TECHNOLOGIEN FÜR DIE BEHANDLUNG VON SCHWEINEJAUCHE: IDENTIFIZIERUNG DER HAUPTALTERNATIVEN

TECNOLOGÍAS PARA EL TRATAMIENTO DE PURINES PORCINOS (I): identificación de las principales alternativas

Autor: Albert Magri Aloy, GIRO Centro Tecnológico, España

Prozess und Strategie der Behandlung

Kein Behandlungsprozess ist fähig die Jauche ganz zum Verschwinden zu bringen. Die einzigen Komponenten, die man durch die Umwandlung in ein Gas eliminieren kann, sind Wasser (wird in Wasserdampf umgewandelt), das organische Material (wird in Kohlenstoffdioxid umgewandelt) und der Stickstoff (wird in molekularen Stickstoff umgewandelt – N2). Der Rest der Komponenten kann man nur trennen oder ansammeln.

Die Einführung von einem oder mehreren kombinierten Prozessen erlaubt eine Behandlungsstrategie. Egal welche Strategie man anwendet, dass Endziel sollte immer sein, die Nutzbarkeit der Ausscheidungen zu erhöhen. Einige gezielte Probleme, die man mit der Behandlung der Jauche angehen muss, sind, Transportkosten zu reduzieren, Lagerfähigkeit den Bedürfnissen der Kultur anzupassen, Rückstände energetisch nutzen, produziertes Stickstoff eliminieren oder rückgewinnen, die Geruchsemissionen minimieren, usw.….

Procesos y estrategias de tratamiento

Ningún proceso de tratamiento es capaz de hacer desaparecer completamente los purines. Los únicos componentes que se pueden eliminar mediante su transformación en compuestos gaseosos son el agua (se transforma en vapor de agua), la materia orgánica (se transforma en dióxido de carbono) y el nitrógeno (se transforma en nitrógeno molecular). El resto de componentes únicamente se pueden separar o concentrar.

La implantación de uno o varios procesos combinados dará lugar a estrategias de tratamiento. Sea cual sea la estrategia elegida, el propósito final debe ser aumentar la capacidad de gestión sobre las deyecciones. Algunos problemas particulares a abordar mediante un tratamiento podrían ser: reducir los costes asociados al trasporte, adecuar la capacidad de almacenamiento a las necesidades de los cultivos, valorizar el residuo energéticamente, eliminar o recuperar parte del nitrógeno producido, minimizar las emisiones de malos olores, etc.

Überblick über die anwendbaren Behandlungsprozesse der Schweinejauche:

Trennung von Festem und Flüssigem

Dieser Prozess erlaubt es die Jauche in zwei Teile zu trennen: eine feste, die dem Mist ähnelt und eine flüssige, eine wässrige Lösung mit aufgelösten Elementen und solche in Suspension. Obwohl die Trennung den Inhalt der Jauche nicht verändert, wird eine Umverteilung ermöglicht und somit die Handhabung verbessert. Die Trennung der flüssigen und soliden Fraktionen erlaubt den Einsatz von Behandlungsanlagen, Transport und andere Anwendungen für beide der zwei erhaltenen Fraktionen. Um die Effizienz der Trennung zu erhöhen können chemische Produkte verwendet werden. Gemäß Burton und Turner (2003), kann man mit der richtigen Technologie, in der festen Fraktion (10-20% der Ausgangsmasse) bis zu 80% des Phosphors und 50 % des Stickstoffes konzentrieren.

Síntesis de procesos aplicables al tratamiento de

purines de origen porcino:

Separación sólido-líquido

Proceso que permite separar los purines en dos fracciones distintas: una sólida de tipología similar al estiércol y otra líquida, solución acuosa que contiene elementos disueltos y en suspensión. Aunque la separación no supone una modificación en el contenido de componentes sí permite su redistribución, y por lo tanto, una mejora en las posibilidades de gestión. Con una separación sólido-líquido se propicia la aplicación de líneas de tratamiento, transporte y aplicación distintas para cada una de las fases obtenidas. Para aumentar la eficiencia en la separación es posible utilizar agentes químicos. Según Burton y Turner (2003), en caso de considerar la tecnología apropiada, es posible concentrar en la fracción sólida (10-20% de la masa inicial) hasta el 80% del fósforo y del 50% del nitrógeno.

Dieser Prozess kann bei festen Materialien angewendet werden (zum Beispiel die feste Fraktion) und beinhaltet die Stabilisierung der organischen Verbindungen mit der Mitwirkung von Sauerstoff. Die Konditionen sollten so sein, dass die Wärmeproduktion aus organischem Material, die Entwicklung von Temperaturen von 50 -70 oC erlauben. Am Ende dieses Prozesses erreicht man ein stabiles Produkt, dass frei von Krankheitserregern und Samen ist (Kompost). Der Prozess der Kompostierung benötigt Sauerstoff, der durch konstantes Umsetzen des Komposthaufens hinzugefügt werden kann. Es können auch komplexere mechanische Systeme eingesetzt werden. Wichtig sind auch feuchte Anfangsbedingungen (40-65%), angemessene Struktur und Zusammensetzung (Kohlenstoff/Stickstoff- Verhältnis zwischen 25-35). Die Zubereitung der Mischung mit pflanzlichem Material, erlauben diese drei wichtigen Parameter zu regulieren.

Anaerobe Vergärung

Die mikrobiologische Zersetzung von organischem Material unter vollkommenem Ausschluss von Sauerstoff, führt zur Produktion von einem Brenngas (Biogas) und erlaubt so diese Rückstände energetisch aufzuwerten. Dieses Gas enthält hohe Werte an Methan (Konzentrationen über 60%) und verfügt über einen Nettobrennwert von 5500 kcal/m3. Die Vergärung von zwei oder mehreren verschiedenen Substraten mit ergänzenden Eigenschaften, erlauben eine bessere Leistungsfähigkeit des Prozesses und eine erhöhte Biogasproduktion. In Situationen wo ein Stickstoffüberschuss vorliegt, muss die anaerobe Vergärung mit einem Prozess kombiniert werden, der es erlaubt den Stickstoff der flüssigen Fraktion zu eliminieren oder zu gewinnen. Dazu werden nicht biologische Prozesse angewendet, wie zum Beispiel die Strippung-Rückgewinnung und die Verdampfung-Trocknung, welche das erworbene Biogas als Energiequelle verwenden können. Bei der Strippung wird der Ammoniumstickstoff mit Hilfe eines gasförmigen Trägers (Luft oder Dampf) aus der Flüssigkeit getrieben und nachträglich in einer sauren Flüssig-Mechanischer Abscheider, eine Art Schraubenpresse, die auf einem Schweinebetrieb installiert wurde

-Separador mecánico tipo prensa de tornillo

Kompostierung

instalado en una explotación porcina

Compostaje

Proceso aplicable a materiales de tipología sólida (p. ej.: fracción sólida) que consiste en la estabilización de compuestos orgánicos en presencia de oxígeno. Deberán favorecerse condiciones que permitan el desarrollo de temperaturas entre 5070ºC como resultado de la generación de calor de origen biológico. Al final de este proceso se obtiene un producto estable, libre de patógenos y semillas (compost). El proceso de compostaje requiere de aire, que puede ser suministrado por volteo de las pilas o por sistemas mecánicos más complejos. Son también necesarias unas condiciones iniciales de humedad (entre el 40-65%), estructura y composición (relación carbono/nitrógeno entre 25-35) adecuadas. La preparación de mezclas con material vegetal permite regular estos tres parámetros clave.

Digestión anaerobia

La descomposición microbiológica de la materia orgánica en ausencia total de oxígeno produce un gas combustible (biogás), y por tanto, permite valorizar energéticamente el residuo. Este gas contiene una elevada proporción de metano (concentraciones superiores al 60%) y posee un poder calorífico inferior del orden de 5.500 kcal/m3. La digestión conjunta (codigestión) de dos o más sustratos distintos con características complementarias permite mejorar los rendimientos del proceso.

En situaciones donde exista un excedente de nitrógeno, la digestión anaerobia debe combinarse con algún proceso que permita eliminar o recuperar el nitrógeno de la fase líquida. Serían de aplicación procesos no biológicos que permitan aprovechar como fuente de energía el biogás recuperado tales como stripping-absorción (arrastre del nitrógeno amoniacal mediante una corriente gaseosa y posterior fijación del nitrógeno en una medio líquido acidificado) o evaporación/secado (separación del agua de la matriz sólida). Es habitual que estos procesos se acompañen de sistemas de cogeneración con el propósito de producir energía térmica a bajo coste.

keit fixiert. Bei der Verdampfung-Trocknung wird das Wasser von der festen Fraktion getrennt. Es ist normal, dass diese Prozesse von einem Kraftwärmekopplungssysteme begleitet werden, mit dem Ziel günstige Wärmeenergie zu produzieren.

Nitrifikation- Denitrifikation

Das Hauptziel dieser biologischen Behandlung ist den Ammoniumstickstoff in Molekularen Stickstoff zu verwandeln, ein unschädliches Gas, dass wieder in die Luft abgegeben wird. Nur die flüssige Fraktion der Jauche ist für diesen Prozess geeignet, der den überflüssigen Stickstoff entfernt. Es ist fast nicht möglich, dass das Abwasser eines Nitrifikation-Denitrifikation-Prozesses die gesetzlichen Grenzwerte erfüllt, um sie in ein öffentliches Gewässer zu leiten. Mit einer veredelten dritten Behandlung wäre dies allerdings möglich, die Kosten wären aber extrem hoch. Interessanter wäre es, dieses Wasser für die Bewässerung zu benutzen, allerdings erst nachdem es auf Tauglichkeit bewertet wurde. Demzufolge ist es wichtig ein Kompromiss zwischen der Wasserqualität und deren anschliessenden Verwendung zu finden. Abschliessend kann man sagen, dass die Entwicklung der Technologien zu Behandlung der Schweinejauche genügend fortgeschritten ist um, unter richtigen Bedingungen, gute Resultate zu garantieren. Trotzdem ist die Einführung von Behandlungsanlagen bis jetzt weniger verbreitet als man am Anfang gedacht hat. Dies wahrscheinlich vor allem wegen den hohen Investitions- und Produktionskosten. -Kollektive Behandlungsanlage von Jauche in Juneda (im Vordergrund sieht mand die anaerobe Vergärungsanlage und im Hintergrund die Verdunstungsanlage)

Planta de tratamiento colectivo de purines en Juneda (en primer plano se visualizan los digestores anaerobios y detrás la unidad

de evaporación al vacío)

Nitrificación-desnitrificación

El principal objetivo de este tratamiento biológico radica en transformar el nitrógeno amoniacal en molecular, gas inocuo que será transferido a la atmósfera. Únicamente la fracción líquida de purines es susceptible de un tratamiento de este tipo, que debe plantearse para la eliminación de la parte sobrante del nitrógeno generado. Es difícil que el efluente de un tratamiento de nitrificación-desnitrificación cumpla con los límites legales para realizar un vertido a cauce público. Aunque esto es posible mediante un tratamiento terciario de afinado, su coste puede ser prohibitivo. Más interesante parece ser utilizar esta agua para el riego, previa valoración de su aptitud. Así pues, es conveniente buscar un compromiso entre la calidad del agua recuperada y el uso posterior que se haga de ella.

Para finalizar, decir que el desarrollo de tecnologías para el tratamiento de purines está suficientemente avanzado como para poder garantizar unos buenos rendimientos bajo condiciones correctas de operación. No obstante, la implantación de sistemas de tratamiento hasta el momento no se ha generalizado tanto como era de esperar en un principio debido, en la mayoría de casos, a su elevado coste de inversión y explotación