
A lo largo del desarrollo del presente documento se describirán las aplicaciones de los
productos principales en los que se descompone la materia orgánica tras el proceso de
biometanización:
→ APLICACIÓN DEL DIGESTATO
→ APLICACIÓN DEL BIOGÁS
SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE CALOR POR COMBUSTIÓN DIRECTA
SISTEMAS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD
MOTORES DE COMBUSTIÓN
TURBINA DE GAS
MICROTURBINA
COGENERACIÓN/TRIGENERACIÓN
COMBUSTIBLE VEHÍCULOS
PILAS COMBUSTIBLES
RED GAS NATURAL
Página | 129
Gráfico 1.1.Opciones para la utilización del Biogás. Fuente:Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en
Extremadura. Proyecto ALTERCEXA
1.3
1.3.1.1
ANÁLISIS DEL AREA DEL BIOGÁS. ASPECTOS TECNOLÓGICOS
Las aplicaciones energéticas del uso del biogás pueden ser eléctricas o térmicas, si bien en
ocasiones se producen los dos tipos conjuntamente en plantas de cogeneración. La
generación eléctrica empleando biogás como combustible se realiza empleando motores de
combustión interna especialmente adaptados para quemar un gas de las especiales
condiciones de éste, con un bajo poder calorífico y una composición química que se separa de
la habitual en combustibles similares como el gas natural. Este tipo de aplicación se
caracteriza por sus altos niveles de inversión, si bien el principal interés en el desarrollo de este
tipo de proyectos radica en su componente ambiental, más que en sus perspectivas de
rentabilidad. La combustión de biogás para uso térmico es actualmente menos frecuente que
la aplicación eléctrica, y se concentra sobre todo en las instalaciones de producción de biogás a
Página | 130
partir de residuos industriales biodegradables. Este calor suele ser empleado para la
calefacción del digestor, que debe ser mantenido en un rango de temperatura determinado, y
de haber excedentes estos se dirigirían a otros usos dentro de la planta industrial o, en su caso,
a la exportación a otras industrias, aspecto poco frecuente en nuestro país.
Un esquema de instalación frecuente en nuestro país es el que incluye una zona de adecuación
aprovechamiento energético del biogás, donde se acondiciona el biogás como paso previo a la
entrada de éste en un motor. La electricidad generada por éste es vendida a la red dentro del
marco que proporciona el régimen especial de producción eléctrica, mientras que el calor del
circuito de refrigeración de alta del motor es empleado en el calentamiento de los digestores.
Por último, el calor contenido en los gases de escape del motor es evacuado a la atmósfera.
Las perspectivas de evolución de la tecnología de aprovechamiento energético del biogás
incluyen el perfeccionamiento de la digestión anaerobia de volúmenes pequeños de residuo, la
posibilidad de emplear conjuntamente en los procesos de digestión lodos de aguas residuales
y de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos, así como el enriquecimiento del
biogás a través de la digestión conjunta con materiales no residuales. El objetivo de estos
procesos es siempre el aumento del rendimiento de la tecnología de digestión anaerobia para
la producción de biogás así como incrementar la calidad de éste, en especial por lo que
respecta a su poder calorífico
1.4
REFERENCIAS PLAN DE ACCIÓN NACIONAL DE ENERGÍAS RENOVABLES (PANER)
2011-2020
Página | 131
2 DEPURACIÓN DEL BIOGÁS
2.1
INTRODUCCIÓN
Además del metano y dióxido de carbono, el biogás también está formado por determinadas
impurezas en pequeñas proporciones. Estas impurezas y sus efectos se reseñan en la tabla que
se muestra a continuación.
SUSTANCIAS CONTAMINANTES EN EL BIOGÁS Y SUS EFECTOS
SUSTANCIAS EFECTOS
• Corrosión
H2S
• Toxicidad
• Formación de ácido sulfúrico
• Formación de condensados
Agua
• Formación de soluciones ácidas
CO2
Reducción de poder calorífico
Partículas
Decantación, obturación
NH3
Formación de óxidos de nitrógeno durante la combustión
Tabla 2.1. Sustancias contaminantes en el biogás y sus efectos. Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa
sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre
de 2010.IDAE
Dependiendo del uso final que tenga el biogás, es necesaria una limpieza del combustible más
o menos exhaustiva, para eliminar H2S, NH3, agua y partículas sólidas, tal y como se muestra en
la tabla siguiente.
Página | 132
NIVEL DEL TIPO DE TRATAMIENTO DEL BIOGÁS SEGÚN SU USO FINAL
ELIMINACIÓN
ELIMINACIÓN DE
ELIMINACIÓLN DE
USOS DEL BIOGÁS
DE AGUA
DIÓXIDO DE CARBONO
SULFURO DE HIDRÓGENO
Producción térmica
Parcial
No
No/Parcial/Elevado
en calderas
Producción eléctrica
y térmica en
motores de
cogeneración
Combustibles para
vehículos
Red de gas natural
Pilas de
combustibles
Parcial/Elevado
No/Parcial/Elevado
Parcial/Elevado
Elevado
Elevado
Elevado
Elevado
Elevado
Elevado
Elevado
Elevado
Elevado
Tabla 2.2. Nivel del tipo de tratamiento del biogás según su uso final. Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España.
Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16
Septiembre de 2010.IDAE
El biogás debe ser depurado previamente en cualquiera de sus aplicaciones energéticas y los
requerimientos en cuanto al refinado son mayores cuando se utiliza como combustible de
vehículos, se inyecta en la red de gas natural o se utilizan en pilas de combustible, como queda
reseñado esquemáticamente en la figura mostrada
Ilustración 2.1.Diferentes tipos de aprovechamiento del biogás en función de su grado de depuración. Fuente: El sector del
biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio
Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.
Página | 133
Gráfico 2.1. Necesidades de tratamiento del biogás en función de su uso. Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d.
“Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”. Weiland, 2006
CHP* Combined Heat an Power unit (unidad de producción combinada de calor y electricidad, cogeneración)
2.2
MÉTODOS DE DEPURACIÓN DEL BIOGÁS MÁS COMUNES
2.2.1
DESULFURACIÓN
La desulfuración es el proceso de depuración del biogás más habitual, ya que se encuentra
presente en el diseño de todas las plantas.
Existen tres tipos de desulfuración:
Microaerofílica
Desulfurización biológica externa
Desulfurización por adición de sales férricas.
Microaerofílica
Consiste en la inyección de pequeñas cantidades de aire en el espacio de cabeza del digestor
donde se forman unas bacterias sulfooxidantes, que degradan el H2S, dando lugar azufre
elemental.
Desulfurización biológica externa
En el caso de la desulfuración biológica externa, se hace pasar al biogás através de un biofiltro
con relleno plástico sobre el que se adhieren las bacterias desulfurizantes; también se elimina
NH3.
Página | 134
Desulfurización por adición de sales férricas.
Por último el proceso de adición de sales férricas consiste en añadir compuestos férricos al
sustrato; de este modo se producen sulfatos insolubles que evitan la salida de azufre en forma
de H2S al biogás. Con este último método conviene ser muy cuidadoso porque se puede causar
la corrosión de los materiales y una gran disminución del pH del proceso. Los residuos
ganaderos son los sustratos que presentan unos mayores problemas relacionados con la
producción de H S.
2.2.2
DESHUMIDIFICACIÓN
La Deshumidificación es un proceso de reducción del agua presente en el biogás, por
condensación. El gas, pasa a través de unos tubos refrigerantes que condensan el agua. Existen
otros métodos de deshumidificación menos habituales, como por ejemplo el filtrado del gas, el
enfriamiento con agua a una temperatura de 4ºC, etc.
2.2.3
ELIMINACIÓN DE CO2
En el caso en el que se utilice el biogás para cualquier otro proceso que no sea su valorización
en motores de cogeneración, será necesaria la eliminación del dióxido de carbono. Los
métodos posibles de eliminación de CO2 del biogás son (los métodos que a continuación se
presentan, están ordenados en orden creciente en cuanto a su coste y eficiencia):
lavado con agua del CO2
lavado con disolventes orgánicos
filtración en carbón activo (el gas circula por el carbón activo, donde se retiene el CO2)
separación por membranas (proceso de alta efectividad)
separación criogénica de las materias según el punto de ebullición (proceso que en la
actualidad se encuentra en desarrollo).
3 APLICACIÓN DEL DIGESTATO
El digestato es una fase semisólida resultante de la digestión, puede utilizarse como enmienda
en el campo, ya sea directamente o tras ser sometido a un proceso de separación sólido
líquido y posterior estabilización de la fracción sólida (mediante compostaje).
Otros posibles usos del digestato, en función de su mejor o peor calidad, son las aplicaciones
como material de cobertura en vertederos
Consultar Fuente: “Directrices para la utilización del efluente de la digestión anaerobica como biofertilizante” Proyecto de
Investigación Colectiva AGROBIOGAS “
Página | 135
4 APLICACIÓN DEL BIOGÁS.
SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE CALOR POR COMBUSTIÓN
DIRECTA
Fuente: Expobioenergía
El biogás se puede utilizar en la generación de calor, a través de su combustión. A su vez, este
calor tiene distintas aplicaciones:
para calefacción y agua caliente (tanto en la propia instalación productora como a
nivel residencial–district heating-)
para el calentamiento de los reactores donde se produce la digestión anaeróbica
para incinerar o esterilizar desechos provenientes del sector médico
para el secado de forraje
en calentadores
en cocinas de gas
en lámparas
en quemadores-estufas, tanto de uso industrial como domestico
en refrigeradores domésticos
en quemadores infrarrojos: comúnmente utilizados en la calefacción de ambientes en
ganadería (criaderos o parideras)
Página | 136
Otros: Recientemente, se han desarrollado equipos para el enfriamiento de leche y/u
otros productos agrícolas, lo que abre un importante campo de aplicación directa y
rentable del biogás.
El principal inconveniente que presenta el biogás en este caso es la necesidad de ubicar la zona
de consumo de calor lo más cerca posible de la zona donde se genera, ya que debido al bajo
poder calorífico del biogás, este no puede ser trasladado de forma rentable por tuberías. Por
ello, lo habitual es que el calor generado por la combustión del biogás sea utilizado en las
propias instalaciones productoras
SISTEMAS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD.
MOTORES DE COMBUSTIÓN
Fuente:Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA
Una primera manera de generar electricidad es mediante el uso de motores de combustión
interna, tanto los que usan gasolina (motores de ciclo Otto) como los que funcionan con
gasóleo (diesel).
El biogás se puede usar como combustible para estos motores, pero previamente deben ser
eliminadas las impurezas que pueden afectar al rendimiento y mantenimiento de los mismos.
El biogás tiene un octanaje que oscila entre 100 y 110, lo que hace que sea ideal para su uso en
motores de alta relación volumétrica de compresión, aunque como contrapartida tiene una
baja velocidad de encendido.
El biogás es poco lubricante, presenta un alto contenido en humedad y bajo PCI (es poco
detonante). Por ello, los motores de combustión interna que trabajan con biogás deben sufrir
algunas modificaciones. Tanto los motores de encendido por compresión (MEC ó ciclo Diesel)
como los motores de encendido provocado (MEP ó ciclo Otto) deberán estar dotados de un
carburador paro suministrar la mezcla de aire-gas.
Página | 137
Motores de ciclo Otto
Debido a su bajo contenido energético, esta mezcla es difícil de detonar en los motores
MEP con la bujía. Una solución consiste en disponer de una cámara de precombustión en la
cual la mezcla aire-gas esté enriquecida. Esta cámara requiere una alimentación de biogás a
alta presión.
El rendimiento del biogás en los motores de ciclo Otto es muy adecuado, ya que sólo existe
una merma de la potencia máxima de entre un 20% y un 30%. Estos motores son arrancados
con nafta y luego pueden funcionar usando un 100% de biogás. Sólo para el arrancado es
necesario usar otros combustibles.
En los motores de ciclo Otto el carburador convencional es reemplazado por un mezclador de
gases.
Motores de ciclo Diesel
En el caso de los motores MEC Diesel-Gas, debido a la alta resistencia del metano a la auto
ignición, que aumenta por la presencia del CO2, las condiciones de temperatura y presión que
se alcanzan en el cilindro son insuficientes. Le mezcla de aire-gas ya comprimida debe
detonarse mediante la inyección de fuel. Un motor MEC Diesel también puede trabajar con
biogás.
En cuanto a los motores diesel, generalmente usan un sistema mixto de biogás y diesel, que
permite aplicar distintas proporciones de ambos combustibles y el paso de uno a otro de
forma rápida y confiable. Para ello, estos motores añaden un mezclador de gases con un
sistema de control, manteniendo el sistema de inyección convencional. Además de la
generación de electricidad, estos motores se utilizan en otras aplicaciones (bombeo de agua,
etc.).
Actualmente, esta tecnología es la más usada para generar electricidad, de hecho existen en
España un número considerable de vertederos que producen energía mediante conjuntos de
motores y generadores de electricidad alimentados a partir del biogás extraído de sus
plataformas de vertido.
Página | 138
CARCTERÍSTICAS DE MOTORES
Tipo
Proceso
Precios
Grado de Eficiencia
Duración
Nivel de Ruido
Hollín en Gases
Grado de Mantenimiento
Utilización de Diésel para encendido
Combustible de reemplazo en caso de fallos de
suministro de Biogás
Potencia
Motor de
Gasolina
GAS-OTTO
Bajo
20-25%
Baja
Medio
Alto
-
Motor
Diésel
GAS-OTTO
Muy Alto
30-35%
Medio
Alto
Medio
-
Motor
Diésel
IGNICIÓN
Alto
25-35%
Medio
Alto
SÍ
Alto
5-20%
Gasolina
GLP
Diésel
5-30
>150
30-150
Tabla 5.1.Fuente: Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA
TURBINAS DE GAS
La preocupación existente en la actualidad por el medio ambiente y su protección ha traído
consigo la introducción de nuevas tecnologías para la producción de energía más respetuosas
con la naturaleza.
El uso de las turbinas de gas, que son relativamente menos contaminantes debido a su mejor
rendimiento, ha aumentado considerablemente. Este crecimiento se ha visto favorecido por el
incremento de actividad en el sector del gas y además por el crecimiento sostenido de la
demanda.
Sin embargo, las turbinas de gas en ciclo simple no son más eficientes que los sistemas de
generación de energía basados en carbón o petróleo, ya que los gases que salen de las
turbinas de gas se encuentran a temperaturas muy altas (Neilson, 1998). En este sentido, se
han introducido varias modificaciones en el diseño de las turbinas para que resulten más
económicas y medioambientalmente más atractivas.
Página | 139
Una de las alternativas que permite utilizar las turbinas de gas de manera que se obtengan
buenos rendimientos es su utilización en ciclos combinados en lugar de utilizarlas en ciclos
abiertos, de este modo el rendimiento global de la instalación es superior al de la turbina de
gas operando en solitario. A pesar del buen funcionamiento que se ha conseguido tener de las
turbinas de gas en el punto de diseño, debe tenerse en cuenta la fuerte dependencia que
presentan estos sistemas de determinados parámetros, entre los cuales destacan los
climáticos, como la humedad o la presión, y que condicionan tanto la potencia que la turbina
es capaz de producir como su rendimiento. Este factor hace recomendable la utilización de
sistemas de simulación para poder predecir su comportamiento.
A modo de resumen se citan algunas de sus ventajas:
•
•
•
•
•
•
•
Requieren menor tiempo de instalación que otros sistemas equivalentes, por lo que
resultan muy adecuadas para proyectos de desarrollo rápido.
Pueden producir electricidad y calor simultáneamente (cogeneración).
Prácticamente todo el calor de proceso se puede recuperar (alto rendimiento).
Pueden operar conectados a la red eléctrica de forma continua.
Bajo nivel de contaminantes y ruidos.
Pueden trabajar en ciclo combinado (ciclo de gas y de vapor) aumentando su
rendimiento.
Permiten el uso de combustibles de bajo poder calorífico (biogás).
Aplicación
Un ejemplo del uso del biogás como combustible en turbinas es la utilización de turbinas de
gas derivadas de los motores aeronáuticos para la producción de electricidad y calor. Se han
diseñado plantas de ciclo combinado en varios países del mundo, destacando Estados Unidos y
Brasil. Sin embargo, es necesario realizar ciertas modificaciones en la cámara de combustión
para que admita el uso de combustibles con poder calorífico bajo, como es el biogás
Página | 140
MICROTURBINAS
El concepto de microturbina es el mismo que el de la turbina de gas convencional pero de un
tamaño muy reducido.
Las microturbinas son sistemas de cogeneración (obtención de electricidad y calor), adecuados
para pequeñas potencias (30 a 200 kW) que pueden utilizar biogás como combustible, ya que
las turbinas propiamente dichas no son muy utilizadas para la obtención energética de biogás
(trabajan con potencias superiores de 500 kW a 30 MW).
Las microturbinas pueden trabajar con biogás con un contenido en metano del 35% (menor
que los motores de cogeneración), presentan una mayor tolerancia al H2S que los anteriores,
son menos contaminantes y el mantenimiento necesario es más sencillo que el caso de los
motores de cogeneración.
Como inconvenientes: el rendimiento eléctrico obtenido es menor, del orden del 15-30% y por
el momento, existen pocos suministradores; la tecnología en este caso no se encuentra tan
implantada como en el de los motores de cogeneración. Las turbinas dan todo el calor residual
en forma de gases de escape, por lo que el aprovechamiento es más simple que en motores
donde tenemos parte del calor en agua y parte en gases.
Varias empresas han desarrollado turbinas de pequeña potencia, en torno a los 30 kW,
específicamente para uso de biogás. Estas microturbinas se pueden utilizar en zonas
residenciales o pequeñas industrias. Algunas de estas empresas son: Capstones, IR
PowerWorks, Turbec(ABB/Volvo), o Elliot Energy System.
Las microturbinas son adecuadas para la generación de electricidad con biogás en vertederos
Es una buena alternativa para vertederos pequeños o para aquellos que se encuentran al
principio o al final de su vida útil.
Página | 141
SISTEMAS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD
PILAS COMBUSTIBLE
8.1
INTRODUCCIÓN
Las pilas de combustible son sistemas electroquímicos, es decir, producen electricidad a través
de una reacción química. A diferencia de las baterías convencionales, una pila de combustible
no se acaba y no necesita ser recargada, ya que su funcionamiento es ininterrumpido mientras
el combustible y el oxidante le sean suministrados. En el ánodo de la pila se inyecta
combustible: hidrógeno, amoniaco o hidracina y en el cátodo se introduce un oxidante,
normalmente aire u oxígeno. Los dos electrodos de una pila de combustible están separados
por un electrolito iónico conductor.
El principio de funcionamiento de las pilas de combustible, es inverso a la electrólisis del agua
en la que se separa este compuesto en hidrógeno y oxígeno, mediante aporte de energía
eléctrica. En el caso de las pilas de combustible, se obtiene energía eléctrica por medio de la
reacción entre hidrógeno y oxígeno, generándose vapor de agua:
Cuando el biogás se utiliza como combustible en las pilas de combustible, lo habitual es que
éste sea primero depurado exhaustivamente y posteriormente transformado a hidrógeno.
8.2
MÉTODOS PARA TRANSFORMAR EL METANO A HIDRÓGENO
Los métodos más comunes para transformar el metano a hidrógeno son:
el reformado con vapor de agua
la oxidación parcial
el auto-reformado
Página | 142
El reformado con vapor de agua
El proceso de reformado con vapor de agua (Spath y Mann, 2000) consiste en mezclar metano
con vapor de agua, en un reactor a alta temperatura, produciéndose la siguiente reacción:
Ésta es una reacción fuertemente endotérmica y los reactores están normalmente limitados
por la transferencia de calor. Los reformadores son bien conocidos en la industria y pueden
obtener concentraciones de hidrógeno superiores al 70%.
La oxidación parcial
En los reformadores de oxidación parcial (Ogden, 2001), el combustible reacciona con una
cantidad de oxígeno menor que la estequiométrica a través de la siguiente reacción
El calor producido por la reacción puede elevar la temperatura del gas hasta unos 1000ºC. Su
rendimiento es menor que en el caso anterior.
El autorreformado
El autorreformado combina los dos procesos anteriores, consiguiendo la ventaja del
calentamiento de gases en la oxidación parcial y el mayor rendimiento del proceso con vapor
de agua. Este proceso es controlado por un catalizador que determina el grado de oxidación
del gas y las reacciones con el vapor. El proceso de reformado por vapor absorbe parte del
calor generado por la reacción de oxidación, limitando la temperatura máxima del reactor y
disminuyendo el consumo de combustible necesario para elevar la temperatura del gas.
De estos procesos, la oxidación parcial y el autorreformado son los más eficientes desde el
punto de vista energético, pero el reformado con vapor de agua es el que más cantidad de
hidrógeno produce por unidad de combustible.
Página | 143
8.3
TIPOS DE PILAS COMBUSTIBLES
Tabla 8.1. Tipos de pilas combustibles. Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de
biogás y de su aprovechamiento”. APPICE
8.4
APLICACIÓN DE LAS PILAS COMBUSTIBLES
Los mercados potenciales de aplicación de las pilas de combustible son el transporte, el uso
estacionario para generación distribuida (10-50 MW), la generación centralizada en plantas de
100 a 500 MW y la cogeneración (25-50 MW) (García Camús, 2003).
Aunque el uso de pilas de combustible en vehículos presenta numerosas ventajas (emisión
cero de contaminantes, alta eficiencia, vehículo silencioso, gran modularidad), la utilización de
biogás y otros combustibles en pilas de combustible para automoción está todavía en fase de
desarrollo. Existen numerosos prototipos y modelos de coches y autobuses basados en esta
tecnología y la investigación sigue en curso en compañías como DaimlerChrysler, Ballard
Power Systems, Ford, Volvo, Mazda,General Motors, Honda, BMW, Hyundai, Nissan, etc., pero
un automóvil comercial práctico basado en pilas de combustible no se espera hasta por lo
menos 2010.
Página | 144
Dado que el proceso de generación de electricidad también produce calor, las pilas de
combustible también se pueden adaptar como sistemas de cogeneración, produciendo energía
eléctrica y calorífica. Esta es una tecnología sobre la que se están invirtiendo grandes esfuerzos
económicos en investigación y desarrollo, por ello, seguro que las pilas de combustible serán
una tecnología muy presente en un futuro no muy lejano.
La utilización de pilas de combustible ofrece ventajas sustanciales sobre la tecnología clásica
de combustión utilizando combustibles fósiles, ya que la eficiencia es superior (>60 %) y
únicamente se emite vapor de agua a la atmósfera.
Consultar Fuente: http://www.appice.es/app.php?. Asociación Española de Pilas Combustibles
COGENERACIÓN/TRIGENERACIÓN
9.1
SISTEMAS DE COGENERACIÓN
Los sistemas de cogeneración (CHP-combined heat and power), son los sistemas de
aprovechamiento energético más habitual que existen. Por cogeneración se entiende el
sistema de producción conjunta de energía eléctrica y de energía térmica recuperada de los
gases de escape del motor. De esta forma, se hace un uso más completo de la energía, que la
lograda mediante la generación convencional de electricidad, donde el calor generado en el
proceso se pierde.
El sistema de cogeneración se utiliza de forma habitual en las instalaciones donde se pueden
producir grandes cantidades de biogás (grandes explotaciones agrarias/ganaderas, plantas de
tratamiento de aguas residuales, vertederos, etc.), ya que el calor producido es reutilizado en
diversas fases del proceso de generación del biogás (para el calentamiento de los digestores
anaeróbicos, por ejemplo).
En cuanto al biogás, debe ser depurado para que no contenga ácido sulfhídrico, ya que los
motores son sensibles a la presencia de elementos corrosivos, además de no poder tener un
contenido en metano menor del 40%, para su uso en este tipo de dispositivos.
Los motores de cogeneración, pueden alcanzar un rendimiento energético de alrededor del
85%. Esto es debido a que este tipo de motores presentan normalmente un rendimiento
Página | 145
eléctrico del orden del 35 al 42%. Siendo el restante rendimiento térmico, es decir, de entre el
30 y el 40%.
Las centrales de cogeneración de electricidad-calor pueden alcanzar un rendimiento
energético del orden del 90%. Además, el procedimiento es más ecológico, ya que durante la
combustión se libera menos CO2y NOx, que usando fuentes de energía tradicionales (carbón o
petróleo).
El desarrollo de la cogeneración podría evitar la emisión de 127millones de toneladas de
CO2en la UE en 2010 y de 258 millones de toneladas en 2020, como se recoge en la Directiva
2004/8/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 11 de febrero de 2004. Esta directiva
hace referencia al fomento de la cogeneración sobre la base de la demanda de calor útil en el
mercado interior de la energía, y su objetivo es facilitarla instalación y la puesta en marca de
centrales eléctricas de cogeneración con el fin de economizar energía y luchar contra el
cambio climático
Funcionamiento de una planta de biogás de cogeneración
Los residuos se recogen en una fosa común que está dotada de un agitador que garantiza la
homogenización en la entrada. Desde esta fosa se bombean al digestor principal en el que
tiene lugar la digestión anaeróbica. Tanto el digestor como el post-digestor se mantienen a una
temperatura constante entre 38º y 40º gracias a un sistema de calefacción lateral. El digesto se
bombea a un tanque de almacenamiento desde el cual se retira para uso como enmienda
orgánica. El biogás se acumula en el techo del digestor y del postdigestor bajo una membrana
de seguridad y tras superar unos niveles adecuados de presión el biogás se conduce al motor
de cogeneración.
Pero antes deberá de haber pasado por un proceso de desulfurización. El biogás tratado se
aprovecha energéticamente en un motor de cogeneración y la electricidad que produce se
vierte a la red eléctrica. El calor de los gases de escape del motor se recuperaría mediante un
intercambiador y serviría para cubrir la demanda térmica de la planta así como la de los
edificios cercanos. Se aseguraría por tanto el aporte de ACS (Agua Caliente Sanitaria) y el
soporte para calefacción, bien de la granja al lado de la que esté la planta de Biogás o de
viviendas cercanas.
A estas dos aplicaciones, venta de electricidad y soporte térmico, hay que añadir una tercera.
La materia orgánica que utilizamos para producir biogás la podemos reutilizar tras finalizar el
proceso en forma de abono líquido, prácticamente inoloro después de un proceso de digestión
anaerobia y con mejores cualidades que el purín sin tratar, y abono sólido (compost). En caso
necesario se realiza un tratamiento del abono líquido (por ejemplo, una desnitrificación).
Página | 146
Estas plantas son de fácil manejo y operables por los propios ganaderos. Todos los procesos y
parámetros biológicos y técnicos pueden ser controlados y optimizados a distancia, lo que
permite el incremento de funcionamiento de la planta y por tanto una mayor rentabilidad de
la misma.
Página | 147
9.2
SISTEMAS DE TRIGENERACIÓN
La Trigeneración es un proceso similar a la cogeneración en el que se produce frío, además de
energía eléctrica y calor, típicos de la cogeneración, utilizando un único combustible, como es
el biogás. El frío normalmente se obtiene por el método de absorción. Por medio de ciclos de
absorción, la trigeneración hace posible unir la demanda del calor en invierno con la de frío en
los meses de verano.
El calor residual que se obtiene es la suma del producido por la generación de electricidad,
más el sustraído del proceso de refrigeración. En este sentido, se consigue más cantidad de
calor, aunque a menor temperatura y con la desventaja de que las posibles aplicaciones de
este calor pueden verse reducidas. Al igual que en la cogeneración, el biogás puede ser
utilizado en aquellas plantas preparadas para la trigeneración. De hecho, ya existen empresas
que han ideado equipos de trigeneración que usan específicamente el biogás como
combustible, como el caso de la italiana AB Energy o la alemana Deutz Power Systems GMBH,
con equipos modulares basados en motores de combustión interna alimentados por biogás
Página | 148
COMBUSTIBLES VEHÍCULOS
Fuente: Expobioenergía
10.1 INTRODUCCIÓN
Junto con la generación de electricidad, esta es la aplicación con más futuro del biogás. El
desarrollo actual de los biocombustibles como alternativa a los combustibles convencionales
mira cada vez con mayor interés a la industria del transporte urbano, la de vehículos ligeros y
pesados, donde ya es un hecho probado su aplicación y supone una interesante promesa de
futuro. El biogás puede ser usado como combustible de automoción en motores de explosión y
pilas de combustible.
Desde hace varios años existen vehículos que funcionan con gas natural. Se estima que los
vehículos que utilizan este tipo de combustible emiten un 20% menos de CO2 (principal
causante el efecto invernadero) que los vehículos que funcionan con gasolina o con gasóleo.
El biogás puede sustituir al gas natural en los vehículos propulsados por este combustible,
previo refinado del biogás para eliminar impurezas (CO2, SH2, NH3, agua y partículas sólidas)
y, de esta forma, elevar los niveles de metano hasta casi el 95%(IEA-Bioenergy, 2001).
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Los motores de los vehículos que funcionan con biogás, presentan un mayor rendimiento que
un motor convencional ya que existe una disminución del consumo energético. Los motores de
estos vehículos son más duraderos y de menor ruido. En cuanto a los obstáculos para el uso
generalizado de estos vehículos son: menor autonomía de conducción (alrededor de 150 km) y
son motores que presentan un arrancado muy lento.
La Directiva Comunitaria 2003/30 incluye en la definición de biocarburante a los combustibles
gaseosos obtenidos a partir de biomasa. Es decir, al empleo de residuos biodegradables
procedentes de la agricultura, silviculturae industrias conexas para producir biogás
10.2 TÉCNICAS DE REFINADO Y LIMPIEZA DEL BIOGÁS PARA SU USO COMO
COMBUSTIBLE PARA AUTOMOCIÓN
Actualmente, existen diferentes técnicas que permiten la transformación del biogás en un gas
con características similares al gas natural, lo cual le convierte en un material con unas amplias
posibilidades de uso.
Entre estas técnicas se pueden citar:
• La absorción en agua (con o sin recirculación del agua usada)
• La absorción en polyethylene glycol
• Tamices moleculares
• La separación por membrana
• La absorción química
Las principales técnicas desarrolladas son la absorción en agua y la absorción química, la
elección de una u otra tecnología depende de la composición del biogás, la capacidad del
tratamiento y la aplicación posterior del biogás (automoción, inyección en la red de gas
natural, etc.).
10.2.1 LA ABSORCIÓN EN AGUA (ABSORCIÓN FÍSICA)
La absorción en agua (absorción física). Su principio básico consiste en lavar el biogás con agua
a determinada presión. Con este procedimiento se garantiza elevar la concentración en CH4
hasta valores similares al gas natural. Dentro de esta tecnología existen dos formas de
operación: con recirculación o sin recirculación del agua usada.
Página | 150
10.2.2 LA ABSORCIÓN EN ALCANOAMINA (LA ABSORCIÓN QUÍMICA)
Fuente:Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA
Una de las técnicas que garantiza un acondicionamiento del biogás a bajas presiones para su
aprovechamiento potencial como biocombustible es la absorción química. Mediante este
proceso se elimina en gran medida el CO2 y H2S contenido en él, permitiendo elevar el nivel
de CH4 en la corriente hasta valores cercanos al 99 %. Así se garantiza un gas con un PCI
elevado y constante, que puede ser utilizado como combustible para la automoción (BPA) o su
inyección en la red de gas natural (BPR).
Su principio básico consiste en lavar el biogás con una alcanoamina disuelta en agua. Como
resultado de la reacción que tiene lugar, se eliminan componentes indeseables y se eleva la
concentración en CH4 hasta valores similares al gas natural.
10.2.2.1 ETAPAS DEL PROCESO
Las etapas básicas del proceso de enriquecimiento/transformación del biogás en un gas con
características similares al gas natural (PCI elevado y constante). Son las siguientes:
Acondicionamiento/limpieza del biogás. Eliminación de compuestos indeseables,
humedad, partículas, siloxanos, etc.
Concentración del biogás en CH4 por eliminación de los gases ácidos: CO2y H2S
Regeneración del solvente por destilación fraccionada.
Secado del gas resultante del proceso de concentración del biogás.
Odorización, compresión y almacenamiento.
10.2.2.2 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
Las operaciones involucradas en el acondicionamiento del biogás generado en vertedero o
plantas de metanización están relacionadas básicamente con el transporte de fluido, la
transferencia de calor y masa.
Especial énfasis se pone en la transferencia de masa pues la misma está combinada con una
reacción química, la de gases ácidos (CO2 y H2S) con una base.
El biogás procedente del vertedero o planta de metanización pasa a la sección de
acondicionamiento/limpieza del biogás, dónde se eliminan los diferentes componentes
indeseables: humedad, siloxanos, partículas, COV, BTEX y H2S. Para lograr esta limpieza se
combinan las técnicas de enfriamiento y adsorción.
Una vez el biogás limpio entra a la torre de absorción se lava con una solución de
monoetanolamina. Ambas corrientes fluyen en contracorriente a través del relleno, el cual
Página | 151
tiene la función de aumentar la superficie de contacto entre ambas fases. Así se garantiza un
mejor desarrollo de la reacción que tiene lugar y facilita la transferencia del CO2 hasta la fase
líquida. En esta etapa se eleva la concentración del CH4 y se eliminan además otros
componentes indeseables del biogás como el H2S.
El líquido con alta concentración en CO2 es enviado al sistema de recuperación de disolvente
(destilación), regenerándose por calentamiento, eliminando el CO2 y enviándolo para su
reutilización a proceso.
El biogás limpio y enriquecido en CH4s ale de la torre de absorción y pasa al sistema de secado.
Para garantizar un gas adecuado para su compresión y almacenamiento se seca mediante la
combinación de enfriamiento y adsorción física en lecho de silicagel o alumina activa lo que
permite alcanzar un nivel de sequedad correspondiente a un punto de rocío cercano a los –40
ºC.El biogás seco y enriquecido se envía a la planta de compresión previa odorización con la
finalidad de detectar posibles fugas. En esta etapa, se eleva la presión del gas según su futura
utilización; hasta 250 bares para uso en la automoción, es decir, abastecimientos de coches y
camiones o hasta 12 bar para su inyección en red. Para desarrollar esta etapa se hace uso de
un compresor que lo suministra al tanque de almacenamiento y distribución.
10.2.2.3 EQUIPOS QUE CONFORMAN LA TECNOLOGÍA
La tecnología para el tratamiento del biogás generado en vertedero o plantas
metanización cuenta de los equipos que a continuación se describen.
de
Acondicionamiento/limpieza del biogás.
Este sistema está formado por un intercambiador de calor de superficie y filtros de carbón
activo. La combinación de ambas técnicas garantiza un biogás adecuado para su
tratamiento, minimizando el uso del carbón activo. El sistema se diseña para operar entre 6 a
12 meses, dependiendo de la carga de contaminantes y el caudal a tratar.
Concentración/enriquecimiento del biogás en CH4.
La operación aplicada es la absorción. Consiste en lavar el biogás con un solvente químico
adecuado, en este caso, con una alcanoamina para eliminar de esta corriente hasta el 98% del
CO2 contenido en él. Como resultado del proceso se obtiene un gas enriquecido en CH4, con
características similares a las del gas natural. El sistema está formado por una torre de
absorción, esta puede ser de plato o de relleno.
Regeneración del solvente.
La regeneración del solvente se hace por destilación. De esta manera se separa el solvente
usado del CO2 eliminado en la corriente de biogás. El solvente se vuelve a utilizar en la
operación de absorción, mientras que el CO2 es comprimido para otros usos (llenado de
extintores de incendio, producción de hielo seco o para la industria de bebidas y licores).
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El sistema está formado por una torre de plato o de relleno, calderín, condensador y caldera
(vapor o aceite térmico).
Secado del gas.
Este sistema, al igual que el de acondicionamiento del biogás, está formado por un equipo de
intercambio térmico de superficie y columnas deadsorción. Su fnalidad es garantizar un gas
seco para su compresión yalmacenamiento. Para ello, se puede utilizar la adsorción en
silicagel o alumina activa.
Compresión y almacenamiento.
Una vez que el biogás está concentrado y seco se envía a la estación de compresión donde
se comprime hasta valores cercanos a los 250 bares. A esta presión se introduce en el tanque
de almacenamiento. Este último permite distribuir y alimentar a otros depósitos para
su distribución a diferentes estaciones.
10.2.2.4 SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
Variable de control del proceso
En la operación de la planta tiene gran importancia el control de las variables siguientes:
temperatura, presión, fujo y composición.
El control de la temperatura juega un papel fundamental en las operaciones de
limpieza, absorción, así como en la regeneración del disolvente. En la absorción se
requiere que la temperatura del disolvente entre a la torre a una temperatura cercana a los 25
ºC, pues con ello se favorece el desarrollo de la reacción que toma lugar (reacción ácidobase, eliminación del CO2).
La regeneración del disolvente se hace por destilación siendo de vital importancia el control de
la temperatura, tanto en el tope como en el fondo de la torre.
Tanto el lfujo de biogás como el del disolvente que entra a la torre de absorción deben ser
controlados con la finalidad de garantizar la estequiometría de la reacción y una relación
óptima entre los flujos involucrados.
La presión del gas ha de ser constante en la operación de lavado, puesto que un cambio en la
misma rompe las condiciones de equilibrio químico y térmico afectándose la operación de
absorción, y por tanto, la concentración del CH4 en el biogás. La línea de descarga del
compresor debe ir dotada de válvulas de seguridad por sobrepresiones para evitar daños
en el sistema.
La composición del gas tanto a la entrada como a la salida es una variable de interés,
puesto que marca los límites a alcanzar y los caudales a tratar.
Página | 153
Instrumentación y lazos de control
a) Instrumentación
o Termopares
o Sonda de presión
o Sonda de humedad
o Sonda de nivel
o Cromatógrafo de gases
o Registradores
o PID (control proporcional integral derivado)
b) Lazo de control
1. Temperatura: Para las operaciones de regeneración y absorción
Elementos: Termopares, válvula de control, PID.
2. Flujo: Para el control del fujo de disolvente, tanto en la absorción como en la regeneración
Elementos: Termopares, válvula de control, PID.
3. Presión: Control de la presión en la torre de absorción y regeneración
Elementos: Sensor de presión, PID y válvula de control.
4. Nivel: Control de nivel en el fondo de las torres de absorción y destilación
10.2.2.5 SERVICIOS E INSTALACIONES
Servicios requeridos para la operación de la planta
Agua: Lavado de gases, condensación de vapores y enfriamiento de equipos
Electricidad: Accionamiento de motores, máquinas, equipos y sistema de alumbrado
Aire: Accionamiento de bombas, válvulas y accesorios
Vapor/aceite: Medio de calentamiento
Instalaciones requeridas para la operación de la planta
Hidráulica: Transporte de agua, vapor y reactivo
Eléctrica: Sistema de arranque de motores y equipos
Neumática: Transporte, bombeo y extracción de gases
Ventajas del proceso
• Opera a bajas presiones, lo que reduce coste de equipamiento y consumo de energía.
• El reactivo químico utilizado es selectivo. Se reducen a un máximo las pérdidas de metano
(CH4). El
metano es 21 veces más contaminante que el CO2.
• Fácil y bajo coste de tratamiento de los efuentes del proceso. El CO2 por su alta pureza (>
98%) puede ser recuperado para otros usos (llenado de extintores de incendio, producción
de hielo seco, industria de bebidas y licores).
Página | 154
•La demanda eléctrica del proceso no supera los 0,15 kWh/Nm3. Otros procesos poseen
valores que superan los0,3 kWh/Nm3.
• Garantiza un mayor cuidado del medioambiente. No emite gases contaminantes a la
atmósfera.
• La reducción del coste de enriquecimiento del biogás es superior a otras tecnologías con el
aumento de la capacidad de tratamiento.
10.3 USOS DEL BIOGÁS EN AUTOMOCIÓN
10.3.1 ESPAÑA
Concretamente, de la planta de Valdemingómez se extraen anualmente 20.447.000 Nm3 de
biogás, que son aprovechados para abastecer el consumo de casi la totalidad de los vehículos
de recogida de residuos sólidos urbanos (96,54%) y una parte de los autobuses municipales
(17,26%). En total el número de vehículos asciende a 769, de los cuales 418 se dedican a
recogida de residuos.
Pero no sólo Madrid está implantando esta tecnología, otras ciudades españolas ya han
adquirido autobuses que utilizan Gas Natural Vehicular, que puede usar biogás como
combustible.
10.3.2 FUERA DE ESPAÑA
Según la Asociación europea de vehículos alimentados con gas natural (ENGVA, por sus siglas
en inglés), en Europa existen 8.428.520 vehículos que funcionan con gas natural y existen
12.796 estaciones de llenado. Por otra parte en Suecia, la utilización de biogás para
combustible para vehículos está muy extendida; por ejemplo, en el año 2006, más de 11.500
vehículos utilizaban metano como combustible.
La ciudad de Oslo también utiliza autobuses con biogás, ha adquirido 200 unidades hasta
ahora, pero tiene previsto ampliar esta cifra hasta 400 una vez que se construyan las
instalaciones para la producción del biogás.
Suecia también ha apostado fuerte por este combustible, son varias las ciudades suecas que
utilizan biogás como combustible de sus flotas de autobuses y camiones de recogida de
residuos sólidos urbanos.
Pero ha ido más allá, no sólo utiliza biogás como combustible de vehículos, también se utiliza
para propulsar un tren. Este tren, desarrollado por Svensk Biogas y con un coste de diez
Página | 155
millones de coronas (1,08 millones de euros), lleva en funcionamiento desde septiembre de
2005, para recorrer la costa este de Suecia, entre Linköping y Västervik, con 54 pasajeros.
Tiene una autonomía de 600 km con el depósito lleno y puede alcanzar una velocidad punta de
130 Km/h.
Los obstáculos para el uso generalizado de estos vehículos son: la ausencia de una
infraestructura de transporte y almacenamiento del gas natural/biogás, el coste de
producción, la pérdida de espacio de carga, el mayor tiempo de llenado de combustible y la
menor autonomía de conducción.
10.4 MOTORES DESARROLLADOS PARA USAR GAS NATURAL O BIOGÁS
10.4.1 ADAPTACIÓN DE LOS MOTORES DIESEL
Los motores diesel se han utilizado para adecuarlos a su uso con biogás debido a su robustez y
porque son equipos pesados y bien construidos para cargas extremas.
Estos trabajan con una alta compresión. Las adecuaciones consisten básicamente en el cambio
de ciclo termodinámico, es decir, que los motores pasarán de trabajar con ciclo Diesel para
pasar al ciclo Otto.
A los motores de Ciclo Diesel se les agrega un mezclador de gases con un sistema de control
manteniendo el sistema de inyección convencional. De esta manera estos motores pueden
funcionar con distintas proporciones de biogás diesel y pueden convertirse fácil y rápidamente
de un combustible a otro, lo cual los hace muy confiables.
En el caso de conversión de un motor a diesel para que funcione con diesel/biogás se
mantiene el ciclo diesel original y se añade el sistema de combustible biogás, por lo que el
motor puede pasar a trabajar con diesel y biogás simultáneamente. Su principal ventaja es el
menor costo de adecuación para operar con biogás, aunque su costo operativo y las emisiones
de escape podrían superar a un motor dedicado.
Este sistema “mixto” conserva el ciclo termodinámico diesel original y trabaja aspirando una
mezcla de aire y gas natural y usando una inyección piloto de gasoil para generar la
combustión. La relación de trabajo diesel/biogás varía en función del régimen de trabajo del
motor y en el común de los casos, la sustitución de gasoil por gas natural podría ser por
ejemplo de un 20% para bajas revoluciones, hasta llegar a un 80% en los regímenes nominales,
dependiendo de los ciclos de servicio.
Página | 156
10.4.2 ADAPTACIÓN DE LOS MOTORES GASOLINA
De la misma manera, Si se adecua un motor de gasolina para que funcione con biogás se
tendrá una reducción de potencia del 10-15 % manteniendo las mismas revoluciones por
minuto. Esto se debe a la carga de CO2 que tiene el biogás. Ya que el biogás tiene un mayor
poder detonante se puede compensar esta pérdida da potencia con el aumento de la
compresión.
La mayor adecuación que se le practica a un motor de biogás es la instalación de un mezclador
de gas en el apartado de succión, para que el biogás se pueda mezclar en una forma
homogénea con aire y oxigeno.
Ya que el biogás no tiene una acción enfriadora ni lubricadora para las bielas hay que utilizar
motores con bielas reforzadas. Se utilizan mejor motores de gasolina que funcionen con
gasolina sin plomo. El grado de eficiencia de estos motores es de aproximadamente 22 hasta
25 % para motores de potencias da hasta 50 kW.
10.4.3 MOTOR G9A (VOLVO)
En el año 2005, Volvo presentó un motor desarrollado específicamente para usar gas natural o
biogás como combustible de automoción (principalmente para autobuses de transporte
urbano). Su nombre técnico es G9A, motor de seis cilindros y 9,4 litros de cubicaje que
proporciona una potencia de entre 260 y 300 caballos. En los motores anteriores, se había
utilizado el concepto lean burn (combustión pobre), esto es una combustión constante con
una mezcla de combustible y aire superior a la estequiométrica. En cambio este tipo de
motores (G9A) utiliza la mezcla estequiométrica de combustible y aire de forma constante
para una combustión óptima. Esto es posible gracias a un sofisticado sistema de gestión
electrónica que recibe información de los parámetros básicos del motor. Este sistema
electrónico también mide la calidad del combustible suministrado para adaptar los parámetros
de la combustión. El motor utiliza un catalizador de tres vías que hace que sus emisiones sean
menores que los niveles definidos en las normas Euro 5 y EEV (Enhanced Enviromental
Vehicle). La patente de Volvo EP1358399 describe el sistema de gestión electrónica en este
tipo de motores de gas natural o biogás.
Página | 157
10.4.4 VEHÍCULOS QUE FUNCIONAN CON BIOGÁS
La utilización de biogás como combustible no sólo se está potenciando en vehículos
industriales y autobuses, las grandes potencias automovilísticas están trabajando en ello y
algunas marcas ya han sacado al mercado vehículos que funcionan con biogás.
Algunos de los vehículos que ya están en el mercado son:
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Fiat Punto Natural Power
Fiat Multipla 1.6 Metano BiPower
Ford Focus CNG
Mercedes E200 NGT
Renault Kangoo CNG
Volvo V70 BiFuel.
Opel Combo 1.6
Opel Zafra 1.6
Volkswagen Touran 2.0
Volkswagen Caddy 2.0
Honda Civic GX
De esta manera hay empresas emprendedoras que gestionan estaciones de servicio de biogás,
donde al igual que en las estaciones de servicio convencionales, los usuarios de vehículos de
biogás puedan ir a repostar.
Página | 158
10.4.5 PRIMERA ESTACIÓN DE SERVICIO DE BIOGÁS: HERA HOLDING
Gracias a la tecnología de limpieza y concentración de biogás, en su apuesta por las energías
renovables, el Grupo HERA abre en 2005 la primera estación de servicio de biogás natural para
vehículos que actualmente suministra a parte de la flota de las instalaciones del Grupo en Coll
Cardús y a vehículos oficiales del municipio de Vacarisses.
La flota cautiva de HERA cuenta con vehículos de Gas Natural de serie y vehículos de gasolina
convertidos a bifuel
Los coches bifuel tipo turismo tienen normalmente tanques entre 80 y 160 litros en los que se
pueden acumular hasta 32 Nm3 de Biogás Natural a presión (200 bar) y alcanzan una
autonomía de 300-350 km
Los camiones bifuel tienen instalados normalmente tanques entre 320 y 640 litros en los que
se pueden acumular hasta 128 Nm3 de Biogás Natural a presión (200 bar), y alcanzan una
autonomía de 400 km.
SISTEMAS DE INYECCIÓN EN LA RED DE GAS NATURAL.
El biogás puede introducirse (una vez limpio y refinado) en la red de gas natural, ya que, al
igual que el gas natural, está constituido principalmente por metano. De tal modo, cualquier
aparato o equipo que funcione con gas natural puede ser accionado con biogás (en general, sin
necesidad de hacer grandes modificaciones).
Cuando el biogás se inyecta en las redes de gas natural recibe el nombre de biometano
(biogás con más del 97% de su contenido en metano).
El biogás tiene que ser depurado previamente para que alcance los requerimientos de calidad
del gas natural y se pueda introducir en su red de distribución. La purificación del biogás
consiste en la eliminación de CO2, SH2, NH3, agua y partículas sólidas.
Página | 159
Algunos países, como Alemania o Suecia, han introducido especificaciones de calidad para que
el biogás pueda ser introducido en la línea de distribución del gas natural. Por otra parte, la
distribución de biogás en la red del gas natural presenta varias ventajas. En primer lugar, la red
conecta la zona de producción con las áreas de mayor densidad de población, lo que permite
que el gas llegue a nuevos consumidores.
Asimismo, es posible aumentar la producción en un lugar remoto y todavía utilizar el 100 % del
gas. Por otra parte, permite mejorar la seguridad de suministro local, lo que es un factor muy
importante, ya que la mayor parte de los países consumen más gas natural del que producen.
La integración del biogás en las redes de gas natural ha sido probada con cierto éxito en varios
países de la UE (Suiza, Suecia, Alemania y Francia) y en los Estados Unidos. Sin embargo, no se
ha incluido en la red de gas natural en España. En el caso de Estados Unidos, se llevó a cabo la
integración del biogás generado en la planta de tratamiento de aguas residuales de Renton en
el estado de Washington (Krichet al., 2005) en 2005. Para ello, el biogás se depuró
previamente para adquirir los niveles de calidad del gas natural.
12 ANÁLISIS PROFUNDO DE LA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD
A PARTIR DEL BIOGÁS
Fuente: EXPOBIOENERGÍA, ASOCIACIÓN EUROPEA DEL BIOGÁS
Fuente:Renewable Energy Policy Country Profiles (prepared within the Intelligent Energy Europe project , 2009)
Página | 160
Fuente:Expobioenergía 2010. Jornadas Técnicas “Biogás: Visión Global 27 de octubre 2010” Gnera Energía y Tecnología S.L. La
producción de electricidad a partir de Biogás. Marco legal y Estratégioc
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En España es el Régimen Especia, su legislación vinculada que regula el desarrollo de proyectos
de energía a partir de biogás, y su viabilidad económica y financiera. Dentro del Régimen
Especial se destaca el Real Decreto 661/2007.
12.1 EXPORTACIÓN DE ELECTRICIDAD Y MARCO LEGAL EXISTENTE
12.1.1 BIOGÁS DE DIGESTOR Y OPCIONES DE VENTA DE ELECTRICIDAD
RD 661/2007: Subgrupo b.7.2. Biogás generado en digestores a partir de varios tipos de
residuos mediante proceso de fermentación, tanto individualmente como en codigestión.
Los subgrupos BIOGÁS se diferencia según su “tecnología”
•
•
•
Optimización de la generación de biogás en digestores (b.7.2.)
O recuperación directa por pozos de captación de las celdas de almacenamiento de
vertederos (b.7.1)
No se “mira” la fuente del biogás: si es cultivo energético, purines, FORSU o residuos
agroalimenticios..
MODALIDADES PRINCIPALES PARA LA VENTA DE ELECTRICIDAD
⇒ Opción de venta 24.1.a) precio constante de remuneración de la venta de la
electricidad, y frecuentemente denominado “opción tarifa”
⇒ Opción 24.1.b) precio variable frecuentemente llamado “opción mercado”
•
•
En esta dos opciones la prima o prima equivalente está vinculada a un periodo de
funcionamiento a partir de la puesta en servicio (15 años para subgrupos biogás b.7.2
y a.1.3)
Es obligatorio mantener la opción elegida por periodos no inferiores a 12 meses
Página | 162
•
Es obligatorio acudir al sistema de oferta de OMEL independientemente de la opción
de venta elegida, quedando sometidas a la liquidación de desvíos, excepto en casos
particulares.
Página | 163
12.1.2 VISIÓN GENERAL DE LOS COMPLEMENTOS PARA OPTIMIZAR LA VENTA DE
ELECTRICIDAD
Página | 164
12.1.3 APROVECHAMIENTO DE CALOR, CRITERIOS PARA EL COMPLEMENTO POR EFICIENCIA
ENERGÉTICA
Página | 165
Página | 166
12.1.4 REPRESENTACIÓN EN EL MERCA ELÉCTRICO Y REDUCCIÓN DE DESVÍOS
Página | 167
Página | 168
CAPITULO 4.
TECNOLOGÍAS DEL BIOGÁS
1 TECNOLOGÍAS DE DIGESTIÓN ANAEROBIA
1.1
DIGESTORES DISCONTINUOS Ó “SISTEMAS DE PRIMERA GENERACIÓN”
La característica principal de este grupo de fermentadores es, como su propio nombre indica,
la carga discontinua, la cual se efectúa de una vez y se inocula con biomasa microbiana de la
digestión precedente para favorecer el arranque de la fermentación.
Estos digestores se han diseñado preferentemente para tratar residuos orgánicos con alto
contenido en sólidos y, por tanto, los periodos de retención hidráulica son bastante
prolongados.
Dentro de este sistema se encuentran los digestores de tipo familiar de China y de la India
usados desde la antigüedad.
Uno de los problemas que presenta esta tecnología, es la producción discontinua de biogás y,
con objeto de eliminar en lo posible este inconveniente, las instalaciones se han proyectado
dividiendo la capacidad total de digestión en tres o más fermentadores, los cuales funcionan
de una manera escalonada, para solapar las curvas de producción de biogás y obtener una
curva integral de producción uniforme de combustible.
Actualmente este tipo de reactores son típicos en el tratamiento de FORSU (Fracción Orgánica
de Residuos Sólidos Urbanos).
1.2
DIGESTORES CONTINUOS Ó “SISTEMAS DE SEGUNDA GENERACIÓN”
Estos nuevos tipos de digestores de “segunda generación”, presentan en común la
particularidad de obtener un flujo continuo de biomasa activa en su interior. En este grupo se
incluye una amplia gama de digestores desarrollados con objeto de alcanzar una mejora en la
producción energética.
Las principales tecnologías de este tipo existentes en el mercado son las descritas a
continuación.
Página | 170
1.2.1
MEZCLA COMPLETA
Constituyen la tecnología más clásica para el tratamiento de todo tipo de residuos orgánicos
semisólidos. Su característica principal es que la biomasa se elimina periódicamente a medida
que lo hace el residuo orgánico digerido. Esta mecánica de funcionamiento no permite una
alta concentración de bacterias en el interior del digestor y, por tanto, la producción de biogás
por unidad de volumen del digestor es reducida.
Esquema 1.1.Esquema de digestor de mezcla completa. Fuente: Monografía INIA. I.- Influente; E.- Efluente, G.- Biogás
1.2.2
FLUJO PISTÓN
Se basan en el desplazamiento horizontal a través de una sección longitudinal, del sustrato a
digerir, mezclándose mínimamente en este sentido, pues las distintas secciones tienen estados
de fermentación diferentes. Son aptos para el tratamiento de residuos con elevada materia en
suspensión.
Página | 171
Esquema 1.2.Esquema de digestor Flujo Pistón. Fuente: IDAE
1.2.3
CONTACTO O RECICLADO DE LODOS
Uno de los problemas importantes que se presentan en los digestores hasta ahora
mencionados es el “arrastre” de microorganismos por el efluente desde el interior del
digestor. La pérdida de biomasa bacteriana influye negativamente en el rendimiento de la
digestión. En los digestores de contacto se procede a realizar una decantación de la biomasa
arrastrada por el efluente, para introducirlos de nuevo en el interior del digestor, con lo que se
consigue una mayor población microbiana activa, que posibilita una disminución del tiempo de
retención.
Esquema 1.3.Esquema de un sistema de tratamiento anaerobio de contacto. Fuente: Monografía INIA. I.- Influente; E.Efluente, G.- Biogás
Página | 172
1.3
DIGESTORES DE TERCERA GENERACIÓN
En este grupo se incluye una generación de digestores que se han desarrollado en los últimos
años y que tienen como objetivo común, aumentar la concentración de la biomasa activa para
aumentar el rendimiento energético por unidad de volumen del digestor. Sin embargo, este
tipo de digestores, por su configuración, se utilizan principalmente para líquidos. Muchos de
ellos no serían aplicables para residuos ganaderos.
1.3.1
FILTRO ANAEROBIO
La disminución del arrastre se logra al introducir dentro del digestor un lecho o soporte
encargado de que sobre él se fijen los microorganismos. Los soportes más utilizados
actualmente son de tipo plástico (poliuretano y PVC) o silicatos (vermiculita, bentonita y
sepiolita).
Los filtros anaerobios permiten altas sobrecargas sin disminución apreciable en su eficacia. El
inconveniente es que no toleran apenas sólidos en suspensión que colmatan la matriz, siendo
sólo adecuados para residuos solubles y bastante diluidos.
Esquema 1.4.Esquema del sistema de filtro anaerobio. Fuente: Monografía INIA. I.- Influente; E.- Efluente, G.- Biogás
Página | 173
1.3.2
LECHO DE LODOS (SISTEMA UASB)
En este sistema el incremento de la población bacteriana dentro del digestor se basa en
proporcionar a los lodos las características físico-químicas más adecuadas para favorecer la
floculación y coagulación de los mismos sin necesidad de intervención de ningún tipo de
soporte. El digestor tiene un lecho de lodo floculado o granulado en el fondo, previsto para
que permita el movimiento ascendente del influente a su través y actúe como filtro de la
biomasa. La agitación se produce, durante la ascensión del biogás a través de toda la masa del
digestor al liberarse el gas de los flóculos.
1.3.3
PELÍCULA FIJA
Sistema parecido al filtro anaerobio, pero en este caso el material inerte está constituido por
placas paralelas fijas y en el que el flujo es descendente. De esta forma se previenen los
peligros de colmatación y de formación de vías preferenciales que se presentan en los filtros
ascendentes. Puede trabajar con altas cargas, tanto hidráulicas como de concentración de
sólidos y residuos diluidos.
1.3.4
PELÍCULA FIJA SOBRE SOPORTE LIBRE.
Esta tecnología tiene una mecánica de funcionamiento similar a la del "Reactor de película
fija", y la única diferencia es que el soporte de PVC, al cual se fijan las bacterias, está
totalmente libre en el interior del digestor y por tanto permite su movimiento, evitando de
esta forma los riesgos de entupimiento y/o la formación de vías preferenciales.
1.3.5
LECHOS FLUIDIZADOS O EXPANDIDOS
El procedimiento que se utiliza en este sistema está enfocado a maximizar la población
microbiana en el digestor, maximizando para ello la superficie de adherencia de la biomasa al
soporte. Para lograrlo, se introduce un material en partículas muy pequeñas, inerte y móvil
(arena o alúmina) que se mantienen en lecho fluidizado y con una expansión relativamente
pequeña con objeto de lograr una buena uniformidad en la distribución del efluente, que se
mezcla con la alimentación. Se habla de lechos expandidos cuando la expansión del lecho es de
10-35%, mientras que cuando se recupera el 35% se habla de lecho fluidizado. La eficacia
demostrada por este tipo de reactor, es bastante superior a cualquier otro tipo hasta ahora
desarrollado, con la particularidad de presentar una gran estabilidad frente a cambios, incluso
bruscos, de sus parámetros de operación. No obstante, la aplicación de esta tecnología a nivel
industrial es actualmente más problemática que en el resto de los sistemas.
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1.4
EFECTOS DE LOS TIPOS DE DIGESTORES EN EL PROCESO DE METANIZACIÓN
El desarrollo de las tecnologías de fermentación detalladas anteriormente, han tenido como
objetivo prioritario incrementar la carga microbiana en el digestor, con lo que se consigue
reducir los tiempos de retención hidráulica e incrementar la carga de carbono en el influente a
digerir.
En la Tabla que se muestra a continuación se recogen los intervalos de estos parámetros, para
los distintos tipos de digestores de alimentación en continuo y que se pueden agrupar en las
tres grandes categorías siguientes:
• digestores de mezcla total
• digestores de contacto
• digestores de filtro anaeróbico.
EFECTOS DE LOS TIPOS DE DIGESTORES EN EL PROCESO DE METANIZACIÓN
DIGESTOR DE
DIGESTOR DE
DIGESTOR DE
PARÁMETROS
UNIDADES
MEZCLA CONTINUA
CONTACTO
PELÍCULA FIJA
gr./litro
Carga aplicada
2a3
4a6
10 a 12
digestor
l./litro
Producción de
1,0 a 1,5
2,0 a 2,5
5,0 a 6,0
biogás
digestor
gr./litro
Lodos en reactor
3 a 15
20 a 30
60 a 90
digestor
Tabla 1.1.Parámetros de fermentación en tres tipos de digestores
Este desarrollo tecnológico en el diseño de los digestores ha permitido mejorar los
rendimientos en producción de biogás y disminuir los tiempos de retención hidráulica con el
consiguiente abaratamiento de los digestores al disminuir su tamaño. No obstante,
dependiendo de las características intrínsecas del influente a digerir, especialmente en lo
relacionado con su concentración de sólidos, se deberá en cada caso seleccionar la tecnología
de digestión más adecuada
Página | 175
2 DISEÑO DE LAS PLANTAS DE DIGESTIÓN ANAEROBIA.
2.1
INTRODUCCIÓN
Dependiendo del tipo de residuo a tratar los sistemas de digestión anaeróbica para la
producción de biogás pueden ser diferentes. No obstante, se pueden dividir inicialmente en
dos grupos (De Mes et al., 2003):
→ Sistemas de tratamiento de residuos (FORSU, fangos de depuradora y residuos
ganaderos).
→ Sistemas para el tratamiento de aguas residuales.
El tiempo de retención hidráulica
El tiempo de retención hidráulica en un digestor es uno de los factores más importantes para
el control de los sistemas de digestión anaerobia y representa el cociente entre el volumen del
digestor y el caudal alimentado al mismo.
Procesos de baja velocidad
El tiempo de retención hidráulico es elevado en los sistemas de digestión anaeróbica de la
FORSU, los fangos procedentes de la depuración de las aguas residuales y los residuos
ganaderos, ya que la degradación de estos residuos necesita tiempos de digestión largos.
Por esta razón, estos procesos se denominan de baja velocidad. En este caso, el tiempo de
retención de los sólidos coincide con el tiempo de retención hidráulico.
Procesos de alta velocidad
En los sistemas que se utilizan habitualmente en el tratamiento de las aguas residuales, sin
embargo, el tiempo de retención hidráulico es relativamente corto, por lo que se denominan
digestores de alta velocidad. La característica común a estos sistemas es la retención de la
biomasa dentro del reactor, de manera que el tiempo de retención de los sólidos es mucho
mayor que el tiempo de retención hidráulico, por lo que se consigue aumentar la eficacia del
proceso.
Página | 176
2.1.1
DIAGRAMA DE FLUJOS DE UNA INSTALACIÓN DE DIGESTIÓN.
Aunque en las instalaciones de biogás el elemento fundamental lo constituye el digestor en sus
diferentes variantes, también existe la posibilidad de aplicar múltiples sistemas tanto en el
pretratamiento de los sustratos como en el postratamiento del digestato. Así mismo, pueden
aplicarse distintas alternativas para el aprovechamiento energético del biogás y todo ello se
recoge en el diagrama de flujo de la figura mostrada a continuación.
Gráfico 2.1.Figura 6. Diagrama de flujo de una planta de biogás agroindustrial. Fuente: AINIA
2.1.1.1 FASES DEL PROCESO DE DIGESTIÓN.
Para el caso del biogás agroindustrial las alternativas que se presentan en cada una de las fases
del diagrama mostrado anteriormente, se resumen a continuación:
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A) PRETRATAMIENTO:
En general, la puesta en marcha de los digestores es lenta y requiere tiempos que pueden ser
de meses, dependiendo del tipo de sustrato a digerir, lo que representa unos costes
adicionales a la propia inversión de los equipos que deben contemplares a la hora de la
evaluación económica de las instalaciones de biogás. Por ello en la mayoría de los casos se
recurre a la “siembra del digestor” mediante la incorporación de digestatos provenientes de
instalaciones de digestión en funcionamiento. Así mismo en los casos de digestores
agroindustriales donde no se utilicen como sustratos los estiércoles o purines, que ya tienen
bacterias metanogénicas, es preciso incorporar dichos subproductos ganaderos para que haga
de estárter del proceso de biodigestión. Por otra parte, la velocidad del proceso también
estará limitada por la etapa más lenta, bien la hidrolítica o la metanogénica, que depende de la
composición intrínseca de cada sustrato. Para sustratos solubles, la fase limitante suele ser la
metanogénesis, mientras que en los casos donde la materia orgánica esta en forma
“insoluble”, la fase limitante es la hidrólisis. Por ello una de las estrategias utilizadas para
aumentar la velocidad del proceso es someter el sustrato a un pretratamiento.
En general, con los pretratamientos se pretende acelerar el proceso de hidrólisis de las
materias orgánicas para incrementar la producción, la calidad del biogás, y se reduce el
tiempo de residencia en el digestor, debido a un aumento de la biodegradabilidad,
favoreciendo unas condiciones óptimas para el desarrollo microbiano.
Lodos y Purines
La baja biodegradabilidad de los lodos y los purines hace que la hidrólisis de las partículas
sólidas sea la etapa limitante del proceso. La hidrólisis de los compuestos sólidos puede ser
mejorada mediante ciertos pretratamientos.
Lodos de EDAR
En el caso de los lodos de EDAR varías alternativas han dado buen resultado, como
pretratamiento térmico, adición de enzimas, ozonización, solubilización química por
acidificación o hidrólisis alcalina, desintegración mecánica y uso de ultrasonidos de baja
frecuencia.
Mediante los tratamientos químico-térmicos se pretende, a partir de ácido y calor, provocar la
solubilización o el aumento de biodegradabilidad del lodo. Así, en la hidrólisis ácida, se añade
un ácido a la corriente de lodos y, a continuación, se introduce en un reactor presurizado y a
alta temperatura. La corriente así tratada se recicla al reactor biológico para que, de esta
manera, se degraden los componentes resultantes.
En la misma línea se han realizado otros pretratamientos para aumentar la biodegradabilidad
de los lodos, sin embargo, muchos de éstos resultan demasiado costosos y no son todavía
asequibles para su aplicación industrial. Uno de los más viables, en especial por los costes
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descritos, es el basado en la utilización de ultrasonidos. Mediante su utilización se han descrito
aumentos de la biodegradabilidad de los sólidos volátiles de hasta el 50% (Tiehm et al., 1997).
Purines de cerdo
Para mejorar la biodegradabilidad de los purines de cerdo, el pretratamiento térmico a baja
temperatura (80ºC) produce un incremento en la producción de biogás de hasta el 60% de CH4
por unidad de sólido volátil. El resultado depende del tipo de purín a tratar: para purines
envejecidos la concentración de nitrógeno amoniacal y el pH aumentan, provocando mayores
problemas de inhibición, lo que se traduce en menores producciones de metano (Bonmatí,
2001).Una alternativa al pretratamiento, con el objetivo de optimizar la producción de biogás,
es la codigestión del substrato con otros residuos orgánicos, descrita en el apartado anterior.
B) CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA: es la fermentación anaerobia de dos o más sustratos que se
complementan químicamente, aumentando la estabilidad, la producción de biogás y el
equilibrio del proceso.
Dentro de las tecnologías de digestión anaeróbica se debe considerar la codigestión de
diferentes tipos de substratos orgánicos, ya que permite aprovechar la sinergia de las mezclas
de diferentes substratos, así como compensar las carencias de cada uno de los substratos por
separado. Asimismo, cuando el substrato orgánico presenta una baja biodegradabilidad es
necesario un pretratamiento de la materia prima para optimizar la producción de biogás.
El término codigestión hace referencia a la digestión anaeróbica conjunta de dos o más
substratos de origen orgánico con el fin de aprovechar la complementariedad de las
composiciones de los diferentes substratos. En este sentido, la principal ventaja de la
codigestión es que las mezclas permiten compensar carencias de cada uno de los substratos
por separado (Brinkman, 1999).
Se han conseguido buenos resultados con la codigestión de residuos ganaderos con varios
tipos de residuos orgánicos industriales (Brinkman, 1999), así como en las mezclas de lodos de
depuradora y FORSU (Di Palma et al., 1999; Hamzawi et al., 1998), la mezcla de estos últimos
con aguas residuales urbanas (Edelmann et al., 1999) y la codigestión de lodos de depuradora
y residuos agrícolas (Dinsdale et al., 2000).
Los residuos urbanos e industriales suelen contener altas concentraciones de materia orgánica
fácilmente degradable como lípidos, carbohidratos y proteínas, por lo que presentan un mayor
potencial de producción de biogás que los residuos ganaderos, de 30 a 500 m3/ton, mejorando
la viabilidad económica de las plantas. Sin embargo, estos residuos pueden presentar
problemas para su digestión, como deficiencia en nutrientes necesarios para el desarrollo de
los microorganismos anaeróbicos, baja alcalinidad o excesivo contenido en sólidos que
provoque problemas mecánicos (Banks y Humphreys, 1998).
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Los residuos ganaderos, en concreto los purines de cerdo, pueden ser una buena base para la
codigestión, porque generalmente presentan un contenido de agua más alto que la mayoría de
residuos industriales, mayor capacidad tampón y además aportan una amplia variedad de
nutrientes necesarios para el crecimiento de los microorganismos anaeróbicos (Angelidaki y
Ahring, 1997).En la Tabla que se muestra a continuación se indican las características relativas
para la codigestión de residuos orgánicos de diferente origen. Las flechas de sentidos
diferentes indican un interés en la mezcla, al compensarse la carencia relativa de uno de los
dos residuos. En los lodos de planta depuradora la alcalinidad es muy variable lo que dificulta
su caracterización relativa
Tabla 2.1. Caracterización relativa para la codigestión de diferentes residuos orgánicos(Campos Pozuelo, 2001).
C) DEPURACIÓN Y APROVECHAMIENTO: dependiendo del uso del biogás, la depuración
deberá ser más o menos estricta. El biogás se almacena en gasómetros y puede valorizar en
calderas, motores de co-generación (sistema más generalizado), vehículos, su introducción en
la red de transporte de gas natural o en pilas de combustible.
D) DIGESTATOS Y SU APROVECHAMIENTO: el digestato es un material de composición
homogénea, en el que los malos olores se han reducido prácticamente en su totalidad y que
contiene todos los nutrientes que contenía la materia orgánica inicial. Puede utilizarse como
fertilizante
orgánico-mineral de los cultivos, ya sea directamente o tras ser sometido a un proceso de
separación sólido-líquido y posteriormente la fracción sólida puede comportarse, bien sola o
mezclada con otros sustratos.
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2.2
SISTEMAS PARA EL TRATAMIENTO DE FORSU, FANGOS DE DEPURADORA Y
RESIDUOS GANADEROS
Los sistemas para la degradación de residuos sólidos en ausencia de oxígeno pueden
clasificarse en función de:
La configuración del sistema (una o dos etapas)
La temperatura de operación (mesofílica o termofílica)
El régimen de operación del digestor (continuo o discontinuo)
El porcentaje de sólidos totales (ST) en el residuo orgánico (sistemas de fermentación
húmeda o seca).
Sistemas de digestión anaeróbica de uno o varios digestores
La configuración de los sistemas de digestión anaeróbica de residuos orgánicos puede constar
de uno o varios digestores que operan en serie.
En el primer digestor se llevan a cabo las etapas de hidrólisis y acidificación, mientras que en el
segundo tiene lugar la etapa de metanogénesis. Con esta configuración las condiciones de
operación de ambos digestores se optimizan para cada etapa.
En este sentido, los sistemas formados por dos etapas presentarían ventajas importantes en el
tratamiento de los residuos sólidos, ya que se obtendría una degradación mejor y más rápida
de la materia orgánica. Sin embargo, esto no se ha podido confirmar a escala industrial y el
90% de la capacidad mundial de producción de biogás a partir de FORSU consiste en un único
digestor en el que tienen lugar todas las etapas de la degradación anaeróbica (De Baere, 2000).
Temperatura de operación mesofílica o termofílica
Asimismo, la digestión anaeróbica puede llevarse a cabo a temperaturas de operación
mesofílicas (35-40ºC) o termofílicas (50-55ºC). Las plantas que operan a temperaturas
mesofílicas han sido siempre las más habituales (Vandevivere et al., 2002). No obstante, el
número de sistemas de temperatura termofílica ha aumentado significativamente en los
últimos años. En el año 2006 las capacidades de producción mundiales de los sistemas que
operan a temperatura mesofílica y termofílica a partir de FORSU fueron2.500.000 (66%) y
1.300.000 toneladas/año (34%), respectivamente (De Baere, 2006).
Biodigestores continuos ó discontinuos
Los biodigestores continuos operan en régimen estacionario, lo que significa que la corriente
de entrada (alimento) entra de forma continua al sistema sin interrupción, a la vez que las
corrientes de salida (efluente y biogás) son retirados de igual modo. Los digestores
discontinuos, sin embargo, operan en régimen no estacionario. En este caso, se carga
inicialmente el residuo sólido e inóculo, se cierra el digestor, se lleva a las condiciones óptimas
de trabajo, se espera un cierto tiempo mientras se produce la degradación y se descarga una
vez que ha finalizado la generación de gas combustible. A nivel mundial, los digestores
continuos son los más comunes (Vandevivere et al., 2002).
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Digestión húmeda ó seca
En la digestión húmeda se diluye el residuo hasta una concentración máxima del 15%en ST,
aunque lo habitual es que la concentración de ST esté comprendida entre 7 y 12%. En la
digestión seca se trabaja con residuos con una concentración de ST superior al 15%, siendo el
intervalo frecuente del 20-40%. Tomando como referencia la degradación anaeróbica de la
FORSU en el año 2006, los sistemas de degradación seca supusieron el 55% de la capacidad de
producción mundial de biogás y la fermentación húmeda el 44% (De Baere, 2006).Como se
verá a continuación, lo más habitual es que la FORSU y determinados residuos ganaderos
puedan utilizarse en los mismos reactores de digestión anaeróbica, aunque con ciertas
modificaciones. No obstante, en algunos casos, los sistemas para la degradación anaeróbica de
la FORSU, los lodos procedentes de la depuración de aguas residuales y los residuos ganaderos
son también comparables, como es el caso del digestor continuo de mezcla perfecta, en el que
se pueden utilizar los tres tipos de residuos orgánicos.
2.2.1
TIPOS DE DIGESTORES
2.2.1.1 DIGESTOR CONTINUO DE MEZCLA PERFECTA
El sistema más común en la fermentación húmeda es el digestor continuo de mezcla perfecta,
que opera en régimen estacionario y consiste en un tanque en el que se mantiene una
distribución uniforme de concentraciones, tanto de substrato como de microorganismos. Esto
se consigue mediante un sistema de agitación adecuado, que puede ser mecánico (agitador de
hélices o palas) o neumático (mediante la recirculación del biogás generado). En la Figura que
se muestra a continuación se representan estos biorreactores con diferentes sistemas de
agitación.
Página | 182
Figura 2.1. Digestores continuos de mezcla perfecta. Fuente: De Mes et al., 2003
El tiempo de retención varía en función de la naturaleza del substrato y de la temperatura,
pero generalmente está comprendido entre 2 y 4 semanas. Este tipo de reactores
generalmente se usa para el tratamiento de residuos ganaderos con un porcentaje de ST de 210% y de la FORSU con concentración máxima de ST del 15%.
En las plantas depuradoras de aguas residuales también se emplea en el tratamiento
anaeróbico de los fangos debido a las bajas concentraciones de materia orgánica (Elias
Castells, 2005).
2.2.1.2 DIGESTOR CONTINUO DE FLUJO PISTÓN
El digestor continuo de flujo pistón también se utiliza en la degradación anaeróbica de residuos
orgánicos. Consiste en un tubo longitudinal en el que el alimento recorre el digestor de un
extremo al otro manteniendo un flujo ordenado, sin mezcla, siguiendo el modelo de un pistón
en un cilindro. Al igual que el digestor de mezcla perfecta, este sistema opera en régimen
estacionario. Sin embargo, en este caso, las etapas anaeróbicas, como la hidrólisis y la
metanogénesis, se llevan a cabo en secciones diferentes a lo largo de la longitud del tubo. No
obstante, una de las dificultades de estos digestores es la falta de homogeneización en la
sección transversal del flujo, lo que se puede solucionar mediante un sistema de agitación. En
la Figura mostrada a continuación se esquematizan las tres configuraciones del biodigestor
continuo de flujo pistón con mayor implantación a nivel mundial.
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Los digestores discontinuos se utilizan frecuentemente para la fermentación seca de la FORSU
con concentración entre el 20 y 40% de ST, así como en el tratamiento de residuos ganaderos
con una alta fracción de partículas sólidas suspendidas (De Mes et al., 2003).
Figura 2.1. Digestores continuos de flujo pistón. A: Diseño Dranco, B: Diseño Kampogas y BRV, C:Diseño Valorga. Fuente:
Vandeviere et al., 2002.
2.2.1.3 DIGESTOR DISCONTINUO
Por otra parte, el digestor discontinuo puede ser rectangular o cilíndrico y opera en régimen
no estacionario (ver figura). Las etapas de la digestión anaeróbica ocurren a diferente
velocidad en el digestor discontinuo (De Mes et al., 2003).
Estos digestores se utilizan principalmente en el tratamiento de los residuos orgánicos con
elevada concentración en sólidos, ya que estos dificultan la utilización de los sistemas de
bombeo necesarios en los sistemas continuos. Por ello, se utilizan en el tratamiento de
determinados residuos ganaderos y, en menor medida, en el tratamiento de la FORSU (De Mes
et al., 2003; Elias Castells, 2005).
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Figura 2.2.Digestor discontinuo
Por otra parte, los reactores anteriores pueden combinarse para conseguir sistemas
degradación anaeróbica más eficientes en función del tipo de residuo. Como ya se ha
comentado, la concepción de los sistemas de dos o más fases está basada en el hecho de que
los distintos grupos de bacterias involucradas en el proceso de descomposición de la materia
orgánica requieren diferentes condiciones de pH y tiempo de retención para su crecimiento
óptimo. Ello implica la realización de las fases que constituyen el proceso de digestión en
diferentes reactores. Así, en el primer reactor ocurre la hidrólisis y acidogénesis de la materia
orgánica, mientras que en el segundo se lleva a cabo la acetogénesis y metanogénesis del
material acidificado. En el primer reactor, la velocidad de reacción viene determinada por la
velocidad de hidrólisis de la celulosa y en el segundo por la velocidad de crecimiento
microbiano. Este tipo de sistemas ha sido aplicado con éxito a la digestión de residuos con alta
concentración de azúcares y bajo contenido en sólidos, pero no para residuos y fangos
complejos cuyo limitante es la etapa de hidrólisis (Elias Castells, 2005).
2.2.2
PROCESOS INDUSTRIALES EN SISTEMAS DE DEGRACIÓN HÚMEDA
A nivel industrial se han desarrollado diferentes procesos basados tanto en la fermentación
húmeda como seca. Estos procesos constan de una o varias etapas (De Mes et al., 2003).
Entre los sistemas húmedos, que se están utilizando en la actualidad en las plantas de
producción de biogás, destacan los siguientes procesos:
AVECON o proceso Vaasa
VAGRON
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Bigadan
ENVITAL/ROS ROCA
HAASE
LINDE
BTA
2.2.2.1 PROCESO AVECON
En Europa existan 4 plantas del proceso AVECON (Braber, 1995; Jong et al., 1993). Este proceso
puede trabajar tanto a temperaturas termófilas como mesófilas. La planta situada en Vaasa
(Finlandia) opera a las dos temperaturas mediante dos sistemas en paralelo. Este proceso
consta de un reactor que está dividido en dos compartimentos para poder incluir una etapa de
pre-digestión. El sistema de agitación es neumático, mediante la recirculación del biogás. Este
sistema ha sido utilizado para la degradación de varios tipos de residuos orgánicos (FORSU,
lodos de depuradora, etc.). La producción de biogás varía entre 100 y 150 m3/ton de residuo
añadido, con una reducción de volumen del 60%.
2.2.2.2 PROCESO VAGRON
El proceso VAGRON (Vagron, 2000) se utiliza principalmente en la digestión anaeróbica de la
FORSU. La planta de Groningen (Holanda) trata RSU, iniciándose el proceso con la separación
mecánica de la FORSU, que posteriormente pasa a la etapa de digestión. En el reactor la
temperatura del proceso de fermentación es aproximadamente de 55ºC(fermentación
termófila) y el tiempo de residencia de la materia orgánica es de aproximadamente 18 días.
Durante ese tiempo el 60% de la materia orgánica se transforma en metano, produciendo un
total de 125 m3de biogás por tonelada de FORSU.
2.2.2.3 PROCESO BIGADAN
El proceso Bigadan (Hjort-Gregersen, 2000; Caddet Centre or renovable energy y OECD,
2000) fue desarrollado por la compañía Krüger en Dinamarca y existen más de 20 plantas
operativas en este país (Davinde, Fangel, Grindsted, Mysted, etc.). Este sistema se utiliza para
la codigestión de residuos ganaderos, residuos industriales y residuos urbanos. Inicialmente, el
RSU se introduce en una trituradora donde se reduce el tamaño hasta aproximadamente 80
mm. El producto obtenido se transporta mediante cintas transportadoras hasta un segundo
triturador, pasando previamente por un separador magnético que elimina los metales, para
obtener finalmente piezas de 10 mm que son mezcladas con los residuos de ganado y los
lodos. Esta mezcla se transporta al tanque de preparación donde se produce una agitación
intensa y homogénea de modo que se forme una suspensión y, desde allí, se bombea a dos
tanques de pasteurización que se encuentran a 70ºC. El digestor opera a 38ºC con un tiempo
de retención hidráulica de 20-24 días. La cantidad diaria de biomasa digerida es de
aproximadamente 200 toneladas produciendo entre 8.000 y 9.000 Nm3biogás/día.
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2.2.2.4 PROCESO ENVITAL/ROS ROCA
El proceso ENVITAL/ROS ROCA consta de una etapa de fermentación que opera a
temperaturas mesófilas. Existen numerosas plantas en Europa basadas en esta tecnología:
Vasteras y Skelleftea (Suecia), Deisslingen y Gesher (Alemania), Isla de Saarema (Estonia),
Viena (Austria), Lommel (Bélgica), Krosno (Polonia), Voghera (Italia), Sâo Martinho do Porto
(Portugal), etc. En nuestro país existes varias plantas en funcionamiento (Lanzarote, Ávila,
Palma de Mallorca, etc.). La planta de Zonzamas (Lanzarote) está diseñada para operar 36.000
toneladas/año de FORSU y lodos de depuradora.
2.2.2.5 PROCESO HAASE
La primera planta de biometanización del proceso HAASE se construyó en Groeden (Alemania)
en 1995-96 para la codigestión de diferentes residuos orgánicos (residuos ganaderos, de la
industria alimentaria, etc.). En nuestro país la única planta que opera en dos etapas está
basada en esta tecnología y está situada en San Román de la Vega (León). Esta planta entró en
funcionamiento en 2005 y tiene una capacidad de tratamiento de 200.000 toneladas/año de
RSU. El proceso incluye un tratamiento mecánico previo para la separación de metales, papel y
plásticos. La fracción orgánica (50.000 toneladas/año) se transforma en biogás en dos
digestores de 600 m3 cada uno que operan a temperaturas mesófilas.
2.2.2.6 PROCESO LINDE
Otro proceso de biometanización húmedo es el desarrollado por LINDE en dos etapas ya
temperaturas mesófilas o termófilas. Las plantas de biometanización de FORSU situadas en la
zona franca de Barcelona (150.000 toneladas/año) y Pinto en Madrid (140.000 toneladas/año)
están basadas en este proceso. En Europa existen numerosas plantas para el tratamiento de
diferentes residuos orgánicos. Algunos ejemplos son la planta de codigestión de residuos
sólidos urbanos y lodos de depuradora de Radeberg (Alemania), la planta para la cofermentación de residuos biológicos y purines de Fürstenwalde (Alemania) y la planta de
biometanización de FORSU de Wels (Austria).
2.2.2.7 PROCESO BTA
El proceso BTA (Jong et al., 1993; Vandevivere et al., 2002) fue desarrollado en Alemania para
la digestión de la FORSU. Este sistema consta de las siguientes etapas: pretratamiento de los
RSU por medios mecánicos, térmicos y químicos; separación de sólidos biológicos disueltos y
no disueltos; hidrólisis anaeróbica de sólidos biodegradables; y metanización de los materiales
biológicos disueltos. La metanizaciónse produce a bajas concentraciones de sólidos y
temperaturas mesófilas. Después de la deshidratación, los sólidos no degradados, con una
concentración de sólidos totales del 35%, se utilizan como material de compost.
Página | 187
2.2.3
PROCESOS INDUSTRIALES EN SISTEMAS DE DEGRACIÓN SECA
Como ya se ha comentado, los sistemas de degradación seca tienen un mayor nivel de
implantación industrial que los correspondientes sistemas de degradación húmeda (De Baere,
2006). En la actualidad, las plantas de producción de biogás, mediante fermentación seca,
utilizan principalmente los siguientes procesos:
Valorga
Dranco
Kampogas
BRV
Biocell
Linde
2.2.3.1 PROCESO VALORGA
El proceso Valorga (Jong et al., 1993; Vandevivere et al., 2002) es un proceso semicontinuo que
consta de una etapa. Fue desarrollado en Francia y la primera planta comenzó a operar en
1988 en Amiens. El digestor es cilíndrico y tiene en su base alrededor de 300 difusores que
permiten la inyección de biogás recirculado a alta presión (8 bares) para conseguir la agitación
y homogeneización de los residuos. Estos se introducen de forma continua por la base del
reactor, ascienden impulsados por el biogás y deben de dar la vuelta a una pared interior de
hormigón antes de llegar a la salida. Este recorrido les obliga a quedarse en el reactor durante
tres semanas, hasta su completa degradación. El biogás producido por la fermentación
bacteriana se capta y almacena a la salida. En estos reactores el tiempo de residencia es de 1825 días. Las producciones de biogás son del orden de 80-160 m3/ton. El lodo obtenido se
prensa posteriormente y se vende como compost. En la planta de Amiens se combinan cuatro
reactores mesófilos con la incineración de residuos y materia no digerida. Las dos nuevas
plantas de Madrid también utilizan este proceso con gran capacidad de tratamiento de
residuos, de aproximadamente 200.000 T/año
PROCESO DRANCO
El proceso Dranco (Dry Anaerobic Composting) (Jong et al., 1993; Vandevivere et al., 2002; De
Baere, 2000) fue desarrollado en Gent (Bélgica) y se lleva a cabo en un reactor vertical de flujo
de pistón sin mezcla mecánica. El alimento se introduce por la parte superior del reactor, y el
material digerido es eliminado por la base al mismo tiempo. Parte del material digerido es
reciclado y utilizado como material de inoculación, mientras que el resto se utiliza como
compost. El digestor puede operar a temperaturas mesófilas y termófilas, y a concentraciones
elevadas de sólidos. El contenido total de sólidos del digestor depende del origen de los
residuos, pero suele estar en el intervalo de 15 a 40%. El tiempo de residencia del reactor es
entre 15 y 30días, la temperatura de operación es 50-58ºC y el biogás producido está
comprendido entre 100 y 200 m3/tonelada, con un contenido en metano del 55%.
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2.2.3.2 PROCESO KAMPOGAS
El proceso Kampogas (Jong et al., 1993; De Baere, 2000) es un sistema de digestión termofílico
de alto contenido en sólidos que ha sido desarrollado en Suiza. Es similar al anterior con la
diferencia de que el proceso tiene lugar en un reactor cilíndrico horizontal. Este reactor está
equipado con un agitador guiado hidráulicamente, lo que garantiza que los residuos que
tienden a flotar se mantengan el tiempo suficiente en el reactor para que puedan ser
digeridos. Una parte del material orgánico se recircula como inóculo.
2.2.3.3 SISTEMA BRV
El sistema BRV (Vandevivere et al., 2002) se desarrolló en Suiza y es un sistema de conversión
aeróbico/anaeróbico, en el que la fase anaeróbica es el sistema Kampogas descrito
anteriormente.
2.2.3.4 PROCESO BIOCELL
El proceso Biocell (Jong et al., 1993; Brummeler-ten, 2000) opera de forma discontinua (por
lotes) y a temperaturas termofílicas. La alimentación del digestor, con una concentración de
30-40% de sólidos totales, se obtiene mezclando los residuos orgánicos entrantes con los
sólidos digeridos obtenidos en la etapa anterior. Los residuos se mantienen dentro del digestor
hasta que la producción de biogás cesa. En1997 una planta a escala industrial comenzó a
funcionar en Leystad (Holanda). Esta planta trata 50.000 toneladas por año de residuos sólidos
produciendo energía y compost. El tiempo de retención es de aproximadamente 21 días.
2.2.3.5 PROCESO LINDE
Además de la tecnología de degradación húmeda, Linde ha patentado un proceso de
fermentación seca que opera a temperaturas termófilas o mesófilas en un biorreactor tubular
con orientación horizontal, lo que permite maximizar la superficie de salida de biogás. Con esta
configuración, el flujo secuencial permite el control del tiempo de residencia de la masa y
asegura la higienización en el proceso termófilo. Las plantas de codigestión de purines,
residuos de gastronomía y FORSU de Rügen (Alemania) y de tratamiento anaeróbico-aeróbico
de FORSU y residuos vegetales de Baar-Blickendorf (Suiza) esán basados en esta tecnología. En
nuestro país, la planta de biometanización de Valladolid es un ejemplo de este proceso.
2.3
SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Como se comentó con anterioridad, los procesos de degradación anaeróbica se utilizan
generalmente en el tratamiento de las aguas residuales de origen industrial que presentan
valores elevados de DBO.
Página | 189
En la actualidad, existen diversos sistemas utilizados para el tratamiento biológico anaeróbico
de la materia orgánica contenida en las aguas residuales (De Mes et al.,2003).:
el digestor de contacto anaeróbico
el digestor de filtro anaeróbico
el digestor de capa de lodo anaeróbico con flujo ascendente
el digestor de circulación interna
Todos ellos son sistemas de digestión de alta velocidad, es decir, el tiempo de retención de los
sólidos es mayor que el correspondiente tiempo de retención hidráulico. Los sistemas de alta
velocidad resultan más adecuados para aguas residuales, ya que contienen concentraciones
bajas de sólidos.
2.3.1
DIGESTOR DE CONTACTO ANAERÓBICO
El digestor de contacto anaeróbico (ver figura mostrada) es un sistema de cultivo en
suspensión que emplea una unidad de separación de sólidos por sedimentación (o filtración)
para recircular los microorganismos. En los digestores es importante que tenga lugar una
buena mezcla del substrato a descomponer y de los lodos recirculados que contienen los
microorganismos para favorecer la acción de estos últimos. Esto se consigue mediante
agitación mecánica o recirculación del biogás. La importancia de esta agitación aumenta con el
tamaño del digestor, ya que cuanto mayor es el mismo, más posibilidades hay de que
aparezcan zonas de no contacto en las que no tenga lugar la degradación. El efluente
procedente del digestor se desgasifica y se introduce en la unidad de decantación en la que se
separan los lodos, que se recirculan a la unidad de digestión, introduciéndose por el fondo. La
eficiencia del proceso depende fundamentalmente de que haya una buena sedimentación.
Página | 190
Figura 2.3. Diagrama de un sistema de contacto anaeróbico (AC)
2.3.2
DIGESTOR DE FILTRO ANAERÓBICO
El digestor de filtro anaeróbico (ver figura) está dotado de un filtro de material inerte para que
los flóculos bacterianos queden atrapados o se adhieran y las bacterias crezcan entre los
huecos, permitiendo así una elevada concentración de las mismas en el reactor. De esta forma,
se evita que las bacterias responsables del proceso anaeróbico se pierdan en la separación de
los lodos. El flujo puede ser ascendente o descendente y el material de relleno puede tener
una orientación especial o estar desordenado, pero debe ser muy poroso, ligero y poseer una
gran superficie específica para favorecer la adhesión de las bacterias. Sin embargo, la mayor o
menor porosidad no va a condicionar el rendimiento, puesto que la mayor parte de la
actividad la realizan los microorganismos en suspensión, no los adheridos al filtro. El principal
inconveniente que tienen estos reactores es que no pueden ser alimentados con efluentes que
contengan muchos sólidos en suspensión, ya que podrían quedar obturados. Son más
adecuados para aquellos casos en que la carga orgánica está principalmente disuelta como es
el caso de las aguas residuales.
Un caso especial de reactores de filtro anaeróbico es el digestor de película fija. El filtro está
formado por tubos cilíndricos orientados en el sentido del flujo para evitar que se produzca el
atasco. Suelen trabajar con flujo descendente y admiten substratos de composición muy
variable.
Página | 191
Figura 2.4.Esquema de un reactor anaeróbico de filtro.
2.3.3
REACTOR UASB O REACTOR DE CAPA DE LODO ANAERÓBICO
Otro tipo de digestor empleado en el tratamiento de las aguas residuales es el reactor UASB
(Upflow Anaerobic Sludge Bed) o reactor de capa de lodo anaeróbico con flujo ascendente (ver
figura). Este tipo de reactor fue desarrollado en Holanda y es de alta eficiencia, aunque su
estructura es relativamente simple. No contiene relleno y generalmente no necesita agitación.
El agua residual a tratar se introduce por la parte inferior del digestor y fluye en sentido
ascendente a través de un manto o cama de fango constituido por gránulos o partículas
formadas biológicamente. El tratamiento se produce al entrar en contacto el agua residual y
las partículas. El biogás producido provoca una circulación interior, que colabora a la
formación y mantenimiento de los gránulos, removiendo el manto de fangos y permitiendo el
intercambio de estos con el agua residual. Parte de este gas se adhiere a las partículas
biológicas y tanto el biogás libre como las partículas a lasque se ha adherido el gas, ascienden
hacia la parte superior del digestor biológico.
Allí, se produce la liberación del biogás adherido a las partículas, al entrar éstas en contacto
con unos deflectores desgasificadores. Las partículas desgasificadas vuelven a caer a la zona
inferior del digestor y el biogás se captura en una bóveda de recogida de gases instalada en la
parte superior del reactor. El agua residual tratada, que contiene algunos sólidos residuales y
algunos gránulos biológicos, abandona el reactor por rebose y se conduce a una cámara de
sedimentación, donde se separan los sólidos residuales y se reconducen a la superficie del
manto de fango a través del sistema de deflectores
Página | 192
Figura 2.5.Diagrama de un reactor de tipo UASB.
2.3.4
REACTOR IC (INTERNAL CIRCULATION) O REACTOR DE CIRCULACIÓN INTERNA
Por último, el reactor IC (Internal Circulation) o reactor de circulación interna, está basado en
la tecnología del proceso UASB con dos etapas de separación trifásica. El sistema consta de dos
etapas tipo UASB colocados uno sobre el otro, como se puede observar en la Figura. En el
compartimento inferior la concentración de materia orgánica es elevada, mientras que en la
superior es pequeña. El afluente se introduce en el primer compartimento por la base del
sistema a través de un sistema de distribución interno. En el compartimento inferior, que
contiene un manto concentrado y expandido de lodo granular, la mayor parte de la materia
orgánica se convierte en biogás. Esto provoca la expansión/fluidización del lecho de lodo que
se eleva por la velocidad ascendente provocada por la mezcla del afluente, la recirculación
interna y el flujo del biogás. El contacto que se realiza entre el agua residual y la biomasa
produce un lodo muy activo, que tiene la capacidad de tratar elevadas concentraciones de
materia orgánica con elevada conversión. El biogás producido en esta primera etapa se recoge
en los colectores de gas inferiores, empleándose para promover el ascenso del agua residual
tratada y el lodo a través de una tubería central ascendente que termina en el tanque
desgasificador situado en la parte alta del sistema. El biogás sale del digestor y la mezcla de
agua tratada y el lodo desciende directamente al fondo del digestor por una tubería central
descendente equivalente a la anterior. El efluente de la primera etapa se dirige a la segunda,
donde se mejora la eficacia del proceso, degradándose el resto de la materia orgánica. El
biogás producido en la segunda etapa se recoge en los colectores superiores, mientras que el
efluente tratado abandona el reactor por rebose.
Página | 193
Figura 2.6.Diagrama de un reactor de tipo IC.
3 PLANTAS DE BIOGÁS
3.1
ESTUDIO BÁSICO DE UNA PLANTA DE BIOGÁS
El estudio básico de una planta de biogás debe incluir al menos lo siguientes apartados:
Realización de un diagnóstico inicial evaluando aspectos energéticos, medioambientales,
logísticos, agrícolas, legislativos etc. Que influyen en el proyecto.
Estudio de la disponibilidad y características de los residuos agroindustriales para la codigestión
Si procede, realización de ensayos de potencial máximo de producción de biogás para
residuos o mezcla de residuos de mayor importancia
Si procede, simulación de procesos de co-digestión a escala piloto con mezclas seleccionas:
evaluación de la carga orgánica óptima, efecto de los pretratamientos calidad del biogás y
el digestato, etc. Determinación de la mezcla óptima para maximizar producción de
biogás.
Si procede, evaluación de la calidad del digestato y pruebas de aplicación en cultivos.
Página | 194
Elaboración de un informe que describa las materias primas a emplear características
técnicas y funcionamiento básico de la planta de biogás, uso previsto del biogás coste de
inversión y explotación, balances energéticos medio ambientales, económicos así como
otros elementos relevantes.
Para la determinación de la potencia requerida en una instalación se deben realizar las
curvas de demando de energía eléctrica y calorífica.
• Cálculos de las Curvas de Demanda
• Datos de consumo
• Determinar días tipos de la instalación
• Curvas demanda de energía eléctrica
• Curvas demanda de energía calorífica.
3.2
TAMAÑOS DE LAS PLANTAS DE BIOGAS
Fuente: www. Utec-bremen.de, “Biogás, substratos, desarrollo de la técnica, costos”
Plantas pequeñas
• Millones en India, China
• Biodigestor 1 hasta 4 m³
• Aplicación: Cocinar y alumbrado
Plantas industriales agrícolas
• Biodigestores de 100 hasta 10.000 m³
• Cogeneración, 20 kWel hasta 2 MWel
Plantas industriales tratadora de desechos
• Biodigestores 1.000 hasta 10.000 m³
• Cogeneración, 100 kWel hasta 6 MWel
3.3
DISEÑO DE UNA PLANTA DE BIOGÁS
Fuente: Cogeneración a partir de Biogas. I Jornada de microgeneración, Universidad Politécnica de Valencia, 20 de Octubre
2010.
Página | 195
3.4
RENDIMIENTO DE UNA PLANTA DE BIOGÁS
Fuente: Terra Viva Tec S.L.INFORMACIÓN PLANTAS DE BIOGÁS 150 – 2.000 kWel .Dr. Matthias Barz
El gráfico siguiente muestra la producción posible de biogás por tonelada de materia prima.
Pero hay que tener en cuenta, este rendimiento también está muy relacionado con los
parámetros concretos e individuales de la planta de biogás y del proceso. Estos datos no sirven
para un cálculo exacto del rendimiento de una planta de biogás. Para un cálculo más profundo
Página | 196
hay que analizar en detalle la disponibilidad y la calidad de la materia prima en los alrededores
de la futura planta. Importante en este contexto es la composición y el porcentaje de la masa
seca de la biomasa. También hay que tener en cuenta todos los aspectos de la logística para
asegurar una continua alimentación de la planta día por día.
Fuente: www.probiogas.es
SUBPROYECTO 1: Materias primas
En el subproyecto 1 “materias primas” se aborda la disponibilidad, características y
distribución geográfica de estas materias. Entre los resultados esperados destaca la
elaboración de un mapa de materias primas y potencial de biogás en España, el cual se espera
que sea una útil herramienta en el diseño de plantas y sirva para la definición de políticas de
apoyo al sector. Por otra parte, se diseñarán modelos de evaluación de la sostenibilidad de los
sistemas de producción y uso de biogás para estandarizar su análisis y facilitar la elaboración
de proyectos.
Página | 197
PROBIOGAS. Sp1. Metaniza
Metaniza es una herramienta para la evaluación de la sostenibilidad de una planta de biogás
agroindustrial. Ha sido desarrollada en el marco del subproyecto 1 de PROBIOGAS, por ainiacentro tecnológico y Ciemat, con la colaboración externa de BYDT.
Metaniza sirve para facilitar las tareas de diseño de una planta de biogás agroindustrial.
Permite realizar balances energéticos, medioambientales y económicos de forma rápida y
sencilla, a partir de las materias primas de partida.
Algunas Características:
Posibilidad de introducción de datos propios y/o uso de las Bases de Datos de
PROBIOGAS (inventarios comarcales de materias primas, productividad y
características químicas de las materias primas, etc.).
Posibilidad de seleccionar hasta 10 co-sustratos.
Detección de mezclas no compatibles técnicamente.
Distintos grados de personalización. El programa permite introducir datos
propios económicos, energéticos y ambientales.
Página | 198
CAPITULO 5.
COSTES DEL BIOGÁS
1 INTRODUCCIÓN
Fuente: www.ainia.es
En la viabilidad técnica y económica de una planta de biogás influyen un gran número de
factores que deben ser considerados:
Tecnología
Disponibilidad y garantía de suministro en los residuos
Costes de transporte
Calidad
Aplicación potencial de los digestatos
Utilización eficiente del calor generado en el motor
Gestión de electricidad producida
Los condicionantes medioambientales del entorno
Los trámites legales a llevar a cabo frente a las administraciones competentes
Otros
Para el cálculo de la rentabilidad o análisis financiero de plantas de biogás es de crucial
importancia la determinación del grado de eficiencia de las unidades de generación de energía
eléctrica. Pequeños porcentajes mayores o menores al 1 % en grado de eficiencia de las
unidades de generación representan una mayor o menor utilidad por la generación de energía
eléctrica.
Grado de eficiencia de las unidades de generación
→ Grado de Eficiencia del Motor: Es la relación entre la energía mecánica que genera el
motor y el contenido de energía del combustible que se utiliza.
• El Grado de eficiencia de Motores combustión interna Otto y Motores de
ignición: 45%
→ Grado de Eficiencia del Generador: En el generador se transforma la energía mecánica
que genera el motor en energía eléctrica.
• El Grado de eficiencia eléctrico de generadores esta en el orden de 9097%,
Grado de Eficiencia Eléctrica: Se obtiene por la multiplicación del grado de eficiencia del motor
por el grado de eficiencia del generador
Grado de Eficiencia Térmica: El grado de eficiencia térmica es siempre mayor que el grado de
eficiencia eléctrica, y depende del tipo de motor y construcción.
Grado de Eficiencia Total la Unidad de Generación: El grado de eficiencia total de un sistema
de generación se calcula como la suma de la eficiencia eléctrica y térmica. Por ejemplo:
Página | 200
2 APPA, ASOCIACIÓN DE PRODUCTORES DE ENERGIAS
RENOVABLES
2.1
REVISIÓN RÉGIMEN ECONÓMICO ENERGÍAS RENOVABLES.
INFORME PROPUESTAS APPA. NOVIEMBRE 2006.
PROPUESTAS DE APPA: BIOMASA →BIOGÁS
2.1.1
RETRIBUCIONES REQUERIDAS. CASO A: DIGESTORES
Debido a las grandes diferencias de costes y de inversión determinadas por las realidades a la
que se aplica esta tecnología, resulta necesario e imprescindible establecer tarifas en función
de las potencias instaladas para asegurar el desarrollo de la misma de manera que permita
generar energía distribuida, lo que puede significar la tecnificación avanzada del desarrollo
rural y de este modo crear un impacto socioeconomómico y energético muy significativo. De
esta manera se cubrirían las necesidades ya sea para una planta pequeña de ámbito rural (P<
500 kw) la de una de tipo medio para purines y otros residuos (aprox. 1 MW) o una gran
instalación de FORSU de 3 MW. Lo mismo ocurre con las EDAR.
RETRIBUCIONES REQUERIDAS
Costes
O&M
(c€/k
Wh)
TIR de
proy.a
15 años
(%)
Tarifas
finales
(c€/kWh)
0,95
17,5
7
23
4,5
3375
12
8
17
1000
7
6750
13,5
8
15
4000
21,1
26400
7
8
10
Tramo de
potencia
Potencia (kW)
Potencia
Caso Tipo
(kW)
1
0-500
150
1,2
2
500-1000
500
3
1000-3000
4
>3000
2.1.2
Inversión
total
(Millones €)
Producción
(MWh/a)
RETRIBUCIONES REQUERIDA. CASO B: VERTEDEROS
En este caso aunque la economía de escala juegue de la forma habitual, la menor complejidad
técnica de las instalaciones permitiría eliminar los tramos de potencia, estableciendo un valor
de referencia medio que de acuerdo con nuestro estudio sería del orden de 11,25 c€/kWh
Página | 201
Potencia Caso
Tipo (kW)
Inversión total
(Millones €)
Producción
(MWh/a)
Costes O&M
(c€/kWh)
TIR de proy.a
15 años (%)
500
1,2
2400
4,2
8
2.1.3
Tarifas
finales
(c€/kWh)
11,25
CONSIDERACIONES GENERALES
1) Resulta imprescindible que se acepte la posibilidad de codigestionar los residuos
ganaderos con otros residuos, en caso contrario resulta inviable técnicamente la
generación de CH4, al verse inhibida por el elevado contenido de nitrógeno que
presentan dichos residuos ganaderos.
2) Las retribuciones indicadas en la tabla para la electricidad generada deberían
incrementarse, cuando la instalación ceda calor a otros (“calor útil”), consiguiéndose
valores del rendimiento eléctrico equivalente superiores al 55%, debido a que por una
parte se aprovecha una energía renovable (grupo b) y por otra parte se produce el
ahorro energético de una cogeneración (grupo a)
3) Proponemos que se asimilen a los regímenes jurídico y económico de la producción de
energía eléctrica a través del biogás en la propia instalación, los regímenes jurídico y
económico del suministro de biogás a la red de distribución de gas natural y su
eventual utilización para la producción eléctrica en una instalación convencional,
independientemente de la ubicación física del punto o puntos de generación del
biogás y de los equipos de aprovechamiento energético.
4) Debe favorecerse la posibilidad de hibridación entre biogás y biomasa. Esta
complementación permitiría mejorar la eficiencia energética de los sistemas
combinando dichas tecnologías
2.2
2.2.1
ESTUDIO DEL IMPACTO MACROECONÓMICO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES
EN ESPAÑA. AÑO 2009
EL SECTOR DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES: EVALUACIÓN ECONÓMICA Y SOCIAL DEL
AÑO 2009
Página | 202
2.2.1.1
IMPACTO ECONÓMICO BIOMASA
La potencia instalada de biogás asciende a 171 MW, lo que supone el 68% del objetivo fijado
en el PER 2005-2010 y que ascendía a 250 MW. Es relevante señalar que dos tercios de la
producción de biogás tienen su origen casi exclusivamente en biogás de vertederos quedando
relegados los digestores a un desarrollo mínimo con 12 MW de potencia instalada. La
desviación respecto del objetivo inicialmente planteado, viene determinado por un régimen
retributivo que no garantiza la obtención de una rentabilidad razonable de las instalaciones.
Para determinar el nivel de rentabilidad razonable aplicable a esta tecnología, cabe señalar
que la generación de energía a partir de biomasa tiene unas características particulares que
han de ser tomadas en consideración:
Existe un riesgo de suministro de materia prima: han de acordarse contratos a largo
plazo con los suministradores, incorporando garantías adecuadas.
Los precios de suministro son volátiles y deben ser acordados con los suministradores.
Se trata de una tecnología muy heterogénea con un grado de maduración inferior a
otras tecnologías.
Estos condicionantes implican que, para la viabilidad del negocio así como para su financiación,
la rentabilidad del proyecto ha de situarse en el 9%, similar a la de otras tecnologías
renovables en sus inicios. De acuerdo al análisis realizado, para la obtención de un 9% de
rentabilidad de plantas de diferente potencia, serían necesarios los siguientes precios de la
energía:
→ B.7.1. BIOGÁS PROCEDENTE DE BIODIGESTIÓN NATURAL (VERTEDEROS)
• Precio de la energía para obtener una rentabilidad de las plantas del 9%:
10,75 c€/kWh
→ B.7.2. BIOGÁS DE BIODIGESTIÓN PROVOCADA INDUSTRIALMENTE (DIGESTORES)
• Precio de la energía para obtener una rentabilidad del 9% de plantas con
Potencia <500 kW: 22,50 c€/kWh
•
Precio de la energía para obtener una rentabilidad del 9% de plantas con
500<Potencia <1000 kW: 20,50 c€/kWh
•
1000<Potencia <1300 kW: 16,50 c€/kWh
•
Potencia >3000 kW: 14,50 c€/kWh
Página | 203
3 IDAE, INSTITUTO PARA LA DIVERSIFICACIÓN Y AHORRO
ENERGÉTICO
3.1
3.1.1
BIOMASA: DIGESTORES ANAEROBIOS. OCTUBRE 2007
PRODUCCIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS
Con independencia del grado de madurez de las tecnologías de aprovechamiento energético
del biogás, se indican los rangos de potencia en que aquéllas pueden ser más adecuadas.
Página | 204
Tabla 3.1. Tecnologías utilizadas para la valorización del biogás: rango de potencias, coste de instalación y
1
operación y mantenimiento y eficiencia sobre el poder calorífico inferior. Fuente: CIRCE. MCIA, motores de
combustión interna alternativos
4 COSTES DE PUESTA EN MARCHA
4.1
COSTES DE PUESTA EN MARCHA DE UN PROYECTO DE GENERACIÓN DE
ELECTRICIDAD USANDO BIOGÁS
Sobre el coste que supone poner en marcha un proyecto de generación de electricidad usando
biogás como fuente de energía, el Plan de Energías Renovables para España2005 - 2010 incluye
un caso tipo (IDAE, 2005a), que puede dar una idea de los costes.
4.1.1
FUENTE: PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2005-2010
Por lo que respecta a las aplicaciones eléctricas del uso energético del biogás, la aprobación
del Real Decreto 436/2004, de 12 de marzo, por el que se establece la metodología para la
actualización y sistematización del régimen jurídico y económico de la actividad de producción
de energía eléctrica en régimen especial, supone un hecho de extraordinaria importancia para
el sector, por cuanto marca el régimen económico aplicable a la electricidad producida por
este tipo de instalaciones, lo que es clave para asegurar su rentabilidad económica. La
retribución económica del kWh exportado a la red dentro de este marco, en el que este tipo
de instalaciones se encuentran incluidas dentro del grupo b.7 del artículo 2.1, puede
Página | 205
considerarse adecuada, y se aplica al caso tipo siguiente, donde se recogen los principales
aspectos a tener en cuenta para el análisis económico de una planta de este tipo.
Tabla 4.1.Plan de Energías Renovables 2005-2010
4.1.2
FUENTE: WWW.UTEC-BREMEN.DE, “BIOGÁS, SUBSTRATOS, DESARROLLO DE LA
TÉCNICA, COSTOS”
COSTOS
INVERSIÓN
COSTOS PROPORCIONALES
Desarrollo de proyecto
Infraestructura
3%
5%
2% hasta 5%
2% hasta 8%
Digestores
50%
40% hasta 80%
Conexión a la red
5%
Motor de gas
25%
Medidas compensatorias 2%
Ingeniería
10%
0% hasta 5%
0% hasta 35%
1% hasta 3%
8% hasta 15%
SENSIBILIDAD ECONÓMICA RIESGO POSIBILIDAD DE LIMITAR EL RIESGO
Precios de substratos
Precio de energía
Alto
Bajo
Contratos a largo plazo
Aumenta a largo plazo
Personal en sitio
Alto
Formación, selección
Medio
Contratos a largo plazos
Utilización y residuos
Página | 206
COSTOS DE OPERACIÓN
4.2
Suministro del substrato (i. transporte)
Almacenamiento del substrato
0-75%
1%
Reparaciones y mantenimiento
10-15%
Manejo
Seguros
Analítica
Aplicación del efluente
Consumo del proceso
5-10%
1%
1%
0-5%
7-10%
COSTES DE PUESTA EN MARCHA DE UN PROYECTO DE GENERACIÓN DE
ELECTRICIDAD USANDO BIOGÁS DE VERTEDERO
Fuente: Tecnologías avanzadas de generación eléctrica. Energías Renovables. Plantas de valorización de Biogás de
vertedero. EVE, Ente Vasco de la Energía
4.2.1
DATOS CONSTRUCTIVOS
Estas instalaciones se localizan alrededor de vertederos de RSU en operación o ya clausuradas
Plazos:
Periodo de Construcción (meses):
Vida útil (años):
12
25
Requisitos Emplazamiento
4.2.2
Conexión a la red eléctrica
Superficie requerida (m2):
1.500
DATOS ECONÓMICOS
Inversión
Para una planta de 2 x 650 kWe:
1.450 €/kW
(excluidos los pozos de captación, que son por cuenta del gestor del vertedero)
Ingresos y gastos
Gastos de mantenimiento:
Seguros y otros:
Página | 207
12€/MWh
30.000 €/año
Prima para la venta de energía eléctrica (según R.D. 2818/1998 y R.D. 3490/2000)
INVERSIONES
Ingeniería, dirección de obras y otros
7%
Edificio de instalaciones
12%
Central de extracción de biogás
32%
Equipos de generación eléctrica
Acometida a red eléctrica
32%
17%
5 FINANCIACIÓN
5.1
INTRODUCCIÓN
Las distintas Administraciones Públicas suelen disponer de instrumentos de subvención y
ayuda financiera para contribuir al fomento de las políticas medioambientales, dirigidas tanto
a las propias Administraciones como a empresas privadas y particulares. Dichos incentivos
económicos o medidas de apoyo financiero pueden provenir de fondos comunitarios, de
asignaciones en los Presupuestos Generales del Estado y de fondos de las restantes
administraciones públicas, en ocasiones con participación de unos y otros (cofinanciación).
IDAE, Instituto para la Diversificación y el Ahorro Energético
En la página Web del IDAE, se hace un repaso exhaustivo de todas las ayudas existentes en
este ámbito (y que, por tanto, son susceptibles de afectar al biogás).
En esta web se puede encontrar un análisis del marco de las políticas energéticas, tanto a nivel
europeo como español, y un desglose actualizado de las distintas ayudas existentes en la UE,
España y las Comunidades Autónomas.
Además, el IDAE ha centralizado las líneas de financiación que anteriormente gestionaba el
Instituto de Crédito Oficial, así como nuevas herramientas de financiación.
Página | 208
Así, el IDAE ha habilitado una Línea de Préstamo, con una dotación inicial de 30 M€, para
financiar inversiones en proyectos de energía solar térmica, fotovoltaica aislada y biomasa
doméstica e instalaciones de cogeneración. Los beneficiarios podrán ser personas físicas,
PYMES, comunidades de propietarios, comunidades de vecinos, ayuntamientos y otros
organismos públicos, instituciones dependientes de ellos y otras formas jurídicas, excepto
grandes empresas.
Por otro lado, el IDAE ofrece otras formas de participación en proyectos de esta área, como
son:
Financiación por Terceros (F.P.T.)
Constituye uno de los métodos más adecuados para acometer proyectos de inversión de
ahorro y eficiencia energética y proyectos de generación de energía utilizando para ello
distintas fuentes, incluidas las energías renovables. El IDAE, principal impulsor de este
mecanismo de financiación en España, lo viene utilizando con éxito desde el año 1987
Financiación de Proyectos y Arrendamiento de Servicios
Modelo de financiación aplicable a proyectos de inversión en materia de ahorro, eficiencia
energética y energías renovables, que dispongan de un análisis previo de viabilidad técnicoeconómica. Se trata de un nuevo modelo de colaboración financiera que supone la
formalización de dos contratos: un contrato marco de colaboración y arrendamiento de
servicios y un contrato de financiación de proyecto (crédito mercantil).
Otras participaciones financieras de IDAE en proyectos energéticos:
· Unión Temporal de Empresas (UTE)
· Agrupaciones de Interés Económico (AIE)
· Participación en Sociedades Anónimas
· Cuentas de participación
· Convenios de desarrollo tecnológico
Por último no conviene olvidar otro tipo de ayudas, como son las deducciones en el Impuesto
de Sociedades por inversiones destinadas a la protección del medio ambiente. En concreto, en
el art. 39.3 del Real Decreto Legislativo 4/2004, de 5 de Marzo, por el que se aprueba el texto
refundido de la Ley del Impuesto sobre Sociedades (BOE 61, de11 de Marzo de 2004) se dice:
“Asimismo, podrá deducirse de la cuota integra el 10 por ciento de las inversiones realizadas
en bienes de activo material nuevos destinados al aprovechamiento de fuentes de energía
renovables consistentes en instalaciones y equipos con cualquiera de las finalidades que se
citan a continuación: a)aprovechamiento de la energía proveniente del sol para su
transformación en calor o electricidad; b) aprovechamiento, como combustible, de residuos
sólidos urbanos o de biomasa procedente de residuos de industrias agrícolas y forestales, de
residuos agrícolas y forestales y de cultivos energéticos para su transformación en calor o
electricidad; c)tratamiento de residuos biodegradables procedentes de explotaciones
ganaderas, de estaciones depuradoras de aguas residuales, de efluentes industriales o de
residuos sólidos urbanos para su transformación en biogás; d) tratamiento de productos
Página | 209
agrícolas, forestales o aceites usados para su transformación en biocarburantes (bioetanol o
biodiésel)”.
5.2
PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES PER 2005-2010
5.2.1
INTRODUCCIÓN
Para llevar a buen puerto los objetivos establecidos en el plan, se ha llevado a cabo una
evaluación detallada de la inversión que se prevé acometer a lo largo del periodo, del carácter
de esa inversión y de los apoyos públicos necesarios para alcanzar los objetivos. El análisis,
basado en las especificidades de cada tecnología —grado de madurez, costes, contribución al
objetivo global—, se soporta en el equilibrio de todos los factores, de tal forma que se logre
alcanzar la rentabilidad privada y pública, movilizando los recursos necesarios para llevar a
cabo las inversiones previstas.
El apoyo público a las energías renovables constituye un factor clave para equilibrar la
concurrencia en el mercado de las distintas fuentes energéticas
Hay que señalar que algunas de las medidas en su día propuestas, se han convertido en
realidades desde hace ya algunos años. Podemos destacar:
→ Las deducciones fiscales por inversiones en aprovechamiento de las energías
renovables
→ La exención fiscal a los biocarburantes en el impuesto especial de hidrocarburos
→ Las líneas de financiación con bonificación del tipo de interés (Línea ICOIDAE).
Para establecer las necesidades de financiación de cada tecnología, se han determinado los
parámetros técnico-económicos de cada una de ellas, dando lugar a la formulación de los
correspondientes proyectos-tipo por tecnologías. Así, se ha obtenido la combinación de
financiación que cada una requiere siempre manteniendo una rentabilidad suficiente tanto
para el inversor, como para la entidad financiera. Más adelante se describirá el proyecto tipo
en el AREA DEL BIOGÁS
Del análisis de las inversiones propuestas en las diferentes tecnologías de acuerdo a la
metodología utilizada, se puede destacar que el volumen de inversión global estimada para
alcanzar los objetivos energéticos en el período considerado asciende a 23.599 millones de
euros, que requerirán de una financiación propia de 4.720 millones de euros; la financiación
restante deberá ser asumida por el mercado (18.198 millones de euros) y por las ayudas
públicas a la inversión (681 millones de euros):
Página | 210
INVERSIÓN GLOBAL
Fuente de Financiación
Importe (miles de euros)
%
4.719.728
20%
Financiación ajena
18.197.974
77,1%
Ayuda pública
680.939
2,9%
23.598.641
100%
Promotores
TOTAL
Tal y como se desprende de la tabla anterior, el mayor peso de la financiación del Plan
corresponde al mercado financiero, por lo que resulta fundamental situar a las diferentes
tecnologías en una posición de rentabilidad económica que las hagan atractivas al inversor y
que, además, facilite el acceso a la financiación bancaria. Es en este marco y por los motivos
anteriormente citados, en el que se sustentan los apoyos públicos, que representan un factor
imprescindible para impulsar el crecimiento de los diferentes sectores renovables.
Bajo la denominación genérica de apoyos públicos se incluyen tres categorías claramente
diferenciadas, la primera de ellas a la inversión y las otras dos a la explotación:
Ayudas públicas a la inversión: Contemplan las ayudas convencionales a fondo perdido
y las destinadas a mejorar las condiciones de la financiación de las inversiones.
Entre las diferentes modalidades de ayudas públicas reseñadas cabe hacer mención,
por la evolución e implantación alcanzada desde el primer año de vigencia del Plan de
Fomento de las Energías Renovables, de la Línea de financiación ICO-IDEA.
Incentivos fiscales a la explotación para biocarburantes: Exención del impuesto sobre
hidrocarburos en el precio de venta de los biocarburantes.
Primas a la generación de electricidad con fuentes renovables: Se trata del único
apoyo al grueso de la electricidad a generar con energías renovables. Cabe señalar que
estas primas son las propuestas para el adecuado cumplimiento de los objetivos del
Plan, pero su puesta en práctica deberá llevarse a cabo mediante la revisión del Real
Decreto 436/2004, de 12 de marzo.
Página | 211
PROYECTO TIPO AREA DE BIOGÁS
Página | 212
5.2.1.1 AREA BIOGÁS. INVERSIONES ASOCIADAS
Para los proyectos de producción de biogás se ha considerado un ratio de inversión de
1.502,53 €/tep en 2005, que iría descendiendo a un ritmo del 5% anual hasta 2010.
Como resultado se ha obtenido la siguiente evolución de la inversión anual asociada al sector
del biogás:
AREA DE BIOGÁS
2005
2006
2007
2008
2009
2010
TOTAL
2005-2010
7,51
14,27
16,27
21,9
30,6
29,1
119,6
INVERSIÓN ANUAL
(MILL. €)
5.2.1.2 AREA. BIOGÁS. AYUDAS PÚBLICAS
Las ayudas hacen referencia exclusivamente al régimen económico correspondiente a la
inclusión de este tipo de instalaciones en el régimen especial de producción eléctrica. Con
estas consideraciones, la evolución de las ayudas públicas en los seis años a que se refiere este
Plan se muestra a continuación:
AREA DE BIOGÁS
2005
2006
2007
2008
2009
2010
TOTAL
2005-2010
2,81
5,1
8,5
13,5
18,6
49,4
APOYO PÚBLICO
(MILL. €)
Página | 213
0,9
CAPITULO 6.
MARCO LEGAL DEL BIOGÁS
1 INTRODUCCIÓN
Fuente:Expobioenergía 2010. Jornadas Técnicas “Biogás: Visión Global 27 de octubre 2010” Gnera Energía y Tecnología S.L. La
producción de electricidad a partir de Biogás. Marco legal y Estratégioc
P á g i n a | 215
2 PER 2005-2010. PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2005-2010
2.1
OBSERVACIONES DE GNERA ENERGÍA Y TECNOLOGÍAS S.L. EXPOBIENERGÍA
2010, JORNADAS TÉCNICAS “BIOGÁS:VISIÓN GLOBAL” 27 DE OCTUBRE 2010. LA
PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE BIOGÁS. MARCO LEGAL Y
ESTRATÉGICO
P á g i n a | 216
3 PANER 2010-2020. PLAN DE ACCIÓN NACIONAL DE
ENERGÍAS RENOVABLES.
3.1
OBSERVACIONES DE LA ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DEL BIOGÁS EN ESPAÑA
→ Establecimiento de objetivos nacionales de acuerdo con Directiva del Parlamento
Europeo (2009/28/CE)
Fecha límite, 30 de Junio de 2010
Participación de empresas, asociaciones y ciudadanos abierto hasta el 22 de
Junio
Objetivos EERR de España para 2020
• Consumo final bruto: 20%
• Aportación a producción energía eléctrica: 40%
• Transporte: 10%
→ Observaciones de AEBIG al PANER
Previsiones de consumo final de energía
• Crecimiento poco significativo del biogás
• Las capacidades de partida incluyen la cogeneración
Medidas para alcanzar los objetivos
• Mayor diligencia en simplificar los procedimientos administrativos de
autorización
• Sistema de incentivación al Calor Renovable (ICAREN) sin fecha límite
• Mayor diligencia en el desarrollo de las infraestructuras de transporte
• Fomento de la aplicación agrícola de los digestatos, fechas de inicio y
fin no definidas (se incorporó 2012-2020 en documento final)
Integración del biogás en la red de gas natural
• No se considera en el documento
Registro de preasignación
• No debería ser aplicable para el biogás
Cupo
• Necesidad de cupo específico para biogás agroindustrial (600 MW)
Evaluación económica emisiones CO2 evitadas
• Trasladar el beneficio de los productores de biogás agroindustrial
Esquema de tarifas
• No se menciona
• Necesidad de tramos tanto inferiores como superiores
• Garantía de mantenimiento durante 20 años
P á g i n a | 217
• Posibilidad de ciertos cultivos complementarios con purines
Creación de empleo
• No está considerado
3.2
OBSERVACIONES DE LA ASOCIACIÓN EUROPEA DEL BIOGÁS
P á g i n a | 218
3.3
3.3.1
ESTRATÉGICO
EVOLUCIÓN 2010-2020 DEL MIX DE GENERACIÓN ELÉCTRICA
Merece especial mención el esfuerzo en los próximos años sobre tecnologías como el biogás
(..) de gran potencial energético, que hasta ahora han evolucionado por debajo de su
potencialidad. En términos relativos (…..) la biomasa y biogás cuyas producciones, se espera,
pasen a experimentar significativos aumentos, entre un 7% y un 12,6% de media anual a lo
largo del periodo 2009-2020
3.3.2
EVOLUCIÓN DEL AREA DE BIOGÁS
La evolución prevista para las instalaciones de generación eléctrica a partir de biogás tiene en
cuenta que el biogás agroindustrial jugará un papel predominante, y que su actual escasa
implantación irá aumentando de forma sustancial a lo largo del periodo de vigencial del Plan,
hasta suponer más del 50% del total en el año 2020. La previsión de crecimiento es más lenta
en los primeros años, y se considera que, a medida que se vaya instalando la potencia, la
velocidad de instalación de potencia irá aumentando (…) también se ha contemplado que las
ayudas Del Plan de Biodigesitón de Purines 2009-2012 pueden contribuir positivamente a
facilitar el desarrollo de plantas de biogás agroindustrial (…) . En cuanto a otros tipos de
biogás, se ha considerado que el biogás de vertedero crecerá inicialmente para después sufrir
un retroceso (debido a las políticas de desvío de residuos biodegradables de los vertederos), y
que el biogás de FORSU y de lodos EDAR también crecerá (…)
P á g i n a | 219
4 MESA DEL BIOGÁS. MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE
RURAL Y MARINO
4.1
MARM: “EL SECTOR DEL BIOGÁS AGROINDUSTRIAL EN ESPAÑA”
Estudio a fondo del biogás, elaborado por el MARM y la Mesa del Biogás
Magnífico informe (Libro Blanco) soportado y reconocido por el sector
COMENTARIOS DE LA ASOCIACIÓN
Modelos de rentabilidad según potencia instalada, no en cantidades y tipos de
materias primas
Inventario de potencia instalada (14,3 MW)
Subproductos disponibles (78,87 MT/año)
Cupo de potencia para 2020 (216 MW)
Uso de cultivos energéticos de forma selectiva
Se considera la necesidad de tratamiento del digestato
P á g i n a | 220
Se considera la necesidad de tratamiento del digestato
Se proponen tarifas que tengan en cuenta la inversión O&M adicional para el tratamiento
del digestato
Incremento de tarifas compensado con ahorro en derechos de emisión de CO2
P á g i n a | 221
5 PROPUESTA MODIFICACION DEL RD 661/2007
5.1
INTRODUCCCIÓN
A continuación citamos los Grupo , Subgrupo y Categorías según RD 661/2007, que competen
a este estudio.
P á g i n a | 222
5.2
ALEGACIONES DE LA ASOCIACIÓN
Eliminación del derecho a la percepción del complemento por eficiencia
Reducción de la bonificación por cumplimiento del factor de potencia
Aplicación de la bonificación con periodicidad horaria
Restricciones a los cambios de titularidad y derechos de transmisión durante cuatro
años
P á g i n a | 223
5.3
OBSERVACIONES DE LA ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DEL BIOGÁS EN ESPAÑA AL
INFORME ELABORADO POR LA CNE
CNE
Informe a la propuesta de modificación del RD 661/2007
La CNE incorpora nuevas propuestas de modificaciones
ALEGACIONES DE LA ASOCIACIÓN
5.4
Propuesta de reducción de tarifas para plantas >500 kW de hasta un 38,2%
(6,33c€/kW)
Coste de inversión: 875 €/kW instalado
Horas medias de funcionamiento: 3.100 h/año
Incorporación de la pirolisis al grupo b.7.2
ESTRATÉGICO
BORRADOR DE RD MODIFICANDO EL 661 E INFORME DE LA CNE
Origen de la revisión de tarifas:
•
•
Objetivos del PER
RD 661/2007, artículo 44: Actualización y revisión de tarifas, primas y complementos
3.Durante el año 2010, a la vista del (…..) PER 2005-2010 y de la Estrategia de Ahorra y
Eficiencia Energética en España (E4), así como de los nuevos objetivos (…del) Plan de
Energías Renovables para el periodo 2011-2020, se procederá a la revisión de las
tarifas, primas, complementos y límites inferior y superior (….). Cada cuatro años, a
partir de entonces, se realizara una revisión (…) Las revisiones a las que se refiere este
apartado (….) no afectarán a las instalaciones cuya acta de puesta en servicio se
hubiera otorgado antes del 1 de enero del segundo año posterior al año, en que se
haya efectuado la revisión
4. Se habilita a la Comisión Nacional de energía para(…….) para recopilar información
de las inversiones, costes, ingresos y otros parámetros de las distintas instalaciones
reales que configuran las tecnologías tipo
P á g i n a | 224
La revisión en curso (2010) aplicará para las plantas cuya puesta en servicio se
obtendría después del 1 de enero de 2012
⇒ Contenido subgrupo b.7.2
Propuesta CNE. Incorporar no solo la tecnología de la biodigestión sino también la
gasificación o pirolisis
⇒ Tarifas/Primas
Propuesta CNE: Rebajar primas para las plantas de biogás de potencia superior a 500kWe
⇒ Complementos por Energía Reactiva (CER)
o Propuesta MITyC: Se establece un rango obligatorio de cumplimiento del Fp,
sin bonificación pero con penalización del 3%, y un rango voluntario con
incentivo del 4% (para un factor de potencia próximo a la unidad). El
incumplimiento de una hora penalizaría las 24 horas del día.
o Corrección CNE: Modificar propuesta para que el incumpliento de la consigna
del factor de potencia en una hora penalice únicamente a esa hora y no las 24
horas del día, sin perjuicio de que se puedan incrementar las penalizaciones
6 PER 2011-2020
6.1
•
•
•
•
•
•
El RD 661/2007 fija el compromiso de elaboración del PER 2011-2020
PANER: Comisión Europea
PER: Sociedad española, desarrollado en el marco del PANER
En proceso de elaboración
Las previsiones para 2020 superan los objetivos marcados por Brusulas
Aprobación prevista para finales de 2011
P á g i n a | 225
CAPITULO 7.
EVOLUCIÓN DEL BIOGÁS
1 INTRODUCCIÓN
Fuente: Barómetro de biogás.http://www.eurobserv-er.org/pdf/baro200b.asp
El sector del biogás está abandonando progresivamente sus actividades básicas de limpieza y
tratamiento de residuos y se está involucrando en la producción de energía, en algunos países
utilizando también cultivos energéticos para la producción de biogás. En toda la Unión Europea
el crecimiento de la energía primaria ha crecido otro 4,3%. La producción de biogás tiene la
ventaja de conciliar dos políticas de la Unión Europea: la Directiva sobre energías renovables
(2009/28/CE) y los objetivos de gestión de residuos orgánicos europeos (Directiva 1999/31/CE
relativa al vertido de residuos). Estas políticas han llevado a una serie de Estados miembros a
fomentar la producción de biogás y han establecido sistemas de incentivos para pagar la
electricidad (tarifas de alimentación, certificados ecológicos, ofertas).
2 EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN EUROPA
2.1
INTRODUCCIÓN
Según la Directiva 2009/28/CE, el uso de materiales agrícolas, como estiércol, purines y otros
residuos animales y orgánicos, para la producción de biogás, tiene un gran potencial desde el
punto de vista de evitar emisiones de gases de efecto invernadero, así como grandes ventajas
ambientales. Además, las instalaciones de biogás pueden contribuir al desarrollo de las zonas
rurales, ofreciendo a los agricultores nuevas posibilidades de ingresos.
La biomasa supone en la actualidad sólo 2/3 de la energía renovable en Europa y de acuerdo
con el estudio de la Agencia de Medio Ambiente Europea (EEA, 2006 “How much bionergy can
Europe produce without harming the environment”) no se está explotando en todo su
potencial la agricultura y debería esperarse un gran crecimiento en los próximos años.
Para junio de 2010 los EEMM de la UE deben desarrollar sus planes de acción de energías
renovables, donde deben marcarse objetivos concretos de producción de calor, electricidad y
transporte, la cantidad que se produce encada caso a partir de fuentes de energía renovables y
las medidas que se adopten para alcanzar dichos objetivos. En este contexto, es importante
integrar la producción de biogás.
Como se observa en la figura , la producción total de biogás en Europa, es de 8.346,0 ktep, de
los cuales aproximadamente el 36% procede de vertederos, el 52% de biogás de digestores y el
12% restante de depuradoras, lo que se corresponde con 3.001,6, 4.340,7 y 1003,7 ktep
respectivamente.
P á g i n a | 227
Fuente: Barómetro de biogás.http://www.eurobserv-er.org/pdf/baro200b.asp
La política de apoyo a las energías renovables de la Unión Europea tiene como base el Libro
Blanco de las Energías Renovables publicado por la Comisión Europea en noviembre de 1997.
El Libro Blanco, después de un amplio debate público iniciado por la publicación de un Libro
Verde en noviembre de 1996 adoptó como objetivo, para la Unión Europea en su conjunto,
que las fuentes de energía renovables cubrieran un 12% del total de la demanda energética en
el año 2010. El Libro Blanco de las Energías Renovables señalaba que la principal contribución
al crecimiento de las fuentes de energía renovables en la Unión Europea podría provenir de la
biomasa, e incluía una serie de medidas prioritarias conducentes a salvar los obstáculos de
acceso al mercado de las energías renovables
Sector Biogás
En lo que respecta al uso energético del biogás, el objetivo establecido para 2010 fue el de
incrementar su participación en el consumo energético de la Unión en 15 millones de tep.
P á g i n a | 228
2.2
ANÁLISIS BARÓMETRO DE BIOGÁS EUROBSERV’ER. AÑOS 2008-2009-2010
EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN TÉRMINOS DE ENERGÍA PRIMARIA (ktep)
EUROPA
2006
2007
2008
2009
Estimación
Alemania
Austria
Bélgica
Chipre
Dinamarca
Eslovaquia
Eslovenia
España
Estonia
Finlandia
Francia
Gran Bretaña
Grecia
Hungria
Italia
Irlanda
Letonia
Lituania
Luxemburgo
Países Bajos
Polonia
Portugal
República
Checa
Rumanía
Suecia
TOTAL
P á g i n a | 229
1.665,3
118,1
77,6
0,0
92,9
7,6
8,4
319,7
3.659,1
216,9
79,5
0,2
93,5
7,5
11,9
192,4
4.229,5
174,5
87,6
0,2
93,8
10,3
14,1
203,2
4.213,4
165,1
124,7
0,2
99,6
16,3
22,4
183,7
4º país más productor
4,2
36,4
298,1
1.498,5
29,8
12,2
383,2
32,3
X
2,0
9,2
141,1
62,4
9,2
4,2
41,7
418,9
1.584,4
35,3
6,7
387,9
33,5
7,5
2,5
9,1
176,5
64,7
15,8
2,8
45,0
453,1
1.625,4
33,6
21,8
410,0
35,4
8,8
3,0
9,2
225,7
93,1
23,0
2,8
41,4
526,2
1.723,9
58,7
30,7
444,3
35,8
9,7
4,7
12,3
267,9
98,0
23,8
17º país de mayor
producción
16º país de mayor
producción
17º país de mayor
producción
17º país de mayor
producción
63,4
76,2
90,0
129,9
X
27,2
4. 898,9
1,3
96,5
7.223,5
0,6
102,4
7.999,3
1,3
109,2
8.346,0
EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN BRUTA DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE BIOGÁS (GWh)
EUROPA
2006
2007
2008
2009
Estimación
Alemania
Austria
Bélgica
Chipre
Dinamarca
Eslovaquia
Eslovenia
España
Estonia
Finlandia
Francia
Gran Bretaña
Grecia
Hungria
Italia
Irlanda
Letonia
Lituania
Luxemburgo
Países Bajos
Polonia
Portugal
República Checa
Rumanía
Suecia
TOTAL
P á g i n a | 230
7.446,0
447,1
278,9
0,2
280,1
4,0
34,7
666,3
14,1
22,3
522,7
4.887,0
107,9
22,1
1.303,7
122,0
X
5,4
32,6
361,3
160,1
32,6
175,8
X
46,3
16.973,2
8.351,3
831,4
343,9
1,4
271,3
11,0
48,2
608,0
12,4
29,3
625,4
5.173,4
183,4
27,8
1.447,3
118,8
36,9
5,2
36,6
511,0
195,8
65,4
215,2
X
64,0
19.214,4
8.317,8
968,7
337,2
1,4
248,1
14,0
48,7
584,5
9,3
29,5
682,5
5.322,7
191,4
47,0
1.599,5
127,3
39,6
9,1
38,5
732,7
246,6
71,4
266,9
X
30,3
19.964,7
9.979,0
602,0
333,3
12,0
298,7
15,0
55,9
584,0
9,3
29,0
700,3
5.304,9
191,3
68,2
1.599,2
127,0
39,6
9,0
43,8
734,0
251,6
71,0
266,9
1,0
30,0
21.356,3
2.3
2.3.1
COMPARACIÓN DE LA TENDENCIA ACTUAL CON LOS OBJETIVOS PLANTEADOS
OBJETIVO DEFINIDO EN EL LIBRO BLANCO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES
PUBLICADO POR LA COMISIÓN EUROPEA EN NOVIEMBRE DE 1997
_Referencia:
Anexo II. Contribuciones estimadas por sector - Situación prevista en el 2010
II.1 Biomasa
Previsión del uso adicional de la bioenergía en el año 2010 según la hipótesis
presentada
Explotación de biogás (producción animal, tratamiento de aguas residuales,
vertidos)
Residuos agrícolas y forestales
_Referencia:
EurObserv’ER 2010
P á g i n a | 231
90 Mtep
15 Mtep
30 Mtep
45 Mtep
Las escalas actuales de crecimiento son demasiado bajas para satisfacer los objetivos del Libro
Blanco de la Comisión Europea.
EuroObserv´ER prevé una producción en 8,7 millones de toneladas en 2010 (Tasa media de
crecimiento anual 4,4% en 2009 y 2010).
2.3.2
OBJETIVO DEFINIDO EN PLAN DE ACCIÓN SOBRE LA BIOMASA, COMUNICACIÓN DE
LA COMISIÓN COM (2005) 628 FINAL BRUSELAS 07/12/2005
_Referencia:
Anexo 3-A scenario to increase biomass energy using current technologies
A scenario to increase biomass energy using
current technologies
Mtoe
Current
Future
Difference
(2003)
(2010)
Electricity
20
55
35
Heat
48
75
27
Transport
1
19
18
TOTAL
69
149
80
El alza importante de precios en materias primas agrícolas limitan el crecimiento de la
producción de biogás en agricultura, motor de crecimiento de biogás en Europa, por debajo
niveles pronosticados anteriormente
2.3.3
OBJETIVO DEFINIDO EN LA DIRECTIVA 2009/28/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y
DEL CONSEJO DE 23 DE ABRIL DE 2009
La Directiva de 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de abril de 2009,
relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, fija como objetivos
generales conseguir una cuota del 20 % de energía procedente de fuentes renovables en
el consumo final bruto de energía de la Unión Europea (UE) y una cuota del 10 % de energía
procedente de fuentes renovables en el consumo de energía en el sector del transporte en
cada Estado miembro para el año 2020.
2.4
TABLA OBJETIVOS DEFINIDOS
CONSUMO DE ENERGÍA GENERADA A PARTIR DE FUENTE DE ENERGÍAS RENOVABLES EN
TÉRMINOS DE PORCENTAJE DEL CONSUMO TOTAL DE ENERGÍA
2010
2012
2016
2020
OBJETIVO
OBJETIVO OBJETIVO OBJETIVO
LIBRO BLANCO
12%
n.d.
XXX
XXX
(en EUROPA)
P á g i n a | 232
PLAN DE FOMENTO DE LAS ENERGÍAS
RENOVABLES EN ESPAÑA 2000-2010
(en ESPAÑA)
PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES
2000-2005
(en ESPAÑA)
DIRECTIVA 2009/28/CE
(en ESPAÑA)
ANTICIPO PER 2011-2020
(en ESPAÑA)
12%
XXX
XXX
XXX
12%
XXX
XXX
XXX
XXX
11,0%
13,8%
20%
XXX
15,5%
18,8%
22,7%
ELECTRICIDAD GENERADA A PARTIR DE FUENTE DE ENERGÍAS RENOVABLES EN TÉRMINOS
DE PORCENTAJE DEL CONSUMO BRUTO DE ELECTRICIDAD
2004
2010
2020
OBJETIVO
OBJETIVO
IDAE. Datos reales provisionales.(en ESPAÑA)
19,4%
XXX
XXX
LIBRO BLANCO .(en EUROPA)
XXX
23,5%
XXX
DIRECTIVA 2001/77/CE.(en EUROPA)
XXX
22%
XXX
DIRECTIVA 2001/77/CE.(en ESPAÑA)
XXX
29,4%
XXX
PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2005-2010.
XXX
30,3%
XXX
ESCENARIO Tendencial/PER (en ESPAÑA)
ANTICIPO PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 20112020
(en ESPAÑA)
XXX
XXX
42,3%
SECTOR TRANSPORTE
*PORCENTAJE DE BIOCARBURANTES EN TRANSPORTE
**PORCENTAJE DE FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES EN EL CONSUMO DE ENERGÍA EN EL
TRANSPORTE
2005
2010
2020
OBJETIVO OBJETIVO OBJETIVO
DIRECTIVA 2003/30/C, DE 8 DE MAYO DE 2003
*2%
*5,75%
XXX
(EUROPA)
PLAN DE FOMENTO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES
XXX
XXX
XXX
EN ESPAÑA 2000-2010 (ESPAÑA)
PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2000-2005
XXX
*5,75%
XXX
(ESPAÑA)
DIRECTIVA 2009/28/CE
XXX
XXX
**10%
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
P á g i n a | 233
3 EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN ESPAÑA
3.1
3.1.1
ANÁLISIS PER 2005-2010. PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2005-2010
EL FUTURO PER 2011-2020
El Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de
producción de energía eléctrica en régimen especial, prevé la elaboración de un Plan de
Energías Renovables para su aplicación en el período 2011-2020 (PER 2011-2020).
El PER 2011-2020, que se encuentra en elaboración (IDAE), incluirá los elementos
esenciales del PANER (Plan de Acción Nacional de Energía Renovables 2011-2020) así como
análisis adicionales no contemplados en el mismo y un detallado análisis sectorial que
contendrá, entre otros aspectos, las perspectivas de evolución tecnológica y la evolución
esperada de costes. El Ministerio de Industria, Comercio y Turismo deberá presentar el nuevo
PER en la Unión Europea antes del 21 de diciembre de 2010
3.1.2
ANTECEDENTES DEL PER 2005-2010
El Plan de Energías Renovables en España (PER) 2005-2010, constituye la revisión del Plan de
Fomento de las Energías Renovables en España 20002010 aprobado en 1999.
Con esta revisión, se trata de mantener el compromiso de cubrir con fuentes renovables al
menos el 12% del consumo total de energía en 2010, objetivo que informa las políticas de
fomento de las energías renovables en la Unión Europea desde la aprobación del Libro Blanco
(Comunicación de la Comisión: Energía para el futuro: Fuentes de Energía Renovables para una
Estrategia y un Plan de Acción Comunitarios. Documento COM (97) 599 final. Bruselas,
26.11.1997) y que en España fue establecido por la Ley del Sector Eléctrico (Ley 54/1997, de 27
de noviembre), y dio lugar al mencionado Plan de Fomento.
La revisión coincide con la elaboración de un “Plan de Acción 2005–2007”, que plantea las
líneas prioritarias de actuación para el lanzamiento de las medidas contempladas en la
Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 20042012 (E4) durante los próximos
años.
El Plan de Energías Renovables en España (PER) 2005-2010 incorpora otros dos objetivos
indicativos para el año 2010 adoptados con posterioridad al Plan de Fomento de las Energías
Renovables en España 200-2010 aprobado en 1999, descritos en la Directiva 2001/77/CE y la
Directiva 2003/30/CE
P á g i n a | 234
29,4% de generación eléctrica con renovables
5,75% de biocarburantes en transporte
En el plan además, deben también considerarse los nuevos compromisos de carácter
medioambiental, muy especialmente los derivados del Plan Nacional de Asignación de
Derechos de Emisión 20052007 (PNA), aprobado mediante Real Decreto 1866/2004, de 6 de
septiembre, y en general los relativos al cumplimiento del Protocolo de Kioto, que entró en
vigor el 16 de febrero de 2005.
3.1.2.1
PLAN DE FOMENTO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN ESPAÑA 2000-2010
En el ecuador del Plan de Fomento de Energías Renovables 20002010 aprobado en 1999, con
un crecimiento global de las energías renovables sensiblemente inferior al previsto, y con unos
incrementos del consumo de energía notablemente superiores, a finales de 2004 la
contribución porcentual de las energías renovables al consumo de energía primaria tan sólo
había aumentado unas décimas con respecto a 1998, año de referencia del Plan de Fomento.
A finales de 2004, se había alcanzado un cumplimiento acumulado del 28,4% sobre el objetivo
global de incremento de las fuentes renovables previsto para 2010.
Tres fuentes renovables han evolucionado hasta la fecha de forma satisfactoria:
• Eólica
• Biocarburantes
• Biogás.
La energía minihidráulica avanza más despacio de lo previsto y áreas como la biomasa y las
solares se están desarrollando sensiblemente por debajo del ritmo necesario para alcanzar los
objetivos finales.
P á g i n a | 235
Area de biogás
Dentro del área de biogás el Plan de Fomento fijó un el objetivo de alcanzar los 111,20 MW y
239.103 tep a finales del año 2010, en lo que suponía un crecimiento de 78 MW y 150.000 tep
durante el periodo 1999-2010, a finales de 2003 ya se superó el objetivo propuesto, por lo que
se hace necesario establecer un nuevo objetivo más acorde con la evolución del sector durante
los últimos años y sus perspectivas de crecimiento.
3.1.2.2 DIRECTIVA 2001/77/CE Y DIRECTIVA 200/30/CE
Tras la aprobación del Plan de Fomento han sido establecidos otros dos objetivos indicativos
que hacen referencia a la generación de electricidad con fuentes renovables y al consumo de
biocarburantes, que es necesario contemplar en el Plan de Energías Renovables 2005-2010:
•
La Directiva 2001/77/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 27 de septiembre
de 2001, contempla una serie de actuaciones, tanto por parte de los Estados
miembros, como por parte de la Comisión Europea, para promocionar la electricidad
generada con fuentes de energía renovables en el mercado interior de la electricidad.
Objetivos indicativos nacionales para 2010. Caso de España:
⇒ La electricidad generada con fuentes de energías renovables alcance el 29,4%
del consumo nacional bruto de electricidad.
•
La Directiva 2003/30/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, del 8 de mayo de 2003,
relativa al fomento del uso de biocarburantes u otros combustibles renovables en el
transporte, establece unos objetivos indicativos, calculados sobre la base del
contenido energético, de la gasolina y el gasóleo comercializados con fines de
transporte en los respectivos mercados nacionales. La directiva ha sido transpuesta a
la legislación española a través del Real Decreto 1700/2003, de 15 de diciembre
Objetivos indicativos. Caso de España:
⇒ 2% finales de 2005
⇒ 5,75% finales de 2010
3.1.3
ELABORACIÓN DEL PER 2005-2010
Para la elaboración del Plan de Energías Renovables 2005-2010 se ha llevado a cabo un estudio
específico sobre los diversos escenarios que cabría considerar:
Escenarios energéticos generales:
• Escenario Tendencial
P á g i n a | 236
•
Escenario de Eficiencia
Escenarios de desarrollo de las energías renovables:
• Actual
• Probable
• Optimista
Habiéndose elegido como referencia para el establecimiento de objetivos del Plan, el
escenario energético “Tendencial”, y como escenario de energías renovables, el llamado
“Probable”, cuyos objetivos dan cuerpo a este Plan de Energías Renovables 2005-2010.
A esta referencia común la denominaremos en adelante Escenario del Plan de Energías
Renovables o Escenario PER.
Se estima pues, en principio, que ambos escenarios, considerados simultáneamente,
permitirán alcanzar un nivel adecuado de cumplimiento de los compromisos para 2010 y
pueden, por tanto, conformar una referencia común para el análisis sectorial detallado que se
presenta a continuación.
3.1.4
EVOLUCIÓN ENERGÍAS RENOVABLES EN ESPAÑA.
P á g i n a | 237
El Plan de Energías Renovables abarca el periodo 2005-2010 y utiliza, por tanto, como año
base o de referencia el año 2004. La tabla siguiente recoge datos reales de producción con
energías renovables en 2004, así como del consumo de energía primaria, elaborados por el
IDAE y el Ministerio de industria, Turismo y Comercio, respectivamente, con la información
disponible a fecha de elaboración del presente documento.
Como puede observarse, las energías renovables representan a finales del 2004 el 6,5% del
consumo de energía primaria en España, aunque es necesario señalar que 2004 no fue un
buen año hidráulico y eso ha reducido la contribución de estas fuentes con respecto a la
producción potencial en un año medio.
Por ello, para la comparación de escenarios y para los trabajos de planificación es más
representativo considerar la producción teórica correspondiente a un año medio, calculada a
partir las potencias reales existentes en cada área, y no la producción real. De esta manera, se
consigue filtrar el sesgo que introduciría la mayor o menor disponibilidad de recursos hídricos,
eólicos o solares, en el año de referencia y en los sucesivos años de planificación. Y así se ha
hecho para el establecimiento de objetivos del nuevo Plan, como también se hizo cuando se
elaboró el Plan de Fomento y, por tanto, en el balance del mismo. La tabla siguiente recoge la
situación de las energías renovables a finales de 2004, pero en esta ocasión con producciones
teóricas para un año medio.
PRODUCCIÓN CON ENERGÍAS RENOVABLES EN 2004
TÉRMINOS DE ENERGÍA PRIMARIA (ktep)
(AÑO MEDIO)
GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD
Hidráulica (>50 MW) incluye producción con bombeo puro
Hidráulica (entre 10 y 50 MW)
Hidrálulica (<10 MW)
Biomasa
R.S.U.
Eólica
Solar Fotovoltaica
Biogás
Solar Termoeléctrica
TOTAL……………………………………………………………………………………..
USOS TÉRMICOS
Biomasa
Biogás Térmico
Solar térmica de baja temperatura
Geotermia
TOTAL……………………………………………………………………………………..
BIOCARBURANTES (Transportes)
Biocarburantes (transportes)
TOTAL……………………………………………………………………………………..
P á g i n a | 238
EN
1.978,6
498,2
466,2
680,0
395,1
1.683,1
4,8
266,7
0
5.973
3.487
28
51
8
3.574
228
228
TOTAL ENERGÍAS RENOVABLES
CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA
ENERGÍAS RENOVABLES / ENERGÍA PRIMARIA (%)
9.774,9
141.567
6.9%
En este caso, la participación de las energías renovables asciende, a finales de 2004, al 6,9%
del consumo de energía primaria. Y estos son los datos de partida considerados en el nuevo
Plan —con la excepción de las pequeñas contribuciones del biogás para usos térmicos y la
energía geotérmica, para las que no se establecen objetivos—
213.34
0
ARAGÓN
7%
1.154
194,3
12.473
ASTURIAS
5%
145
90,3
475,
8
52,8
9.022
BALEARES
1,4%
3
XX
XX
78.362
CANARIAS
0,2%
139
1,4
XX
95.731
CANTABRIA
1,0%
0
53,5
12,8
1.501
CASTILLA Y LEÓN
17,1%
1.543
263,8
377,
6
34.646
CASTILLA LA
MANCHA
3,5%
1.534
105,1
154
7.845
CATALUÑA
12,9%
94
232,4
670
82.358
COMUNIDAD
VALENCIANA
3,9%
21
44,7
69,3
58.199
EXTREMADURA
4,4%
0
25,2
112
3.310
GALICIA
20,7%
1.830
214,9
432,
4
8.911
LA RIOJA
0,6%
356
45,9
XX
204
P á g i n a | 239
AREA DE BIOCARBURANTES
Consumo de biocarburantes en España .
A finales de 2004 (tep)
284,
8
AREA DE BIOGAS
Consumo de biogás (ELÉCTRICO) en España .
197,7
7,86
937.260
8.456
XXX
0,673
173.919
5.910
XXX
0,340
227.862
24.956
3.600
1,327
49.801
1.106
XXX
1,196
2.608
xxx
XXX
0,068
48.910
3.719
XXX
2,729
448.210
14.483
XXX
1,778
284.971
1.523
36.000
4,107
298.015
55.271
50.400
2,827
229.420
16.783
XXX
0,538
119.810
405
XXX
0,506
683.497
27.875
64.500
0,151
34.826
1.765
XXX
AREA DE BIOMASA.
Consumo de biomasa en España .
350
SECTOR SOLAR FOTOVOLTAICO
Potencia instalada 2004 (MWp)
12,9%
SECTOR SOLAR TERMOELÉCTRICO
2004
ANDALUCÍA(Ceu
ta y Melilla)
A FINALES DE 2004 NO SE HA PUESTO EN MARCHA EN ESPAÑA NINGÚN PROYECTO
DE ENERGÍA SOLAR TERMOELÉCTRICA
SECTOR EÓLICO
Potencia acumulada a finales de 2004
(MW)
SECTOR HIDROELÉCTRICO
Potencia acumulada con Centrales
Hidroeléctricas entre 10 y 50 MW a finales
2004 (MW)
SECTOR SOLAR TÉRMICO
Distribución de la superficie instalada a 2004
(m2)
1998
Situación año medio
Plan Fomento de las
Energías Renovables
en España 20002010
SECTOR HIDROELÉCTRICO
Potencia acumulada con Centrales
Hidroeléctricas <10MW a finales 2004 (MW)
PARTICIPACIÓN DE LAS COMUNIDADES AUTÓNOMAS AL BALANCE DE ENERGÍAS RENOVABLES EN ESPAÑA .
REFERENCIA PER 2005-2010. PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES
MADRID
2,6%
0
45,5
53,4
56.204
2,384
79.937
88.265
4.500
MURCIA
1,1%
49
18,3
14,4
19.321
1,032
65.709
4.896
51.200
NAVARRA
2,7%
854
161,2
19,6
11.661
5,443
313.303
2.824
XXX
PAIS VASCO
3%
85
54,8
28,8
4.849
2,400
168.977
8.492
18.000
TOTAL
100%
8.155
1.749
2.897
700.433
37,0
4.167.035
266.724
228.200
PRODUCCIÓN CON ENERGÍAS RENOVABLES EN TÉRMINOS DE ENERGÍA PRIMARIA (ktep)
PFER 2000-2010 Plan de Fomento de las Energías Renovables en España. Escenario de Ahorro Base
PER 2000-2005 Plan de Energías Renovables. Escenario Tendencial/PER
PFER
RESULTADOS
A finales 1998
(7.173 ktep)
[Año medio
(7.114 ktep)
Lo que supone
un 6,2% del
consumo total
de energía
primaria
(113.939 ktep)]
BIOMASA
PFER
OBJETIVO DE
INCREMENTO
Periodo 1999
2010
(9.525 ktep)
PFER
OBJETIVO
2010
(16.639 ktep)
12,3% del
consumo total
de energía
primaria
(134.965 ktep)
RESULTADOS
INCREMENTO
Periodo
1999-2004
(2.701 ktep)
PER
RESULTADOS
2004
Año medio
(9.739 ktep)
6,9% del
consumo total
de energía
primaria
(141.567 ktep)
PER
OBJETIVO
DE INCREMENTO
2010
Periodo
20052010
(10.481 ktep)
PER
OBJETIVO
2010
(20.220 ktep)
12,1% del
consumo total
de energía
primaria
(167.100 ktep)
(Usos
termicos/Generación
electricidad)(Centrales
Biomasa, Co-combustión
biomasa)
3.644,6
6.000
9.640
538
4.167
5.040
9.208
BIOCARBURANTES
XXX
500
500
228
228
1.972
2.200
BIOGÁS
En Biomasa
150
150
186
267
188
455
EÓLICA
123,37
1.680
1.852
1.511
1.683
2.231
3.914
3,58
3
0
4
0
482,03
192
594
64
No
contemplada
466
No
contemplada
575
2.644,69
No
contemplado
542
No
contemplado
7
No
contemplada
498
No contemplado
XXX
No
contemplado
60
59
No
contemplado
557
XXX
-
2.121
-
1.979
0
1.979
246,75
436
681
134
395
0
395
26,54
309
335
25
51
325
376
1,43
17
19
4
5
48
52
XXX
180
180
0
No
contemplada
509
509
GEOTERMIA
HIDRÁULICA
(<10MW)
(Minihidráulica)
HIDRÁULICA
(>10MW)
HIDRÁULICA
10-50 MW
HIDRÁULICA
>50 MW
RESIDUOS
SÓLIDOS
URBANOS
SOLAR TÉRMICA
SOLAR
FOTOVOLTAICA
SOLAR
TERMOELÉCTRICA
P á g i n a | 240
109
3.1.5
GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE FUENTES DE ENERGÍAS RENOVABLES.
GENERACIÓN BRUTA DE ELECTRICIDAD
2004
2010
Datos reales
OBJETIVO
Plan de Energías Renovables 2005-2010
provisionales.
ESCENARIO Tendencial/PER
Estimación IDAE
Carbón
Petróleo
Gas Natural
Nuclear
Hidráulica (>10 MW)
Hidráulica (<10 MW)
Biomasa
Residuos Sólidos Urbanos
Eólica
Solar fotovoltaica
Biogás
Solar termoeléctrica
TOTAL
SALDO ELÉCTRICO (Imp-Exp)
CONSUMO BRUTO DE
ELECTRICIDAD
3.1.6
GWh
80.254
24.037
54.831
63.523
28.770
4.729
2.193
1.223
15.056
57
825
0
275.497
-3.030
272.467
%
29,1
8,7
19,9
23,1
10,4
1,7
0,8
0,4
5,5
0,0
0,3
0,0
100
GWh
46.616
9.150
111.877
63.705
31.494
6.692
14.015
1.223
45.511
609
1.417
1.298
333.607
3.800
337.407
%
14,0
2,7
33,5
19,1
9,4
2,0
4,2
0,4
13,6
0,2
0,4
0,4
100
ANÁLISIS SECTORIAL. ÁREA DE BIOGÁS
La justificación actual para la producción de biogás a partir del tratamiento de residuos
biodegradables es principalmente medioambiental, considerándose por tanto un subproducto
P á g i n a | 241
del proceso de tratamiento.
El posible aprovechamiento energético del biogás (tanto térmico como eléctrico) tiene su
punto de partida en cuatro tipos de residuos biodegradables:
1. Residuos Ganaderos
La digestión anaerobia es una tecnología interesante para tratar los residuos producidos en
explotaciones ganaderas intensivas con alta concentración de ganado. No obstante, y debido a
la competencia de otras tecnologías, como el secado térmico de purines empleando gas
natural como combustible, esta aplicación tiene en nuestro país un nivel de utilización muy
bajo en la actualidad.
2. Lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR)
realizan en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales pueden someterse a tecnologías
de digestión anaerobia para producir biogás, lo que resulta especialmente interesante, cuando
de considerar una aplicación energética del biogás producido se trata, a partir de la cifra de
100.000 habitantes equivalentes. En la actualidad, y fruto de la propia evolución de este sector
de tratamiento de residuos en nuestro país, la utilización energética del biogás generado a
partir de este tipo de residuo ha alcanzado un importante grado de desarrollo.
3. Residuos industriales biodegradables
El empleo de tecnologías de digestión anaerobia para el tratamiento de los residuos
biodegradables generado en industrias como la cervecera, azucarera, alcoholera, láctea,
oleícola, etc., es bastante común en nuestro país, y sus perspectivas de desarrollo son
consistentes por cuanto este tipo de tecnologías están insertas perfectamente dentro del
propio proceso industrial.
4. Fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (RSU).
Este tipo de residuos pueden emplearse para producir biogás de dos maneras principales: a
través de la desgasificación de vertederos o bien mediante la digestión anaerobia en
biorreactores. En el primer caso se trata de una tecnología de interés a partir de un volumen
de capacidad de 200-250 t/día de capacidad, tecnología que ha experimentado un interesante
despegue en España en los últimos años. En cuanto a la digestión anaerobia de estos residuos
en biorreactores, se trata de una tecnología que, hoy por hoy, resulta menos interesante para
tratar estos residuos que otros procesos más simples como el compostaje aerobio.
EVOLUCIÓN DEL CONSUMO DE BIOGÁS
En términos de Energía
primaria (ktep)
P á g i n a | 242
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
80
105
116
126
161
248
267
En términos de potencia
instalada (MW)
33
45
50
55
73
125
141
CONSUMO DE BIOGÁS EN ESPAÑA A FINALES DE 2004 (tep)
TOTAL: 266.724 tep
ANDALUCÍA/MELILLA
8.456
ARAGÓN
5.910
ASTURIAS
24.956
BALEARES
1.106
CANARIAS
XXX
CANTABRIA
3.719
CASTILLA Y LEÓN
14.483
CASTILLA LA MANCHA
1.523
CATALUÑA
55.271
COMUNIDAD VALENCIANA
16.783
EXTREMADURA
405
GALICIA
27.875
LA RIOJA
1.765
MADRID
88.265
MURCIA
4.896
NAVARRA
2.824
PAIS VASCO
8.492
3.1.6.1 OBJETIVOS
El desarrollo por Comunidades Autónomas del cumplimiento del objetivo durante el periodo
2005-2010 aparece recogido en el cuadro que se muestra a continuación. Con respecto a él
debe tenerse en cuenta que, si bien el objetivo nacional final ha sido fijado, la distribución por
Comunidades tiene un carácter estrictamente indicativo. No obstante, y a este respecto, debe
hacerse notar que dicha distribución se ha hecho considerando criterios de localización del
recurso, tanto en lo que se refiere a la localización de la cabaña ganadera como a la
distribución de población o la presencia de industrias generadoras de residuos industriales
biodegradables
BIOGÁS POR COMUNIDADES
CONSUMO DE BIOGÁS
OBJETIVO DE
OBJETIVO
EN ESPAÑA
INCREMENTO
2010
(tep)
A FINALES DE
2005-2010 (tep)
2004 (tep)
ANDALUCÍA/MELILLA
ARAGÓN
ASTURIAS
P á g i n a | 243
8.456
5.910
24.956
26.480
6.487
5.323
34.936
12.397
30.279
BALEARES
CANARIAS
CANTABRIA
CASTILLA Y LEÓN
CASTILLA LA MANCHA
CATALUÑA
COMUNIDAD VALENCIANA
EXTREMADURA
GALICIA
LA RIOJA
MADRID
MURCIA
NAVARRA
PAIS VASCO
TOTAL
1.106
XXX
3.719
14.483
1.523
55.271
16.783
405
27.875
1.765
88.265
4.896
2.824
8.492
266.724
8.100
5.650
3.708
14.358
5.834
40.920
11.449
3.890
6.817
4.705
18.842
13.472
6.472
5.492
188.000
9.206
5.650
7.427
28.841
7.357
96.191
28.232
4.295
34.692
6.470
107.107
18.368
9.296
13.984
454.728
A continuación se recogen los objetivos energéticos propuestos por tipo de residuo empleado
para la producción de biogás. Corresponden a incremento de energía primaria durante el
periodo 2005-2010.
PER 2005-2010
RESIDUOS (tep)
RESIDUOS GANADEROS
FRACCIÓN ORGÁNICA DE R.S.U.
RESIDUOS INDUSTRIALES BIODEGRADABLES
LODOS DE DEPURACIÓN DE
APLICACIONES
APLICACIONES ELÉCTRICAS
3.1.6.2
8.000
110.000
40.000
30.000
188.000
PROYECTOS DE BIOGÁS
PROYECTOS EUROPEOS
Referencia Informe Vigilancia Tecnológica Sectorial elaborado por CIEMAT, Universidad Rey
Juan Carlos y Universidad de Alcalá
1998 1999 2000 2001 2002
Evolución de la
concesión de proyectos
en Europa
2
3
5
13
5
2003
2004
2005
7
6
2
2003
2004
2005
87
19
PROYECTOS ESPAÑA
Referencia PER 2005-2010
1998 1999 2000 2001 2002
No
P á g i n a | 244
25
11
9
36
Entrada en explotación
de proyectos de biogás
en términos de energía
primaria (ktep) en
España
datos
PROYECTOS ESPAÑA
Referencia PER 2005-2010
Número de
proyectos
Energía
primaria
(tep)
Objetivo del
Plan 2010
(tep)
Cumplimiento del
objetivo (%)
Tratamiento de aguas
residuales
3
3.222
59.832
5,4%
Residuos ganaderos
Residuos industriales
Gas de vertedero
TOTAL
2
1
24
30
3.875
1.798
177.438
186.333
7.643
26.539
55.986
150.000
50,7%
6,8%
316,9%
379,8%
3.2
3.2.1
ANÁLISIS PANER 2011-2020. PLAN DE ACCIÓN NACIONAL DE ENERGÍAS
RENOVABLES
DIRECTIVA 2009/28/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO, DE 23 DE ABRIL
DE 2009
La Directiva de 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de abril de 2009,
relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, fija como objetivos
generales conseguir una cuota del 20 % de energía procedente de fuentes renovables en
el consumo final bruto de energía de la Unión Europea (UE) y una cuota del 10 % de energía
procedente de fuentes renovables en el consumo de energía en el sector del transporte en
cada Estado miembro para el año 2020.
Y para ello, establece objetivos para cada uno de los Estados miembros en el año 2020
y una trayectoria mínima indicativa hasta ese año. En España, el objetivo se traduce en
que las fuentes renovables representen al menos el 20% del consumo de energía final en el
año 2020 —mismo objetivo que para la media de la UE—, junto a una contribución del 10% de
fuentes de energía renovables en el transporte para ese año.
P á g i n a | 245
La Directiva establece la necesidad de que cada Estado miembro elabore y notifique a la
Comisión Europea (CE), a más tardar el 30 de junio de 2010, un Plan de Acción Nacional de
Energías Renovables (PANER) para el periodo 2011-2020, con vistas al cumplimiento de
los objetivos vinculantes que fija la Directiva
3.2.2
ANTICIPO PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2011-2020
El Plan de Acción Nacional de Energías Renovables 2011-2020 se encuentra actualmente en
proceso de elaboración, por lo que tanto el escenario como los objetivos para cada una de las
tecnologías renovables durante este periodo pueden ser objeto de revisión. Para la formación
del escenario del mapa energético en 2020, se ha tenido en cuenta la evolución del consumo
de energía en España, el alza de los precios del petróleo en relación a los mismos en la década
de los noventa y la intensificación sustancial de los planes de ahorro y eficiencia energética.
Las conclusiones principales son las siguientes:
•
•
•
En una primera estimación, la aportación de las energías renovables al consumo final
bruto de energía sería del 22,7% en 2020—frente a un objetivo para España del 20%
en 2020—, equivalente a unos excedentes de energía renovable de aproximadamente
de 2,7 millones de toneladas equivalentes de petróleo (tep).
Como estimación intermedia, se prevé que en el año 2012 la participación de las
energías renovables sea del 15,5% (frente al valor orientativo previsto en la
trayectoria indicativa del 11,0%) y en 2016 del 18,8% (frente a al 13,8% previsto en la
trayectoria).
El mayor desarrollo de las fuentes renovables en España corresponde a las áreas de
generación eléctrica, con una previsión de la contribución de las energías renovables
a la generación bruta de electricidad del 42,3% en 2020.
Los datos están contenidos en el anticipo del Plan de Renovables 2011-2020, enviado por el
Ministerio de Industria, Turismo y Comercio a la Comisión Europea en cumplimiento de la
propia directiva comunitaria sobre la materia (2009/28/CE), que contempla objetivos
obligatorios de energías renovables para la UE y para cada uno de los Estados miembros en el
año 2020, y la elaboración por parte de éstos de planes de acción nacionales para alcanzar
dichos objetivos.
España hace saber en el informe enviado a Bruselas que está interesada en aprovechar las
oportunidades que ofrecen los mecanismos de flexibilidad recogidos en la Directiva, en
especial las transferencias estadísticas basadas en acuerdos bilaterales y proyectos conjuntos
con terceros países.
No obstante, para el aprovechamiento de los excedentes de energía renovable estimados,
sobre los que España puede obtener significativos beneficios por su transferencia mediante los
mecanismos de flexibilidad previstos en la Directiva, y habida cuenta que alrededor de dos
tercios de la generación eléctrica renovable en 2020 se estima sea de carácter no gestionable,
P á g i n a | 246
resulta indispensable un mayor desarrollo de las interconexiones eléctricas de España con el
sistema eléctrico europeo, circunstancia sobre la que se ha llamado especial atención en el
informe remitido a Bruselas.
CONSUMO FINAL DE ENERGÍAS RENOVABLES EN ktep
2008
Energías renovables para generación eléctrica
5.342
Energías renovables para calefacción/refrigeración 3.633
Energías renovables en transporte
601
Total en Renovables en ktep
9.576
Total en Renovables según Directiva
10.687
2012
8.477
3.955
2.073
14.504
14.505
2016
10.682
4.740
2.786
18.208
17.983
2020
13.495
5.618
3.500
22.613
22.382
CONSUMO DE ENERGÍA FINAL EN ktep
2008
2012
2016
2020
Consumo de energía bruta final
101.918 93.321 95.826 98.677
% Energías Renovables/Energía final 10.5%
15.5% 18.8% 22.7%
3.2.3
RESUMEN DE LA POLÍTICA NACIONAL EN MATERIA DE ENERGÍAS RENOVABLES
En el ámbito de la Unión Europea, cada vez ha sido más evidente la necesidad de un avance
coordinado en la liberalización de los mercados, en la garantía del suministro, el desarrollo de
las infraestructuras de interconexión y la reducción de emisiones contaminantes, entre
otras materias.
La política energética en España ha avanzado a lo largo de estos ejes comunes de manera
armonizada con los países europeos, pero al mismo tiempo se ha singularizado para dar
repuesta a los principales retos que han caracterizado tradicionalmente el sector
energético español y que, de manera resumida, pueden sintetizarse en los siguientes:
• Un consumo energético por unidad de producto interior bruto más elevado.
• Elevada dependencia energética
• Elevadas emisiones de gases de efecto invernadero,
Para dar respuesta a estos retos, la política energética en España se ha desarrollado alrededor
de tres ejes:
el incremento de la seguridad de suministro
la mejora de la competitividad de nuestra economía
la
garantía
de
un
desarrollo
sostenible económica, social y
medioambientalmente.
El camino emprendido por España, y por la mayoría de países desarrollados, para
afrontar los retos señalados, se basa en el desarrollo de estrategias que de manera
P á g i n a | 247
simultánea permitan el avance a lo largo de los tres ejes señalados: en el caso de España,
de manera prioritaria la política energética se ha dirigido hacia
→ la liberalización y el fomento de la transparencia en los mercados
→ el desarrollo de las infraestructuras energéticas
→ la promoción de las energías renovables y del ahorro y la eficiencia energética.
3.2.4
ANÁLISIS AÑO 2009 (REFERENCIA DEL PANER 2011-2020)
En 2009, las energías renovables han supuesto el 9,4% del abastecimiento de energía
primaria, y han representado un 12,2% de la energía final bruta consumida en España de
acuerdo a la nueva metodología de cálculo de la participación de energías renovables sobre el
consumo final bruto de energía.
En los últimos diez años, la producción eléctrica de origen renovable ha experimentado
un incremento superior al 40%, alcanzando a en el año 2009 el 24,7% de la producción
eléctrica bruta de España.
En este último año 2009, las plantas de biocarburantes de nuestro país alcanzaron una
capacidad de producción anual de más de 4 millones de tep
P á g i n a | 248
3.2.5
ESCENARIOS ENERGÉTICOS
El consumo mundial de energía de aquí al 2030 aumentará alrededor del 40% según las
previsiones de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), impulsado fundamentalmente
por la creciente demanda de las economías emergentes, especialmente China e India.
Los combustibles fósiles seguirán aportando el 80% de la demanda energética mundial
desplazándose su consumo a Asia y el Oriente Medio, dónde se localizará la mayor parte del
incremento de la demanda de gas natural.
P á g i n a | 249
España ya viene realizando históricamente planificaciones en eficiencia energética y energías
renovables, estando vigentes en la actualidad la Estrategia de Ahorro y Eficiencia
Energética en España 2004-2012 (E4), instrumentada a través de sus Planes de Acción 20052007 y 2008-2012, y el Plan de Energías Renovables 2005-2010.
Para la elaboración de los escenarios a futuro de consumo energético, se ha realizado un
ejercicio de prospectiva basado en dos escenarios energéticos: uno llamado de
referencia, y el otro, de eficiencia energética adicional.
Ambos escenarios comparten la evolución futura de las principales variables socioeconómicas —población y producto interior bruto (PIB) —, así como la evolución
prevista de los precios internacionales del petróleo y del gas natural, diferenciándose en las
medidas de ahorro y eficiencia energética consideradas
En relación con los precios de las principales materias primas energéticas, petróleo y gas
natural, aunque se han barajado tres posibles escenarios (alto, base y bajo), en línea con las
previsiones de los principales organismos internacionales, los análisis para la elaboración
del PANER se han llevado a cabo a partir del escenario base, con un crecimiento moderado de
los precios durante el horizonte temporal del plan.
El precio del crudo de petróleo Brent se situaría en 2020 alrededor de los 100 $ a
precios constantes de 2010.
El gas natural importado en España alcanzaría un precio en 2020, también a precios
constantes de 2010, de 23 €/MWh, para una tasa de cambio de 1,35 dólares USA por
euro.
P á g i n a | 250
3.2.5.1 ESCENARIO DE REFERENCIA
El Escenario de referencia asume la hipótesis energética de que hasta 2009 se
mantienen las medidas previstas por la E4 y su Plan de Acción 2008-2012, para,
posteriormente, no incorporar ninguna medida de eficiencia energética adicional en el
periodo 2010-2020.
A continuación se muestran los objetivos en este escenario:
P á g i n a | 251
3.2.5.2 ESCENARIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA ADICIONAL
El escenario de eficiencia energética adicional incluye nuevas medidas de eficiencia energética
adoptadas a partir de 2010 para hacer posible una reducción de la demanda de energía
primaria, desde unos 157 millones de tep en 2020 del escenario de referencia, a casi 140
millones de tep, lo que supone una reducción, en términos relativos, del 11%.
Las medidas específicas que se proponen por sectores son adicionales a las incluidas en el Plan
de Acción 2008-2012 de Ahorro y Eficiencia Energética, que deben seguir ejecutándose a partir
de 2010, y que deben ser dotadas de los recursos necesarios para hacer posible la
consecución de sus objetivos, respetando la estabilidad presupuestaria.
Medidas contempladas en :
⇒ Sector Industria
⇒ Sector Transporte
⇒ Sector Edificación
⇒ Sector Servicios Públicos
⇒ Sector Agricultura y Pesca
⇒ Sector Transformación de la Energía
P á g i n a | 252
A continuación se muestran los objetivos en este escenario:
P á g i n a | 253
3.2.6
PREVISIONES DE CONSUMO FINAL BRUTO DE ENERGÍA EN ESPAÑA 2010-2020
(ESCENARIO DE REFERENCIA Y ESCENARIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA ADICIONAL)
3.2.7
OBJETIVOS Y TRAYECTORIAS DE LAS ENERGÍA RENOVABLES
PREVISONES DE CONSUMO FINAL BRUTO DE ENERGÍA DE ESPAÑA EN CALEFACCIÓN Y
REFRIGERACIÓN, ELECTRICIDAD Y TRANSPORTE HASTA 2020, TENIENDO EN CUENTA LOS
EFECTOS DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA Y DE LAS MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO 20102020 (ktep)
Ver anotaciones PANER pag 44
Ver datos demás años PANER pag 44/45
AÑO 2020
HIPÓTESIS DE
EFICIENCIA ENERGÉTICA
REFERENCIA
ADICIONAL
CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN
31.837
29.849
ELECTRICIDAD
35.816
32.269
TRANSPORTE CONFORME AL ART. 3.4 a)
39.410
31.681
CONSUMO FINAL BRUTO DE ENERGÍA
112.530
97.041
P á g i n a | 254
OBJETIVO DE ESPAÑA PARA 2020 Y TRAYECTORIA ESTIMADA DE LA ENERGÍA PROCEDENTE DE
FUENTES RENOVABLES EN LOS SECTORES DE CALEFACCIÓN Y LA REFRIGERACIÓN, LA
ELECTRICIDAD Y EL TRANSPORTE
Ver datos demás años PANER pag 47
AÑO 2020
FUENTES ENERGÍAS
RENOVABLES.CALEFACCIÓN Y
REFRIGERACIÓN (%)
FUENTES ENERGÍAS RENOVABLES.
ELECTRICIDAD (%)
FUENTES ENERGÍAS RENOVABLES
TRANSPORTE (%)
CUOTA GLOBAL DE FUENTES DE ENERGÍAS
RENOVABLES (%)
EXCEDENTE PARA EL MECANISMO DE
COOPERACIÓN
18,9%
40,0%
13,6%
22,7%
2,7%
TABLA DE CÁLCULO PARA LA CONTRIBUCIÓN DE LAS FUENTES DE ENERGÍAS RENOVABLES DE
CADA SECTOR AL CONSUMO FINAL DE ENERGÍA (ktep)
Ver datos demás años PANER pag 48
AÑO 2020
Previsiones de consumo final bruto de fuentes de energías
renovables para calefacción y refrigeración
Previsiones de consumo final bruto de electricidad
producida a partir de fuentes de energías renovables
Previsiones de consumo final de energía procedente de
fuentes de energías renovables en el sector del transporte
Previsiones de consumo total de fuentes de energías
renovables.
EXCEDENTE PARA EL MECANISMO DE COOPERACIÓN
P á g i n a | 255
5.654
12.903
3.885
22.057
2,7%
3.2.8
EVOLUCIÓN DEL AREA DE BIOGÁS
La evolución prevista para las instalaciones de generación eléctrica a partir de biogás tiene en
cuenta que el biogás agroindustrial jugará un papel predominante, y que su actual escasa
implantación irá aumentando de forma sustancial a lo largo del periodo de vigencia del Plan,
hasta suponer más del 50% del total en el año 2020. La previsión de crecimiento es más lenta
en los primeros años, y se considera que, a medida que se vaya instalando la potencia, la
velocidad de instalación de potencia irá aumentando. No obstante, también se ha
contemplado que las ayudas del Plan de Biodigestión de Purines 2009-2012 pueden
contribuir positivamente a facilitar el desarrollo de plantas de biogás agroindustrial en los
primeros años. En cuanto a otros tipos de biogás, se ha considerado que el biogás de
vertedero crecerá inicialmente para después sufrir un retroceso (debido a las políticas de
desvío de residuos biodegradables de los vertederos), y que el biogás de FORSU y de lodos
EDAR también crecerá, aunque de una forma sustancialmente inferior al biogás
agroindustrial (debido a las dificultades técnicas que suelen presentar este tipo de plantas,
en el caso del biogás de FORSU, y debido a la baja productividad de biogás de los lodos de
depuradora en el caso del biogás de lodos EDAR).
Estimación de la contribución total previsible de cada tecnología de energía renovable en
España encaminada al cumplimiento de los objetivos vinculantes para 2020 y la trayectoria
intermedia indicativa correspondiente a las cuotas de energía procedente de recursos
renovables en DIVERSOS SECTORES.
Ver anotaciones varias PANER pag 162/163
Ver otros años
2020
SECTOR DE LA ELECTRICIDAD
(Capacidad instalada, generación bruta de electricidad)
MW
Energía Hidroeléctrica
22.362
Energía Geotérmica
50
Energía solar:
13.445
--Energía solar fotovoltaica
8.367
--Energía solar concentrada
5.079
--Energía solar hidrocinética, del oleaja, maremotriz
100
P á g i n a | 256
GWh
39.593
300
29.669
14.316
15.353
220
Energía eólica:
--Energía eólica en tierra
--Energía eólica mar adentro
Biomasa:
--Biomasa sólida
--Biogás
--Biolíquidos
TOTAL (sin bombeo)
De las cuales en cogeneración
SECTOR DE LA CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN
(Consumo final de energía)
Energía geotérmica (excluyendo el calor geotérmico
de temperatura baja en aplicaciones de bomba de
calor)
Energía solar
Biomasa:
--Biomasa sólida
--Biogás
--Biolíquidos
Energía renovable a partir de bombas de calor:
--de la cual aerotérmica
--de la cual geotérmica
--de la cual hidrotérmica
TOTAL
De la cual calefacción urbana
De la cual biomasa en los hogares
SECTOR DEL TRANSPORTE
Bioetanol / Bio-ETBE
De los cuales biocarburantes del artiículo 21.2
De los cuales importados
Biodiesel
De los cuales bioocarburantes del artículo 21.2
De los cuales importados
Hidrógeno procedente de fuentes renovables
Electricidad procedente de fuentes renovables
De la cual transporte por carretera
De la cual transporte no por carretera
Otros (como biogás, aceites vegetales etc.)
especifíquese
De los cuales biocarburantes del artículo 21.2
TOTAL
3.3
CONCLUSIÓN
P á g i n a | 257
38.000
35.000
3.000
1.587
1.187
400
0
69.844
423
78.254
70.502
7.753
10.017
7.400
2.617
0
150.030
2.551
ktep
9.5
644
4.950
4.850
100
0
50,8
10,3
40,5
0
5.654
38,6
2.117
400
52
0
3.100
200
310
0
381,2
122,9
258
4
0
3.885
Fuente: España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino.
Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino
Para el caso del biogás, los objetivos del PER 2005-2010 eran incrementar en 94 Mw. la
potencia instalada en 2004 que era de 141 Mw. para de esa forma alcanzar al final del 2010 los
235 Mw. No obstante, de acuerdo con datos del IDAE la potencia instalada de biogás en 2009
es de 159 MW y por tanto el nivel de cumplimiento actualmente es del 68%, siendo necesaria
la instalación de 76Mw. adicionales durante el año 2010 si se quieren alcanzar las previsiones
del PER 2005-2010. La referida potencia instalada de 159 Mw., que generan aproximada 600
GWh. de electricidad, procede fundamentalmente de biogás de tres fuentes: residuos sólidos
urbanos, lodos de depuradoras de aguas residuales urbanas (EDAR) y de subproductos
orgánicos agroindustriales. En la tabla mostrada a continuación se reseñan los porcentajes de
cada una de estas fuentes.
DISTRIBUCIÓN DE BIOGÁS EN ESPAÑA
PROCEDENCIA
2010 (MW) 2010 (%)
Vertederos de RSU
115
72,3
Digestores FORSU
19
12,0
Lodos de EDAR
11
6,9
Digestores Agroindustriales
14
8,8
Tabla 3.1. Distribución de biogás en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio
Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y
Marino. Fuente: IDAE
Las previsiones del PER 2005-2010 establecían los siguientes objetivos según sustrato y
potencial de producción de biogás: 110.000 tep procedentes de la fracción orgánica de los
RSU, 40.000 tep procedentes de residuos industriales biodegradables, 30.000 tep procedentes
de lodos EDAR y 8.000 tep procedentes de las deyecciones ganaderas.
No obstante, aunque actualmente el 72,3% de la producción de biogás en España tiene su
origen en los vertederos, esta proporción deberá disminuir en los próximos años, debido a que
la nueva Directiva sobre vertederos pretende conseguir, entre otros objetivos, que la cantidad
de materia orgánica que se deposite en los mismos sea cada vez menor.
Estas restricciones legales de los vertederos, unido a la tendencia descendente de la curva de
generación de gas de los mismos, van a reducir considerablemente la producción de biogás en
un inmediato futuro y por otra parte se debe tener en cuenta que el biogás de lodos de
depuradoras se mantendrá en los niveles actuales de producción, una vez que ya se han
finalizado en España los planes de depuración de aguas residuales urbanas en los principales
núcleos urbanos.
P á g i n a | 258
En consecuencia, si se quiere mantener o incrementar la generación de energía a partir del
biogás en España, deberá procederse al impulso de la digestión anaerobia de los estiércoles
ganaderos en codigestión con residuos agroindustriales.
4 EVOLUCIÓN DE
EXTREMADURA
LA
PRODUCCIÓN
DE
BIOGÁS
EN
Fuente: Acuerdo para el Desarrollo Energético Sostenible de Extremadura (ADESE)
4.1.1
PREVISIÓN DE LA PRODUCCIÓN ELÉCTRICA EN RÉGIMEN ESPECIAL EN
EXTREMADURA. 2008-2012
Considerando la potencia instalada y las horas de funcionamiento estimadas para cada
tecnología, la situación de generación de energía eléctrica en régimen especial se recoge en la
siguiente tabla.
En la misma se aprecian los aumentos de potencia anuales como consecuencia de la
construcción de las instalaciones que se exponen en el apartado anterior. En 2012 se prevé
una producción bruta de energía eléctrica en régimen especial con fuentes renovables
sobre el consumo final de energía eléctrica del 58,5%.
PREVISIÓN DE LA PRODUCCIÓN ELÉCTRICA EN RÉGIMEN ESPECIAL EN EXTREMADURA
2008-2012
2008
2009
2010
2011
2012
Producción
(GWh)
Potencia
(MW)
Producción
(GWh)
Fotovoltaica
306
403
820
Eólica
Termosolar
300
Biomasa
Minihidráulica
20
20
20
Biogás
25
4
23
Cogeneración
13
18,59
15
TOTAL (GWh)
364
1.178
Fuente. Agencia Extremeña de la Energía
Potencia
(MW)
Producción
(GWh)
Potencia
(MW)
Producción
(GWh)
Potencia
(MW)
Producción
(GWh)
Potencia
(MW)
420
900
360
750
120
20
34,5
15
2.199,5
450
200
250
15
20
6
18,59
960
540
900
200
30
46
15
2.691
480
300
300
25
30
8
18,59
1.040
720
1.200
200
30
46
15
3.251
520
400
400
25
30
8
18,59
100
20
4
18,59
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN RÉGIMEN ESPECIAL 2008
Producción 2008
Régimen especial (GWh)
Fotovoltaica
306
Minihidráulica
20
P á g i n a | 259
Biogás
Cogeneración
TOTAL
25
13
364
Fuente: Acuerdo para el Desarrollo Energético Sostenible de Extremadura (ADESE)
P á g i n a | 260
CAPITULO 8.
BARRERAS Y MEDIDAS DEL BIOGÁS
CAPÍTULO 8. BARRERAS Y MEDIDAS DEL BIOGÁS
1 BARRERAS Y MEDIDAS
1.1
BARRERAS
Se distinguen aquí los principales problemas que dificultan el desarrollo del uso energético del
biogás, distinguiendo la problemática relativa a la producción del recurso de aquella ligada a su
transformación energética.
1.1.1
BARRERAS EN LA FASE DE PRODUCCIÓN:
Alternativas de interés económico, en especial el secado de purines empleando como
combustible gas natural.
La inclusión en el régimen especial de producción eléctrica del secado de purines con gas
natural ha alejado a los posibles inversores del uso de la tecnología de digestión anaerobia
para el tratamiento de este tipo de residuos, por razones puramente económicas, de
rentabilidad de los proyectos.
Complicación tecnológica, con relación a la actividad tradicional del productor del
residuo
En el ámbito del empleo de los residuos ganaderos, cabe señalar que el desarrollo de
tecnologías de digestión anaerobia dista mucho de ser algo habitual en el medio rural, siendo
percibido por parte de los ganaderos como algo ajeno a su actividad. Difundir las posibilidades
de esta tecnología en las zonas productoras del residuo resultará ser algo fundamental de cara
al futuro de estas aplicaciones.
Por otro lado, algo similar ocurre con el aprovechamiento de los residuos industriales
biodegradables o los lodos de depuración de aguas residuales urbanas para la producción de
biogás con fines energéticos, pues en ambos casos la aplicación energética suele ser algo ajeno
a la actividad tradicional del productor del residuo.
Cumplimiento de lo dispuesto en la Directiva 1999/31 acerca de la eventualidad de
depositar materia orgánica en vertederos
La Directiva sobre vertederos pretende conseguir, entre otros objetivos, que la cantidad de
materia orgánica que se deposite en los mismos sea cada vez menor. Esto tiene una
repercusión innegable sobre las posibilidades futuras del desarrollo de aplicaciones de
aprovechamiento de biogás procedente de la desgasificación de vertederos, pues aquel se
produce precisamente por la fermentación de la materia orgánica.
Página | 262
1.1.2
BARRERAS EN LA FASE DE APLICACIÓN:
Elevadas inversiones
El interés fundamental de desarrollar proyectos de uso energético de biogás parte de una
motivación ambiental, no energética. Ello es así por la propia naturaleza de los proyectos,
ligados al tratamiento de un residuo, pero también por las altas inversiones por unidad de
potencia instalada. Éstas provocan además que los proyectos sean viables sólo a partir de
determinada escala de tratamiento de residuos.
1.2
MEDIDAS
El progreso experimentado por esta área durante los últimos años, con ser importante,
presenta puntos débiles que deben ser tenidos en cuenta. Así, este avance se ha producido de
forma prácticamente única mediante el desarrollo de proyectos ligados a la desgasificación de
vertederos, mientras que el uso energético de biogás producido a partir de otro tipo de
residuos ha experimentado pocos avances. Y esto es especialmente cierto en el caso del
tratamiento de los residuos ganaderos por digestión anaerobia, aplicación que ha sido
desplazada en nuestro país por el secado térmico con gas natural en lo que es una alternativa
muy discutible desde el punto de vista de la eficiencia energética.
En vista del razonamiento recogido en el párrafo anterior, las medidas de promoción para el
sector que se proponen son:
Difusión de las tecnologías existentes entre estamentos afectados, como
Ayuntamientos, Diputaciones y otros.
Está demostrado que, pese al avance registrado en términos relativos por las aplicaciones de
uso energético del biogás en nuestro país durante los últimos años, este tipo de tecnologías
siguen siendo en buena parte desconocidas para muchos de los agentes implicados en un
posible desarrollo de las mismas. Esto es especialmente significativo cuando de entidades
públicas se trata, lo que supone un problema pues son éstas precisamente las que deberán
actuar como promotoras de los proyectos en la mayor parte de los casos.
Promoción de aquellas tecnologías, que han demostrado su viabilidad técnica y sus
ventajas medioambientales, para el tratamiento de los residuos de la actividad
agrícola-ganadera, mediante la digestión anaerobia de los mismos, generando biogás,
y su posterior valorización energética.
El empleo de tecnologías de digestión anaerobia para el tratamiento de los residuos de la
actividad agro-ganadera deberá suponer en un futuro cercano una de las mayores áreas de
Página | 263
expansión de esta actividad en nuestro país. El empleo del secado de este tipo de residuos, y
en especial de los purines, a partir de la combustión de gas natural, es poco eficiente desde el
punto de vista energético y económico, por lo que debería convertirse en una prioridad el
conseguir que en el corto plazo se produzca un cambio hacia un mayor empleo de la digestión
anaerobia en estas aplicaciones.
Mantenimiento sin variaciones del régimen económico aplicable a las instalaciones de
generación eléctrica con biogás, tal y como se redactó en su día en el RD 436/2004, de
12 de marzo.
La publicación del Real Decreto 436/2004, de 12 de marzo, supuso dentro del ámbito de la
generación eléctrica con biogás la consolidación de un régimen económico favorable al
desarrollo de este tipo de aplicaciones. Teniendo esto en cuenta, así como la positiva
evolución del sector durante estos últimos años, no parece adecuado promover alteraciones
en el régimen económico que afecta a la electricidad vendida a la red por este tipo de
instalaciones.
Desarrollo de procesos de co-digestión.
De cara al futuro el desarrollo tecnológico resulta fundamental para conseguir unos mayores
rendimientos de las instalaciones, que permitan mayores rentabilidades. Dentro de este
interés, el desarrollo de procesos de co-digestión, en los que se someten a un proceso de
digestión anaerobia residuos de diversas procedencias, resulta fundamental, y para
conseguirlo se deberá realizar aún una importante tarea en el ámbito del I+D.
Página | 264
El siguiente cuadro resume las medidas planteadas, asociándolas con las barreras mencionadas
anteriormente sobre las que inciden:
MEDIDAS PLANTEADAS
BARRERAS
MEDIDAS
RESPONSABLE
COSTE (€)
Alternativas de
interés económico, en
especial el secado de
purines empleando
como combustible
gas natural
Promoción de aquellas tecnologías,
que han demostrado su viabilidad
técnica y sus ventajas
medioambientales, para el
tratamiento de los residuos de la
actividad agrícola ganadera,
mediante la digestión anaerobia de
los mismos, generando biogás, y su
posterior valorización energética
Ministerio de
Agricultura, Pesca y
Alimentación
Ministerio de Medio
Ambiente
Ministerio de
Industria, Turismo y
Comercio
Calcular el
coste
durante el
periodo
Complicación
tecnológica, con
relación a la actividad
tradicional del
productor del
residuos
Difusión de las tecnologías existentes
entre estamentos afectados
Cumplimiento de lo
dispuesto en la
Directiva 1999/31
acerca de la
eventualidad de
depositar materia
orgánica en los
vertederos
Desarrollo de procesos de codigestión
Elevadas inversiones
1.- Mantenimiento sin variaciones del
régimen económico aplicable a las
instalaciones de generación eléctrica
con biogás, tal y como se redactó en
su día en el RD 436/2004, de 12 de
marzo.
2.- Desarrollo de procesos de codigestión
Página | 265
CALENDA
RIO
20052010
Ministerio de
Agricultura, Pesca y
Alimentación
Ministerio de Medio
Ambiente
Ministerio de
Comercio
Ministerio de
Comercio
Calcular el
coste
durante el
periodo
20052010
Pendiente
de
evaluar
20072010
Ministerio de
Comercio
Pendiente
de
evaluar
20052010
FUENTE: PLAN DE ACCIÓN NACIONAL DE ENERGÍAS RENOVABLES, PANER
2011-2020
2.1
MEDIDAS
Las medidas específicas que se proponen por sectores son adicionales a las incluidas en el Plan
de Acción 2008-2012 de Ahorro y Eficiencia Energética, que deben seguir ejecutándose a partir
de 2010, y que deben ser dotadas de los recursos necesarios para hacer posible la
consecución de sus objetivos, respetando la estabilidad presupuestaria
2.1.1
MEDIDAS ESPECÍFICAS EN LOS SECTORES DE LA BIOMASA, EL BIOGÁS Y LOS
RESIDUOS
MEDIDAS PLANTEADAS
3.- Fomento del desvío de los
vertederos de la fracción
combustible mediante su separación
Página | 266
5.500.000 t/año
Administración pública,
propietarios forestales y
agricultores. Producción de
biomasa agroforestal
Disminuación de las
altas tasas de
vertido actuales y
aumento de las de
valorización
energética
empresas gestoras de
residuos, empresas
potenciales consumidoras
En proyecto
Empresas logísticas,
empresas consumidoras
Fechas
de
inicio y
final de
la
medida
20132020
20142020
En proyecto
Reglamentaria
Disminución del
coste del transporte
Exist
ente
o en
proy
ecto
En proyecto
2.- Desarrollo normativo de planes
plurianuales de aprovechamiento
forestales o agrícolas con uso
energético de productos,
subproductos o restos y fomento de
las repoblaciones forestales
energética.
Grupo y/o actividad a la
que se destina
Reglamentaria
1.- Modificación normativa para el
transporte de productos
relacionados con la biomasa
Tipo de
medida
Reglamentaria
Denominación y referencia de la
medida
Resultado
esperado
20162020
6.- Impulso a la regulación y
normalización de los
combustibles de biomasa
2.1.2
Normalización de
los distintos tipos
de biomasa para
usos domésticos,
incluyendo
reglamentos y
normas
específicas para
pellets, etc.
AENOR
En proyecto
sector ganadero y
agroindustrial
En proyecto
Normalizar el uso
de los digestatos
como abonos o
enmiendas
orgánicas
Reglamentaria
empresas gestoras de
residuos, empresas
potenciales consumidoras
20122020
20122020
20002020
En desarrollo
5.-Fomento de la aplicación de
los digestatos procecentes de
procesos de digestión anaerobia
Creación de un
mercado de
combustible
producidos a partir
de residuos
Reglamentaria
4.- Creación de un registro de
Combustible Sólidos Recuperados
(CSR) e implantación de un sistema
AENOR de aseguramiento de la
calidad en los procesos de
producción de CSR
Reglamentaria
MEDIDAS ESPECÍFICAS EN EL SECTOR DE LOS BIOCARBURANTES
Entre otras medidas podemos destacar dentro del área de biogás
MEDIDAS PLANTEADAS
Página | 267
Grupo y/o actividad a la
que se destina
Diversificación de la
oferta de
biocarburantes
Sector industrial, petrolero y
logístico
Exist
ente
o en
proy
ecto
En proyecto
1.- Modificación de la legislación de
impuestos especiales que permita el
uso del biogás como carburante en
vehículos de transporte en
condiciones similares al bioetanol y
el biodiésel
Tipo de
medida
Reglamentaria
Denominación y referencia de la
medida
Resultado
esperado
Fechas
de
inicio y
final de
la
medida
20102011
FUENTE: ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DEL BIOGÁS. “EL FUTURO DE BIOGÁS,
EN ESPAÑA” 07 DE ENERO 2010
3.1
INTRODUCCIÓN
Debemos preguntarnos por qué el biogás de digestor, a sensu contrario de lo que ocurre en
los países de nuestro entorno, es una energía renovable por desarrollar en España. Y esto no
podemos sino achacarlo al desconocimiento del potencial que del mismo se tenía en el
momento en que se redactó el PER anterior, desconocimiento que hoy, afortunadamente, se
ha superado.
En efecto, en el PER 2005-2010 se consideraba al biogás como una solución medioambiental y
un subproducto, y no una fuente generadora de energía renovable, transmitiendo esta
opinión a gran parte de lo legislado, desde aquel momento, en relación con el biogás de
digestor.Buen ejemplo de ello se contempla en la Pág. 57 del RESUMEN DEL PER, donde de
modo palmario, se constata que el biogás es la energía renovable, aunque en él no se
contempla así como ya se ha dicho, que sufre el mayor agravio comparativo entre todas las
descritas. Observamos en el mismo que la Ayuda Pública es de 0 Euros; la prima es la menor de
todas las renovables y a la que no se le otorga ningún incentivo fiscal.
Asimismo, en las páginas 58 y ss. del mencionado RESUMEN DEL PER, apartado “6.3 Ayudas
Públicas requeridas por el Plan”, no se contempla en lugar alguno al biogás, al que ni siquiera
se menciona.
Hoy sabemos que el potencial de generación de energía eléctrica del biogas de digestor en
España, se eleva a la nada despreciable cantidad de 5,2 Millones de MW/h, sí se empleasen los
residuos agrícolas y ganaderos accesibles y disponibles en el país (Fuente “PSE Probiogás”,
AINIA 2009). Ello sin contar las posibilidades de generación de energía térmica, equivalente a
la ya reflejada para la energía eléctrica.
Página | 268
Tal como se reconoce en la Resolución del Parlamento Europeo de 12 de Marzo de 2008,
sobre la agricultura sostenible y el biogás, de que es un recurso energético vital que contribuye
al desarrollo económico, agrícola y rural sostenible (ofreciendo a la agricultura nuevas
perspectivas de ingresos) así como a la protección del medio ambiente, destacando la
contribución que puede aportar a la reducción de la dependencia energética del exterior de la
Unión Europea. La producción de electricidad y calor a partir del biogás, podrá contribuir
significativamente al objetivo de que a partir del año 2020, el 20 % de la energía consumida en
la UE proceda de fuentes renovables. Lo que se recoge textualmente en la Directiva
2009/28/CE de 23 de abril del Parlamento Europeo, en su epígrafe 12: “teniendo en cuenta el
importante ahorro en materia de emisiones de gases de efecto invernadero, la utilización de
materias agrarias, como el estiércol y los purines, así como otros residuos de origen animal u
orgánico para producir biogás ofrece ventajas medioambientales notables tanto en lo que se
refiere a la producción de calor y de electricidad como a su utilización como biocarburante.
Como consecuencia de su carácter descentralizado y de la estructura de las inversiones
regionales, las instalaciones de biogás pueden aportar una contribución decisiva al desarrollo
sostenible en las zonas rurales y ofrecer a los agricultores nuevas posibilidades de ingresos”.
El concepto de que se trata de una solución medioambiental y un subproducto debe pues
cambiar en el PER 2011-2020, y tratar al biogás de digestor como una verdadera fuente de
energía renovable, como ya hace el MARM en su documento “LA DIGESTION ANAEROBIA EN
LA DIRECTIVA MARCO DE RESIDUOS”. Sin olvidar lo que ya se contempla en estos momentos
como solución medioambiental, mayor aún que la que se desprendía del antiguo PER, por su
contribución a la reducción de emisión de gases de efecto invernadero, metano, CO2,
partículas y monóxidos de nitrógeno, menos olores, higienización de purines, etc
Dados los avances en investigación, en estos momentos existen en España varias empresas y
proyectos que contemplan el tratamiento final de la materia orgánica allí donde se requiera.
Es imprescindible una apuesta pública de la Administración para que este nuevo enfoque del
biogás de digestor sea suficientemente conocido, y como consecuencia de ello,
suficientemente apoyado por todos los estamentos de la propia Administración. Y ante esta
situación, la ASOCIACION ESPAÑOLA DE BIOGÁS (AEBIG), ha identificado las barreras que,
como decíamos antes, han imposibilitado el desarrollo del biogás de digestor en España, QUE
SON SUSTANCIALMENTE DIFERENTES DE LAS QUE SE CONTEMPLABAN EN EL ANTERIOR PER y
propone soluciones para que el desarrollo del mismo sea una realidad.
Página | 269
3.2
BARRERAS
3.2.1
A.- CON RELACION A LAS TARIFAS
3.2.1.1
LAS TARIFAS REGULADAS EN LA ACTUAL LEGISLACIÓN NO SON PROGRESIVAS NI
ACUMULATIVAS
Esto debe modificarse en la nueva legislación, evitando así la penalización que hoy se produce
debido a la caída de ingresos al exceder la potencia instalada de 500 kW/h, por lo que no
resulta viable la construcción de plantas de determinada potencia en el rango entre 500 kW/h
y 1 MW/h.
3.2.1.2 FALTA DE TRAMOS EN LAS TARIFAS E IMPORTE DE LAS MISMAS
La existencia de únicamente dos tramos en la actual legislación, no contempla la realidad
agroindustrial de España, ni la viabilidad de plantas de pequeña escala.
3.2.1.3 INVERSIÓN
La inversión es muy superior a la que se contempla en el PER, según la experiencia acumulada
por nuestro asociados (prácticamente todo el sector), desde la publicación del Real Decreto
661/07. Dichas estimaciones están reflejadas en la siguiente TABLA, elaborada, por los socios
de AEBIG, en comparación con la publicada en la Pág. 308 del PER 2005-2010, asumiendo
7.000 horas anuales de funcionamiento.
Nota: No se contemplan los costes de logística (entradas y salidas).
En esta tabla se contempla la inversión total (sin impuestos), desde la primera concepción
hasta su puesta en marcha (llave en mano). Como puede apreciarse la inversión necesaria para
una planta de 2.000 kW/h es muy superior a la estimada en el PER 2005-2010. Dado que la
economía de escala juega negativamente para plantas más pequeñas, se desprende fácilmente
la dificultad para hacerlas rentables, y teniendo en cuenta además que serían las más
apropiadas por el tamaño medio de nuestras explotaciones agropecuarias.
Página | 270
Es obvio pues, que desde ahora deben contemplarse los costes de inversión de forma
diferente a como se contemplaban en el actual PER.
En este sentido, y a fin de proporcionar confianza a inversores y promotores, las nuevas tarifas
deberían estar garantizadas durante 20 años, tiempo medio de vida estimado de este tipo de
instalaciones, con lo que los créditos y las inversiones tendrían unas expectativas de retorno
con menos incertidumbres.
3.2.1.4
INSUFICIENCIA DE APOYO PÚBLICO AL DESARROLLO DEL SECTOR DE BIOGÁS DE
DIGESTOR
En el anterior plan, partiendo de las cantidades que figuran en la Pág. 46 in fine, y
comparándolas con las que figuran en la Pág. 36 in fine, ambas del RESUMEN del PER,
observamos que de la ayuda pública destinada al biogás, vía prima eléctrica, de
49´4 M€, al biogás procedente de residuos ganaderos y agroindustriales le corresponderían
12´6 M€ en todo el periodo, que repartidos entre los cinco años de duración del PER
significarían 2´5 M€ anuales, cantidad a todas luces insuficiente para lograr el objetivo de
desarrollo del sector del biogás industrial y ganadero.
3.2.1.5
EXCESO EN LOS REQUERIMIENTOS PARA CALIFICACIÓN COMO COGENERACIÓN Y
BAJA COMPENSACIÓN EN LAS TARIFAS
En estos momentos dichos requerimientos hacen de difícil consecución la mencionada
calificación, dado que el REE útil que se exige es muy elevado, teniendo en cuenta que hay que
deducir el autoconsumo térmico de la planta, que oscila entre un 20% y un 30% del calor
efectivamente generado.
Pero es más, aún en el caso de poder cumplir los requerimientos, el incremento de las tarifas
no llega a compensar la inversión necesaria para lograr este aprovechamiento.
Todo ello agravado por las barreras impuestas por las distancias mínimas a núcleos de
población.
Este factor dificulta alcanzar los objetivos impuestos por la Comisión Europea en materia de
eficiencia energética, la cual es clave para incrementar la energía procedente de energías
renovables
3.2.2
RELATIVOS A LA CONEXIÓN ELÉCTRICA
3.2.2.1
FALTA DE DESARROLLO DE LA DISPOSICIÓN ADICIONAL DECIMOTERCERA DEL
DECRETO LEY 661/07.
En ella se insta a los operadores de las redes de transporte y distribución a elevar una
propuesta para el reparto de costes y gastos, como consecuencia de la ejecución de las
Página | 271
instalaciones de conexión y refuerzo o modificación de red, requeridos para asignarles
capacidad de acceso a la misma.
Ello repercute en una extrema dificultad para el cálculo del coste de una instalación de biogás,
para poder adecuarla a lo exigible en el Art. 4 del Decreto Ley 6/2009. También repercute de
una forma notoria en el coste de la instalación, sí el productor es el único que debe soportar
los mencionados costes y gastos.
En resumen, la conexión a las redes para la evacuación de la energía eléctrica producida, debe
efectuarse sin discriminaciones ni costes que hagan inviable la planta.
3.2.3
RELATIVOS A LA ADMINISTRACIÓN.
3.2.3.1 DISPERSIÓN DE ADMINISTRACIONES.
La falta de un único interlocutor dificulta de una manera importante la creación y desarrollo de
los proyectos a realizar. El tener que aplicar normas emanadas y aplicadas por varios
Ministerios y Consejerías Autonómicas (Industria, Ganadería, Sanidad animal, Urbanismo,
Medio ambiente, etc.), con los problemas que ello conlleva, y de un territorio a otro,
complican, retrasan y a veces hasta impiden el desarrollo del biogás en España. La falta de una
autoridad competente, de la que dependa en exclusiva este desarrollo, hace más visible esta
barrera debida a procedimientos y reglamentaciones burocráticas innecesariamente prolijas.
3.2.3.2 REAL DECRETO 6/2009 DE MEDIDAS ENERGÉTICAS.
En el que se contempla la creación de un registro de preinscripción, con condiciones
gravemente limitadoras para el desarrollo del biogás de digestor, que hacen que
suimplantación sea mucho más difícil, cuando no imposible, por los requisitos que en el mismo
se exigen. La eliminación de estas barreras es requisito indispensable para que una energía
renovable de notoria importancia, tanto por su contribución energética y medio ambiental,
como de ayuda al desarrollo rural, pueda desarrollarse en España y alcanzar la totalidad del
potencial existente, que como ya hemos apuntado anteriormente, asciende a la importante
cantidad de 5,2 Millones de MW/h eléctricos y una potencia térmica similar. Para conseguir
este propósito, la ASOCIACION ESPAÑOLA DE BIOGÁS (AEBIG), plantea las siguientes
propuestas, capaces de derribar las barreras antes señaladas y desarrolladas de forma
correlativa a aquellas:
Página | 272
3.3
MEDIDAS
3.3.1
3.3.1.1
CON RELACIÓN A LAS TARIFAS
LAS TARIFAS REGULADAS EN LA ACTUAL LEGISLACIÓN NO SON PROGRESIVAS NI
ACUMULATIVAS SITUACION ACTUAL:
Planta de 500 kW/h, (7.000 horas anuales) = 3.500.000 kW/h de producción bruta
3.500.000 kW/h x 0´139533 € / kWh (Tarifa según R.D. 661/07) = 488.365 € / año
Planta de 600 kW/h, (7.000 horas anuales) = 4.200.000 kW/h de producción bruta
4.200.000 kW/h x 0,103350 € / kWh (Tarifa según R.D. 661/07) = 434.070 € / año
Nos encontramos pues con la paradoja, de que por culpa de la no progresividad de las tarifas,
una planta que genere más energía, y que requiere mayor inversión, produce menos ingresos
en términos absolutos que una de menor potencia e inversión.
PROPUESTA DE AEBIG: APLICACIÓN PROGRESIVA Y ACUMULATIVA
Página | 273
3.3.1.2 FALTA DE TRAMOS EN LAS TARIFAS Y AUMENTO DE LA MISMAS
Se trata de establecer nuevos tramos de aplicación, con diferentes tarifas para cada uno de
ellos, que deberían ser progresivos y acumulativos. Se proponen los siguientes tramos de
tarifas de acuerdo con la potencia instalada:
Con estas tarifas se obtendría una Tasa Interna de Rentabilidad sobre fondos propios en el
entorno del 12 %, mínimo exigido para un planteamiento de inversión, teniendo en cuenta que
son proyectos a gestionar.
Este esquema de tramos y tarifas, reforzaría además el carácter descentralizado de las
instalaciones de biogás productoras de energía, estimulando una mayor utilización de los
purines, y reduciendo por tanto considerablemente las emisiones de metano en el
almacenamiento o transporte de los mismos. Esto ayudaría a que los agricultores que no
disponen de capacidad suficiente para almacenar el estiércol, solucionasen el problema de
manera económicamente viable, en instalaciones de biogás de menores dimensiones.
Página | 274
3.3.1.3 INVERSION
A la vista de la tabla confeccionada por AEBIG y situadas en el correlativo de BARRERAS, es de
observar que nada tiene que ver los costes de inversión, previstos en su día en el PER 20052010, con los costes de inversión reales. Hay que actualizar dichos costes de inversión, a los
que habrá que añadir los de explotación y mantenimiento, pero teniendo además en cuenta,
que los mismos van a sufrir una variación al alza durante la vida del PER, por lo que habrá que
indexar las tarifas con las variaciones del IPC correspondiente.
3.3.1.4 INSUFICIENCIA DE APOYO PÚBLICO AL DESARROLLO DEL SECTOR DEL BIOGÁS
En el correlativo de Barreras se explica la carencia de estas ayudas, salvo el apoyo a las tarifas,
que en la práctica han sido nulas debido a la casi inexistencia de plantas de biogás que
hubieran podido recibir ingresos por su producción energética.
Por tanto, deberían financiarse mediante programas nacionales o europeos, aquellos
proyectos e instalaciones que por su singularidad, como por ejemplo innovación o eficiencia,
puedan servir como referente y estimular las inversiones en el sector del biogás de digestor.
Para poder seguir avanzando en materia de biogás se precisará financiación adicional para
investigación, desarrollo e innovación de nuevos procedimientos técnicos para el tratamiento
de materias primas abundantes en nuestro país, como residuos vitivinícolas, olivareros, pulpas
de frutos, purines ovinos y gallinazas, etc. Este requerimiento es también aplicable a los
digestatos resultantes de los sustratos tratados en las instalaciones de biogás, aparte de la
revisión de la legislación vigente en materia de fertilizantes, como por ejemplo, no favorecer
el uso de fertilizantes artificiales por encima del uso del estiércol y del digestato procedente de
las instalaciones de biogás.
3.3.1.5
EXCESO EN LOS REQUERIMIENTOS PARA CALIFICACIÓN COMO COGENERACIÓN Y
BAJA COMPENSACIÓN EN LAS TARIFAS
Proponemos el establecimiento de un nivel intermedio en la consecución del REE, que
estimule el aprovechamiento de la energía térmica, dado que el alto nivel exigido ahora,
teniendo en cuenta además la deducción del calor necesario para los digestores, es
prácticamente disuasorio. Esta deducción no debería ser aplicada cuando el residuo a tratar
sean purines.
Para favorecer el aprovechamiento de la totalidad de la energía producida, es necesario que
desaparezcan las barreras de distancia que ahora constriñen a las plantas de biogás de
digestor, lo que además evitaría la utilización de combustibles fósiles en los entornos próximos
a la planta.
El establecimiento de un bono como alternativa, por el aprovechamiento de la energía
térmica, como ya sucede en otros países de nuestro entorno, simplificaría de manera
importante la problemática de la doble tarificación, estimulando el aprovechamiento
Página | 275
energético del proceso cualquiera que fuese su magnitud, sin limitaciones impuestas por
umbrales de rendimientos eléctricos equivalentes (REE).
Dicho bono debería establecerse en el entorno de 2 c€/kWh térmico utilizado.
3.3.2
RELATIVOS A LA CONEXIÓN ELÉCTRICA
3.3.2.1
FALTA DE DESARROLLO DE LA DISPOSICIÓN ADICIONAL DECIMOTERCERA DEL
DECRETO LEY 661/07
En el que se establece el plazo de un año para elevar al Ministerio de Industria, por parte de las
operadoras de transporte y distribución, una propuesta de los mecanismos tipos para el
reparto de gastos y costes a aplicar a los productores de régimen especial, como consecuencia
de la ejecución de instalaciones de conexión y refuerzo o modificaciones de red requeridos
para asignarles capacidad de acceso a la red.
Hoy en día, junto con las tarifas, es la barrera mas importante y en la mayoría de ocasiones
insuperable, con que se enfrentan los proyectos de plantas de biogás, que por su tamaño,
(ninguna de las que se conoce que están en estudio supera los 3 MW/h), no pueden hacer
frente a las desorbitadas cantidades que, en ocasiones, les plantean las compañías de
transporte y distribución, para poder acceder al punto de evacuación.
Es necesario, urgente y vital para el desarrollo del biogás de digestor en nuestro país, que se
regule este importante aspecto, tal como se recoge en el Artículo 16 de la
Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de fecha 23 de Abril de 2009,
sobre Acceso a las redes y funcionamiento de las mismas.
En dicho artículo se establece que deberá exigirse a los operadores de los sistemas de
transporte y distribución, el establecimiento y hacer públicas las normas y el reparto de costes
de adaptación técnica, conexiones a red y refuerzos de la misma, que sean necesarios para la
integración de un nuevo productor que alimente la red interconectada mediante electricidad
generada a partir de fuentes de energías renovables. Dichas normas se basarán en criterios
objetivos, transparentes y no discriminatorios y tendrán especialmente en cuenta todos los
costes y beneficios asociados a la conexión de dichos productores a la red, así como los
beneficios que reportarán dichas conexiones a los productores conectados inicial y
posteriormente, y a los operadores de los sistemas de transporte y de distribución.
Página | 276
Se contempla incluso la posibilidad, cuando proceda, de exigir a los operadores de sistemas de
transporte y de distribución que asuman, total o parcialmente dichos costes.
Además de poder disponer de una estimación pormenorizada de los costes, el solicitante
deberá recibir del operador, un calendario razonable y preciso de la recepción y tramitación
de su solicitud, y un calendario indicativo razonable de las conexiones propuestas. Los
productores podrán lanzar licitaciones para los trabajos de conexión.
Deberían establecerse además los mecanismos de control necesarios para que las respuestas
de las compañías eléctricas puedan ser supervisadas por un organismo independiente de estas
y de los productores, caso de que existieran desacuerdos.
3.3.3
RELATIVOS A LA ADMINISTRACIÓN
3.3.3.1 DISPERSIÓN DE ADMINISTRACIONES
La dispersión de administraciones y direcciones a las que hay que acudir, desde que se intenta
poner en marchar una planta de biogás de digestor, para las diversas tramitaciones (industria,
urbanísticas, medioambientales, jurídicas, etc.), hace que dicha tarea sea un esfuerzo
descomunal y una barrera, a veces insalvable, para lograr el objetivo.
La creación de comisiones interministeriales e inter consejerías, al objeto de tener un
interlocutor único tanto en la administración central como en las autonómicas, podría paliar la
complejidad de la tramitación administrativa a la que actualmente nos enfrentamos.
Los procedimientos administrativos de autorización para instalaciones de biogás han de
racionalizarse con calendarios transparentes. Dicha simplificación estaría en línea con lo
pretendido por la U.E. que recomienda la creación de un procedimiento simplificado para la
construcción de instalaciones de biogás, a fin de que los procedimientos en vigor dejen de
constituir obstáculos innecesarios.
3.3.3.2 REAL DECRETO 6/2009 DE MEDIDAS ENERGÉTICAS
Aplicar el apartado 9 del Art. 4 del R.D. 6/2009, adaptando la legislación a las necesidades
especificas del sector del biogás de digestor.
Página | 277
3.4
OTRAS PROPUESTAS
3.4.1 SEPARACION DE CUPOS
El cupo está condicionado por un sector distinto al biogás de digestor, como es el biogás de
vertederos, que lo agota por la propia dimensión de este tipo de proyectos. Resulta obligado
por tanto, la creación de un cupo específico para el biogás de digestor, único para él y
suficiente para el desarrollo del sector, sin que sea causa limitadora del crecimiento del
mismo.
3.4.1.1 RELATIVOS A SANIDAD ANIMAL
La eliminación de las distancias, estipuladas por las diferentes normas jurídicas, a lugares
habitados, explotaciones ganaderas y otras plantas de tratamientos de residuos, significaría
que las posibilidades de utilización de la energía térmica generada por las plantas de biogás
pudiera desarrollarse al máximo, empleando en beneficio de las comunidades próximas la
energía térmica, que en estos momentos se desperdicia en casi todas las ocasiones, debido a
las trabas impuestas por la mencionada legislación.
Es necesaria una definición clara de las instalaciones de biogás en la normativa de sanidad
animal. Actualmente existen dos conceptos con diferentes requisitos cada uno, bajo los cuales
podrían englobarse este tipo de instalaciones: “instalación ganadera para el tratamiento de
subproductos animales no destinados a consumo humano” y “planta de tratamiento de
estiércoles”. Por otra parte, deberían sustituirse los SANDACH por “Biorresiduos”, según la
nueva DMR. Asimismo, el pequeño tamaño de la mayoría de las explotaciones agrícolas
ganaderas en España y su extrema concentración en determinados territorios, hace muy difícil,
si se mantiene lo legislado sobre distancias, que las plantas puedan ubicarse en lugares donde
el coste del transporte no sea un impedimento más para la construcción de plantas de biogás.
No tratándose de industrias contaminantes, sino neutras, y en la mayoría de los casos
descontaminantes, no tiene sentido que se mantengan dichos condicionamientos de distancias
para las plantas de biogás de digestor, si se establecen los suficientes mecanismos de control
para la entrada y salida de residuos.
Página | 278
3.4.1.2 RELATIVOS A SANDACH
Desarrollo completo de la Directiva Europea 1069/2009 del 21 de Octubre del 2009, ya iniciado
por el MARM, fundamentalmente la incorporación como SANDACH a la Categoría 3 de los
canales y partes de animales sacrificados según el Articulo 10, Apartado a), de la mencionada
Directiva.
3.4.1.3 RELATIVOS AL DIGESTATO
Para asegurar una viabilidad técnica y económica de las instalaciones de biogás en digestor,
resulta de extrema necesidad la aplicación de la nueva Directiva Marco de Residuos (DMR) en
lo referente a los criterios de calidad para el digestato procedente de biorresiduos.
Según la DMR todos los sustratos tratados en una planta de biogás serán definidos como
“biorresiduos”. Dadas las diversas interpretaciones del Reglamento 509/2007 de
20 de Abril para el desarrollo y ejecución de la Ley 16/2002 de 1 de Julio, sobre prevención y
control integrados de la contaminación respecto al sometimiento de
Autorización Ambiental Integrada de las instalaciones de biogás, es necesaria una definición
más exacta según el tipo y cantidad de sustratos que sean valorizados en una instalación de
biogás.
No obstante, con la legislación actual y considerando por tanto los materiales de entrada en
una planta de biogás como SANDACH (y no como Biorresiduos), la Directiva Europea
1069/2009 (mencionada en el apartado anterior), ya legaliza el uso del digestato como
enmienda orgánica en su articulo 32: “además, los residuos de fermentación procedentes de la
transformación en biogás y compostaje, pueden introducirse en el mercado y utilizarse como
abonos y enmiendas del suelo de origen orgánico”.
3.4.1.4 RELATIVOS A CULTIVOS ENERGÉTICOS
Cabe remarcar que en la mayor parte de países europeos los cultivos energéticos se
consideran sustratos agrícolas y entran en la misma categoría que los purines. En nuestro caso
están reconocidos para su empleo como biomasa (grupo b.6.1) pero no como biogás, cuando
esta última tecnología es más eficiente y satisface mejor los mismos requerimientos
medioambientales.
Su utilización como co-sustrato aportaría ventajas considerables:
- Supliría la carencia de co-sustratos en muchas zonas
- Garantizaría la disponibilidad de biomasa asegurando las inversiones
- Haría viables proyectos limitados por tamaños insuficientes
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- Compensaría dificultades y carencias biológicas en el caso de sustratos muy ricos en
nitrógeno, como purines porcinos y gallinazas
- Evitaría graves erosiones del suelo
- Aportaría ingresos adicionales y seguros para los agricultores
No se precisarían grandes extensiones, simplemente cultivar en tierras no aprovechadas
siempre como complemento a explotaciones ganaderas donde el tratamiento de purines en
instalaciones de biogás sea problemático por no disponer de ningún otro co-sustrato y con
tipos de plantas no competidoras con la cadena alimentaria.
Resulta por tanto de absoluta necesidad la implantación de criterios de sostenibilidad para
dichos cultivos energéticos, tal y como establece la Directiva Europea de 2009/28/CE de 23 de
Abril, del Parlamento Europeo.
3.4.1.5
OTROS USOS DEL BIOGÁS
El biogás no solo puede utilizarse para la producción de energía eléctrica. Otros usos del
mismo, sin ánimo de ser exhaustivos son:
- Energía térmica (Calor-frío).
- Vapor.
- Inyección en red de gas natural
- Combustible para vehículos a motor.
- Pilas de combustible.
- Productos químicos.
El próximo PER debería crear un espacio que permita el desarrollo de la normativa que regule
esta potencialidad, que elevaría, aun más, la condición de energía renovable del biogás de
digestor, tendiendo a aprovechar la totalidad de su potencialidad.
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CAPITULO 9.
EMISIONES DE CO2
1 INTRODUCCIÓN
Fuente: Plan de Biodigestión de purines
El cambio climático es una de las principales amenazas para el desarrollo sostenible y
representa uno de los mayores retos ambientales con efectos sobre la economía global, la
salud y el bienestar social. Por ello, es necesario actuar para reducir las emisiones a la
atmósfera de gases de efecto invernadero (GEI), buscando a la vez formas de adaptación a las
nuevas condiciones que su impacto está determinando, y que sin duda afectarán aún con
mayor intensidad a las futuras generaciones. Según el Grupo Intergubernamental de Expertos
de Cambio Climático (IPCC), en la contribución del Grupo de Trabajo I al Cuarto Informe de
Evaluación, aprobado en París el 2 febrero de 2007, el calentamiento global es inequívoco y se
atribuye a la acción del hombre con una certidumbre superior al noventa por ciento. No
obstante, de acuerdo con las conclusiones del Grupo de Trabajo III adoptadas en Bangkok,
Tailandia, el día 4 de mayo, una actuación decidida que emplee las tecnologías hoy disponibles
permite alcanzar los objetivos de estabilización a coste inferior al previsto con anterioridad. Es
imprescindible adoptar medidas de gran calado de modo urgente, pero la solución está al
alcance de una voluntad conjunta decidida.
En el año 2005 las emisiones totales de GEI alcanzaron en España las 440,6 Mt de CO2equivalente. Esta cifra supone un 52,2 por cien de aumento respecto a las emisiones del año
base, o lo que es lo mismo, casi 37,2 puntos porcentuales de exceso sobre el compromiso
adquirido en el Protocolo de Kyoto, de 1997. El Plan Nacional de Asignación (PNA) de
derechos de emisión de gases de efecto invernadero, 2008-2012, aprobado por Real Decreto
1370/2006, persigue que las emisiones globales de GEI en España no superen en más de un 37
por cien las del año base en promedio anual en el período 2008-2012, alcanzándose esta cifra
a través de la suma del objetivo Kioto (15 por cien), la cantidad absorbida por los sumideros (2
por cien) y el equivalente adquirido en créditos de carbono procedentes de los mecanismos de
flexibilidad del Protocolo de Kioto (20 por cien).
Para alcanzar este objetivo de +37 por cien, el PNA 2008-2012 requiere un importante
esfuerzo adicional de reducción mediante la puesta en marcha de medidas adicionales a las ya
previstas, aunque los datos del balance energético de 2006 muestran que parte de esas
reducciones ya se han producido y que, por tanto, el escenario proyectado ahora se sitúa por
debajo del anterior marco de eficiencia.
En esta línea, el 20 de julio de 2007 el Gobierno informó favorablemente, para su remisión al
Consejo Nacional del Clima y a la Comisión de Coordinación de Políticas de Cambio Climático la
Estrategia Española de Cambio Climático y Energía Limpia (Horizonte 2007-2012-2020), la cual
define el marco de actuación que deben abordar las Administraciones Públicas en España para
Página | 282
asegurar el cumplimiento por nuestro país de sus obligaciones en el Protocolo de Kioto e
incluye un Plan de Medidas Urgentes de la Estrategia de Cambio Climático y Energía Limpia
(EECCEL) que contempla más del 65 por ciento de las medidas contenidas en la Estrategia,
entrando en acción antes de finales de 2007 y para cada una de las cuales se establece el
Ministerio responsable, el plazo y los recursos requeridos y las emisiones de GEI evitadas en el
periodo 2008-2012.
A su vez, dicho Plan de Medidas Urgentes recoge la elaboración del Plan de Biodigestión de
Purines, aplicable tanto en instalaciones con digestores rurales sobre balsas como en
instalaciones con digestores industriales en régimen centralizado o para explotaciones
individuales, cuyo objeto principal es la reducción de emisiones de GEI en la gestión de purines
y, al mismo tiempo, en las zonas vulnerables o con alta concentración ganadera, se facilitará,
para el caso de las instalaciones con digestores industriales, la gestión del nitrógeno contenido
en el digestato mediante postratamientos como por ejemplo separación sólido-líquido, la
eliminación o reducción-separación de nitrógeno de los purines.
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2 EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO
FUENTE: EL SECTOR DEL BIOGÁS INDUSTRIAL EN ESPAÑA. MESA
SOBRE MATERIA PRIMA AGRARIA Y BIOCOMBUSTIBLE. MINISTERIO
DE MEDIO AMBIENTE Y MEDIO RURAL Y MARINO. MADRID 16
SEPTIEMBRE DE 2010
2.1
INTRODUCCIÓN
En el Plan de Energías Renovables (PER) 2005-2010 se considera la producción de biogás como
una energía renovable que además representa una solución medioambiental y de tratamiento
de residuos. Así mismo, en los países de nuestro entorno, también se considera el biogás en
general y el del sector agroindustrial en particular como una energía renovable, que además
tiene una componente medioambiental de reducción de emisiones evitadas de Gases de
Efecto Invernadero (GEI) en el sector eléctrico.
Además del potencial energético del biogás, se debe tener en cuenta también la importancia
medioambiental y económica de esta fuente de energía renovable, tanto en la reducción de
emisiones evitadas de CO2 de la producción eléctrica como en la reducción de los costes de la
compra de derechos de emisión para el cumplimiento de los compromisos de España en
relación con el Protocolo de Kyoto, así como la inherente eliminación de emisiones de metano,
óxido nitroso y emisiones radiactivas de alta actividad.
En este sentido según los datos del último Inventario Español de Gases de Efecto Invernadero
(GEI) de 2008, en la Tabla mostrada se pueden observar las emisiones totales y en la Figura 15
su evolución porcentual en el periodo 1990-2008 tomando como base 100 el Año Base del
Protocolo de Kyoto. De ello se desprende que en el año 2008 las emisiones totales de GEI
alcanzaron en
España las 405,1 Mt de CO2-equivalente, lo que supone un 39,8% de aumento respecto a las
emisiones del año base de 1990, o lo que es lo mismo, 24,8 puntos porcentuales de exceso
sobre el compromiso adquirido en el Protocolo de Kyoto (15%).
Página | 284
En la Tabla 11 y Figura 16 se reseñan la distribución de emisiones totales, porcentaje de las
mismas en los distintos sectores, así como se evolución en el periodo 1990-2008 y se puede
observar que la principal fuente de emisión de CO2 es el sector energético con el 78,46% de las
emisiones totales, por lo que sus incrementos anuales en el periodo considerado tiene una
mayor incidencia que para el caso del tratamiento de los residuos ,que pese a haber tenido
una similar evolución temporal, representan únicamente el 3,84% de las emisiones totales de
GEI. Las emisiones en 2008 del sector agrario (9,6%), procesos industriales (7,72%) y usos de
disolventes (0,38%) se han mantenido prácticamente constante desde el año 1998.
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Página | 286
En consecuencia, actuaciones que potencien la producción de energías renovables como el
biogás, permitirán reducir las emisiones del capítulo de generación energética del Inventario
Nacional de GEI, que representan unas emisiones para el Mix energético español del entorno
de 400 gramos de CO2equivalente por kilowatio hora generado. Ello ayudará a cumplir con el
Plan Nacional de Asignación (PNA) de derechos de emisión de GEI 2008-2012, aprobado por
Real Decreto 1370/2006, en donde se ha marcado como objetivo que las emisiones globales
de GEI en España no superen en más de un 37% las del año base en promedio anual en el
período 2008-2012 (actualmente son del 39,8%). Se prevé alcanzar esta cifra a través de la
suma del objetivo Kyoto (15%), la cantidad absorbida por los sumideros (2%) y el equivalente
adquirido en créditos de carbono procedentes de los mecanismos de flexibilidad del Protocolo
de Kyoto (20%).
Otro factor que tiene una importancia capital a la hora de marcar las prioridades de inversión
en el sector energético PER 2011-2020, será el cálculo del sobreprecio de la tarifa eléctrica de
la producción energética del biogás respecto al precio de la tarifa eléctrica del pool español y
que permita rentabilizar las instalaciones de producción. Este sobrecoste deberá ser justificado
en cualquier caso con los costes de la compra de derechos de emisión que España deberá
asumir para cumplir con los compromisos del Protocolo de Kyoto, teniendo en cuenta que
actualmente la tonelada de CO2 equivalente se sitúa en el entorno de los 20 euros.
Página | 287
3 EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO
La creciente preocupación por las consecuencias ambientales, sociales y económicas del
cambio climático, su reflejo en los compromisos derivados del protocolo de Kioto, y el hecho
de que la producción y el consumo de energía sean los principales responsables de las
emisiones de gases de efecto invernadero, sitúan al sector energético como clave para
alcanzar los objetivos. La utilización de energías renovables presenta múltiples ventajas de
tipo medioambiental frente al uso de otras fuentes —combustibles fósiles y energía nuclear—.
Si bien los beneficios medioambientales de la utilización de energías renovables afectan a un
buen número de contaminantes, en este epígrafe se evalúa únicamente la contribución de
este Plan a la limitación de emisiones de CO2, principal gas de efecto invernadero10
De acuerdo con los objetivos de crecimiento de las distintas áreas renovables definidos en este
Plan, se ha efectuado una doble evaluación de las emisiones de CO2 evitadas por el mismo. La
primera se refiere a las emisiones evitadas en al año 2010 por el crecimiento previsto de las
energías renovables entre 2005 y 2010. Y la segunda, es la suma del total de emisiones
evitadas desde 2005 a 2010 por el crecimiento de las energías renovables en ese periodo. En
ambos casos, se ha hecho la evaluación económica de esas emisiones evitadas, considerando
un precio de 20 € por tonelada de CO2.
La tabla que figura en la página siguiente, contiene la estimación de las emisiones de CO2
evitadas en 2010 por el crecimiento previsto de las energías renovables entre 2005 y 2010, así
como, su evaluación económica. En el caso de la generación eléctrica, la comparación se hace
con respecto a las emisiones asociadas a una moderna central de ciclo combinado a gas
natural, con un rendimiento del 54%, salvo en el caso de la co-combustión (combustión
conjunta de biomasa y carbón en centrales de este combustible fósil), en el que se comparan
con las emisiones correspondientes a una central convencional de carbón.
Página | 288
De acuerdo con la hipótesis conservadora utilizada para el cálculo de las emisiones evitadas en
generación eléctrica, es decir, frente a las de una moderna central de ciclos combinados a gas
natural, se alcanza un volumen de emisiones evitadas por el
Plan en el año 2010 de 27,3 millones de toneladas de CO2 anuales. En cuanto a la valoración
económica de estas emisiones evitadas, considerando un precio de la tonelada de CO2 de 20
euros asciende, en 2010, a 547 millones de euros.
De igual forma, la tabla que figura a continuación, presenta la evaluación de las emisiones
totales de CO2 evitadas por el Plan hasta el año 2010, es decir, las emisiones acumuladas,
entre 2005 y 2010, evitadas por el incremento de las fuentes renovables previsto en el Plan.
Página | 289
Como se puede observar en la tabla, las emisiones evitadas por el Plan hasta el año 2010
ascienden a 77 millones de toneladas de CO2, bajo la hipótesis, como en el caso anterior, en la
parte de generación eléctrica, que se compara con una central de ciclos combinados a gas
natural, salvo en lo que respecta a la co-combustión. En cuanto a la valoración económica de
estas emisiones evitadas considerando, como en la tabla anterior, un precio de la tonelada de
CO2 de 20 euros asciende, hasta 2010, a 1.540 millones de euros.
Página | 290
Emisiones evitadas y generación de empleo
La siguiente tabla muestra las emisiones evitadas de CO2 únicamente en el año 2010, debido al
incremento de potencia de 94 MW previsto. Se ha tomando como referencia una central de
generación eléctrica de ciclo combinado con gas natural, con un rendimiento del 54% (372
tCO2 por GWh producido):
En la misma tabla se indica la generación de empleo estimada a finales de 2010. Estos datos de
empleo se refieren a la suma de todos los puestos de trabajo de duración anual generados
durante los seis años de período, e incluyen la suma de los puestos de trabajo debidos a la
inversión en la implantación del proyecto, así como los derivados de la explotación del mismo.
Página | 291
4 EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO EN EL
SECTOR AGRARIO Y GANADERO.
FUENTE: PLAN DE BIODIGESTIÓN DE PURINES
4.1
4.1.1
SITUACIÓN ACTUAL
LA GESTIÓN DE ESTIERCOLES COMO SISTEMA DE REDUCCIÓN DE GEI.
Dentro del sector agrario, la ganadería es uno de los subsectores que pueden contribuir a la
reducción de las emisiones de GEI mediante el fomento de tecnologías de tratamiento de
estiércoles por fermentación anaeróbica. La posterior combustión del biogás producido en
estos procesos biológicos, permite reducir las emisiones de metano del capitulo "Gestión de
estiércoles" del Inventario Nacional de Gases y en función del tipo, tamaño y rentabilidad de la
instalación de metanización, la combustión del biogás puede efectuarse directamente en
antorcha o, en otros casos, ser aprovechado para la producción de energía térmica únicamente
o la producción combinada de energía térmica y eléctrica. Estas últimas instalaciones podrán
beneficiarse de la financiación que supone la prima eléctrica del biogás contemplada en el Real
Decreto 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía
eléctrica en régimen especial.
Por otra parte, el aprovechamiento o la eliminación de los estiércoles de las explotaciones
ganaderas, constituye, actualmente, un factor que reclama la atención del sector que las
agrupa, especialmente en algunas zonas de alta concentración pecuaria.
En España, y teniendo en cuenta el importante crecimiento de la producción ganadera en los
últimos años, en particular del porcino, ha sido necesario estudiar este asunto desde
diferentes enfoques.
La primera opción es la utilización de los purines como abono orgánico, dentro de los límites
que permite la normativa comunitaria, fijados por la Directiva 91/676/CEE del
Consejo, de 12 de diciembre de 1991, relativa a la protección de las aguas contra la
contaminación producida por nitratos utilizados en la agricultura (conocida como "Directiva
de Nitratos"), no existiendo en la mayor parte del territorio español dificultades para darles
este destino, consiguiendo un beneficio para los ganaderos y para las tierras agrícolas. El
problema se plantea en las denominadas áreas de alta concentración de explotaciones, donde
no existe suficiente superficie agrícola próxima para una adecuada valorización de los purines
como abono. Encontrar una solución para estas áreas es una iniciativa positiva para el sector
ganadero español, si bien es importante señalar que las crecientes exportaciones del mismo,
Página | 292
obligan a tener en cuenta las repercusiones sobre los costes de producción. En este sentido,
para las zonas vulnerables o con alta concentración ganadera, el Plan contempla también
procedimientos complementarios a la biodigestión anaeróbica para mejorar la gestión del
nitrógeno del digestato, entre los que se incluyen la separación sólido-líquido y los
tratamientos de eliminación o reducción-recuperación.
4.1.2
LAS EMISIONES DE GEI EN EL SECTOR AGRARIO Y LA GANADERÍA.
Conforme a los datos disponibles del 2006 en el Inventario Nacional de Emisiones de Gases de
Efecto Invernadero, la contribución del sector agrario a las emisiones de GEI representa el
10,70 por cien de las emisiones totales y el 26,65 por cien de las emisiones procedentes de
fuentes denominadas difusas (transporte, residencial, comercial e institucional, agrario,
residuos y gases fluorados). Su incremento respecto al año base ha sido del 14,50 por cien.
La distribución de emisiones de GEI de los diferentes subapartados del epígrafe "Agricultura"
del Inventario Nacional del año 2006, se recoge en el cuadro siguiente.
De estos datos se desprende, que las posibles actuaciones para reducir emisiones de GEI en el
sector agrario deben centrarse en la evaluación de proyectos de reducción en el ámbito de los
"Suelos agrícolas" y en la "Gestión de estiércoles", dado que las posibles medidas de reducción
de emisiones por "Fermentación entérica" son prácticamente inviables en la ganadería
española, por el carácter extensivo de una alta proporción de las especies rumiantes a los que
sería prácticamente imposible aplicar mejores técnicas nutricionales para la reducción de
emisiones de metano.
Página | 293
Las emisiones de GEI del sector agrario son debidas únicamente al metano (CH4) que
representa el 61,6 por cien de sus emisiones totales y al óxido nitroso (N2O) que supone el
75,0 por cien de sus emisiones totales.
Para el caso del metano, el porcentaje del 61,6 por cien se reparte entre la fermentación
entérica con el 35,7 por cien, la gestión de estiércoles con el 25,6 por cien y la quema de
residuos más el cultivo del arroz que representan un porcentaje del 1,5 por cien. En el
subapartado de gestión de estiércoles (25,6 por cien), al tener en cuenta las diferentes
especies ganaderas, se observa que los estiércoles líquidos o purines del sector porcino son los
que contribuyen en un mayor porcentaje (el 90,2 por cien) a las emisiones de metano,
representando los estiércoles del resto de especies ganaderas únicamente el 9,8 por cien.
Respecto a las emisiones del N2O, el porcentaje del 75 por cien se reparte entre la gestión de
estiércoles que representa aproximadamente el 10 por cien, los suelos agrícolas que suponen
el 64,6 por cien y la quema de residuos agrarios con un insignificante 0,01 por cien. Teniendo
en cuenta el tipo de estiércol en las emisiones de óxido nitroso de la gestión de estiércoles (10
por cien) la mayor contribución se debe al almacenamiento de los estiércoles sólidos con el
96.3 por cien, siendo la contribución de los purines de porcino del 4,0 por cien.
Así mismo, en el subapartado de suelos agrícolas, en el que el N2O contribuye con el 65 por
cien de las emisiones totales, se pueden subdividir las emisiones de acuerdo con las diferentes
fuentes de fertilización nitrogenada, resultando que el 14,2 por cien de las emisiones son
atribuibles a la aplicación de estiércoles como abonos (el 5,7 por cien es debido a los purines
de porcino), el 8,0 por cien al estiércol del ganado en pastoreo y el restante 77,8 por cien son
debidas fundamentalmente a las emisiones procedentes de la fertilización con abonos
minerales nitrogenados.
En consecuencia, una vez reseñadas las principales actividades emisoras de GEI por el manejo
de estiércoles en las granjas y por su aplicación a los suelos como abono, se puede concluir
que:
En la gestión de estiércoles, es el almacenamiento de los estiércoles líquidos o purines del
sector porcino el que contribuye en un mayor porcentaje (90,2 por cien) a las emisiones de
metano y que suponen en términos absolutos unasemisiones de 8,8 M T CO2 eq. Así mismo,
en menor cuantía, el 4,0 por cien del N2O emitido en este capítulo equivale en términos
absolutos a unas emisiones de 0,12 M T CO2 eq. Respecto a la aplicación al suelo de los
purines de porcino como abono, el porcentaje de emisión de N2O del 5,7 por cien, se
corresponde, en términos absolutos, con una emisión de 1,1 M T CO2 eq. de N2O.
Página | 294
CAPITULO 10.
INSTALACIONES EN EXTREMADURA
1 INSTALACIONES EN EXTREMADURA:BIOGÁS DE VERTEDERO
INSTALACIÓN DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
MEDIANTE LA CAPTACIÓN DEL BIOGÁS DEL VERTEDERO
CONTROLADO DE BADAJOZ.
1.1
DESCRIPCIÓN
La planta instalada en Badajoz se trata de una Instalación de producción de energía eléctrica
mediante la captación controlada del biogás generado en el depósito controlado, de 15
hectáreas y una cantidad de residuos de 1.300.000 toneladas y su conducción hasta la
instalación de aprovechamiento, donde se realiza su valoración energética mediante
combustión del mismo en un grupo moto-generador.
INSTALACIÓN:
• EMPRESA GESTORA: Gespesa S.A.U.
• CONSTRUCTOR: Grupo Hera Ener-g
• UBICACIÓN: Ecoparque de Badajoz
• RESIDUO: Residuos Sólidos Urbanos. Capacidad vertedero 1.300.000 toneladas
• TECNOLOGÍA: Desgasificación en vertedero
• APLICACIÓN: Producción de Energía Eléctrica, 8.500.000 Kw/h.
1.2
FUNCIONAMIENTO
En las siguientes imágenes se muestra el funcionamiento de la instalación existente en el
vertedero de Badajoz
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Página | 297
Página | 298
1.3
COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN
La instalación se encuentra dividida en:
1.3.1
POZOS DE CAPTACIÓN, DEPÓSITO CONTROLADO.
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1.3.2
PLANTA DE SELECCIÓN DE RESIDUOS Y COMPOSICIÓN.
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1.3.3
SOPLANTE.
1.3.4
MOTO-GENERADOR.
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1.3.5
CENTRO DE TRANSFORMACIÓN
Página | 302
1.3.6
ANTORCHA (DONDE SE QUEMA EL EXCEDENTE DE GAS)
1.3.7
BALSA DE LIXIVIADOS
A la que se envían los condensados del biogás, para su correcto funcionamiento. Los
vertederos con residuos biodegradables generan lixiviados cuyas características varían
dependiendo de su antigüedad. En general, se trata de lixiviados que inicialmente tienen pH
ácido (aunque con el paso del tiempo años tienden al pH de equilibrio), tienen altísimas tasas
de DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) y DQO (Demanda Química de Oxígeno), y pueden
contener un alto número de contaminantes peligrosos, al movilizarlos por disolución a causa
de su pH ácido.
Los lixiviados con estas características, si no se recogen de forma controlada, son una
fuente potencial de contaminación para las aguas superficiales, subterráneas y el suelo en el
entorno del vertedero, por su elevado potencial de ecotoxicidad.
Página | 303
1.4
CARACTERÍSTICAS DE LA INSTALACIÓN
Las características de la planta son:
•
1 grupo con 2 moto-generadores de 400 kW cada uno sin aprovechamiento de
calor residual
•
Características del moto-generador: potencia 400 kW, fdp 0,9, frecuencia 50
Hz y 1.500 rpm (400/415 V).
•
La producción de energía eléctrica es de 8.500.000 Kw/h.
•
El caudal de entrada de biogás a la planta es de 350 m3/h.
•
El número de funcionamiento de la planta es de 8.000 h/año.
•
Se estima una vida útil de la planta de 10 años.
•
Los auto-consumos de la instalación son 70 kW.
Las instalaciones de enlace estarán compuestas por:
•
1 Centro de transformación (CT).
•
La Línea de evacuación de media tensión (MT) de 20 kV
Página | 304
1.5
OBJETVO DE LA INSTALACIÓN
La finalidad de la instalación descrita es la generación de energía eléctrica en régimen
especial para una instalación que utilizará como energía primaria para la generación de
electricidad el biogás extraído del antiguo vertedero de Badajoz.
A medida que se agote la capacidad de recepción de cada vaso de vertido en el que se
depositan los rechazos de la Planta de selección de residuos y composición (Ecoparque) se
tomarán las medidas precisas para sellar ese vaso; extraer el biogás generado en la
descomposición anaerobia de los residuos depositados en el mismo; y conducirlo hasta el
sistema de aprovechamiento.
Los rechazos son transportados a la celda de vertido del vertedero mediante camiones,
la cual se encuentra impermeabilizada Una vez en el vertedero, los camiones descargan su
contenido para que la compactadora reparta el material al tiempo que lo compacta.
Diariamente, los residuos compactados son cubiertos.
La celda de vertido cuenta asimismo con un sistema de recogida de los lixiviados
producidos como consecuencia de la lluvia o de las transformaciones fisicoquímicas que
puedan sufrir los residuos. Estos lixiviados se bombean hacia una balsa de almacenamiento
para, posteriormente, ser tratados
Una vez finalizada la vida útil del vertedero, se procederá a su sellado definitivo,
empleando para la impermeabilización superior los mismos materiales que en la
impermeabilización de la base. Asimismo, se dispondrá de un sistema para la desgasificación
del vertedero y el tratamiento de los gases de vertedero.
Página | 305
EQUIPO DE PLANTA PILOTO FORMADO POR BIODIGESTOR DE
1.500 LITROS DE CAPACIDAD A INSTALAR EN CENTRO DE
INVESTIGACIÓN AGRARIA LA ORDEN- VALDESEQUERA.
2.1
DESCRIPCIÓN
En el Centro de Investigación Agraria La Orden Valdesequera, en coordinación con
profesores investigadores de la Universidad de Extremadura, pertenecientes al grupo Gairber
de investigación, se han realizado ensayos de laboratorio en digestores con purines y
camalote. Los resultados obtenidos en producción de biogás en la fermentación anaerobia,
con contenidos en metano interesantes, permiten abordar una segunda fase, para determinar
el potencial de biomasas residuales procedentes de la industria agroalimentaria extremeña, así
como de residuos agrícolas y/o cultivos energéticos como el sorgo fbra, o microalgas.
En el caso de los residuos de la industria agroalimentaria se consideran importantes
residuos a estudiar, el procedente de la industria transformadora de la cebolla, de las
empresas transformadoras del tomate, de la industria del biodiésel, etc. Es fundamental
trabajar con biomasa de residuos agrícolas frescos y cultivos energéticos en mezclas con los
residuos anteriores, y con residuos ganaderos, por ejemplo purines. Las mezclas de purines,
que tienen baja relación C/N, con biomasa con alto contenido en carbono permiten aumentar
los rendimientos en biogás.
2.2
INSTALACIONES
El grupo Gairber, en el Centro de Investigación Agraria La Orden Valdesequera, va a
disponer de 4 biodigestores de 5 litros de capacidad cada uno, que van servir para hacer los
estudios de investigación necesarios con las biomasas definidas en el párrafo anterior. Los
resultados obtenidos permitirán seleccionar las biomasas que se analizarán en la planta piloto
que se pretende instalar en el Centro de investigación Agraria La Orden Valdesequera.
Página | 306
2.2.1
EQUIPO LABORATORIO
Equipo de laboratorio formado por 4 biodigestores de doble camisa, de 5 litros de
capacidad cada uno. Cada biodigestor tiene una paleta agitadora con velocidad regulable,
para homogeneizar el sustrato a estudiar. Se pueden aplicar a procesos mesófilos (37 ºC) y
termófilos (55 ºC). Con termostatos para regular la temperatura, y calentamiento mediante
la doble camisa. Todas las partes en contacto con el sustrato en acero inoxidable.
2.2.2
PLANTA PILOTO
Equipo de planta piloto formado por biodigestor de 1.500 litros de capacidad. Tiene
sistema de carga de alimentación directa de sustratos sólidos dentro del digestor. El
digestor es alimentado con los sustratos por debajo del nivel de líquido a través de un
tornillo sinfín. Adecuado para sustratos como ensilado de maíz, hierba, con fibras de menos
de 20 mm y concentración de materia seca entre 25 y 35 %.
El sistema de carga de líquidos se bombea con bomba sumergible con triturador dentro de
un dosificador de acero inoxidable. Concentración de materia seca inferior al 6%.
El biodigestor está equipado con:
Sistema de calefacción que mantiene la temperatura estable.
Diámetro interno=1,6 m.
Altura de tanque=1,25 m.
Volumen bruto=2100 litros
Volumen neto=1500 litros.
Paleta mezcladora para movimiento de sustrato.
Conductos de extracción de gas y de alimentación de sustrato.
Membrana de depósito de gas de EPDM (etileno, propileno, dieno,
monómero).
Control visual de gas.
Protección contra exceso o déficit de presión con módulo de operación y
control montado de manera independiente al biodiegestor.
Control de temperatura, pH, punto de muestreo.
Compresor para sellado de aire comprimido en la cubierta y para las
válvulas de alimentación.
Quemador de gas.
Página | 307
PROYECTO BIOGASOL, DESARROLLADO POR EL GRUPO DE
INVESTIGACIÓN DTERMA (DESARROLLO TECNOLÓGICO EN
ENERGÍAS RENOVABLES Y MEDIO AMBIENTE).
3.1
DESCRIPCIÓN
El proyecto Biogasol desarrollado por la Universidad de Extremadura y financiado por
Enel Unión Fenosa Renovables (EUFER) lleva ya tiempo biodigestando los residuos de
matadero (aguas de lavado, vísceras, contenido de panzas, sangre, etc.), obteniendo buenas
producciones de biogás disminuyendo la contaminación de dichos residuos hasta niveles que
pueden ser devueltos al medio ambiente sin peligro.
Con este proyecto lo que se plantea es integrar dos energías renovables, el biogás y la
energía solar, tan abundante en nuestra región. Para ello se debe concentrar la radiación solar
a través de un motor Stirling. De esta forma, en los días soleados este motor se alimentará con
energía solar. Por la noche, y en los días nublados, el calor necesario para que funcione se
puede obtener quemando biogás. Así, se podrá gestionar completamente la instalación híbrida
y generar electricidad durante las 24 horas del día.
Por tanto, en el proyecto BIOGASOL, para optimizar el proceso de producción eléctrica
a partir de biogás, se utilizará de forma conjunta (hibridación) con un sistema que concentra y
convierte (a través de un motor Stirling) la radiación solar en energía eléctrica, (Modelo
EnviroDish, o similar, modificado).
3.2
DESCRIPCIÓN SISTEMA PRODUCCIÓN ELÉCTRICA CON ENERGÍA SOLAR
El Sistema EnviroDish consta de:
Anillo de cimentación.
Estructura soporte.
Página | 308
Concentrador solar.
Sistema de control y seguimiento.
Unidad de conversión de potencia.
Receptor solar.
Controlador de la unidad de conversión de potencia.
Motor Stirling (SOLO 161)
•
El motor Stirling consta de un cilindro de expansión y otro de compresión. El receptor
solar, el regenerador y el enfriador del gas de trabajo se sitúan entre los cilindros.
•
Opera en ciclo cerrado, donde el gas de trabajo se somete a procesos de
calentamiento y enfriamiento. Al calentarse, el gas se expande y transmite el trabajo
mecánico al cigüeñal a través de los pistones.
•
La energía concentrada por el paraboloide se transfiere al gas a través del receptor.
•
Electrónicamente se controla la presión del gas de trabajo en función de la radiación
solar, con el fin de que la temperatura del receptor sea constante.
Esquema 1: motor SOLO 161 con receptor solar
Página | 309
Esquema 2: Sistema disco parabólico-Stirling
3.3
VENTAJA DE LA INSTALACIÓN PROYECTO BIOGASOL
La implantación de esta tecnología permitiría eliminar la alta contaminación de los residuos
producidos por las industrias cárnicas, y que puedan verterse al medio ambiente con garantías.
En primer lugar ello ahorraría a las industrias cárnicas el coste que ahora tienen que pagar por
retirar los residuos sólidos, tales como grasas, huesos… A través de empresas en degradarlos.
En segundo lugar evitaría las sanciones de las diversas administraciones y por último, se
generaría electricidad a partir de biogás obtenido, que si se combina con la energía solar
puede hacer que la rentabilidad de este tipo de plantas sea interesante.
El periodo de amortización de una planta de digestión anaerobia que degrade los residuos de
un matadero como el de Badajoz y use el biogás para generar electricidad está en torno a los
6-7años, acogiéndonos, claro está, a las primas a la generación de electricidad de origen
renovable (como es el biogás). Si la misma se combina con energía solar térmica de
concentración, los retornos de la inversión pueden ser de 3-4 años. Determinar exactamente
este periodo de retorno, es uno de los principales objetivos del proyecto Biogasol.
Esta planta podría aplicarse en todas aquellas industrias que generen residuos orgánicos. De
hecho, con varias cooperativas de la región dedicadas a la producción de tomate triturado y
con el Centro Tecnológico Agroalimentario de Extremadura (CTAEX) se está desarrollando un
proyecto singular estratégico que tiene como uno de sus fines aprovechar los residuos de esta
industria tomatera para generar energía.
Página | 310
PLANTA DE BIOGÁS PARA EL TRATAMIENTO Y
APROVECHAMIENTO DE LOS PURINES DE CERDO EN LA “FINCA
CAMPO LA ESPADA Y BONILLA”
4.1
DESCRIPCIÓN
En el año 2004 cuando arrancó la explotación porcina de “Ibérico Comarca de los
Baldíos” en la “Finca Campo la Espada y Bonilla” se proyectó dicha explotación, que cuenta a
día de hoy con más de 6.000 mil cabezas de ganado, la instalación de una planta de biogás
para el tratamiento y aprovechamiento de los purines de cerdo con el gran fin y propósito,
como nos comentó en su momento Don Enrique Señorón, de hacer todo lo posible por el bien
del medioambiente haciendo frente al gran problema que conlleva la gestión de los purines y
como un proyecto con mucha ilusión e innovador a nivel de Extremadura.
INSTALACIÓN:
• EMPRESA GESTORA: Ibérico Comarca de los Baldíos S.L.
• CONSTRUCTOR:
• UBICACIÓN: Olivenza. Finca Campo La Espada y Bonilla
• RESIDUO: Ganadero. Purines de cerdo
• TECNOLOGÍA: Biodigestores
• APLICACIÓN: Producción de calor por combustión directa
Página | 311
Foto 1: Imágenes de la Explotación Ibérico Comarca de los Baldíos.
A día de hoy, la planta cuenta con todos los elementos que hacen posible la
producción de biogás, si bien, ahora mismo la caldera no se encuentra en funcionamiento y se
están planeando unos pequeños acondicionamientos para la correcta autosuficiencia de la
planta.
Página | 312
Foto 2: Don Enrique Señorón frente a la caseta dónde se encuentran alojadas la caldera
y los 2 generadores.
4.2
FUNCIONAMIENTO
Ésta consta de 2 Biodigestores:
El primario con una capacidad aproximada de 2 millones de litros.
El secundario consta de una capacidad de 1 millón de litros.
El 70% de la estructura de ambos se encuentran bajo tierra a unos 6 metros de
profundidad y aislados térmicamente por una capa de poliespan entre dos capas de hormigón,
lo cual permite las condiciones necesarias de temperatura necesaria para la formación de los
microorganismos que en condiciones anaeróbicas son capaces de empezar inmediatamente el
proceso de producción.
Página | 313
Digestor secundario
Digestor primario
Foto 3: Biodigestores primario y secundario.
Depósito de recepción
Digestor primario
Separador líquido-sólido
Foto 4: Elementos de la planta.
Página | 314
Separador líquido-sólido
Foto 5: Detalle separador líquido-sólido.
Hemos de tener en cuenta sin embargo, que para mantener las temperaturas óptimas
indicadas, durante los meses fríos de invierno se precisa más cantidad de calor en la
instalación, aunque las reacciones son ligeramente exotérmicas. Esto se consigue utilizando
una parte del gas producido para calentar agua y hacerla pasar por medio de una pequeña
bomba a través de un serpentín que está instalado en el interior de ambos digestores y que
con el paso de agua caliente cede su calor al medio en fermentación.
Página | 315
Por tanto, la clave del proceso radica en el mantenimiento de la temperatura óptima,
pues en todos los casos la producción del gas está en relación directa con la multiplicación
celular del medio.
Filtros Digestor primario
Foto 6: 3 filtros por cada
digestor que contienen virutas de
acero para filtrar y limpiar el biogás.
Los filtros se alimentan en serie de
manera que entra en gas por la parte
inferior del primero saliendo por su
parte
inferiormente al siguiente.
Página | 316
superior
y
entrando
PLANTA DE BIOGÁS PARA EL TRATAMIENTO Y
APROVECHAMIENTO DE LOS PURINES DE CERDO EN LA “FINCA
ARENALEJO”. CENTRO DE INVESTIGACIÓN E INGENIERÍA
AMBIENTAL
5.1
INTRODUCCIÓN
Fuente: http://www.ci2am.com
El Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental (CI2AM), es una empresa privada que
contribuye con el desarrollo sostenible de los sistemas intensivos de producción agropecuaria,
agroalimentaria e industrial, mediante la generación y aplicación del conocimiento científico y
tecnológico para minimizar el impacto ambiental, incrementar la eficiencia energética y
valorizar los residuos que se generan.
La actividad principal se centra en aplicar o desarrollar los procedimientos, tecnologías y
capacidades disponibles en tratamientos de aguas residuales con contenido orgánico, con el
fin de mejorar la calidad o incluso eliminar los vertidos de sus clientes.
Trabajan con diferentes sectores, como el agropecuario, el agroalimentario o el industrial. En
algunos casos, también se estudia la posibilidad de generar biogás a través de digestión
anaerobia que permita financiar la inversión y mantenimiento de la planta de tratamiento de
aguas residuales.
5.1.1
ORIGEN
A mediados del siglo XX, Don Saturnino Hernández fundó la empresa Don Saturnino, como
compañía dedicada a la producción y elaboración de productos y derivados del cerdo ibérico
de alta calidad. Tras años de actividad desde Cataluña y la creación en Guijuelo de la
instalación dedicada a la elaboración de productos ibéricos, la compañía se ha consolidado
como el Grupo Casa Hernández que ha centrado sus esfuerzos en la calidad del producto y del
servicio.
Página | 317
5.1.2
VISIÓN TÉCNICA
El afán por mejorar la calidad ha llevado a la empresa a convertirse en la primera compañía
española específica en cerdo ibérico homologada en los Estados Unidos de América y en
Japón. La culminación de los niveles de excelencia llegan tras el relevo generacional, en el que
Diego García aplica su experiencia en procesos de calidad
5.1.3
DEL JAMÓN A LA SOSTENIBILIDAD
El gran desarrollo en la excelencia de procesos de producción y de control de calidad, lleva a
Diego García a conocer a grandes expertos en el tratamiento de residuos, la familia Perez
Pardo y Ravelo Ron de origen español y cubano aportan a la empresa una nueva visión, en la
que los residuos se convierten en recursos, y el problema se convierte en una fuente de
sostenibilidad para la empresa.
Gracias a esta colaboración, tras años de trabajo conjunto se ha creado el proyecto
“PROYECTO S.O.S. ARENALEJO” en el que se ha desarrollado una planta de tratamiento de
purín porcino que convierte unos residuos muy perniciosos para el terreno en un abono de
alta calidad, agua para limpieza y energía.
El éxito en este proyecto ha permitido crear la empresa “Centro de Investigación e Ingeniería
Ambiental S.L.” (CI2AM) que cuenta con un nuevo laboratorio de tecnología puntera, y
científicos con dilatada experiencia internacional. El objetivo de esta empresa es la solución de
problemas de residuos con carga orgánica que permita mejorar la sostenibilidad.
Página | 318
5.1.4
ANTES-AHORA
Señorío de Arenalejo, la típica dehesa extremeña con encinas sobre tierra yerma, ha
aprovechado el tratamiento de purines para convertirse en verdes campos fértiles, gracias al
propio abono de alta calidad generado en el nuevo proceso.
Fotografía 6.0.1. Entrada finca ARENALEJO
Fotografía 0.2.En la finca se pueden observar Chopos plantados como medida ambiental
Las choperas son sistemas de depuración riparios (capturan del 70 al 90% de los
nitratos procedentes de la agricultura, evitando la eutrofización de los ríos).Disminuyen la
erosión del suelo cuando hay avenidas. Disminuyen el efecto del viento, protegiendo los
cultivos y mejorando el microclima local. El chopo es una especie ideal para la captación de
CO2 por su gran rapidez crecimiento.
Página | 319
La explotación agropecuaria ARENALEJO está ubicada en el término municipal de Portaje
(Cáceres), con una capacidad de 7.642 plazas de cebo y 600 reproductoras, donde se
encuentran instaladas tres explotaciones porcinas, a continuación se describirán cada una de
las explotaciones.
5.2
EXPLOTACIÓN PORCINA Nº1
El número de cabezas de ganado porcino es de 4.042 animales de cebo.
La finca sobre la que se asienta dicha explotación cuenta con una superficie de 324,36
has.
Esta explotación consiste en 11 naves, con tres tipos de naves distintas según el tipo
de construcción
La superficie aprovechable de pastoreo de esta explotación es de 309,5 has.
Esta explotación plantea una gestión de los estiércoles sólidos y licuados (purinas)
mediante abonado agrícola.
Fotografía 6.0.3. FINCA ARENALEJO. Explotación porcina nº1. Vista general
Página | 320
En la parte izquierda de la fotografía se pueden observar las naves donde se
encuentran los animales de cebo.
En la parte central de la fotografía se pueden observar más naves donde se
encuentran los animales de cebo y además un pequeño molino para la alimentación de
los mismos.
En la parte derecha de la fotografía de arriba hacia abajo podemos observar:
• Nave donde se encuentran más animales de cebo
• Nave abierta donde se depositan los estiércoles que se recogen de los
animales para su compostaje
• Nave abierta donde se encuentra un incinerador de animales muertos
A continuación se muestran varias fotografías con ampliaciones de la vista general mostrada
de la explotación nº1.
Fotografía 0.4.FINCA ARENALEJO. Explotación porcina nº1.Nave de animales de cebo (parte izquierda de la fotografía donde se
muestra la vista general de la explotación nº1). Vista desde arriba
Página | 321
Fotografía 0.5. Explotación porcina nº1.Nave de animales de cebo (parte izquierda de la fotografía donde se muestra la vista
general de la explotación nº1). Vista en frente.
Fotografía 0.6. Explotación porcina nº1.Nave de animales de cebo (parte central de la fotografía donde se muestra la vista
general de la explotación nº1). Vista en frente.
Página | 322
Fotografía 0.7.Explotación porcina nº1.Nave abierta donde se encuentra el incinerador de animales muertos (parte derecha de
la fotografía donde se muestra la vista general de la explotación nº1. Vista en frente.
Fotografía 0.8.Explotación porcina nº1.Nave abierta donde se depositan los estiércoles que se recogen de los animales para su
compostaje (parte derecha de la fotografía donde se muestra la vista general de la explotación nº1. Vista en frente.
El estiércol se transporta hacia la nave de compostaje mediante dúmper desde las naves
donde se ubican los animales.
El estiércol se va apilando en diversas capas alternadas con paja. En la estación de verano el
estiércol es humedecido mediante aspersores.
Página | 323
Fotografía 0.9.Explotación porcina nº1.Asperor situado en la cubierta de la Nave abierta donde se depositan los estiércoles que
se recogen de los animales para su compostaje (parte derecha de la fotografía donde se muestra la vista general de la
explotación nº1. Vista en frente.
5.3
El número de cabezas de ganado porcino es de 600 reproductoras, 40 verracos y 1.600
animales de cebo
La finca sobre la que se asienta dicha explotación cuenta con una superficie 148,37 has
Esta explotación consiste en 15 naves, con cinco tipos de naves distintas según el tipo
de construcción.
La superficie aprovechable de pastoreo de esta explotación es de 112 has.
Esta explotación plantea una gestión de los estiércoles sólidos y licuado (purinas)
mediante abonado agrícola.
5.4
El número de cabezas de ganado porcino es de 2.000 cerdos de cebo en régimen de
explotación intensiva, quedando el ganado porcino alojado en las mismas instalaciones
en las que se suministra la alimentación.
La finca sobre la que se asienta dicha explotación cuenta con una superficie de 12,6
has
Esta explotación consistirá en 4 naves de 500 m2 cada una con parques de 500 m2.
Página | 324
La superficie agrícola vinculada a esta explotación es de 11,5 has de cultivos de secano
(dehesa)
Esta explotación plantea una gestión de los estiércoles sólidos y licuados (purinas)
mediante procesos biológicos anaerobios y su posterior gestión como abono agrícola.
Fotografía 0.10. Explotación porcina nº3.Naves y parques donde se ubican los cerdos de cebo en régimen de explotación
intensiva
Fotografía 0.11. Explotación porcina nº3.Interior de una nave donde ubican los cerdos de cebo en régimen de explotación
intensiva
Las naves se limpian diariamente varias veces al día por medio de agua a presión. El agua de
lavado cae bajo unas rejillas situadas en el suelo de la nave, donde además se encuentran
ubicados aspersores de agua, que garantizan la limpieza de la nave.
Página | 325
Fotografía 0.12.Explotación porcina nº3.Interior de una nave donde ubican los cerdos de cebo en régimen de explotación
intensiva. Rejillas situadas en el suelo para la recogida del agua de lavado del suelo de la nave.
Fotografía 0.13. Explotación porcina nº3.Llaves de apertura del riego con aspersores ubicados en el suelo de las naves para la
limpieza de las mismas
Página | 326
El agua de lavado es conducido por gravedad hacia la zona de depuración. Una vez depurada el
agua en la planta de biometanización, es conducido de nuevo para reutilizar en la limpieza de
las naves.
Fotografía 0.14.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Bomba para reciclaje de agua depurada. Equipo
destinado al trasiego de agua depurada desde la balsa hacia el depósito de agua reciclada.
Página | 327
Fotografía 0.15.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. En la parte izquierda de la fotografía se encuentra el
depósito pulmón. En la parte derecha superior de la fotografía podemos ver el depósito de agua reciclada que almacena el agua
reciclada para su uso en la limpieza del suelo en las naves de la instalación porcina.
5.5
EXPLOTACIÓN PORCINA Nº3.
DESCRIPCIÓN PLANTA DE BIODIGESTIÓN ANAEROBIA
Tal y como se comentó anteriormente, la explotación porcina nº3 de 2.000 cerdos de cebo en
régimen de explotación intensiva, plantea una gestión de los estiércoles sólidos y licuados
mediante procesos biológicos anaerobios y su posterior gestión como abono agrícola.
A continuación se pasan a describir los elementos de la instalación y el funcionamiento de la
misma.
Página | 328
5.5.1
PLANTA DE TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN
Fotografía 0.16. Explotación porcina nº3.Planta de tratamiento y depuración
Gráfico 0.1.Explotación porcina nº3.Planta de tratamiento y depuración. Flujo tecnológico
Página | 329
5.5.2
ETAPA DE PRETRATAMIENTO
5.5.2.1 PRETRATAMIENTO. DESBASTE. CÁMARA DE REJAS
Espacio destinado a la remoción de sólidos gruesos (diámetro mayor o igual a 20 mm), que
interfieren en el funcionamiento de los equipos electromecánicos de la planta.
Fotografía 0.17.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Cámara de rejas.
5.5.2.2
PRETRATAMIENTO. DESBASTE.TAMIZ ROTATORIO
Página | 330
Página | 331
5.5.3
ETAPA DE NITRIFICACIÓN Y DESNITRIFICACIÓN. FERMENTADORES
Fotografía 0.18.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Proceso de fermentación
Página | 332
5.5.3.1 REACTOR AEROBIO
Fermentador en el que se verifica la transformación microbiológica del nitrógeno en forma de
amonio a nitratos.
Fotografía 0.19.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Reactor aerobio
Fotografía 0.20.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Reactor aerobio
Página | 333
5.5.3.2 REACTOR ANÓXICO
Fermentador en el que ocurre el proceso de transformación microbiológica de los nitratos a
nitrógeno molecular.
Fotografía 0.21.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Reactor anóxico
Fotografía 0.22.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Reactor anóxico
Página | 334
5.5.4
ETAPA DE HOMOGENIZACIÓN
5.5.4.1 TANQUE MEZCLADOR
Depósito destinado a la homogenización del producto fermentado en la etapa de
nitrificación/desnitrificación.
Fotografía 0.23.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Tanque mezclador
Fotografía 0.24.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Tanque mezclador
Página | 335
5.5.5
5.5.5.1
5.5.6
ETAPA DE DIGESTIÓN ANAEROBIA
REACTORES ANAEROBIOS DE LODOS
PRODUCTOS OBTENIDOS. BIOGAS
Este gas se purificará (se eliminará el H2S y el CO2) mediante un purificador de Sulfuro de
Hidrógeno y se enviará al Gasómetro, de donde se enviará al Centro de Transformación
Eléctrica.
Página | 336
5.5.6.1 GASÓMETRO
Modulo destinado al almacenamiento de biogás.
Página | 337
5.5.6.2 COLUMNA DE PURIFICACIÓN DE GAS
Aparato diseñado expresamente para la remoción de H2S (sulfuro de hidrógeno) contenido en
el biogás
Página | 338
5.5.6.3 PLANTA DE COGENERACIÓN Y SALA DE MÁQUINAS
Local habilitado para equipos electromecánicos, cuadro eléctrico, autómata y grupo de
cogeneración.
Página | 339
5.5.6.4
ANTORCHA
Equipo diseñado para la combustión eventual del biogás excedente
Página | 340
5.5.7
PRODUCTOS OBTENIDOS. FANGOS DESHIDRATADOS
Los fangos digeridos y deshidratados se utilizarán para la elaboración de compost.
5.5.7.1 TANQUE DE LODOS DIGERIDOS
Depósito para la recepción y estabilización de los lodos digeridos en los reactores anaerobios.
5.5.8
PRODUCTOS OBTENIDOS. EFLUENTES LÍQUIDOS
Este efluente depurado será utilizado para el arrastre de purinas depositados debajo de los
pisos ranurados de la instalación de cebo hacia la planta depuradora, limpieza de las áreas de
la planta de tratamiento y de los equipos de secado y filtración y fertirriego de áreas agrícolas.
5.5.8.1 BALSA DE ESTABILIZACIÓN
Estanque para el pos-tratamiento facultativo del efluente (líquido) digerido en los reactores.
Balsa de recogida de agua de lluvia y efluente líquido depurado que será utilizado para la
limpieza de las naves donde se encuentran los cerdos de cebo
Página | 341
Fotografía 0.25.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Balsa de estabilización.
Página | 342
5.5.9
CONTROL PROCESOS DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN
Área para el control automatizado del proceso, mediante SCADA instalado en PC.
Página | 343
5.6
EXPLOTACIÓN PORCINA Nº3.
LABORATORIOS
Página | 344
Página | 345
CAPITULO 11.
INSTALACIONES FUERA DE
EXTREMADURA
1 EUROPA
1.1
INTRODUCCIÓN
El sector del biogás forma parte integrante de la industria de tratamiento de residuos
orgánicos y cuenta con empresas europeas de origen y tamaño distintos. En general se tratan
de pequeñas y medianas empresas especializadas en la realización de plantas de metanización
de residuos orgánicos, aunque existen algunas empresas grandes de tratamiento de aguas
residuales y la tendencia reciente parece conducir hacia una mayor concentración.
En todos los países europeos se aprovechan los desechos orgánicos y cultivos energéticos
(forraje de maíz, pasto, trigo, etc.) para la producción de biogás, energía eléctrica y fertilizantes
orgánicos. En estos países se han construido en los últimos 20 años más de 5000 biodigestores
a nivel Industrial. Existen más de 500 instalaciones productoras de este gas biológico
1.2
PRINCIPALES
FUENTE: EUROBSERV’ER 2009
P á g i n a | 347
EMPRESAS
EUROPEAS
1.3
1.3.1
ALGUNAS REFERENCIAS EN ALEMANIA
INTRODUCCIÓN
Fuente: Expobioenergía 2009. European Biogas Association.
Alemania es el mayor productor de biogás de la UE, con 2383,1 ktep totales (alrededor del 40%
del la producción total europea) y por lo tanto, el país que más ha desarrollado esta
tecnología. Aproximadamente, el 70% de la producción total de las energías renovables en
Alemania, proviene de la biomasa
En Alemania, existen más de 4000 plantas de biogás siendo la mayoría de ellas pequeñas, es
decir, con una potencia instalada comprendida entre 50 y 500 kW y con una potencia eléctrica
instalada total de unos 1.500 MWh. Esto supone una creación de 10.500 puestos de trabajo y
una reducción en las emisiones de CO2, de 6,4 millones de toneladas en el año 2007.
En las plantas de biogás alemanas, más del 75% de los sustratos empleados están formados
por cultivos energéticos (silo de maíz, cereal, ensilado de hierba…), los cuales presentan unos
elevados rendimientos de producción de metano. Por otra parte, el negocio del biogás en
Alemania está mucho más desarrollado debido a las elevadas primas y retribuciones de venta
de la energía eléctrica (existen primas por el uso de cultivos energéticos). Asimismo, también
se incentiva económicamente la incorporación del biogás ya depurado, es decir biometano
(biogás con más del 97% de metano), a la red de gas natural
La Federación alemana de Biogás (FvB) prevé que para finales de 2010, Alemania cuente con
un total de 5.700 instalaciones con una capacidad productiva de 2.200 MW y la potencia
instalada media se espera que se reduzca en 2010 a los 430 KW, desde los 500 Kw del 2009.
Probablemente esto se debe a un aumento del interés en instalar digestores en los que se
fermenten cantidades importantes de estiércol de origen animal y de esta manera, los
agricultores alemanes se podrían beneficiar del cobro de una bonificación adicional que
ascendería a 4 céntimos/Kwh por el aprovechamiento de este tipo de sustrato.
Alemania es el país con mayor producción de energía de biogás por habitante de Europa, con
una producción de 29 tep por cada mil habitantes.
P á g i n a | 348
El tamaño más habitual de una planta en Alemania es de unos 400 kW, aunque hay grandes
compañías productoras de energía que están proyectando grandes instalaciones de más de 20
MW. Los residuos agrícolas y los cultivos energéticos (fundamentalmente cereales) son los
principales sustratos para la producción de biogás y existe una prima para fomentar su uso en
la Ley de energías renovables hay materias primas renovables (prima NaWaRo).
P á g i n a | 349
El número de plantas de biogás instaladas en Alemania ha ido creciendo de forma constante, si
bien entre 2006 y 2008 el ritmo de crecimiento se había ido ralentizando. Sin embargo, a
principios de 2009 volvió a crecer la construcción de plantas de biogás, debido a la enmienda a
la Ley Alemana de Energías Renovables (EEG) para incentivar el aprovechamiento de
subproductos.
P á g i n a | 350
En enero de 2009 se empezó a aplicar la nueva Ley de Energías Renovables
Alemania se planteaba aumentar la eficiencia del uso de biogás, utilización de biometano
como combustible para vehículos y mejorar el acceso al biogás (incluso para uso doméstico).
La inyección de biometano a la red de gas natural persigue conseguir que en el año 2020 el 6%
del gas natural que se consuma sea biometano y en 2030 sea el 10%.
Para lograr este objetivo, Alemania se apoya en cuatro bloques normativos:
• Ley de Energías renovables de 2009
• Regulaciones de acceso a la red de gas
• Ley sobre remuneración de la red de gas
• Ley del calor renovable
1.3.1.1 LEY DE ENERGÍAS RENOVABLES DE 2009
En la Ley se contempla una bajada de las tarifas base (del 1%, en el caso del biogás y del 1,5%
para otros tipo de gas). Sin embargo, hay un aumento en las primas, así, la prima por utilizar
materias primas renovables aumenta hasta ct/kWh, llegando a 8 ct/kWh en plantas de menos
de 500 kW. Además, en plantas de menos de 150 kW se puede aplicar una prima de 4 ct/kWh
por emplear un mínimo del 30% de estiércol como sustrato (en plantas de hasta 500 kW de
potencia, se reduce a 1 ct/kWh).
P á g i n a | 351
P á g i n a | 352
Dicho sistema prevé una aplicación por tramos, en la que, en plantas de 150 kW se puede
llegar a pagar hasta 30,67 ct/kWh, dependiendo de las primas que se puedan aplicar.
La Asociación Alemana de Biogás acogió de forma muy favorable esta nueva ley y calculaba
que para finales del año 2009 habría contribuido a que se abrieran 600 nuevas plantas. Para
Josef Pellmeyer, presidente de dicha asociación, las pequeñas de hasta 190 kW están
recuperándose.
1.3.1.2 REGULACIONES DE ACCESO A LA RED DE GAS
El responsable del proyecto es el responsable de la valorización estándar del gas, siendo el
dueño de la red el que debe encargarse de la mayor valorización (odorización, mayor
compresión del biometano, medida de las características del gas antes de su inyección, etc.). El
dueño de la red debe llevar a cabo todas las acciones necesarias (viables económicamente)
para permitir la inyección a la red a lo largo de todo el año. El dueño de la red posee la
conexión y es responsable de su mantenimiento. Sin embargo, los costes de la conexión a la
red (hasta 10 km, incluyendo el sistema de medida y regulación de la presión) deben
compartirse al 50% entre el dueño de la red y del proyecto.
1.3.1.3 LEY DE CALOR RENOVABLE
Su objetivo es conseguir que en 2020 el 14% de la calefacción en Alemania provenga de
energías renovables. Para ello en los nuevos edificios el biometano debería cubrir el 30% de la
demanda global de calor.
1.3.1.4 TENDENCIA EN LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN ALEMANIA
En la actualidad (y según Asociación Alemana de Biogás) la tendencia entre las plantas de
biogás es la siguiente:
•
•
•
•
Plantas pequeñas de biogás, adaptadas a los sitios locales y que emplean estiércol
líquido como cosustrato, para beneficiarse de las primas y que aprovechan el calor
Utilización más intensiva del calor para varios conceptos
o Uso local y directo (edificios, invernaderos, establos, etc.)
o Aportación a sistemas de calor públicos
o Distribución con sistemas de microgás y motores satélites
o Acumulador de calor
o Ciclo orgánico
o Etc
Alimentación a la red de gas natural
o Producción de electricidad y calor con gran eficiencia
o Usar como equivalente de gas natural
Uso de biogás en vehículos
P á g i n a | 353
•
•
1.3.2
Almacén de biogás (por ejemplo, en centrales térmicas combinadas, equilibrio con
energías eólicas y solares).
Desarrollo de una “marca de calidad” del digestato para certificar su calidad
agronómica como fertilizante.
EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN ALEMANIA
1.3.2.1
TECNOLOGÍA DE BIOMETANIZACIÓN, ROS ROCA. PLANTA DE METANIZACIÓN DE
VOLKENSHWAND.
DATOS GENERALES DEL PROYECTO
CAPACIDAD
TIPO DE ENTRADA
INICIO DE OPERACIÓN
DIGESTOR
75.000 Tn/año
Residuos orgánicos y residuos orgánicos industriales
2005
4.000 m3
1.3.2.2
TECNOLOGÍA DE BIOMETANIZACIÓN, ROS ROCA. PLANTA DE METANIZACIÓN PARA
RESIDUOS ORGÁNICOS EN DEISSLINGEN
CAPACIDAD
TIPO DE ENTRADA
DIGESTOR
1.3.2.3
24.000 Tn/año
Residuos orgánicos
2005
1.000 m3+1.900 m3
TECNOLOGÍA DE BIOMETANIZACIÓN, ROS ROCA. PLANTA DE TRATAMIENTO PARA
RESIDUOS ORGÁNICOS EN GESCHER
CAPACIDAD
TIPO DE ENTRADA
P á g i n a | 354
17.500 Tn/año
Residuos orgánicos, lodos de depuradora
2005
1.3.2.4 PLANTA DE HALLE-LOCHAU
Planta de biogás para productos residuales para la producción de biometano. Fermentación
simultánea seca-húmeda (Proceso TNS) Loock Biogassysteme GmbH, Hamburg.
Potencia eléctrica: 1.052 kW
Ejemplos para sustratos de entrada:
• Para fermentación en seco: Residuos biológicos de colección separada
• Para fermentación húmeda: Residuos de separadores de grasa
1.3.2.5 PLANTA NAWARO BIOENERGIE AG ,PARQUE KLARSEE
Esta instalación utiliza maíz y estiércol para producir biogás con el que generar electricidad
suficiente como para abastecer una ciudad de unos 50.000 habitantes. Vista desde el cielo,
esta planta forma un enorme parque industrial de unas quince hectáreas, compuesto por
cuarenta grandes tanques circulares de unos cincuenta metros de diámetro cada uno. Esta
planta fue construida por Envitec Biogás. La potencia instalada es de 20 MW
1.3.2.6 GASOLINERA DE BIOGÁS EN JAMEIN
En el año 2007 se inauguró en Jamein (distrito de Lüchow-Dannenberg) la primera gasolinera
de biogás. Por primera vez, los propietarios de vehículos de gas natural pueden adquirir gas de
combustible basado en recursos regenerativos y recorrer con 10 euros aprox. 250 km, lo que
implica más del doble que con gasolina convencional. Este proyecto fue fomentado por el
Ministerio Federal para Agricultura, Alimentación y Consumidores.
1.3.2.7
1.
EJEMPLO DE OTRAS INSTALACIONES
Descripción: Planta de biogás de cogeneración utilizando materias primas renovables
(maíz de silo, centeno verde/resto de inverno-GPS, cereales de grano, estiércol licuado
de cerdo/vaca, estiércol seco de pollos.
Potencia Instalada: 500 kW de electricidad, 1.350 kW potencia de calefacción
Puesta en marcha: Diciembre 2006
Ubicación: Centro escolar de Peckelsheim con escuela elemental y primaria superior,
instituto de enseñanza media, piscina cubierta y tres pabellones deportivos en la
ciudad de Willebadessen (Alemania)
P á g i n a | 355
2.
Descripción: Planta de biogás de cogeneración alimentada con maíz, estiércol y
ensilado de las granjas de 8 agricultores (propietarios de la instalación Wtscher Bruch
GmbH & Co KG). Proporciona calor a seis casas y tres granjas de cerdos con un total de
2.000 cerdos.
Potencia Instalada: Motor con una potencia eléctrica de 835 kW
Ubicación: Wetscher Bruch, Baja Sajonia, municipio de Diepholz (Alemania)
3.
Descripción: Planta de biogás de cogeneración, planta colectiva de cuatro agricultores
y la lechería Söbbeke. Conexión de la electricidad a la red pública y abastecimiento de
calor a la lechería, para calentar el agua necesaria para limpiar botellas, vasos
Potencia Instalada: Planta de cogeneración en contenedor con un motor carburador
de gas de 520 kW
Puesta en marcha: 2006
Ubicación: Söbeke en Gronau-Epe, Westfalia (Alemania)
1.4
ALGUNAS REFERENCIAS EN BELGICA
1.4.1
EJEMPLOS DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN BÉLGICA
1.4.1.1
TECNOLOGÍA DE BIOMETANIZACIÓN, ROS ROCA. PLANTA DE TRATAMIENTO DE
RESIDUOS EN LOMMEL EN INDUSTRIALPARK MAATHEIDE 73
PROMOTOR
CAPACIDAD
TIPO DE ENTRADA
P á g i n a | 356
BIO-ENERGY
150.000 Tn/año
Restos agroalimentarios de producción de patata
Marzo de 2008
1.5
ALGUNAS REFERENCIAS EN DINAMARCA
1.5.1
INTRODUCCIÓN
Dinamarca: es el octavo máximo país productor de biogás de Europa, con 97,9 ktep totales. De
cualquier forma, sería más indicativo hablar de toneladas equivalentes de petróleo, por cada
1000 habitantes, ya que aunque Dinamarca sea el octavo máximo productor, ocupa el cuarto
lugar en producción energética de biogás por habitante, con 18 tep por cada mil habitantes.
Del mismo modo debido a la densidad de población, España ocupa el décimo lugar en cuanto a
la producción de biogás se refiere, con 7,4 tep/1000 habitantes.
En el año 2008, existían en Dinamarca 20 plantas centralizadas y 55 plantas individuales. Las
plantas individuales son aquellas en los que la carga diaria de sustrato es menor que 50 m3 y
en las que le digestato se reparte en las parcelas próximas como fertilizante; este tipo de
plantas presentan un elevado crecimiento desde el año 2000. Por su parte las centralizadas,
son las plantas en las que la carga del sustrato es de 60 a 500 m3al día y se purifica
posteriormente el digestato.
Además, Dinamarca es uno de los países pioneros en la inyección de biogás en la red de gas
natural, lo que favorece que se puedan cumplir los objetivos previstos para el año 2025 según
el gobierno danés: triplicar la producción actual de biogás.
1.6
ALGUNAS REFERENCIAS EN ITALIA
1.6.1
EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN ITALIA
1.6.1.1
TECNOLOGÍA DE BIOMETANIZACIÓN, ROS ROCA. PLANTA DE METANIZACIÓN DEL
COMMUNE DE VOGHERA EN IMPIANTO DI DEPURAZIONE E TRATAMENTO FORSU.
VIA DEL POSTIGLIONE. 27058 VOGHERA (IT)
PROMOTOR
CAPACIDAD
TIPO DE ENTRADA
P á g i n a | 357
ASM VOGHERA, SPA
27.000 Tn/año
Restos agroalimentarios de producción de patata
Mayo 2007
1.7
ALGUNAS REFERENCIAS EN POLONIA
1.7.1
EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN POLONIA
TECNOLOGÍA DE BIOMETANIZACIÓN, ROS ROCA. PLANTA DE PRETRATAMIENTO DE
KROSNO (PL)
1.7.1.1
CAPACIDAD
TIPO DE ENTRADA
1.8
1.8.1
10.000 Tn/año
Fracción orgánica de RSU después de pretratamiento
mecánico
2006
ALGUNAS REFERENCIAS EN AUSTRIA
INTRODUCCIÓN
Austria: es el séptimo país productor de energía primaria de biogás en Europa, con una
producción de 139,1 ktep. Al igual que sucedía con Dinamarca, será más indicativo realizar una
comparación de las toneladas equivalentes de petróleo por cada mil habitantes, en el que
Austria ocupa el quinto lugar detrás de Dinamarca, con una producción de 16,8 tep/1000 hab.
En Austria predominan las plantas de biogás pequeñas, aquellas que presentan una potencia
instalada menor de 500 kW.
P á g i n a | 358
1.8.2
EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN AUSTRIA
1.8.2.1 PLANTA DE METANIZACIÓN DE VIENA
PROMOTOR
CAPACIDAD
TIPO DE ENTRADA
1.9
1.9.1
WKU
17.000 Tn/año
Restos orgánicos restos
embalados. Residuos verdes
Febrero 2008
de
comida,
alimentos
ALGUNAS REFERENCIAS EN ESTONIA
EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN ESTONIA
1.9.1.1 PLANTA DE METANIZACIÓN DE VALJALA
CAPACIDAD
TIPO DE ENTRADA
40.000 Tn/año
Restos de engorde porcino, lodos de depuradora
2005
1.10 ALGUNAS REFERENCIAS EN OSLO
1.10.1 EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN OSLO
1.10.1.1 BIOGÁS COMO COMBUSTIBLE
En Oslo, se utilizan autobuses con biogás hasta ahora han adquirido 200 unidades, pero tienen
previsto ampliar esta cifra hasta 400 una vez que se construyan las instalaciones para la
producción del biogás.
P á g i n a | 359
1.11 ALGUNAS REFERENCIAS EN FINLANDIA
1.11.1 EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN FINLANDIA
1.11.1.1 PILAS COMBUSTIBLES
En la ciudad finlandesa de Vassa, el metano procedente de un vertedero alimenta las pilas de
combustible, y con él se suministra calor y electricidad a aproximadamente 50 viviendas.
1.12 ALGUNAS REFERENCIAS EN SUECIA
1.12.1 EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN SUECIA
1.12.1.1 BIOGÁS COMO COMBUSTIBLE
Suecia ha apostado fuerte por este combustible, son varias las ciudades suecas que utilizan
biogás como combustible de sus flotas de autobuses y camiones de recogida de residuos
sólidos urbanos.
Pero ha ido más allá, no sólo utiliza biogás como combustible de vehículos, también se utiliza
para propulsar un tren. Este tren, desarrollado por Svensk Biogas y con un coste de diez
millones de coronas (1,08 millones de euros), lleva en funcionamiento desde septiembre de
2005, para recorrer la costa este de Suecia, entre Linköping y Västervik, con 54 pasajeros.
Tiene una autonomía de 600 km con el depósito lleno y puede alcanzar una velocidad punta de
130 Km/h.
1.12.1.2 PLANTA VÄXTKRAFT
Se está construyendo la primera planta de metanización que satisface completamente las
exigencias del Decreto Higiénico de la Unión Europea 1774/2002
(Reglamento (CE) n°
1774/2002 del Parlamento Europeo y del Consejo de 3 de octubre de 2002 por el que se
establecen las normas sanitarias aplicables a los subproductos animales no destinados al
consumo humano)
La planta Växtkraft tratará residuos biológicos, silaje y residuos industriales orgánicos y
dispondrá de una capacidad nominal de 23.000 toneladas por año.
P á g i n a | 360
2 ALGUNAS REFERENCIAS EN ASIA
2.1
INTRODUCCIÓN
Asia es el continente que más instalaciones de biogás ha construido. En 1973 se creó la Oficina
de Difusión del Biogás y posteriormente el Centro Regional de Investigación en Biogás para
Asia y el Pacífico.
2.1.1.1 CHINA
En China, el 70% del combustible para uso doméstico en las zonas rurales proviene de la
descomposición de la paja y los tallos de cultivos.
2.1.1.2 INDIA
En la India, más de medio millón de personas se han servido de plantas de biogás como
combustible doméstico, y hoy en día existen plantas demostrativas multifamiliares donde el
gas se hace llegar por tuberías a cada vivienda por un precio módico.En países como la India,
existen muchas pequeñas instalaciones de biogás para cocinar. Se hacen servir con un triple
sentido:
• Tratar residuos, evitando posibles enfermedades por la mala gestión de residuos y
excrementos.
• Aprovechar el producto digerido para abonar los cultivos.
• Facilitar la cocina y evitar la tala de bosques.
2.1.1.3 JAPÓN
En Japón, presentaron un sistema que consigue fermentar también el hidrógeno, además del
metano, separadamente, lo que amplía los residuos a utilizar para la obtención de biogás,
como los desechos de las cocinas, por ejemplo.
P á g i n a | 361
3 ALGUNAS REFERENCIAS EN AMERICA
3.1
INTRODUCCIÓN
3.1.1.1 NICARAGUA
En los países Latino Americanos también se están desarrollando proyectos industriales de
aprovechamiento de desechos orgánicos para la producción de biogás. En Nicaragua, la
Licorera (CLNSA), fabricante de Ron Flor de Caña, construyó en el año 2005 una planta de
biogás para el aprovechamiento de las vinazas para la producción de biogás. Se trata de una
planta de biogás para la producción de 2.5MW de energía.
3.1.1.2 ESTADOS UNIDOS
En Estados Unidos, existen incluso algunas plantas da biogás de gran tamaño, mientras que en
América Latina se hacen grandes esfuerzos en distintos países.
3.1.1.3 CHILE
Ejemplo: Planta Piloto de Biogás en el Liceo Agrícola de Negrete en VIII Región del BioBio
DATOS GENERALES
CLIENTE
INGENIERÍA_CONSTRUCTOR
TIPO DE ENTRADA
SEPADE. Servicio Evangélico para el Desarrollo
UTEC GmbH, Ingeniería Ecoproy
Desechos orgánicos vacunos y desechos de los
comedores
2008
POTENCIA INSTALADA
40 kW eléctricos
HORAS DE OPERACIÓN
5.000 h
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA 200 MWh
ELÉCTRICA
PRODUCCIÓN
TÉRMICA
DE
P á g i n a | 362
ENERGÍA
100 MWh
4 ALGUNAS REFERENCIAS EN ESPAÑA
4.1
FUENTE: INVENTARIO DE PLANTAS DE BIOMASA BIOGÁS PELLETS DE LOS
ASOCIADO DE APPA (ASOCIACIÓN DE PRODUCTORES DE ENERGÍAS
RENOVABLES) 2008
Este inventario compila las plantas de biomasa, biogás y pellets de los asociados de la sección
de Biomasa de APPA.
4.1.1
4.1.1.1
PLANTAS EN EXPLOTACIÓN
INVENTARIO DE PLANTAS
P á g i n a | 363
P á g i n a | 364
4.1.1.2
CARACTERÍSTICAS TÉCNICA DE LAS PLANTAS
P á g i n a | 365
P á g i n a | 366
P á g i n a | 367
P á g i n a | 368
P á g i n a | 369
4.1.1.3
INSTALACIONES POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS. UBICACIÓN
P á g i n a | 370
4.1.2
4.1.2.1
PLANTAS EN FASE DE PROYECTO
INVENTARIO DE PLANTAS
P á g i n a | 371
4.1.2.2
INSTALACIONES POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS. UBICACIÓN
P á g i n a | 372
4.2
4.2.1
OTROS
PARQUE TECNOLÓGICO VALDEMINGÓMEZ (MADRID)
El Ayuntamiento de Madrid produce a partir de los lodos de depuración de las aguas y del
tratamiento de residuos el 2,6% del consumo de energía eléctrica de la ciudad Madrid, es la
mayor productora de energía renovable procedente de residuos de España.
El Parque Tecnológico de Valdemingómez comprende un amplio conjunto de instalaciones
integrado por cinco Centros de Tratamiento: La Paloma, Las Lomas, Las Dehesas y La Galiana y
el Centro de Biometanización, que constituyen un verdadero escaparate de las más modernas
tecnologías al servicio de la gestión de los residuos urbanos.
En 2009 el Parque Tecnológico de Valdemingómez trató 1.435.091 toneladas de residuos. El
96,6% de esta cantidad procedió de la ciudad de Madrid y el 3,4% restante de los municipios
de Rivas Vaciamadrid y Arganda
El Parque Tecnológico de Valdemingómez se extraen anualmente 20.447.000 Nm3 de biogás,
que son aprovechados para abastecer el consumo de casi la totalidad de los vehículos de
recogida de residuos sólidos urbanos (96,54%) y una parte de los autobuses municipales
(17,26%). En total el número de vehículos asciende a 769, de los cuales 418 se dedican a
recogida de residuos.
Valdemingómez produce una media de 323.000 megawatios/hora al año, es decir el 2,3% del
consumo energético de Madrid. Esto equivale al consumo anual del alumbrado y los semáforos
de la ciudad
4.2.2
PLANTA DE BIOMETANIZACIÓN, COMPOSTAJE Y APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO
DEL GAS VERTEDERO DE PINTO (MADRID).
Esta planta consta de 11 motogeneradores de 1.413 kWe, cada uno de los cuáles consta de un
motor de explosión en ciclo Otto (encendido por bujía), que lleva directamente acoplado un
generador que produce energía eléctrica, que es vertida a la red eléctrica con los dispositivos
adecuados. El conjunto motor – generador va montado en una única bancada, formando así
módulos motogenerador individuales y perfectamente diferenciados.
En la Comunidad de Madrid (CM)existen en la actualidad varias plantas de producción de
biogás localizadas en depósitos controlados de Residuos Sólidos Urbanos (RSU), como las de
Colmenar Viejo,Pinto, Mejorada del Campo y Alcalá de Henares, y que forman parte del Plan
Azul de la Consejería de Medio Ambiente y Ordenación del Territorio, cuyo objetivo es mejorar
la calidad del aire que se respira en la región.
P á g i n a | 373
4.2.3
PLANTA DE CO-DIGESTIÓN DE ECOLOGIC BIOGÁS
Fuente:IDAE, Instituto para la Diversificación y Ahorro Energético Biomasa, Digestores anaerobios
4.2.3.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA PLANTA
Este novedoso proyecto está situado en Vila-sana (Lérida), donde la principal actividad de la
zona es la ganadería y la agricultura. Concretamente, la planta está instalada en una
explotación de porcino con una capacidad para 600 ma-dres reproductoras, 4.800 plazas de
engorde, unos 1.000 lechones y 2.500 plazas para recría.
La clave del éxito de esta planta de biogás se debe al proceso de co-digestión de una mezcla
de purines de cerdo con residuos orgánicos de la comarca. El objetivo de esta planta es acabar
con el problema de los purines, ya que en dicha explotación se generan aproximadamente
11.500 m3 purines/año, que tradicio-nalmente han sido aplicados en campo, generando
grandes problemas de contaminación de las aguas subterráneas.
Ante el excedente de calor del motor, y ante la inminente instalación de otro sis-tema gemelo,
se está estudiando la posibilidad de emplear el calor para calefactar algunas de las naves de
animales (por ejemplo, lechones), para mejorar las condiciones de desarrollo de los animales.
También se piensa aprovechar el calor para mantener caliente un invernadero de productos
hortícolas sito en la finca a escasos metros del moto-generador.
P á g i n a | 374
Por último, también se va a contemplar la posibilidad de producir frío por absorción para
utilizar el calor gratuito en verano y refrigerar las naves, por ejemplo de madres.
4.2.3.2 OPERACIÓN DE LA PLANTA
El proceso de digestión anaerobia se inicia con la descarga de la materia a pro-cesar en dos
depósitos, uno de sólidos y otro de líquidos. Al tratarse de una co-digestión, el material a
digerir es una mezcla del purín (70%) de la propia explotación y de otros residuos orgánicos
(30%) de la zona, como derivados de alcohol, derivados de aceites vegetales, lodos de
depuradora de aguas industria-les, derivados de frutas, cebolla y leche. Concretamente trata
un volumen de 11.500 m3/año de purines y 4.300 t/año de residuos orgánicos. La potencia
eléctrica extraíble de la planta se estima en 380 kW, si bien sería ne-cesario instalar otro motor
de potencia equivalente al existente.
Desde los depósitos, la materia mezclada en las proporciones adecuadas pasa a la planta de
digestión formada por dos digestores anaerobios que trabajan en serie. El primero es el
principal y el segundo es de apoyo. Cada digestor tiene un volumen útil de 1.270 m3 que
totalizan 2.540 m3. Los productos de este proceso son, por un lado biogás y, por el otro,
biomasa digerida. El biogás es introducido en un motor de combustión interna generando
energía eléctrica para autoconsumo y exportación a la red. La biomasa digerida será para la
aplicación en campo o invernadero.
P á g i n a | 375
4.2.3.3 RESULTADOS DE FUNCIONAMIENTO
La operación de la planta es progresiva y actualmente los digestores no están trabajando al
máximo rendimiento. Trabaja con 9.000 m3/año de purines y 2.200 t/año de residuos
orgánicos, generando una producción de biogás aproximada de 800.000 m3/año. El motor
instalado funciona las 24 horas del día, a plena capacidad, dando lugar a:
⇒ Producción eléctrica de 191 kW, que resulta en unos 1.528.000 kWh/año.
⇒ Producción térmica de 214 kW, es decir, unos 1.712.000 kWh/año.
Con un incremento de la alimentación hasta el máximo de capacidad de los digestores se
producirá prácticamente el doble de biogás y, por tanto, de electricidad y de calor.
La inversión realizada hasta el momento ha sido de 1.080.000 €, con una subvención pública
del 40%. En un futuro cercano la idea es ampliar la instalación con un segundo equipo de
cogeneración, que supondrá una inversión de 300.000 €. Hacer una inversión en una planta de
estas características supondrá conseguir unos ingresos fijos derivados de la actividad
ganadera, debido a la venta de energía eléctrica a la red y un aprovechamiento térmico para la
propia explotación. Según Ángel Porta, gerente de Ecologic Biogás, la amortización de dicha
inversión se realizará a los 5-6 años. Además de los beneficios económicos ya mencionados,
este proyecto es una so-lución medioambiental para los residuos de la zona, ya que se reduce
la carga de olor 95 veces respecto al purín fresco, y este biofertilizante es más homogé-neo, los
nutrientes están más mineralizados y la absorción por los cultivos es mejor. De esta manera, se
consigue menor uso de fertilizantes de origen quími-co y menor contaminación de suelos y
aguas.
P á g i n a | 376
La planta la maneja y opera una sola persona, que dedica de tres a cuatro horas diarias. Sus
tareas son:
Supervisar las descargas de residuos desde el exterior, es decir, los que provienen de
fábricas vecinas.
Preparar una mezcla adecuada de sólidos/purines con la que alimentar al proceso de
biodigestión.
Supervisar la cantidad de aire que se introduce a los gasificadores y, en su caso,
reajustarla.
Supervisar el funcionamiento del grupo moto-alternador. Esta tarea se puede realizar
a distancia a través de una conexión GSM.
4.2.4
PLANTA DE TRATAMIENTO DE PURINES DE TRACJUSA
4.2.4.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES
La planta de TRACJUSA está localizada en el término municipal de Juneda (Lérida), y aplica el
proceso registrado VALPUREN para el tratamiento de purines de la comarca circundante.
Recibe y procesa los purines excedentes de 180 ganaderos asociados.
Estos ganaderos han organizado un plan de gestión conjunto que engloba el de todos los
purines que se generan en la comarca, distribuyéndolos a los terrenos agrícolas y a las dos
plantas de tratamiento de la comarca de Les Garrigues. Del purín total que se produce en la
comarca, el 50% se trata en las plantas y el resto se aplica como fertilizante. Un 90% lo
gestiona la unión de ganaderos y el resto los ganaderos por su cuenta, pero reportando a la
asociación. Esto es fundamen-tal para el éxito de la gestión del aprovisionamiento de purines
de la planta.
Las ventajas de este proceso son:
Resuelve de raíz el problema de los purines excedentes a coste asumible por el
ganadero.
Recupera más del 95% del N contenido en el purín y prácticamente todo el P y K.
P á g i n a | 377
La biodigestión elimina el mal olor del purín, por lo que no hay emisio-nes de olores
que produzcan molestias a la vecindad.
Mediante la biodigestión se recupera el contenido energético del purín en forma de
biogás, por lo que se reduce el consumo y la factura de gas natural.
Las principales características de la planta son:
Capacidad de tratamiento: 100.000 t/año.
Potencia eléctrica de generación: 16,3 MW (5-8% procedente del biogás y resto de gas
natural).
Producción de fertilizante: 6.000 t/año, con una composición N-P-K de 8-4-6, y 60% de
materia orgánica.
Los ingresos de la planta se generan por tres vías:
•
•
•
97% Electricidad.
2% Fertilizante peletizado.
1% Canon de tratamiento y gestión.
4.2.4.2 FUNCIONAMIENTO
El proceso comienza cuando el purín es transportado desde las granjas, y llega a la planta en
camiones o en tractores con cisterna. Los vehículos son pesados en una báscula, descargan
(300 m3/h), y vuelven a la báscula para calcular elpurín descargado. Antes de la salida, el
P á g i n a | 378
vehículo se desinfecta si va a otra granja distinta, para evitar la transmisión de posibles
infecciones o enfermedades.
Una vez descargado el purín, este pasa a uno de los tres tanques de almacenamiento; de ahí
pasan a los digestores (digestión anaerobia). Los digestores, de 3.000 m3 trabajan a 37,5 oC,
con un tiempo de retención de 21 días. Además del biogás, que se almacena en un gasómetro
antes de su empleo en el motor, los productos de la digestión son:
El digestato, que se concentra por centrifugación, dando lugar a un 25-30% de fracción sólida y
el resto de fracción líquida.
La fracción líquida, que se neutraliza con ácido sulfúrico(H2SO4), para la fijación del ni-trógeno
amoniacal, y luego pasa a un evaporador , donde el agua extraída se reutiliza como agua de
aportación a las torres de refrigeración de la planta, en tanto que el jarabes e une al lodo
centrifugado. Después, se realiza un secado indirecto de la mezcla en un secadero, que
produce vapor de agua y fertili-zante en polvo. Este último se peletiza y tiene un N-P-K 8-4-6 y
60% de materia orgánica. Dicho abono es vendido a un precio del orden de 40-45 €/t
(FOB)aproximadamente.
La demanda térmica de la planta supera con creces la producción de biogás. Por eso, la unidad
de cogeneración de la planta se alimenta con la mezcla de biogás producido en los digestores y
gas natural. La cogeneración está constituida por 6 motores de 2,7 MW cada uno.
El agua de refrigeración de camisas se aprovecha para calentar los digestores a una
temperatura aproximada de 37,5 oC y para concentrar la fracción líquida neutralizada. A su
vez, los gases de combustión pasan a la caldera de vapor y de ahí van a la chimenea sin haber
entrado en contacto con el purín, por lo que no aportan contaminación del mismo a la
atmósfera. El vapor se utiliza para secar la mezcla del lodo centrifugado y del concentrado de
la fracción líquida neutralizada, obteniéndose un polvo fertilizante que se peletiza para su
comercialización.
P á g i n a | 379
4.2.4.3 CONCLUSIONES
A la vista de la baja producción de biogás, que se debe a la poca capacidad del purín como
generador del mismo, se están utilizando otros residuos como co-sustratos que permiten
aumentar la producción de biogás.
Los resultados de las pruebas de producción de biogás sin o con co-digestión son
contundentes:
– Sólo purines: 12 N/m3 biogás/m3 de sustrato
– Purines con cosustratos hasta el 10%: 15-25 N/m3 biogás/m3 de sustrato
También es de gran interés, por su impacto en la productividad de biogás, que el purín llegue a
la planta lo más fresco posible, es decir, que haya transcurrido el menor tiempo posible desde
su deposición. Por ejemplo, cuanto más tiempo se almacena en una granja, menos biogás se
puede producir con él, hasta el ex-tremo de que un almacenamiento de 2 meses reduce la
productividad de biogás en un 75%. La biodigestión de purín fresco en la planta evita las
emisiones de efecto invernadero en las balsas de almacenamiento de las granjas, ya que el
metano emitido en las mismas tiene un efecto invernadero 21 veces mayor que el del CO2,
que se emite en la combustión de dicho metano en la planta.
El tratamiento del purín aplicando digestión anaerobia en cabecera produce los siguientes
efectos beneficiosos:
1 Se eliminan los olores desagradables del purín tanto en su tratamiento como en el
fertilizante obtenido.
2 Se recupera la energía renovable del purín en forma de biogás con el que se genera
electricidad y calor útil, que se utiliza en la concentración y se-cado del purín.
3 Permite la fabricación de un fertilizante orgánico y mineral homogéneo y de buena calidad.
4.2.5
4.2.5.1
EJEMPLOS DE UTILIZACIÓN DE BIOGÁS
EJEMPLOS UTILIZACIÓN BIOGÁS COMO COMBUSTIBLE EN VEHÍCULOS
Grupo Heras.
En 2005 el Grupo HERA abre la primera estación de servicio de biogás natural para vehículos
que actualmente suministra a parte de la flota de las instalaciones del Grupo en Coll Cardús
(Barcelona) y a vehículos oficiales del municipio de Vacarisses (Barcelona)
P á g i n a | 380
4.2.5.2
EJEMPLOS UTILIZACIÓN BIOGÁS EN MOTORES DE GAS PARA GENERACIÓN
ELÉCTRICA
Ecoparque de La Rioja
En España, se tiene un ejemplo del uso de turbinas de gas mediante biogás generado en el
Ecoparque de La Rioja, un centro de recogida y reciclaje de RSU, compostaje y generación
energética con biogás. En marzo de 2005 abrió el Ecoparque de la Rioja.
El Ecoparque incluye una instalación de digestores de biogás, con una producción de estimada
en 8.000.000 m3 anuales. Con este biogás se alimentan dos motores de cogeneración a gas
Jenbacher de GE Energy con una potencia eléctrica unitaria de 1,09 MW, para generar 19
millones de kWh anuales, de los que se vuelcan a la red 15.000.000. Los grupos Jenbacher de
GE, provistos de un sistema patentado de combustión de mezcla pobre LEANOX, aseguran la
relación aire/gas adecuado para todas las condiciones de fiabilidad
4.2.5.3
EJEMPLOS UTILIZACIÓN BIOGÁS PARA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA CALORÍFICA
Vertedero de La Zoreda (Asturias)
Un buen ejemplo de producción de energía calorífica por combustión de biogás es el Horno
Incinerador de Residuos Hospitalarios instalado en el vertedero de La Zoreda (Asturias).
Construido en 1993, cumple la función de eliminar los residuos clínicos e infecciosos
generados en los hospitales asturianos. Se consume un promedio de 300 m3/h del biogás
generado en el vertedero, con las que se eliminan unas 1708 t/año de residuos clínicos y 299
t/año de residuos infecciosos.
P á g i n a | 381
CAPITULO 12.
INVESTIGACIONES Y PROYECTOS
1 ANÁLISIS DE LAS INVESTIGACIONES SOBRE PRODUCCIÓN DE
BIOGÁS
1.1
PUBLICACIONES
Para realizar la búsqueda de los artículos científicos que se han publicado en revistas
internacionales en el periodo comprendido entre enero de 2000 y Junio de 2007 se ha
utilizado la base de datos ISI WEB OF KNOWLEDGE.
En un primer análisis de los resultados obtenidos a nivel mundial se han encontrado 1923
publicaciones relacionadas con el biogás en función de los términos o palabras clave utilizados.
Entre esas publicaciones se encuentran artículos relacionados con la producción propiamente
dicha del biogás, el tratamiento de los gases de vertedero, la posterior utilización del biogás,
así como aquellos que claramente hacen referencia al proceso de digestión anaeróbica de
diferentes tipos de residuos(residuos agrícolas, lodos o fangos de depuración, residuos
urbanos e industriales,residuos ganaderos, etc.
Página | 383
Gráfico 1.1Número de artículos publicados entre Enero de 2000 y Mayo de 2007 sobre biogás. (a) Anivel
mundial, (b) en España
Página | 384
Gráfico 1.2. Instituciones españolas con publicaciones sobre el biogás en el periodo 2000-2007
En las instituciones españolas cabe destacar el reducido número de artículos escritos con
participación conjunta, lo que indica el bajo índice de colaboración entre las mismas
Sin embargo, las colaboraciones con centros extranjeros son algo más significativas.
El análisis temático de las publicaciones permite conocer las líneas de investigación en que
están implicados cada uno de estos centros. Cabe destacar, como ya se comentó
anteriormente, que son mayoritarios los artículos que están relacionados con el proceso de
digestión anaeróbica de diferentes tipos de residuos.
Página | 385
En el campo del empleo de las tecnologías de digestión anaeróbica para el tratamiento de los
residuos generados en industrias como las agroalimentarias, se han desarrollado
investigaciones en industrias como la cervecera, azucarera, láctea, oleícola, etc. Este campo es
bastante común y sobre él se han desarrollado investigaciones en la Unidad de Procesos
Industriales y Medioambiente del Instituto de la Grasa (IG, CSIC), el grupo de Ingeniería
Química de la Universidad de Córdoba, el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de
Sevilla (IRNAS, CSIC), el Centro de Ciencias Medioambientales (COMA,CSIC), la Universidad
Pablo de Olavide de Sevilla, la Universidad de Jaén, la Universidad de Cádiz, la Universidad de
Castilla La Mancha y la Universidad de Extremadura.
En la investigación de los procesos de codigestión, los cuales permiten mejorar la producción
de biogás, tienen actividad las Universidades de Lleida, Girona y Autónoma de Barcelona. Esta
última participa en el proyecto europeo “Promotion of Biogas forElectricity and Heat
Production in EU Country. Economic and Environmental Benefits ofBiogas from Centralised Codigestion”.
Se observan varios artículos de la Universidad del País Vaco y del Instituto de Investigaciones
Químicas y Ambientales de Barcelona (IIQAB) basados en un estudio sobre la influencia de los
diferentes parámetros de los que depende el proceso anaeróbico(pH, tiempos de retención,
contaminantes orgánicos) en la producción de biogás.
La Universidad de Sevilla desarrolla su investigación en el estudio de nuevos reactores para el
proceso de digestión de las aguas residuales. En este caso cabe resaltar que su objetivo es que
toda la tecnología desarrollada a escala de laboratorio se plasme a escala industrial. En este
sentido, uno de sus exponentes ha sido el diseño, construcción y puesta a punto del digestor
Anaerobio Andaluz (DA1), también se diseñó, a escala industrial, el DA0, de bajo coste y el
DA2.
En la Universidad de La Coruña el grupo de Ingeniería Ambiental también trabaja en el campo
del tratamiento de aguas residuales y en el desarrollo y optimización de biorreactores para el
tratamiento de efluentes gaseosos. Parte de los estudios realizados fueron aplicados al
tratamiento de efluentesen la industria.
El grupo de Biotecnología Ambiental de la Universidad de Barcelona dirige sus líneas de
investigación hacía las aguas residuales: eliminación biológica de nutrientes en unReactor
Discontinuo Secuencial (Sequencing Batch Reactor, SBR); digestión anaeróbicade lodos de
depuradora y de la FORSU; tratamiento de purines por digestión anaerobica
y postratamiento en SBR.
Aunque en España los proyectos relativos al uso energético del biogás producido en la
desgasificación de vertederos son los más destacados (24, entre 1999-2004) (IDAE,2005a), no
ocurre así en las publicaciones relacionadas con este tema. En la Tabla dePublicaciones se
puede ver que sólo en la Universidad de Oviedo se han producido publicaciones relacionadas
con este tema. En esta Universidad destaca el grupo deIngeniería Ambiental (GIA) que realiza
Página | 386
investigación en el campo de los RSU en la producción y aprovechamiento del biogás
procedente de vertederos, así como en la producción de biogás a través de la digestión
anaeróbica de RSU en biorreactores.
En el campo de la purificación del biogás, desempeña tareas de investigación la Universidad
Complutense, con el estudio de materiales que pueden ser utilizados como adsorbentes en los
tratamientos posteriores del biogás.
En la Universidad de Cádiz parte de sus líneas de trabajo están enfocadas hacía el diseño de
sistemas para la purificación del biogás producido en digestores anaeróbicos de plantas de
tratamiento de aguas residuales ,tanto a nivel de laboratorio como semi industrial (Grupo de
Investigación en Reactores Biológicos y Enzimáticos) y también a las tecnologías para la
reducción o eliminación de la contaminación de residuos líquidos y sólidos (Grupo de
Tecnología del Medio Ambiente).
producen en las estaciones depuradoras de aguas residuales pueden someterse a tecnologías
de digestión anaeróbica para producir biogás. En este caso destaca laUniversidad de Cádiz, con
el desarrollo de sistemas que permitan mitigar los efectosque provoca la evacuación directa al
medio de vertidos con alta carga orgánica.
Las Universidades de Santiago de Compostela, Cantabria, Navarra, Valencia y Politécnica de
Valencia, así como diferentes empresas (SELCO, AGRALCO, CEIT) realizan parte de su
investigación en la aplicación de técnicas de ingeniería de sistemas, comunicaciones y control
de los procesos de digestión anaeróbica de residuos, producción de biogás, etc.
Desarrollan modelos matemáticos y simulación de sistemas complejos, equipos de
monitorización avanzada, aplicaciones telemáticas para la supervisión y control de procesos
remotos y aplicaciones informáticas para la simulación y optimización de sistemas.
En la Universidad de Valladolid destaca el grupo de Tecnología Ambiental delDepartamento de
Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. Este grupo estudia los sistemas de
tratamiento de la contaminación y la aplicación de herramientas de control y gestión
ambiental en los sectores industriales. Sus líneas de investigación van dirigidas hacia la
depuración anaeróbica de aguas residuales mediante la eliminación simultánea de nitrógeno y
sulfato (SURAMOX), aplicación de procesos anaeróbicos para la gestión de residuos,
minimización de fangos, hidrólisis en digestión anaeróbica termofílica y seguimiento y control
de instalaciones de tratamiento de la contaminación.
Finalmente, con respecto a los usos posteriores del biogás, aunque el número de artículos es
muy bajo, destacan la Universidad de Jaén, el CIEMAT y la Universidad de La Laguna.
Página | 387
1.2
PATENTES
La búsqueda de patentes sobre producción de biogás se ha realizado en la base de datos
esp@cenet, considerando las invenciones patentadas desde el año 2000 hasta junio de 2007.
Las patentes encontradas se diferencian en dos grupos: las que se basan en el proceso de
producción y aquellas destinadas a la purificación del biogás.
La búsqueda de patentes sobre producción de biogás se ha realizado en la base dedatos
esp@cenet, considerando las invenciones patentadas desde el año 2000 hastajunio de 2007.
Las patentes encontradas se diferencian en dos grupos: las que se basanen el proceso de
producción y aquellas destinadas a la purificación del biogás
1.2.1
PATENTES SOBRE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
Gráfico 1.3.Distribución de patentes sobre producción de biogás por países.
Página | 388
1.2.2
PATENTES SOBRE PURIFICACIÓN DE BIOGÁS
Página | 389
Página | 390
1.3
PROYECTOS EUROPEOS
Otro indicador del nivel en la investigación sobre aspectos del biogás lo constituyen los
proyectos europeos. Considerando tanto los proyectos que han estado vigentes durante los
últimos 7 años, como los que lo están en la actualidad y seguirán estando durante los próximos
años, se han encontrado 43 proyectos con una duración y dotación presupuestaria diferente.
En 17 de estos proyectos participan empresas,universidades y OPIs españolas.
Página | 391
todos los proyectos están recogidos en el Anexo IV Dentro del programa CENIT, se encuentra
el proyecto OTERSU, cuyo objetivo es aumentar la cantidad de subproductos valorizables a
partir de los residuos depositados en centros de tratamiento. Se investigan procesos que
incluyen todas las alternativas en busca de un producto innovador que se adapte a todo tipo
de situaciones y necesidades. La obtención de biogás a partir de residuos es una línea de
investigación destacada que en el segundo año del proyecto ha dado como resultado el diseño
y construcción de una planta de limpieza de biogás, que será utilizada como base para la
experimentación, y la realización de los primeros ensayos de limpieza con el biogás procedente
de un proceso de digestión anaerobia de residuos de matadero.
Página | 392
2 REFERENCIAS DE ALGUNOS PROYECTOS
2.1
PROYECTO LIFEBIOCELL
Fuente: www.protecmas.es
El objetivo de este proyecto es demostrar la viabilidad técnica y económica de la producción
de energía a partir de biogás, utilizando pilas de combustible tipo PEMFC y tipo SOFC,
adaptadas a una EDAR, y desarrollar herramientas adecuadas para su implementación
industrial así como la valoración de su impacto medioambiental.
2.2
PROYECTO DE I+D EFECTIVE
Proyecto de I+D Europeo EFFECTIVE con 6 pilas de 300 w..Gases testados: Vertedero, Aguas
residuales, Biogás industrial, Agrícola
Página | 393
2.3
PROYECTO BIOSOFC
•
•
•
•
•
•
2.4
Proyecto europeo para testar biogás en pilas SOFC
Se usará biogás de diferentes procedencias
Test en 4 localizaciones en España
Participación y apoyo de Siemens
Inicio del proyecto: 1/1/2006
Cofinanciado por el programa LIFE
PROYECTO MICROPHILOX
•
•
•
Testaje con una MT de 60 kW en relleno sanitario de CESPA, Barcelona.
Testaje de un sistema innovador de limpieza de biogás para la eliminación de H2S y
Siloxanos (15 m3/h).
Cofinanciado por el programa LIFE
Página | 394
CAPITULO 13.
CONCLUSIONES
1 CONCLUSIONES.
FUENTE: ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DEL BIOGÁS “EL FUTURO DEL BIOGÁS
EN ESPAÑA”. 07 DE ENERO DE 2010
La asociación Europea AEBIOM ha estimado que el biogás de digestor puede llegar a producir
entre el 2 y el 4 % de la energía primaria consumida en Europa:
Recomienda que hasta 2020 se utilice para la producción de biogás un 35 % de los purines, un
40 % de los residuos orgánicos disponibles, así como los lodos de depuradoras de agua. Sí
estas materias primas se suplementan con cultivos energéticos producidos en el 5 % de las
tierras cultivables, el biogás podría contribuir entre un 2% y un 3% a la producción de energía
eléctrica, entre un 1% y un 2% al combustible para transporte, y en un 1% al suministro de
energía térmica.
Las medidas a tomar deberían tener en cuenta:
La integración de la política de residuos en los planes energéticos
El soporte financiero para el desarrollo de las infraestructuras necesarias, tales como
redes de tuberías para biogás, estaciones depuradoras, plantas de biogás, y redes de
distribución de la energía térmica
Incentivos para impulsar el coche ecológico
Tarifas que contemplen la utilización de purines junto con podas verdes y cultivos
intermedios para la producción de biogás
Libre acceso gratuito a las redes de gas natural para la inyección de biometano
Subvenciones al biometano, o bonos, por m3 de biometano utilizado como
combustible
Seleccionar proyectos de biogás para ser elegibles a los fondos de la EU de ayuda al
desarrollo rural
Página | 396
2 CONCLUSIONES.
FUENTE: MESA SOBRE MATERIA PRIMA AGRARIA Y BIOCOMBUSTIBLES.
MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE, Y MEDIO RURAL Y MARINO. 16
SEPTIEMBRE 2010
1) En el Plan de Energías Renovables (PER) 2005-2010 se justifica la producción de biogás
como una solución medioambiental y de tratamiento de residuos. No obstante, como
se contempla en los países de nuestro entorno, en el nuevo PER 2011-2020 se debe
considerar al biogás en general y el del sector agrario en particular como una energía
renovable, que además tiene una componente medioambiental de reducción de
emisiones evitadas de Gases de Efecto Invernadero (GEI) en el sector eléctrico y en el
caso de los purines también permite reducir el metano del capítulo de “Gestión de
estiércoles” del Inventario Nacional de Emisiones. Ello facilitará el cumplimiento de los
compromisos de España en relación con el Protocolo de Kyoto. Además permite
reducir los malos olores.
2) La producción total de subproductos agroindustriales susceptibles de ser utilizados en
la producción de biogás de digestión alcanza la cifra de 78,87 millones de toneladas
por año, de las que el 94,09 % corresponde a estiércoles y purines, el 0,15 % a harinas
SANDACH y el 5,76 % a diferentes tipos de residuos vegetales y de la industria
agroalimentaria.
3) La biodigestión de subproductos agroindustriales generan en general un digestato rico
en nitrógeno, por ello para facilitar su gestión y la viabilidad funcional de las
instalaciones, en la mayoría de los casos, se deberá complementar el digestor con
sistemas de tratamiento del digestato que faciliten su gestión.
4) Teniendo en cuenta el bajo rendimiento energético de los estiércoles y purines, la
utilización de las harinas SANDACH como cosustratos potencia la produCción de
biogás, mejorando la rentabilidad de las instalaciones. Por ello deben fomentarse las
plantas de Categoria 2 para la producción de harinas de esta categoría, ya que
actualmente la mayoría de los SANDACH de Categoria 2 se están procesando en
plantas de Categoria 1 y las harinas resultantes quedan invalidadas para poder ser
utilizadas en plantas de biogás.
5) El potencial de generación de biogás agroindustrial en España es de 1.930 millones de
m3/año, para la referida producción total de subproductos de 78,87 millones de
toneladas por año.
Página | 397
6) En el cumplimiento de los objetivos sobre previsiones de tratamiento de subproductos
SANDACH y agroindustriales ha de tenerse muy en cuenta las barreras que deben
salvarse sobre capacidad de suministro de los mismos, así como los inconvenientes
que se derivan de su producción muy localizada en ciertas áreas que incide sobre los
costes de transporte, especialmente en el caso de la subproductos agroindustriales.
7) Considerando un periodo de trabajo de 7.500 horas por año y una producción de 2,8
Kwh/m3 de biogás, los 1.930 millones de m3de biogás por año, equivalen a una
potencia teórica instalada total en España de 720 Mw. Estimando que un 30% de la
producción de subproductos agroindustriales tiene los mejores condicionantes de tipo
técnico, de manejo y económicos para ser utilizados en plantas de biogás, se puede
concluir que en España, el cupo de potencia instalada para el biogás de digestión
podría fijarse en 216 Mw en el nuevo PER 2012-2020.
8) Teniendo en cuenta entre otros factores el diferente dimensionamiento de las
instalaciones de vertederos (RSU) y las de digestión, así como la diferencias
tecnológicas entre ambos sistemas de producción de biogás, se hace imprescindible
asignar cupos diferentes para cada subgrupo específico de sistema de producción de
biogás que facilite el cumplimiento de los objetivos propuestos en cada uno de ellos en
el nuevo PER 2012-2020.
9) El proceso de metanización se produce a temperaturas mesófila (37ºC) o termófila
(55ºC) y por tanto ineludiblemente deberán calentarse hasta esas temperaturas los
subproductos agroindustriales para que tenga lugar el proceso de biometanización. En
consecuencia, teniendo en cuenta que la cogeneración genera 2.400 Kcal/m3 de
biogás, el autoconsumo medio en energía térmica de la biodigestión de subproductos
agroindustriales, en las condiciones productivas españolas, se sitúa en el entorno del
68% del calor efectivo generado. Este condicionante de autoconsumo térmico de la
producción de biogás de digestión deberá tenerse en cuenta a la hora de fijar los
requerimientos sobre el Rendimiento Eléctrico Equivalente en la codigestión de
subproductos agroindustriales.
10) La digestión del 30% de los 78,87 millones de toneladas por año de subproductos
agroindustriales reducirían las emisiones de Gases de Efecto Invernadero 3.400.747 t.
de CO2-Eq/año (Por emisiones evitadas en la generación eléctrica y “Gestión de
Estiércoles”), que a un precio medio del derecho de emisión de 20 €/t de CO2,
suponen 68 millones de euros anuales que pueden ahorrarse en la compra de
derechos de emisión para el cumplimiento del Protocolo de Kyoto.
Página | 398
11) Atendiendo al tipo de subproductos agroindustriales y sus mezclas, así como en base a
los costes reales de generación eléctrica de biogás de digestores, los ingresos
complementarios a las actuales tarifas para rentabilizar las instalaciones, equivaldría a
un incremento de tarifas que se situaría entre unos ratios de 12,33 c€/Kwh y 34,34
c€/Kwh, esta última para instalaciones de biogás con tratamiento complementario del
digestato, que únicamente traten purín, y para potencias instaladas de menos de 0,5
Mw. Aunque los ingresos se expresen como incremento de la tarifa actual (c€/kwh),
ello no quiere decir que su financiación tenga que ser asumida por la misma, sino que
se podrán estudiar otras fuentes de financiación complementarias a la tarifa, como
puede ser la derivada del ahorro económico de la compra de derechos de
emisióndebida a la reducción de emisiones de CO2.
12) Considerando un valor medio de la nueva prima eléctrica de 20,45 c€/Kwh,(Sobrecoste
de 10,21 c€/Kwh sobre la actual tarifa de 10,24 c€/Kwh) y se asume la estimación de
potencia instalada de 216 Mw para el biogás de digestión, resulta un coste anual total
de la tarifa eléctrica de 331 millones de euros en el nuevo PER 2011-2020. Si a esta
cifra se deducen los 57 Millones de euros de ahorro por la compra de derechos de
emisión, resultan unas previsiones reales financieras anuales de 274 millones de euros
para la tarifa eléctrica del nuevo PER 2011-2020.
13) Teniendo en cuenta que la valorizan energéticamente de subproductos
agroindustriales tienen un reducido potencial de producción de biogás, las potencias
instaladas, en la mayoría de los casos, no sobrepasa 1 Mw/h y por tanto en el nuevo
régimen de tarifas se deben hacer más tramos de tarifa, tanto para las potencias
instaladas inferiores de 500 kw/h como las mayores de 500 kw/h de los actuales
tramos del Real Decreto 661/2007.
14) De forma similar al modelo alemán, sería interesante evaluar la opción de aplicar un
sistema en el que las tarifas que puedan acumularse en los distintos tramos.
15) Con el fin de potenciar objetivos muy concretos como, utilización de sustratos de
menor rendimiento en el proceso como los purines, tratamientos de valorización del
digestato para su posterior uso como estiércol, mayor purificación del biogás para
inyección en la red de gas natural, etc. se podría implementar un sistema de
bonificación complementario a las tarifas, tal y como se está realizando en Alemania.
16) Para proporcionar confianza a inversores y promotores, así como para facilitar el
acceso a los créditos a la inversión, las nuevas tarifas deberían estar garantizadas
durante el tiempo medio de vida de estas instalaciones.
Página | 399
17) La conexión a las redes para la evacuación de la energía eléctrica producida por el
biogás debe efectuarse mediante una distribución de cargas que hagan viable las
instalaciones de digestión, por ello es necesario el desarrollo de la Disposición
adicional decimotercera del Real Decreto Ley 661/07, en donde se prevé el reparto de
costes y gastos entre los operadores de las redes y los productores, en este caso los de
biogás.
18) Deberá homogeneizarse y simplificarse en lo posible la tramitación de las
autorizaciones de las plantas de biogás, haciendo más fácil la aplicación de las
diferentes normas aplicables por los distintos Departamentos ministeriales y
Consejerías de las CCAA implicadas en la autorización de las mismas.
Página | 400
3 CONCLUSIONES.
FUENTE: GNERA ENERGÍA Y TECNOLOGÍAS S.L. EXPOBIENERGÍA 2010,
JORNADAS TÉCNICAS “BIOGÁS:VISIÓN GLOBAL” 27 DE OCTUBRE 2010. LA
ESTRATÉGICO
A pesar de los objetivos muy altos para biogás agroindustrial para 2020, el nuevo RD
que se prepara (y cuya publicación se espera para antes del final del año) no deja ver
las mejores previsiones para la implementación de nuevas plantas
El RD 661/2007 ha mejorado la situación para el biogás frente a la normativa anterior
(en particular el RD 436/2004) pero no parece haber sido suficiente para un aumento
significativo de la potencia/del número de plantas de biogás:
Página | 401
Página | 402
BIBLIOGRAFÍA
BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS
1 PRINCIPALES DOCUMENTOS
•
Acuerdo para el Desarrollo Energético Sostenible de Extremadura (ADESE)
•
Directrices para la utilización del efluente de la digestión anaerobica como
biofertilizante” proyecto de investigación colectiva agrobiogas
•
El Sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y
biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16
de Septiembre de 2010.
•
Estudio de Soluciones viables para el aprovechamiento del biogás en Extremadura.
ALTERCEXA.
•
Estudio del Impacto Macroeconómico de las Energías Renovables en España. Año 2009
•
Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d “Situación actual de la producción de
biogás y de su aprovechamiento”
•
Inventario de plantas de biomasa biogás pellets de los asociado de appa (asociación de
productores de energías renovables) 2008
•
Jornadas técnicas “biogás: visión global 27 de octubre 2010” Gnera energía y
tecnología s.l. la producción de electricidad a partir de biogás. marco legal y
estratégico.
•
Manual para la producción de biogás. Instituto de Ingeniería Rural, INTA Castelar.
•
Plan de Energías Renovables 2005-2010
•
Plan de Acción Nacional de Energías Renovables 2011-2020
•
Plan de Biodigestión de Purines. Ministerio de medioa ambiente y medio rural y
marino
•
Tecnologías avanzadas de generación eléctrica.Plantas biogás vertedero. Octubre
2001. Ente Vasco de la Energía
Página | 404
•
Taller Demostrativo sobre el aprovechamiento energético de purines en Extremadura.
13,14,15 de Diciembre 2010. Proyecto ALTERCEXA
•
III Jornada, biocombustibles, aplicaciones prácticas en la industria agroalimentaria.
Finca la Orden, 18 de noviembre 2009
2 PRINCIPALES PÁGINAS WEBS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
www.aebig.org
www.agenex.es
www.ainia.es
www.appice.es
www.ci2am.es
www.eurobserv-er.org
www. extremambiente.es
www.expobioenergia.com
www.idae.es
www. marm.es
www.probiogas.es
www.protecma.es
www. utec-bremen.de
Página | 405

informe complementario sobre el estudio de soluciones viables para

Transcripción

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