POTENCIACIÓN DE PLANTAS DE BIOGAS

Autor: Gustavo ZUBIZARRETA

Consultor Independiente en Biogás y Tratamiento Efluentes

Calle 17 N° 1373 –La Plata.Tel. 0221-3145190 e-mail: zubizarretagus@gmail.com

La Digestión Anaeróbica en el país

La Digestión Anaeróbica viene demostrando ser en nuestro país una Tecnología exitosa para transformar residuos de alto costo de disposición en energía renovable y fertilizante orgánico.

Las más de 30 Plantas que vienen funcionando en nuestro país desde hace al menos cinco años y algunas hasta casi veinte, así lo demuestran. Las mismas fueron construidas, en su mayoría, mediante incentivos para la Generación de Energías Renovables.

A su vez, esta actividad industrial ha permitido desarrollar capacidades de diseño local, de operación y mantenimiento, de ensayos específicos en Laboratorios y de fabricación de componentes electromecánicos y de automatización que aún tiene mucho potencial de crecimiento.

La disponibilidad de altas cantidades de residuos orgánicos, estratégicamente distribuidos como han demostrado los relevamientos efectuados por el PROBIOMASA, hace que esta Tecnología tenga un potencial aun de desarrollo muy alto.

Los residuos Agroindustriales han sido el sustrato más utilizado hasta el momento, por lo que los residuos sólidos urbanos, los barros de Plantas Depuradoras Cloacales e Industriales están disponibles como oportuni- dad para su transformación y aprovechamiento. ¿Cuántas ciudades que hoy gastan casi el 25 % de su Presupuesto Anual en recolectar, transportar y disponer los residuos sólidos urbanos podrían beneficiarse de disponer de energía renovable , fertilizantes y reducción de la emisión de Gases Efecto Invernadero, aprovechando ese dinero?.

De tal forma, hay un valor tanto en la Generación de Energía Renovable como en el costo ambiental de disposición de residuos, la disponibilidad de fertilizantes Orgánicos y el reemplazo Combustibles.

El Programa PROBIOMASA ha editado informes técnicos donde se ha mapeado la disponibilidad de residuos, estudiado el valor de las externalidades de proyectos con biomasa seca y biogás además de modelos de negocio de aprovechamiento energético de biogás para industrias típicas como frigoríficos, tambos y criaderos de cerdos lo que son aportes para su uso.

Digestión Anaeróbica

El proceso de Digestión Anaeróbica depende de una serie de reacciones encadenadas, las que necesitan del cumplimiento de condiciones ambientales para su buen funcionamiento.

Si permitimos que los principales microorganismos de la transformación se desarrollen en condiciones ambientales preestablecidas para su funcionamiento estaremos más cerca del logro: la producción del Biogás. Ahora bien, si además de cumplir las condiciones óptimas de funcionamiento, es decir, Optimizar la Planta pensamos en lograr mayor producción de Biogás con las mismas instalaciones estamos pensando en la Potenciación.

Potenciar una Planta significa tratar de aumentar la producción de gas para una dada cantidad de sustrato de alimentación e instalaciones (volumen y tipo de digestores). Ciertas Plantas han logrado duplicar la producción de gas mediante su Potenciación.

Tanto la Optimización como la Potenciación reciben cada vez más atención como demuestra la mayor producción de artículos técnicos sobre el tema registrada en el último tiempo.

En este artículo pretendemos dar una breve introducción a ambos temas, tanto a la Optimización como a la Potenciación de Plantas de Biogás. Ambos temas ameritan artículos más detallados para un desarrollo más profundo.

La Producción de Biogás mediante la Digestión Anaeróbica de residuos orgánicos puede ser una herramienta muy hábil para producir la energía renovable que hace falta localmente, solucionar problemas ambientales por disposición final de residuos, generar la economía circular al aprovechar localmente nutrientes y contribuir a la descarbonización del transporte y de las industrias.

Condiciones Óptimas de Funcionamiento

Las principales condiciones ambientales a cuidar para el buen funcionamiento de una Planta de Biogás son:

• pH

• nutrientes

• temperatura

• relación C/N y C/P

• disponibilidad de microelementos

• tamaño de los sólidos

• Inhibidores / toxicidad

• tipología del sustrato

• AGV

• Oxígeno

• Amonio

• Tiempo de retención hidráulica HRT

• Carga Volúmica Cv

• Mezcla adecuada

Como se ve, es una larga lista de condiciones. Para peor las condiciones de los microorganismos que realizan la primer etapa, la hidrolisis, de los que hacen la metanización (generación de gas metano) no son las mismas y el desafío es un lograrlo en un mismo reactor, que ambas convivan eficientemente.

Pero, partiendo de la línea base ¿cuánto Biogás es esperable producir de una Planta?.

Usualmente, las Plantas se diseñan en su producción en función de la experiencia del Tecnólogoy, en algunos casos, de ensayos previos con el sustrato y las condiciones de funcionamiento.

El Tecnólogo se basa principalmente en su experiencia, para saber cuánto Biogás se puede producir potencialmente con cada tipo de sustrato.

Existen numerosos recursos a nivel Laboratorio para evaluar las potencialidades de un dado sustrato e inoculo y diferente equipamiento para su valoración.

Esto es algo en el que la Industria del Biogás Nacional ha crecido bastante: Laboratorios con protocolos y experiencia.

Es asi como el Ensayo de potencial de Biometano o BMP brinda una valoración de la cantidad de gas teórica que se podrá producir para la unidad de peso, en condiciones de Laboratorio.

En algunos casos, cuando se trata de codigestión de variados sustratos se ha recurrido a Plantas Piloto previas al diseño, como el caso de la Planta de Upsala Vatten. Suecia aproximándose más a los valores a escala industrial.

Durante la Operación, se alcanzan los valores reales de producción que, en la mayoría de los casos son menores de los supuestos teóricos en el diseño.

Ahora bien y cada vez más, una vez construida la Planta y alcanzada su producción real, crece el interés en tratar de acercarse más a los valores teóricos (de diseño) y, tal vez, aumentar la producción, potenciarla.

Prueba de ello es que en el último tiempo, se han editado numerosos trabajos sobre la Potenciación de Plantas lo que confirma el interés. Varios de ellos se mencionan al final de este artículo, en la Bibliografía. La realidad es que constituye una atractiva posibilidad: producir más Biogás con las mismas instalaciones. Hay casos en los que las Plantas han alcanzado el doble de producción con las mismas instalaciones y la misma cantidad de sustrato aunque un 50 % de incremento parece un objetivo más realista.

A continuación, se hará un análisis general de las posibles medidas a tomar para potenciar la producción de una Planta. Obviamente, el impacto y efectividad de cada una dependerá de las condiciones particulares de cada Planta, del tipo de sustrato que procesa, etc. Los casos prácticos en nuestro país se han centrado en los sustratos provenientes de residuos o subproductos agroindustriales, y en mucho menor medida los de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos y los barros de las plantas cloacales.

El Laboratorio y la Planta Piloto ofrecen medios valiosos para identificar en cada escala la potencial efectividad de las medidas en la Planta, a escala real.

Un plan de Monitoreo permitirá evaluar la realidad de cómo se están desarrollando las reacciones de transformación, cual es la producción que se puede lograr.

Potenciación de Plantas de Biogás.

Como hemos dicho anteriormente, potenciar una Planta significa hacer más Biogás con la misma Planta y la misma cantidad de sustrato.

Mario Rosato, en su Artículo Ridigestione del Digestato e Digestione Termofila, resume las potenciales medidas disponibles para la Potenciación indicando dos caminos posibles:

• Aumentar la actividad biológica: Producir mas metano con el mismo volumen de digestor

• Aumentar la digestibilidad de la biomasa: Producir mas metano con la misma cantidad de biomasa

Siguiendo lo propuesto por Mario Rosato, las principales acciones dentro de los caminos enunciados serían:

• Aumentar la actividad biológica

Producir más metano con el mismo volumen de digestor, aumentando la carga orgánica especifica lo que conlleva a una reducción del Tiempo de Retencion Hidráulica (TRH). Aumentando la actividad biológica se podría digerir más biomasa en menos tiempo sin perder eficiencia.

Como podría hacerse?

Aumentando la tasa metabólica de las bacteria

La temperatura del digestor

La concentración del inoculo

• Aumentar la digestibilidad de la biomasa

Producir más metano con la misma cantidad de biomasa

Se indican:

Tratamiento enzimático

Tratamiento físico: trituración

Tratamiento Químico: acido, alcalino, solvente orgánico

Tratamiento Térmico: pasteurización, steam explosión, termo hidrolisis, ebullición

Conclusión :

La Digestión Anaeróbica viene demostrando ser en nuestro país una Tecnología exitosa para transformar residuos de alto costo de disposición en energía renovable y fertilizante orgánico.

Próximos Artículos: o Pre tratamientos o Protocolo para Optimización de Plantas o Uso del Digestato

Bibliografía:

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Compendio de métodos analíticos para la caracterización de residuos, compost y efluentes de origen agropecuario y agroindustrial . Compiladores Laura E. Martínez... [et al.]. – Buenos Aires: Ediciones INTA; Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola, 2021.

Ensayos específicos anaerobios Fernando Fdz-Polanco y Pedro P. Nieto Grupo de Tecnología Ambiental Dpto Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente Universidad de Valladolid (España)

PROBIOMASA. Documentos Técnicos Varios. Análisis espacial del Balance Energetico de Biomasa. Metodologia WISDOM. http://www.probiomasa.gob.ar/sitio/ es/noticia.php?id=200624122637

Mesa de Gestión de Políticas aMbientales ceMa

CEMA ha creado un espacio para fortalecer el trabajo de diversas organizaciones en el área de Gestión legislativa ambiental. El objetivo es realizar un trabajo conjunto de propuestas y/u observaciones comunes sobre los diferentes proyectos legislativos y políticas públicas en materia ambiental.

La misma tiene por objetivo:

• Generar un espacio de debate con diferentes actores del sector que enriquezca la discusión pública

• Desarrollar propuestas de mejoras normativas

• Ser una usina de ideas para lograr el desarrollo sostenible de nuestro país.

En la primera reunión participaron representantes de:

• Asociación Argentina de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (AIDIS ARGENTINA),

• Consejo de los Profesionales del Agro, Alimentos y Agroindustria (CPIA)

• Grupo Agenda Pendiente

• Universidad Austral

• Representantes de CEMA

CEMA, desde hace 28 años, persigue fervientemente el objetivo de concientizar sobre la importancia del cuidado, preservación y conservación del medio ambiente, promoviendo las buenas prácticas ambientales y el uso inteligente y eficiente de los recursos, de la innovación y tecnología en pos del ambiente y la comunidad.