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GUÍA TÉCNICA Métodos y sistemas de reaprovechamiento de residuos agrarios y su aplicación en el
tejido empresarial extremeño
RESITEX
Abono agrícola
Tratamientos previos
Digestión biológica
Biomasa
RESIDUOS Y TECNOLOGIA DE EXTREMADURA
La Federación Empresarial Cacereña elabora
esta guía sencilla e ilustrativa, en el marco del
proyecto formativo RESITEX, con el que se
pretende dar nuevas salidas empresariales y
laborales a las zonas rurales de Extremadura
de forma sostenible e intentando mejorar el
territorio de la región minimizando la
acumulación de residuos generados por las
explotaciones agroganaderas y forestales.
Dentro de este proyecto, se estudian los
sectores industriales y las posibles líneas de
trabajo: sectores empresariales, situación actual
de las empresas, cómo gestionan sus residuos
y actividades de valorización que se estén
realizando en la actualidad, etc., que les servirá
para identificar nuevas líneas de negocio y
empleo nacidas del aprovechamiento de los
mismos a través de iniciativas empresariales
para nuevos emprendedores, o por parte de
empresas ya establecidas en el territorio,
creando nuevas líneas de producción o
aplicando el aprovechamiento de los propios
residuos generados en sus explotaciones o de
los recursos endógenos existentes en sus áreas
de trabajo.
Las iniciativas del proyecto RESITEX estarán
orientadas a la generación de EMPLEOS
VERDES, (creación de nuevas empresas y
nuevos puestos de trabajo). Partirán de
iniciativas relacionadas directamente con la
mejora del medio ambiente y basadas en el
desarrollo sostenible de todos los territorios de
nuestra región.
Septiembre 2012
APROVECHAMIENTO COMO SUBPRODUCTO
Una de las mejores técnicas y más
viables económicamente para el
productor del residuo agrario es
transformarlo en subproducto y volver a
incorporarlo al proceso productivo de
su actividad o comercializarlo como
materia prima de terceros, pudiendo no
sólo ahorrar costes sino obtener
ingresos de dicha gestión.
Los principales destinos finales de los
residuos agrarios una vez adecuados y
tratados para ser reutilizados, son:
• Uso agrícola
Compostaje para abonado
agrícola.
• Uso ganadero
Alimentación del ganado.
Bienestar animal.
• Uso industrial
Materia prima.
Energía.
SISTEMAS DE REUTILIZACIÓN DE RESIDUOS AGRARIOS
En esta guía se pretenden describir de forma sencilla, los
métodos y técnicas más comunes para el aprovechamiento y
reutilización de residuos agrarios aplicables al tejido
productivo extremeño relacionado con las explotaciones
agroganaderas, agroforestales, y la industria agroalimentaria.
No se consideran instalaciones productoras a gran escala ya
que éstas son minoritarias en el territorio y tejido productivo
de la región.
La forma tradicional de compostaje requiere
el simple amontonamiento de estos
materiales en capas (capa seca, capa
húmeda) o manteniendo la pila con una
mezcla homogénea, realizando una acción de
mezcla periódicamente.
Se debe controlar la humedad de la pila para
permitir que los microorganismos trabajen de
forma adecuada. Para saber si la humedad
es adecuada se puede coger un puñado del
material y apretarlo. Si está húmedo y solo
gotea una o dos gotas, tiene la humedad
correcta.
El compost estará maduro y listo para ser
utilizado cuando no se distingan los
materiales de partida (excepto aquello más
duros, como ramas, piñas o huesos de fruta).
No debe tener malos olores, será de color
oscuro y tendrá escasa humedad. Además
tendrá una temperatura ambiente, lo cual es
indicativo de la bajada de la actividad
microbiana. Será por tanto un material
estable y estará listo para su uso como
abono, aunque antes se debe proceder al
cribado, para utilizar sólo el material más fino.
COMPOSTAJE PARA ABONADO AGRÍCOLA
¿Qué es?
El compostaje es un proceso biológico que tiene lugar en
presencia de oxígeno, en el cual parte de la materia orgánica
del residuo se transforma por acción de microorganismos, en
CO2 y agua.
El compost es el producto final que se puede emplear como
abono agrícola natural de terrenos agrícolas.
¿Cómo se realiza?
Para realizar un buen compost se deben aportar materiales
húmedos (ricos en Nitrógeno, como purines o estiércol), y
materiales secos (ricos en Carbono, como restos de
vegetales y cultivos: ramas, hojas secas, etc.).
DEFINICIÓN
Por residuo agrario se entiende
cualquier sustancia o resto
agrícola, forestal o ganadero, de
los que su productor o
poseedor se desprende o tiene
intención u obligación de
desprenderse.
¿Se necesitan tratamientos previos?
En la mayor parte de las ocasiones, el
compostaje viene precedido de procesos de
tratamiento que cambian las características del
residuo agrario el objetivo de mejorar su
gestión y proceso de valoración.
PRINCIPALES TRATAMIENTOS PREVIOS DE RESIDUOS AGRARIOS
Incorporación de aditivos
Productos químicos o biológicos que se añaden al residuo (normalmente a deyecciones y/o efluentes
líquidos de origen animal), para minimizar su componente contaminante y mejorar su manejo posterior.
TIPOLOGÍA Y PRODUCCIÓN DE RESIDUOS AGRARIOS EN EXTREMADURA
Tipología y producción de
residuos agrarios en
Extremadura
Residuo agrario
Cantidad media (Millón de Tn)
Agrícolas 36,6
ganaderos 7,30
forestales 15,5
industria 5,00
Almacenaje en balsas y/o
estercoleros
Sistemas de retención y regulación de
residuos de origen animal principalmente,
que sirven para regular la temporización de
la producción del residuo y su aplicación
como abono.
Estos elementos se dimensionan en base al
periodo máximo de almacenamiento,
establecido en 4 meses, y deben
encontrase vallados perimetralmente.
Las balsas deben estar impermeabilizadas
para prevenir fugas y/o vertidos al suelo,
para lo que se emplean láminas PDA.
Suelen taparse con lona o con la propia
costra del residuo en flotación.
Los objetivos principales de los tratamientos previos de los residuos agrarios son:
• Valorar económicamente el residuo.
• Adecuar la composición a los requerimientos.
• Recuperar nutrientes valorizables.
• Higienizar.
• Producir energía.
• Adecuar la producción temporal de los residuos a las necesidades de
valorización.
Los estercoleros deben estar techados y
contar con solera impermeable y bordillos
de prevención de reboses, con canal y
fosa de recogida de lixiviados estanca e
impermeable. Dichos elementos deben
localizarse en zonas alejadas de la
producción para evitar infecciones y deben
someterse a procedimiento de
autorización e informe ambiental ante el
órgano ambiental competente antes de su
construcción.
¿EXISTE ALGÚN REQUISITO AMBIENTAL EN EL PROCESO DE ABONADO AGRÍCOLA?
El Real Decreto 158/1999 indica las cantidades de estiércol generado en un año por
diferentes tramos de peso, que en ningún caso podrán superar ciertas cantidades de
nitrógeno por hectárea según el tipo de cultivo a abonar (Factor agronómico). Por
ejemplo, en Extremadura se establece un máximo de 80 kg de Nitrógeno/Ha en el
esparcido como abono en terrenos de secano. En caso de que exista un excedente
una vez abonado los terrenos previstos, se enviará a un centro de tratamiento de
estiércoles autorizado o se venderá a terceros. La aplicación del estiércol al terreno
tiene como finalidad aumentar la fertilidad del suelo o reponer los nutrientes extraídos
por los cultivos, mediante su incorporación, con labores agrícolas apropiadas. La
finalidad nunca será el mero depósito del residuo sobre el suelo.
Separación
Operación de separación de la fracción líquida de la sólida en el residuo, principalmente de origen animal
por medios mecánicos, con ayuda en ocasiones de agentes floculantes.
Nitrificación-desnitrificación
Proceso microbiológico en el que el amonio se oxida a nitrato en presencia de oxígeno y carbono orgánico,
en el que éste se reduce a nitrógeno gas, con la consiguiente reducción de emisiones y olores.
Buenas prácticas
El tiempo entre la aplicación al suelo y
su enterrado será inferior a 24 horas.
El aporte de estiércol al suelo se
realizará siguiendo el Código de
Buenas Prácticas Agrarias que
establezca la administración, así como
las pautas definidas en las cantidades
de fertilizante por cultivo receptor en
función de la zona vulnerable frente a
nitratos en la que se encuentre el
terreno. En el caso que aplica, el
terreno no se encuentra en zona
vulnerable a nitratos de acuerdo a la
normativa de referencia.
Quedará terminantemente prohibida la
aplicación en suelos saturados de
humedad, y en tierras heladas o
cubiertas de nieve, evitándose en todo
caso, los riesgos de infiltración y de
escorrentía, y en ningún caso, se
permitirá el encharcamiento del
terreno.
PRIORIDADES EN LA REUTILIZACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS AGRARIOS
1º Prevención
2º Reutilización
3º Reciclaje
4º Valorización energética
5 Eliminación
Se llevará a cabo sin poner en peligro
la salud humana y sin utilizar
procedimientos ni métodos que
puedan perjudicar al medio ambiente
y, en particular, sin crear riesgos para
el agua, el aire o el suelo, ni para la
flora o fauna.
Quedará totalmente prohibido el
abandono, vertido o eliminación
incontrolado de estiércoles. El
transporte de estiércoles se realizará
aplicando la Normativa vigente
sanitaria y de transporte, evitando
riesgos de transmisión de
enfermedades o de contaminación del
medio.
DATOS INTERESANTES SOBRE EL COMPOST
De cada 100kg de residuos
orgánicos suelen obtenerse del
orden de 30 kg de compost.
La relación más adecuada de
Carbono/Nitrógeno está en 25
ó 30 veces más carbono que
nitrógeno.
Factor agronómico
A la hora de realizar el esparcido se cumplirá con
los requisitos mínimos de la zona conforme a la
citada normativa, cumpliéndose la relación:
Cantidad de N (Kg) / Superficie (ha) < Factor
agronómico
En todos los casos se llevará un control por
escrito de dicha gestión conforme a la normativa
aplicable (Libro de gestión de abonado).
Exclusiones al esparcido
En los terrenos donde se esparza el abono
siempre se respetarán los siguientes elementos,
sobre los que no se esparcirá:
Espacios naturales protegidos.
Hábitat prioritario directiva Hábitat.
Zonas a 100 m de poblaciones.
Zonas a 300 m de pozos, depósitos de agua,
aljibes, etc. para consumo humano.
Zonas a 100 m de explotaciones familiares o de
autoconsumo familiares.
Zonas a 200 m de explotaciones industriales o
especiales.
Zonas a 100 m de cursos de agua.
ALIMENTACIÓN PARA EL GANADO Uno de los usos más habituales de los residuos
agrarios provenientes del sector agrícola es su
empleo como alimento en la dieta del ganado
(forraje, raíces, vinaza, etc.) o bien de origen animal
(sangre, suero de leche, urea, etc.). Las fases
principales para la fabricación de piensos son la
molienda, dosificación, mezcla (aditivos),
granulación, acondicionamiento y empaque.
BIENESTAR ANIMAL
Otro uso dado al residuo agrario procedente del
sector agrícola, es su empleo en la conformación
de camas para el estabulamiento del ganado, al ser
un buen aislante, absorbente de deyecciones y por
ser de fácil manejo, retirada y gestión.
MATERIA PRIMA (FABRICACIÓN DE PRODUCTOS) Y ENERGÍA
En muchas ocasiones se puede emplear el residuo
agrario (previo tratamientos) en materia prima para
procesos de fabricación de productos variados
(muebles, tapones, aislantes, diques, vigas,
mampostería, etc.). Estos productos de origen
natural son beneficios para el medioambiente por
su origen y por la minimización de consumo de
otros recursos como el petróleo (plásticos),
metales, hierro, etc.
Uno de los usos y valorización más interesante que
ha cobrado importancia en la actualidad, es el uso
de estos residuos como combustible energético, lo
cual se detalla en el apartado siguiente, y que suele
ser altamente viable técnica y económicamente en
la tipología de explotaciones e industrias agrarias
de la región, sobre todo desde el momento que
garantiza el autoabastecimiento energético
(electricidad y/o calor) de la propia explotación (a
escala local o doméstica).
VALORIZACIÓN: TÉCNICAS DE APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO A ESCALA LOCAL
BIOMASA
¿Qué es?
La biomasa es la energía solar convertida por la vegetación en materia orgánica; esa energía
la podemos liberar por combustión directa (quemándola) o transformando la materia orgánica
en otros combustibles.
A partir de la biomasa extraída se produce energía en plantas industriales de biomasa (que
vierten a la red eléctrica-producción) o bien se destina para la fabricación de combustible
sólido (pellets y biomasa torrefactada) para su posterior comercialización y distribución para
su consumo de uso industrial.
En el medio rural, en el que predominan explotaciones agroganaderas e industrias medianas
de transformación agrícola, resulta especialmente interesante y viable el empleo de la
biomasa para la generación de calor (calderas de biomasa), que autoabastecería a la propia
instalación, existiendo hoy en día una tendencia sobre todo en el medio rural de Extremadura,
al diseño e implantación de instalaciones a menor escala para principalmente el
autoabastecimiento de empresas, explotaciones y procesos internos que requieren energía.
Método y tecnología
Comparado con combustibles fósiles, un
kilogramo de pellet tiene la mitad de
poder calorífico que un litro de gasoil. En
otras palabras, necesitaremos dos kilos
de pellet o hueso de aceituna para
producir la misma energía que un litro de
gasoil.
BIOMASA EN EXTREMADURA EN CIFRAS
La Biomasa supone el 3,5 % del
consumo del mix energético
español.
El potencial energético como
biomasa de residuos agrarios
en Extremadura es de 688.000
Tn/año, lo que equivale a
382.000 Tn de petróleo/año.
Si se aprovecha este potencial,
se dejan de emitir a la atmósfera
del orden de 1,5 millones de Tn
de CO2.
El coste de producción de
Biomasa se encuentra, en
función de la logística y método
de extracción del campo a la
planta, en el rango de 50 a 80
euros/Tn (con 30% de materia
seca).
Los precios de mercado de los
pellets a granel oscilan entre los
150 a 180 euros/Tn, hasta los
300 euros/Tn en sacos de 15 Kg.
Los precios de mercado de la
biomasa torrefactada se
encuentran entorno a los 85
euros/Tn.
Un m3 de pellet pesa aproximadamente
unos 650 Kg. Así pues, si en un año se
consume 2.000 litros de gasoil se
necesitará unos 4.000 Kg. de pellet o
hueso de aceituna, lo que ocupará
aproximadamente unos 6 m3.
Tipos de calderas de biomasa según combustible
Calderas de pellets
Se alimentan de combustibles uniformes tipo fluido,
como pellets o huesos de aceituna, que se absorben
a la caldera por medio de succión o tornillo sin fin.
Son las más comunes para potencias medias (uso
doméstico).
Calderas de policombustible
Se alimentan con todo tipo de biocombustible
triturado, lo que requiere mayor capacidad de
almacenamiento. Son de mayor tamaño y potencia
(uso industrial).
Una caldera de biomasa funciona de una forma
similar a una caldera de gas. El quemador de
combustible quema el pellet que se le proporciona,
generando una llama horizontal que entra en la
caldera. El calor generado durante esta combustión
es transmitido al circuito de agua en el intercambiador
incorporado en la caldera. El agua caliente generada
se utiliza para calefacción y agua caliente sanitaria,
climatización de almacenamiento de agua, etc.
La calefacción se produce por cualquiera de los
sistemas convencionales de agua, por ejemplo, suelo
radiante, radiadores o fancoils.
BIOGÁS Y BIODIGESTORES
¿Qué es?
La digestión anaeróbica es el proceso de
descomposición biológica de la materia
orgánica, en ausencia de oxígeno, dando
lugar a un gas energético (Biogás) compuesto
por metano y CO2, además de generar un
efluente que puede aplicarse como
acondicionador de suelo o abono genérico.
Como principales residuos agrarios con
potencial para producir biogás se encuentran:
- Desechos Animales
- Residuos Agrícolas
- Desechos de Rastros
- Residuos Agroindustriales
- Residuos Forestales
Las calderas de biomasa necesitan un contenedor
o silo para el almacenaje del biocombustible
situado próximo a la caldera. Desde el mismo, un
alimentador de tornillo sin fin o de succión, lo lleva
a la caldera, donde se realiza la combustión. El
combustible tipo pellet debe almacenarse con una
inclinación de unos 45º para su correcta inserción
en la caldera.
Al quemar biomasa se produce algo de ceniza, que
se recoge generalmente de manera automática en
un cenicero que debe vaciarse unas cuatro veces
al año. Para optimizar el funcionamiento de la
caldera de biomasa, se puede instalar un
acumulador, que almacenará el calor de una forma
similar a un sistema de energía solar.
Ventajas
Energía limpia: emiten CO2 neutro, ya que
proviene de combustible natural.
Energía barata: el precio de la biomasa no
depende de mercados internacionales como los
combustibles fósiles, además de ser mucho más
bajo. Además, al ser energía renovable, es
susceptible de recibir subvención gubernamental.
Energía segura: la biomasa, a diferencia del gas,
no puede explotar.
Método de funcionamiento
Los desechos mezclados con agua se
introducen a un recipiente cerrado
(biodigestor), que es donde se realiza el
proceso de generación de biogás. Lo más
común es que el biodigestor trabaje a
régimen de “lote”, se carga todo de una
sola vez, no descargándose hasta después
de dos o tres meses, cuando se vacía el
residuo y se aplica al campo; en este caso
la cantidad de biogás producida es mayor
en las primeras semanas y va bajando a
medida que transcurre el tiempo, por lo que
casi siempre se instalan varios digestores
en “batería”, los que se cargan en forma
alternada, con objeto de disponer siempre
de la cantidad requerida de biogás.
El proceso requiere temperatura, desde 15
hasta 60 grados centígrados. Sin embargo,
para que las bacterias formadoras de
metano trabajen en forma óptima, se
requiere mantenerlas a temperaturas que
oscilan entre 30 y 60 grados centígrados,
dependiendo del tipo de bacterias que se
adapten y desarrollen.
RESIDUOS PARA BIOGAS
Desechos Animales:
Estiércoles, cama,
desechos alimenticios,
orina, etc.
Residuos Agrícolas:
Semillas, pajas, bagazo de
caña, etc.
Desechos de Rastros:
Sangre, carne, desechos
de pescado, etc.
Residuos Agroindustriales:
Aserrín, desechos de
tabaco, cascarilla de
arroz, desechos de frutas
y vegetales, etc.
Residuos Forestales:
Ramas, hojas, cortezas,
etc.
Ventajas del Biogás
1) Mejora la capacidad fertilizante del estiércol.
Todos los nutrientes tales como nitrógeno,
fósforo, potasio, magnesio así como los
elementos menores son conservados en el
efluente. En los casos en que el estiércol es
secado al medio ambiente, se pierde alrededor
de un 50% del nitrógeno.
2) El efluente es mucho menos oloroso que el
afluente.
3) Control de patógenos. Se ha demostrado
experimentalmente que alrededor del 85% de los
patógenos no sobreviven el proceso de
biodigestión.
¿Cómo construir un biodigestor doméstico a
escala local?
Se puede construir un biodigestor anaeróbico a
partir de un bidón o tanque de polietileno con
capacidad entre 120 y 220 litros. El diseño
propuesto es bastante común.
Para el reactor y la entrada de materiales, se
necesita:
- Un tanque o bidón de entre 120 y 220 litros de
capacidad. Generalmente son azules con tapa de
cierre hermético
- Un tapón de limpieza sanitario, que es una
especie de adaptador con tapón enroscable
- Un segmento corto de tubo. Pasa a través de la
abertura y conecta el “adaptado-tapón” en el
exterior con la Reducción en la parte interna del
tanque. Debe ser suficientemente corto para
permitir que tanto la Reducción como el adaptador-
tapón aprisionen la pared de la tapa del tanque y
así permitir una mejor sujeción y sellamiento.
También se pueden usar bridas sanitarias pegadas
con silicona al tanque
- Un tubo PVC sanitario
Para la salida del efluente:
- Adaptador de tanque
- Tubo PVC para la tubería de salida del efluente
- Tres codos PVC
- Adaptador de tanque para conectar la válvula
- Válvula de esfera PVC para la salida inferior del
efluente más pesado
Para la salida del biogás:
- Conector de tanque
- Válvula de esfera con roscas
- Adaptador para manguera
- Manguera
Para unir las partes y sellar:
- Soldadura (pegamento) para PVC
- Silicona selladora transparente, resistente a
hongos para sellar alrededor de las uniones al
tanque e impedir filtración
Al tanque se le realizan dos agujeros
laterales y dos en la tapa. Uno en la parte
lateral-inferior para la válvula; otro en la
parte media para la salida de efluente. En
la tapa uno será para la entrada del
material y el otro para la salida del
biogás, siempre del diámetro de la pieza
que lo atraviesa.
Para almacenar el biogás se utiliza un
depósito de campana flotante, muy fácil
de construir con dos bidones; uno grande
donde va el agua y otro ligeramente más
angosto que se sitúa boca abajo dentro
del anterior.
La manguera que viene del digestor se
introduce al tanque mayor y burbujea de
tal forma que el gas sube y queda
atrapado en el tanque menor el cual tiene
una válvula para la salida del gas con una
manguera y una trampa de agua.
BIOGÁS. T IPOS DE DIGESTORES
a) De lote (régimen estacionario)
b) De régimen semi-continuo
c) Horizontales de Desplazamiento
d) De régimen continuo
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