Presentación de PowerPoint

Titulo
Presentación
Potencial de
biogás
vacuno en Galicia
Empresa/Evento
Área de Energías Alternativas
Índice
1. Producción de residuos ganaderos en Galicia
2. Residuo ganadero vacuno, ¿que es? y sus características
3. Digestión anaerobia del purín vacuno
4. Potenciales de producción de biogás
5. ¿Una planta en cada granja o una colectiva (centralizada)?
6. Inversión económica
7. Proyecto de planta piloto en Galicia: Finca Mouriscade
8. Proyecto de planta industrial en Argentina: Escuela Agrotécnica Salesiana
9. Conclusiones
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1
Producción de residuos ganaderos en Galicia
El sector ganadero en Galicia se caracteriza por una alta densidad de granjas y un elevado
número de cabezas de ganado, siendo característico del minifundio gallego.
 Total de residuos (vacuno de leche, avícola, porcino, ovino y caprino): 9 M tn/año
Producción de los residuos ganaderos
Porcino
Aviar
Vacuno leche
Ovino/caprino
Explotaciones
1.715
1.025
10.979
24.306
Animales
1.070.000
23.723.088
359.861
246.948
tn residuos/ año
3.751.353
1.298.839
3.940.478
246.948
Elaboración propia. Fuentes: Medio Rural 2013, RD324/2000 y Diputación Foral de
Guipuzkoa.
 Problemática: Gran número de ayuntamientos con
excedentes de nitrógeno.
Ayuntamientos
con excedentes
de nitrógeno
0-25 kgN/ha
26-100 kgN/ha
>100 kg N/ha
3
Balance de nitrógeno
1
Producción de residuos ganaderos en Galicia
Distribución
de vacas
lecheras en Galicia
Distribución
ganado vacuno
por ayuntamientos
Nº explotaciones
0 a 99
A Coruña
12.346
100 a 499
17.649
2.747
500 a 1.999
Ourense
Pontevedra
16.660
2.000 a 4.999
Lugo
5.000 a 9.999
10.000 a 14.245
Tamaño medio de explotación:
50-99 vacas lecheras
Fuente: Medio Rural.
Fuente: Medio Rural 2013
El total del residuos de vacuno de leche es de aproximadamente: 4 M tn/año
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2
Residuo ganadero vacuno: ¿que es? y sus características
El purín es la mezcla de los excrementos sólidos y líquidos del ganado, las aguas residuales
procedentes del lavado de la explotación y los restos de alimentos.
Características típicas:
•
•
•
•
•
•
•
Variabilidad
Mucha agua
Materia orgánica particulada
N,P y K elevado
N en forma amoniacal (NH4+)
Cu elevado
Buena capacidad tampón
Lignina
Lignina
Carbohidratos
(lento)
Carbohidratos
(lento)
Carbohidratos
(fácil)
Carbohidratos
(fácil)
Lípidos
Lípidos
Proteínas
Proteínas
Ácidos grasos volátiles
Ácidos grasos volátiles
Möller et al., 2004
Vaca Cerdo
El empleo que se está dando en la actualidad a estos residuos es aplicarlos al campo como
abono, pero ante la gran concentración de granjas, y la necesidad de estas de deshacerse del
purín, la aportación es excesiva, contaminando suelos, aguas, y emitiendo a la atmósfera gran
cantidad de gases que pueden contribuir al efecto invernadero.
Uno de los métodos de tratamiento y valorización es la digestión anaerobia.
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3
Digestión anaerobia del purín vacuno
Digestión anaerobia
Es un proceso de degradación
biológica de la materia
orgánica en ausencia de O2,
por el que se obtiene biogás
(principalmente CH4 y CO2).
Fuente: Xavier Flotats et al., 2011
Reglamento SANDACH:1069/2009 & 142/2011
Descripción
SANDACH C1
Procesamiento previo a su
Usos permitidos para
transformación en biogás
No puede usarse para la
digestatos
Eliminación
producción de biogás
Esterilización a presión y marcado
SANDACH C2
Fertilizantes/Enmiendas
permanente del material
Estiercol, leche etc. No requiere procesamiento previo Fertilizantes/Enmiendas
La pasteurización no es obligatoria
SANDACH C3
Fertilizantes/Enmiendas
en todos los casos
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Fuente: Situación y potencial de
generación de biogás. Estudio
Técnico PER 2011-2020. IDAE
3
Digestión anaerobia del purín vacuno
Ventajas:
Inconvenientes:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Estabilización parcial de la materia
orgánica.
Reducción de patógenos (en función de la Tª)
Control/reducción de malos olores
Reducción de gases de efecto invernadero
Producción de biogás/energía
Mejora de las condiciones agronómicas del
estiércol (mineralización de nutrientes etc.)
Reducción de contaminación (suelo, aire,
agua)
7
•
•
No elimina el nitrógeno
El estiércol tiene un potencial de
producción de biogás relativamente
bajo
Trabas administrativas.
Baja rentabilidad económica con una
inversión alta
4
Potencial de producción de biogás a partir de purín vacuno
El rendimiento de biogás está
afectado por varios factores entre los
que se incluyen:
Potencial de metano y biogás:
Referencia
1.
2.
3.
Especie, y estadio etapa de
crecimiento
Cantidad y tipo de cama.
Procesos de degradación durante el
almacenamiento. Fuente: Möller et al., 2007
Biodegradab. Rendimiento CH4 Producción biogás
%
l CH4/kg SV
m3 biogas/ton
56,7
196
27,2
Amon et al., 2006
-
125-166
-
Angelidaki et al., 2003
-
210
20,6
Lehtomäki et al., 2007
-
233
18,5
Flotats, X. 2010
Mejora del potencial:
Incremento
potencial CH4 (%)
Tratamiento
-Co-digestión (mezclas complementarias)
-Pre-tratamientos
Maceración
<0,35 mm
20
Maceración
2 mm
16
Descompresión-explosión
17
NaOH
20 g/kg SV
13
NaOH
40 g/kg SV
23
NH4OH
<20 g/kg SV
0
NH4OH
40 g/kg SV
23
NaOH:KOH:Ca(OH)2
40 g/kg SV
20
-
20
Bacterias (hemicelulosa)
Fuente: Angelidaki y Ahring, 2002
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4
Potencial de producción de biogás a partir de purín vacuno
Datos para la realización de los cálculos:
Datos básicos
Cantidad
Unidades
Producción de estiércol
30,4*
kg/vaca·día
Producción de biogás
20,6**
m3 biogás /tn
Fuente: *PROBIOGAS y **Angelidaki y Ahring 2003.
Potenciales de biogás (m3/año)
Potencial de producción de biogás en el
sector vacuno de leche en Galicia (m3)
A Coruña
38.202.131,5
Lugo
40.949.505,1
Ourense
798.296,6
Pontevedra
10.897.554,2
TOTAL
81.173.846,8
9
Fuente: EnergyLab
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¿Una planta en cada granja o una colectiva (centralizada)?
Gestión individual
Gestión colectiva
No (excepto co-substratos)
Si
¿Necesidad de personal cualificado?
No
Si
¿Planta de fácil explotación?
Si
No
¿Permite control de operación especial?
No
Si
¿Inversión inicial elevada?
No
Si
¿Permite la implantación de un centro de
gestión integrada de residuos?
No
Si
Si, autoconsumo en granja
Si
¿Coste por transporte de residuos?
¿Aprovechamiento eléctrico?
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Inversión económica
Inversión en €/kWe de las plantas de biogás
Fuente: Flotats y
Sarquella (2008).
Fuente: Bachmann 2012. IEA
Bioenergy Conference Austria
 Marcadas economías de escala.
 Necesidad de buscar un tamaño de planta que minimice costes: gestión, transporte, etc.
 Rentabilidades aceptables si la producción específica de biogás >30m3/t residuo
(Flotats y Sarquella, 2008).
En muchos casos es necesario: co-digestión.
 Otras consideraciones: costes de gestión de digestato, accesibilidad a co-substratos,
ingresos por tratamiento de residuos, por producción de calor, fertilizante etc.
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Proyecto de planta piloto en Galicia: Finca Mouriscade
En el año 2010 Convenio de Colaboración entre:
 Consellería de Economía e Industria
 Diputación de Pontevedra
 EnergyLab
para la realización de una planta piloto
de biogás a partir de purines vacunos.
En Finca Mouriscade (Lalín).
Objetivos del proyecto:
• Principal:
conocer
el
impacto
del
aprovechamiento energético de los purines
vacunos y de ofrecer una respuesta al tejido local.
• Fomentar el biogás como fuente de energía
renovable.
• Evaluación de viabilidad técnica (co-digestión) y
económica.
Justificación:
• Alta densidad ganadera en Galicia
Exceso de N en el suelo.
• Aprovechar sinergias entre ganaderos, así como de éstos con los
agentes implicados en la industria agroalimentaria.
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7
Proyecto de planta piloto en Galicia: Finca Mouriscade
Características generales de la planta:
 Aprox. 100 vacas lecheras de producción.
 Planta de tamaño medio: en relación con
nº explotaciones
 Autoconsumo de la energía producida
 Proceso de codigestión: Mezcla silo de maíz y pienso.
Características técnicas:
 Tipo de digestor: reactor de mezcla completa
 Volumen del digestor: 200 m3
 Temperatura de operación: 38ºC
 Caudal diario aproximado: 2,5-4 m3/día
 Tiempo de retención aproximado: 25 días
 Potencia de la microturbina: 30 kWe
 Caldera auxiliar
 Sistema de monitorización (consumos, Tª, presión…)
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Proyecto de planta piloto en Galicia: Finca Mouriscade
Tareas previas de laboratorio ( U. Santiago)
 definición de las mezclas
 determinación del potencial metanogénico:
- de cada residuo
- de las mezclas
 creación de diferentes escenarios para la
operación posterior del digestor
Resultados ensayos en discontinuo
Posibles escenarios
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Proyecto de planta piloto en Galicia: Finca Mouriscade
Transformador
Basa de
digestato
Tanque de
recepción
Gasómetro
Digestor
Caseta de microcogeneración
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Proyecto de planta industrial en Argentina: Escuela Salesiana
En el año 2014 se firmó un contrato (financiado
por el gobierno alemán) entre:
 Inspectoría Ceferino Namancurá-Don
Bosco-Argentina Sur
 EnergyLab
para la realización de una planta
industrial de biogás a partir de los
residuos de la escuela agrotécnica
En Escuela Agrotécnica Salesiana
(Población del Valle, Argentina).
Objetivos del proyecto:
• Proporcionar mayor autonomía energética.
• Valorización eficiente de residuos.
• Producir un fertilizante apto.
• Reducción de olores asociados.
• Reducción de la factura energética térmica
(autoconsumo).
• Proyecto ejemplarizante a la comunidad, en
gestión de residuos ganaderos, sostenibilidad,
cuidado medioambiental y eficiencia energética.
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8
Proyecto de planta industrial en Argentina: Escuela Salesiana
Tareas EnergyLab:
•
Supervisión técnica para la estimación y evaluación del potencial de biogás,
rendimiento energético teórico y cantidad de fertilizante que se puede generar.
Nº animales y producción suero
Animal
Cerdas parideras
Cerdas madres
Cerdos capones
Gallinas
Vacas lecheras (15% resid.)
(Suero de leche)
•
•
•
•
Parámetros estimados
Nº animales
25
60
400
1.000
200
(3 m3/dia)
Volumen reactor
Tiempo residencia
Potencial biogás
Potencia total kW
250 m3
30 días
66.498 m3/año
48,58
Elaboración de un pliego de condiciones técnica de licitación de la planta de la
Escuela Agrotécnica Del Valle.
Soporte en la evaluación de ofertas técnicas para la construcción de la planta.
Soporte técnico en la construcción y verificación puesta en marcha.
Desarrollo de un curso de formación para alumnos, profesores y personal técnico.
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Situación
actual
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Conclusiones
 Elevada disponibilidad del purín vacuno a nivel gallego, con un potencial aproximado de
producción de biogás de 81.173.846,8 m3.
Mayor potencial : Lugo y A Coruña
 Se necesita un estudio inicial detallado en cada granja para la toma de decisión de planta
colectiva o individual.
 Finca Mouriscade: Primera planta piloto ejemplarizante de Galicia que permite estudiar el
potencial de biogás agroganadero gallego.
 La producción de biogás es una oportunidad de mejora en la gestión de las deyecciones
pero que obliga a la mejora del sistema productivo de las granjas como la modernización en la
gestión de las deyecciones para evitar pérdidas de biogás a la atmósfera, llevar a cabo codigestión en granja etc.
 Necesidad de un impulso desde la administración gallega para fomentar la digestión
anaerobia en el sector ganadero (legislación, incentivos económicos, simplicidad de trámites
burocráticos etc.)
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Gracias por su atención
www.energylab.es
[email protected]