SARGA - Life + MANEV

Evaluación de gestión de estiércoles y tecnologías de
tratamiento para una protección ambiental y una
ganadería sostenible en Europa
LIFE +
MANEV
Convocatoria 2009
Evaluation of manure management and
treatment technology for
environmental protection and sustainable
livestock farming in Europe.
2008
LIFE presentation
Datos generales
○ 8 socios:
SODEMASA, Universidad de Aarhus, Universidad de Milan, CRPA,
GIRO CT, ITACyL, CSIC, Wamia Mazury.
○ Duración
Del 01/01/2011 hasta el 31/12/2014.
○ Presupuesto
Presupuesto total del proyecto:………………………4.165.832 €
Contribución de la Comisión Europea:……………2.076.153 €
○ Proyecto de Demostración en el ámbito
Política Medioambiental y Gobernanza
○ Área de política del proyecto:
Cambio Climático
Aarhus University
Centro Ricerche Produzioni Animali - CRPA
•• La Facultad de Ciencias Agrícolas: plantilla de 375 científicos.
•Tecnologías de almacenamiento, aplicación en campo, amoniaco, olores y reducción de
emisiones de GEI, separación del estiércol y producción de biogás.
•FP-6 EU-Agrobiogas y ForskEL relacionado con el tratamiento de estiércol con producción de
biogás.
Università degli Studi di Milano
•Proyectos relacionados con biogas y el tratamiento de estiércol para la UE
•Ha coordinado el proyecto LIFE04ENV/IT/000454 “OptiMa-N-Optimisation of Nitrogen
Management of Groundwater Quality Improvement and Conservation.”
Fundació Estudis del Medi Ambient de Mollet del Vallès –
GIRO Technological Centre
• El Departamento de Ingeniería Agraria (DIA) más de 30 investigadores
• 10 investigadores + investigadores asociados.
• Evaluación y técnicas de mitigación de impacto medioambiental de la ganadería.
•Procesos biológicos de digestión anaerobia, eliminación y recuperación de nutrientes,
compostaje, biofiltración, bioremediación, revalorización agrícola y aplicación y desarrollo de
herramientas para la caracterización de los residuos y la evaluación de procesos .
•Desarrollo de herramientas informáticas de asistencia a administradores ,.
•Proyectos: Probiogas, OPA_LAP Optimización de la digestión anaerobia, y NIREC Eliminación
eficiente y reciclado de nitrógeno de los residuos orgánicos como fertilizantes.
2
Urzad Marszalkwski Województwa Warmi´nskoMazurskiego w Olsztynie
Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León ITACyL
•Instituto Público de investigación del Departamento de Agricultura de la Junta de Castilla y León
fundado en 2002. (I+D+i)
•Región con importante producción porcina.
•Gran valor ecológico: especial senilidad con el medio acuático
•.Plantas pilot y granjas experimentales con equipos especializados y laboratorios.
•El tratamiento de residuos animales y agroalimentarios aplicando Nuevas Tecnologías a diferentes
escalas.
•Gran valor turístico
•Conciliación ganadería con el resto de sectores económicos
Consejo Superior de Investigaciones Científicas –
CEBAS-CSIC
Sociedad de Desarrollo Medioambiental SODEMASA
• El Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS) es uno de los institutos
pertenecientes la Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
•Empresa publica de gestión vinculada al Dpto. de Medio Ambiente
•El grupo de la Dra. Bernal cuenta con una gran experiencia en dos áreas:
•Reciclaje de residuos orgánicos, como por ejemplo desarrollo de estrategias de compostaje
• Análisis de toxicidad de metales pesados, y remediación del suelo.
•Coordinador del proyecto Life ES_WAMAR. Gestión medioambientalmente correcta del purín
•Gestión colectiva
•Adaptada a las circunstancias locales
• Responsable ejecución de 4 plantas de tratamiento
LINEAS MAESTRAS
¿Cómo?
Expert Meeting 2009
LIFE ES-WAMAR.
Peñarroya de Tastavins
ÎNo hay patrón común
para la toma de
decisiones sobre el uso
de tecnologías en la
gestión de purines en
zonas con elevada carga
de ganadería intensiva
Nº DE CABEZAS DE GANADO DE VACUNO Y CERDO POR REGIONES
EUROPEAS AÑO 2010 (MILES DE CABEZAS)
MILES DE CABEZAS DE CERDO
MILES DE CABEZA DE VACUNO
REGIÓN
Warminsko-Mazurskie (Polonia)
Región de Murcia (España)
Member Table 2.1: EU livestock sector’s 2007 economic output (Eurostat 2008). Share (%) of livestock production (value terms) Livestock Production
Million
euro
fr de it es uk nl pl dk EU‐27 23.542 20.400 14.441 14.296 12.301 9.140 8.994 5.449 142.190 Agricultural
output share
GDP
share
Milk Egg
Beef
Pig
meat
Poultry
meat
36.4% 45.1% 33.5% 36.6% 56.8% 39.9% 45.5% 60.2% 41.4% 1.2% 0.8% 0.9% 1.4% 0.6% 1.6% 2.9% 2.4% 1.2% 31
47
30
19
33
43
35
27
34
4
3
7
6
5
5
8
2
5
34
15
23
15
26
18
10
6
20
12
25
16
33
9
22
28
44
21
13
8
15
13
14
8
17
3
11
Limburg (Holanda)
Castilla-la Manc ha (España)
Galic ia (España)
Northern Ireland (Reino Unido)
Extremadura (España)
Basse-Normandie (Franc ia)
Lüneburg (Alemania)
Emilia-Romagna (Italia)
Kujawsko-Pomorskie (Polonia)
Overijssel (Holanda)
Mazowiec kie (Polonia)
Sc hleswig-Holstein (Alemania)
Andaluc ía (España)
Nordjylland (Dinamarc a)
Gelderland (Holanda)
Border, Midland and Western (Irlanda)
Prov. West-Vlaanderen (Bélgic a)
Münster (Alemania)
Pays de la Loire (Franc ia)
Syddanmark (Dinamarc a)
Southern and Eastern (Irlanda)
Castilla y León (España)
Midtjylland (Dinamarca)
Wielkopolskie (Polonia)
Lombardia (Italia)
Aragón (España)
Noord-Brabant (Holanda)
Weser-Ems (Alemania)
Cataluña (España)
Bretagne (Franc ia)
0
2.000
4.000
6.000
8.000
MILES DE CABEZAS
Fuente: EUROSTAT, Comisión Europea
10.000
12.000
LA PARADOJA
N en estiércoles (fosa): 71.500 t/año
PRODUCCIÓN PORCINA
N aportado en fertilizantes minerales: 70.400 t/año
Fuentes: MARM, 2010 y Gobierno de Aragón, 2010
Producción
Censo ganadero
porcino cebado millones
Total de
% total
Cabezas
de €
animales
(unidades)
CATALUÑA
6.484.879 26%
ARAGÓN
CASTILLA Y
LEON
Resto
comunidades
5.337.654 22%
TOTAL ESPAÑA
Nº Animales
porcinos
sacrificados en
matadero
% total
millones
de €
16.996.389
42%
2.921.199
7%
1.283
3.451.519 14%
5.552.149
14%
2.439
9.428.813 38%
14.674.330
37%
9.700.000
1.035
24.702.865
40.144.067
TOTAL N aplicado: 141.900 t
7.465
6.445
Necesidades N cultivos de Aragón 2004
77.828 t N/año (Orus, F. y Sin, E. 2006) Contaminación difusa 64.072 t N/año
45% del aplicado
17.631
Porcino
Avícola
Bovino en fosa
Ovino-caprino en fosa
ENTRADAS Y SALIDAS DEL
NITRÓGENO
La Litera
La Ribagorza
Bajo Cinca
Monegros
Cinco Villas
Bajo Aragón‐Caspe
Matarraña
Valdejalón
Jiloca
OBJETIVOS
ELIMINACIÓN DE COMPOSTAJE
NUTRIENTES
Medio Ambiente GEI
Aspectos sanitarios
CONCENTRACIÓN/
TECNOLOGÍAS RECUPERACIÓN DE DE SEPARACIÓN
NUTRIENTES
Energía
Áreas excedentarias de estiércol
DIGESTIÓN ANAEROBIA
ƒINDICADORES
Aspectos económicos
Aspectos sociales
Normativa
APLICACIÓN DIRECTA DE ESTIÉRCOLES
ƒPROTOCOLO COMÚN DE EVALUACIÓN
ƒEVALUACIÓN
RESULTADOS
HERRAMIENTA PARA TOMAR DECISIONES
ESQUEMA DEL PROYECTO LIFE + MANEV
ESCENARIO
ANÁLISIS DE CICLO
DE VIDA
Atmosfera CO2, CH4, N2O, N2, NO, SO2, H2S
Evaluación de 13 plantas de tratamiento a escala real ( a nivel
de granja o colectiva). Localizadas en 8 áreas saturadas
y en 4 países diferentes.
•
9 plantas de digestión anaerobia (biogás)
•
6 Tecnologías de eliminación de N
•
3 Procesos de separación
•
2 Tecnologías de recuperación de N
•
2 Procesos de compostaje
•
1 proceso de aplicación agrícola
Pienso
MEDIO
AMBIENTE
Animal
Granja
Almacenaje
Transporte
Tratamiento
de estiércol
Aplicación
al suelo
Cultivo
Suelo, agua subterránea y aguas superficiales NO2, NH4, K, Cl, SO4, PO4, DQO, Ca, Mg, Na, Cu, Zn
Adaptado de Oenema et al. 2008
ACIDIFICACIÓN
ENERGÍA
ECONOMÍA
LEGISLACIÓN
Simulación de la utilidad de la herramienta en la planificación de
estrategias en las regiones de Murcia y WarminkoMazurskiego.
SOCIAL
Actividades de divulgación durante el desarrollo y de los
resultados
SALUD HUMANA Y
ANIMAL
EUTROFICACIÓN
- Consumo energético
- Producción de energía
- Costes de inversión
- Costes de operación
CALENTAMIENTO GLOBAL
OTROS
BALANCE ENERGÉTICO
VIABILIDAD ECONÓMICA
- Regulación comunitaria
- nacional
- local
- Aceptación de los ganaderos
- Concienciación Social
-…
-Indicadores de sanidad
HERRAMIENTA PARA LA TOMA
DE DECISIONES
GESTIÓN ÓPTIMA DEL ESTIÉRCOL
CAMBIO CLIMÁTICO
January
2011
January
2012
January
2013
January
2014
December
2014
•
PREPARATION
PROTOCOL
Preparation
•
Indicators
common
protocol
EVALUATION + SOFTWARE
Evaluation of the
systems
Software development
RESULTS
Results
La huella de carbono de la producción porcina es de 7,5 kg
CO2-eq/kg carne, por detrás de los 22 kg CO2-eq/kg carne del
ganado vacuno y los 20 kg CO2-eq/kg carne del sector ovino y
caprino.
La ganadería intensiva ha originado pérdidas y deterioro de la
biodiversidad en toda Europa, especialmente debido al exceso
de nitrógeno reactivo producido..
•
Este estudio obtiene resultados que difieren de forma
significativa con los inventarios oficiales publicados por el IPCC
•
No existe unificación de criterios a la hora de hacer las
estimaciones de emisiones entre las principales organizaciones
a nivel europeo y mundial
Validation
Dissemination
CAMBIO CLIMÁTICO
CAMBIO CLIMÁTICO
Producción porcina danesa.
Dalgaard et al., 2007
•
La producción de un kG de carne de cerdo equivale en
emisiones a 3,6 kg de CO2 eq. Esta es la emisión
correspondiente a un recorrido de 10 kilómetros en coche.
•
44 % de N2O
•
32 % de CH4
•
20 % de CO2
•
Las posibilidades de mejora que plantea el informe
son las siguientes:
•
Reducción de la proteína en el pienso
•
Mejora en el manejo del purín.
•
Tratamiento de digestión anaeróbica del purín y
la obtención de biogás que genera calor y
energía.
x296
x23
EUTROFIZACIÓN
EUTROFIZACIÓN
•
La Comisión Europea calculó que la cantidad de nitrógeno que llega
directa o indirectamente a las aguas de los estados miembros está
generada principalmente por la agricultura, entre el 50 y el 80% (CE,
2000).
•
de esta cantidad el 75% del nitrógeno que llega al agua procede de la
gestión de estiércoles. La consecuencia de esta situación ha sido la
pérdida de calidad ecológica del agua dulce y del hábitat de las costas.
Defra, 2003.
•
El nivel de nitratos en las aguas subterráneas y ríos se ha incrementado
considerablemente en los últimos 50 años. La evolución del N excedente
/ha a nivel nacional se ha reducido en todos los estados miembros de la CE
(E-15), excepto en España e Irlanda.
•
27% Eutrofización potencial se atribuye a la aplicación al campo del
estiércol. Daalgar et al., 2007
•
Reino Unido:
– Los costes de inversión para la industria de abastecimiento de agua potable
para reducir los altos niveles de nitratos originados por la contaminación difusa
han sido estimados en 310 M €, para el período 2005-2010.
– Los costes operativos destinados a reducir la eutrofización han sido valorados
en 65 M € al año. Estos costes se incrementan conforme se incrementa la
concentración de nitratos en el agua subterránea. (Pretty et al, 2007)
•
De forma similar, la estimación de costes anuales en Dinamarca para evitar el
lavado de nitratos procedentes de la fertilización, tanto orgánica como mineral,
se cifró en 76 M €/año entre 1998 y 2003, el 60% de estos costes fue asumido por
agricultores y ganaderos. OCDE, 2009
•
Tal y como establece la Directiva Marco del Agua, en el año 2015 se debe alcanzar
un buen estado ecológico de las aguas continentales y costeras. Entre las medidas
adoptadas en algunos países para alcanzar estos objetivos destaca la reducción
del número de explotaciones de ganadería intensiva.
ACIDIFICACIÓN
•
•
•
TECNOLOGÍAS
SEPARACIÓN
La emisión de amoníaco relacionada con el manejo del estiércol
representa 75-80% del total de las emisiones en EU_27 (Webb
et al., 2005, Oenema et al., 2007).
SEDIMENTACIÓN
MÉTODOS FÍSCOS/MECÁNICOS
La ganadería intensiva ha originado pérdidas y deterioro de la
biodiversidad en toda Europa, especialmente debido al exceso
de nitrógeno reactivo producido..
CENTRIFUGACIÓN
MICRO/ULTRAFILTRACIÓN
La emisión de amoniaco, procedente principalmente de la
ganadería contribuye significativamente a la formación de
micropartículas (MP2.5), que generan efectos nocivos para la
salud (Erisman and Schaap, 2004, Lillyman et al.. 2009)
OSMOSIS
ADICIÓN COAGULANTES/FLOCULANTES
.
HJORTH ET AL, 2009
(Oenema et al., 2007)
TRATAMIENTO
BIOLÓGICO AEROBIO
PROCESO ANAMOX
•Inicialmente el tratamiento biológico se
desarrolló con el fin de eliminar el
excedente de nitrógeno. Sin embargo,
progresivamente se han ido sumando
procesos que incluyen la separación
mecánica con el fin de reducir también el
exceso de fósforo.
•El inconveniente principal del tratamiento
biológico reside en el elevado consumo
eléctrico del proceso
Fuente: Vanotti et al.
(2008)
•
Oxidación anaerobia del amonio.
•
Combinación de amonio y nitrito para producir N2
– Oxidación parcial del amonio a nitrito
– Sustitución del proceso clásico de NDN por una digestión anaerobia +
nitrificación parcial anammox
•
•
Reducción costes aireación en un 60%
Generación de 15% lodos
•
•
•
•
Proceso inhibido por antibióticos, oxígeno, MO y Nitritos
Tª optima 35º y pH 8
Requiere concentraciones adecuadas de nitrito y amonio.
Actualmente 4 plantas a escala industrial.
•
Puesta en marcha muy lenta (requiere disponer de biomasa)
Fuente: Campos et al. 2010
TECNOLOGÍAS DE
CONCENTRACIÓN DE
NUTRIENTES
COMPOSTAJE
Fase final en mayor parte de
procesos.
•
•
•
•
Precipitación química: estruvita
Stripping
Filtración/concentración de membranas
Cultivo microalgas
DIGESTIÓN
ANAEROBIA
1. El biogás es sin duda una de las fuentes de
energía renovable más versátil
(comparativamente con solar o eólica).
a. Se puede almacenar
b. Alto valor energético?
c. Independiente de la loc. geográfica o la
estacionalidad
d. Se puede utilizar directamente para generar elec.
y calor.
e. Puede sustituir a combustibles fósiles del
transporte
f. El correcto uso del digestato como fertilizante
orgánico sustituye a fertilizantes minerales
(dependientes de la fuente de energía para su
generación, contribuyendo ala reducción de gei)
DIGESTIÓN
ANAEROBIA
La digestión anaeróbica del estiércol ofrece varios
beneficios por la mejora de su calidad como
fertilizante, reducción de olores y patógenos, y
producción de combustible renovable (biogás).
. Al menos el 25% de toda la bioenergía en el
futuro se originará del biogás, producido de la
materia orgánica húmeda, tales como
estiércol, cultivos ensilados, restos de la
alimentación.
Elevado potencial para obtener
un valor añadido de los
productos finales
Obtención de biofertilizantes
DIGESTIÓN
ANAEROBIA
1. El biogás es sin duda una de las fuentes de
energía renovable más versátil
(comparativamente con solar o eólica).
a. Se puede almacenar
b. Alto valor energético?
c. Independiente de la loc. geográfica o la
estacionalidad
d. Se puede utilizar directamente para
generar elec. y calor.
e. Puede sustituir a combustibles fósiles del
transporte
f. El correcto uso del digestato como
fertilizante orgánico sustituye a
fertilizantes minerales (dependientes de la
fuente de energía para su generación,
contribuyendo ala reducción de gei)
Km/ha
FUENTE: FNR
COMBINACIÓN BIOGAS
+ NDN
El acoplamiento de la nitrificacióndesnitrificación al tratamiento
anaeróbico constituye una de las
mejores alternativas tanto para reducir
el efecto inhibidor del NH3 en la
producción de biogás como
especialmente para dar una solución a
las áreas excedentarias, en las que la
reducción del contenido en N es una
prioridad (Deng et al, 2008; Rousseau
et al. 2008)
TAUSTE
CGE
ZAIDÍN
VALDERROBR
ES
La producción de energía renovable
permite reducir los costes derivados del
consumo energético del proceso de
tratamiento biológico
ESQUEMA PLANTA SODEMASA
PRODUCTOS
Biogas
Purín
COSUSTRATOS
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
CALOR +
ELECTRICIDAD
Fangos
Clarificado
Productos
RECEPCIÓN DEL
PURÍN
TAMIZADO Y
ESPESAMIENTO
CAPEL
LA
FRACCIÓN SÓLIDA
DIGESTIÓN ANAEROBIA
RECEPCIÓN
Compostaje
TRATAMIENTO
BIOLÓGICO
ANOXIA
N/DN
FRACCIÓN LÍQUIDA
Fertirrigación
PEÑARROY
A DE
SI
TASTAVINS
MAESTRAZGO
NUEVAS PLANTAS
CAPELLA
ZAIDÍN
VALDERROBRES
AGENTES IMPLICADOS EN EL PROYECTO LIFE + MANEV
AGENTES IMPLICADOS EN EL PROYECTO LIFE + MANEV
AGENTES PROTAGONISTAS
EN LA ELABORACIÓN DE LA HERRAMIENTA
INVESTIGADORES
Analizan y evalúan cada una de las diferentes tecnologías estudiadas y extraen la
información más útil para el desarrollo de la herramienta.
AGENTES DESTINATARIOS/USUARIOS DE LA HERRAMIENTA
GANADEROS Y AGRICULTORES
La herramienta les proporciona conocimiento e información objetiva sobre las diferentes
alternativas técnicas existentes adaptadas a cada una de las casuísticas.
LABORATORIOS
TÉCNÓLOGOS
Realizan los análisis de las muestras que permiten evaluar los sistemas de tratamiento y la
calidad medioambiental del suelo y el agua a escala local.
La herramienta les proporciona información objetiva a la hora de seleccionar la tecnología
y las alternativas que ofrecen a los ganaderos.
TÉCNICOS DE SOFTWARE
ADMINISTRACIÓN
Elaboran el soporte informático para la herramienta de toma de decisiones.
La herramienta les sirve de soporte para evaluar nuevos proyectos y verificar la
coherencia de las intervenciones propuestas teniendo en cuenta el estado del arte actual.
COMPAÑÍAS CONSTRUCTORAS Y PROVEEDORES DE TECNOLOGÍA
POLÍTICOS
Crean las infraestructuras y suministran la tecnología que se va a evaluar en el proyecto.
La herramienta les sirve de orientación en las líneas de estrategia a seguir e
intervenciones a realizar para mejorar la calidad medioambiental salvaguardando la
sostenibilidad del sector.