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