lorna guerrero_utfsm..

CARNE
Experiencias de obtenció
obtención de
energí
energía no convencional renovable
MORTALIDAD
Residuo
Reciclo de
nutrientes
Adecuació
Adecuación
Exceso
BPA
RIEGO/DISPOSICIÓ
RIEGO/DISPOSICIÓN
SUELO
Dra. Lorna Guerrero S.
UTFSM
?
©
DEYECCIONES
NCh 1333
Regulación
Especial
BPA
Buenas
Prácticas
Agrarias
Tratamiento
Revalorizació
Revalorización
FRACCIÓN LÍQUIDA
CAUCE
RECEPTOR
DS 90 DS 46
DS 609
CARNE
MORTALIDAD
DEYECCIONES
Residuo
Reciclo de
nutrientes
Adecuació
Adecuación
Exceso
BPA
?
©
Tratamiento
Revalorizació
Revalorización
Porque . . .
La utilización directa de materia orgánica fresca
en agricultura presenta inconvenientes:
¾Fitotoxicidad: por compuestos orgánicos, elementos
y sustancias minerales, …)
¾Inmovilización del nitrógeno
ADECUACIÓ
ADECUACIÓN: ¿Por qué
qué?
¾Deficiencia de oxígeno a nivel de las raíces de la
planta
¾Elevación excesiva de la temperatura en la zona de
la rizosfera.
Adecuació
Adecuación ⇔ Tratamientos
¾ Tratamiento:
Combinación
de
procesos
unitarios con el objetivo de modificar las
características de los residuos para adecuarlos
a la demanda como producto de calidad.
Adecuació
Adecuación ⇔ Tratamientos
¿Cuá
Cuáles?
¾ Reducción de materia orgánica
¾ Reducción de materia orgánica y nutrientes
ESTIÉRCOL
Fracción sólida
y/o líquida
¾ Esta adecuación puede ser:
ƒ Para equilibrar oferta y demanda en el tiempo
ƒ Para mejorar el transporte y aplicación
ƒ Para mejorar la composición
Î Para aumentar la capacidad de gestión
Representació
Representación esquemá
esquemática del ciclo sostenible
de la digestió
digestión anaerobia de deyecciones
animales junto con otros residuos orgá
orgánicos.
Fracción sólida
Fracción líquida
TRATAMIENTO
ANAEROBIO
COMPOSTAJE
NITRIFICACIÓ
NITRIFICACIÓN
DESNITRIFICACIÓ
DESNITRIFICACIÓN
ESTRATEGIAS TECNOLÓ
TECNOLÓGICAS
para evitar contaminació
contaminación por nutrientes
BASADAS EN RECUPERACIÓ
RECUPERACIÓN DE NUTRIENTES:
NUTRIENTES:
¾Procesos simples: Separación de fases, compostaje
de la fracción sólida.
¾Procesos complejos: Precipitación, concentración por
evaporación, stripping de amoniaco. La digestión
anaerobia favorece estos procesos. Los precios de la
energía definen su viabilidad.
ESTRATEGIAS TECNOLÓ
TECNOLÓGICAS
Toma de decisiones para la selecció
selección de la
estrategia má
más adecuada para la gestió
gestión de fecas,
fecas,
teniendo en cuenta la limitació
limitación por N en el suelo
como factor limitante
SI
BASADAS EN LA ELIMINACIÓ
ELIMINACIÓN (PARCIAL) DEL N:
¾Nitrificación – Desnitrificación aplicado a la fase
líquida y uso como bioabono de la sólida.
¾Futuros desarrollos en ANNAMOX. La digestión
anaerobia previa es factor clave. Los precios de la
energía definirán, otra vez, la viabilidad.
LOS FACTORES ENERGÉ
ENERGÉTICOS Y SU ECONOMÍ
ECONOMÍA
SON LIMITANTES PARA MUCHAS ESTRATEGIAS
QUÉ
QUÉ HACER . . .
Debe existir un programa nacional en donde estén
consideradas tres áreas o líneas de acción:
¾Institucional
• Visión, liderazgo y propósito
• Vinculación: estatal, sectores educativo y productivo.
¾Técnica
• Tecnologías apropiadas para cada tamaño y tipo de granjas
• Implementación y demostración de proyectos
¾Financiera
• Conocimiento del mercado; análisis financiero de proyectos
• Enfoque de atraer inversión de los sectores privado y público
Exportarlo
NO
¿Exceso de N?
Eliminarlo
Programa de aplicación
en el suelo
¿Costos de
transporte
asumibles?
SI
NO
Tratamientos de reducción de
Nutrientes o Volumen
ACTIVIDADES INSTITUCIONALES
Objetivos: asegurar un programa integrado, y con potencial de ser sostenible a largo plazo.
– Identificar e incluir actores claves
• Públicos y privados, a nivel nacional, estatal, regional y municipal.
– Estudios, análisis de mercado (perfil de país)
• Enfoque coherente: visión, propósito, liderazgo
• Prioridades; necesidades institucionales
– Desarrollar y fortalecer capacidades
• Experiencias internacionales; historia de experiencias locales
• Programas basados en proyectos piloto
– Buscar participación en el desarrollo de políticas
ACTIVIDADES TÉ
TÉCNICAS
Objetivos: crear interés y credibilidad, demostrando
factibilidad..
– Instalar proyectos piloto, demostrando beneficios de
tecnologías apropiadas
• Experiencias y tecnologías internacionales; adaptadas, apropiadas
• Proveedores y empresas de ingeniería locales
• Monitoreo, evaluación y documentación.
– Desarrollar y fortalecer capacidades
• Transferencia de conocimientos, tecnologías y experiencias
• Capacitación en base a proyectos piloto; en campo
• Preparación / adaptación de guías, manuales, métodos
– Trabajar con base en metodologías
• Adaptación de metodologías internacionales
• Desarrollo de métodos locales
ACTIVIDADES FINANCIERAS
Objetivos: Conseguir apoyos financieros diversos para
hacer crecer el programa.
– Desarrollar y promover análisis económicos y
financieros
• Estudios y análisis de costos y beneficios de diferentes perspectivas: desarrolladores; gobiernos; sociedad.
– Contacto continuo con entidades financieras
• Bancos comerciales, de desarrollo, multilaterales
• Integración con otros programas de gobierno (ambientales, apoyo
al sector rural, pecuario …)
– Promover la difusión de resultados
• Estudios de caso, presentaciones, talleres
CRIADERO DE CERDOS
2500 madres
ALGUNOS EJEMPLOS
OBJETIVO
Estudiar la mejor opción para el tratamiento de residuos en base
al perfil de una ganadera ubicada en la zona central de Chile,
desde un punto de vista
de sustentabilidad económica y
ambiental.
LINEA BASE
Tratamiento actual:
• Separación sólido-líquido ⇒ Sólido es utilizado.
• Laguna anaerobia descubierta y sin impermeabilización.
• Wetland para refino
ALTERNATIVAS PROPUESTAS
ALTERNATIVAS PROPUESTAS
Alternativa 1: Énfasis en la producción de biogás:
i) Separación sólido–líquido (75% eficiencia). El sólido separado se destina a alimentación animal.
ii) Laguna anaerobia, con recuperación de biogás.
Alternativa 3: Eliminación de nitrógeno y materia
orgánica, con separación de sólidos suspendidos:
iii) Efluente de la laguna debe ser destinado a riego (se requieren app. 400 há), ya que no cumple norma
chilena: 35 mg DBO5/L y 50 mg NTK/L.
a)
i) Separación sólido–líquido (75% eficiencia). El
iv) Puede haber digestor para cerdos muertos.
sólido separado se destina a alimentación animal.
ii) Laguna anaerobia, con recuperación de biogás.
Alternativa 2: Énfasis en la eliminación de nitrógeno:
iii) Elfuente de laguna con dos opciones:
i) Separación sólido–líquido (75% eficiencia). El
a) Todo a un SBR (Sequential Batch Reactor), para
nitrificación – desnitrificación. Para tener C/N = 5,5, hay
by-pass de purines crudos (sin sólidos suspendidos).
sólido separado se destina a alimentación animal.
ii) SBR (Sequential Batch Reactor), para nitrificación
– desnitrificación (eficiencias > 90%).
b)
b) Se deriva una parte del efluente para riego de 100 há.
iii) Afinamiento final en wetland.
iv) Afinamiento final en wetland.
iv) Digestor de cerdos muertos: 197 m3 metano/día
v) Digestor anaerobio de cerdos muertos.
(25% de las necesidades energéticas del plantel).
v) Configuración riesgosa, que cumple la norma
chilena, pero necesita de un control estricto de
variables: automatización de todos los procesos.
Alternativa 4: Eliminación de nitrógeno y materia orgánica, sin separación de sólidos suspendidos:
Es idéntica a la alternativa 3, pero no hay separación previa de sólidos suspendidos.
CONCLUSIONES
Evaluación conceptual de las alternativas
Riesgo de NO
cumplimiento del DS 90
Costo operación
Alta
Baja
Media – baja
Media – baja
Alta
Media – baja
Media – baja
Media – alta
Alto (no se cumple)
Medio-bajo
Bajo
Bajo
Bajo
Alto
Alto
Alto
4.a
Media – baja
Media – baja
Bajo
Alto
4.b
Media – baja
Media – alta
Bajo
Alto
Alternativa
1
2
3.a
3.b
Producción de Necesidad de suelo
energía*
agrícola
Evaluación económica de las alternativas
Alternativa
VAN al 10% (US$)
TIR
Inversión (US$)
Rentabilidad (%)
2
-11 710 194
NF
1 131 407
-1 035.01
Payback
NF
3.a
-969.60
NF
-11 554 703
NF
1 191 697
3.b
1 307 403
13.24
1 379 207
94.79
14
4.a
-7 639 513
NF
1 372 083
-556.78
NF
4.b
-1 942 693
2.70
1 386 920
-140.07
19
LA DIGESTIÓN
ANAEROBIA EN CHILE
HITOS
¾
¾
¾
¾
¾
¾
1970: Comienzan en Chile los estudios e
investigaciones, a nivel laboratorio de procesos
anaerobios, especialmente de excretas animales.
EIB - PUCV
Reactor UASB
de fibra de
vidrio instalado
en Chiletabacos
1990: Primer Taller Latinoamericano de DA, México
1995: Primer reactor piloto UASB (4
m3).
PUCV.
1996: Primer reactor piloto filtro anaerobio (8m3).
Relleno Sanitario El Molle. USM – PUCV.
1996: Primer reactor tamaño industrial UASB. CCU
de Antofagasta.
1997: Reactor UASB de fibra. Chiletabacos
HITOS
¾
1999: Primer reactor granular con tecnología no
holandesa. CCU Temuco. El 2005 ⇒ utilización del
biogás en calderas
HITOS
¾
¾
1999: Primer reactor granular con tecnología no
holandesa. CCU Temuco.
2000: Primer reactor EGSB. Yeast Brocades
HITOS
¾
1999: Primer reactor gra.nular con tecnología no
holandesa. CCU Temuco.
HITOS
¾
1999: Primer reactor gra.nular con tecnología no
holandesa. CCU Temuco.
¾
2000: Primer reactor EGSB. Yeast Brocades
¾
2000: Primer reactor EGSB. Yeast Brocades
¾
2001: Reactores purines de cerdo.
¾
2001: Reactores purines de cerdo.
¾
2001: Reactores lodos PT. El Trebal
Producció
Producción de biogá
biogás en Planta La Farfana
Planta La Farfana
Antorchas
existentes
HITOS
Producció
Producción de biogá
biogás en Planta La Farfana
¾
Destino desde mayo 2008:
2008:
• Uso Interno:
20%
• Red gas natural:80%
Mayo de 2008: Aguas Andinas, a
través de su filial Gestión y
Servicios, inauguró la operación de
la planta de tratamiento de biogás
de La Farfana, entregando con ello
energía renovable a Metrogas.
Con el desarrollo de este proyecto,
cuya inversión asociada fue de
US$3 millones, Aguas Andinas está
suministrando a Metrogas un
volumen de 24 millones m3, lo que
beneficia a más de 100.000
habitantes de Santiago.
1999: Primer reactor gra.nular con tecnología no
holandesa. CCU Temuco.
¾
2000: Primer reactor EGSB. Yeast Brocades
¾
2001: Reactores purines de cerdo.
¾
2001: Reactores lodos PT. El Trebal
¾
2001: Primer reactor UASB tecnología nacional. Pisco
Capel.
¾
2006: Primer reactor IC. Agrofoods.
¾
2008: Se crea la Red del Biogás
HITOS
¾
2010: Primera plantación con fines energéticos: maíz
como cosustrato de la digestión anaerobia de excretas
de ganado bovino. Planta de biogás Los Ángeles.
Estabilización de estiércol bovino correspondiente a una engorda
de novillos estabulada.
Primera en su tipo a nivel sudamericano ⇒ producción de cultivos
energéticos como co-sustratos para la producción de biogás.
Primer módulo (de 4) considera el estiércol de 800 novillos y la
producción de maíz (silo planta entera) de 150 hectáreas.
SUSTRATOS:
-13.440 t/año excretas animales
-11.260 t/año cultivos energéticos
TOTAL: 24.700 t/año
Potencia instalada: 1.021 kW el.
HITOS
¾
¾
2010: Primera plantación con fines energéticos: maíz
como cosustrato de la digestión anaerobia de excretas
de ganado bovino. Planta de biogás Los Ángeles.
2011: Primera planta anaerobia para producir energía:
biometano.
¾ Primer proyecto sólo con fines energéticos.
¾ Ubicado en la Región de Valparaíso, Quilpué.
¾ Operará con excretas de pavo, de gallinas ponedoras y paletas de
tuna (2011).
¾ Se está en etapa de ingeniería conceptual, especial-mente en lo que
se refiere a la eliminación y/o recuperación de nutrientes.
¾ Se producirá biometano (4,2 millones de m3/año), el cual se
inyectará a la red de gas natural. Este biometano lo compra
CODELCO – Ventanas.
OTROS PROYECTOS
PLANTA PILOTO: GALLINAS PONEDORAS
OTROS PROYECTOS
PLANTA PILOTO: GALLINAS PONEDORAS
OTROS PROYECTOS
PLANTA PILOTO: GALLINAS PONEDORAS
Hacia un desarrollo bioenergé
bioenergético
del sector agropecuario:
oportunidades y desafí
desafíos
Dra. Lorna Guerrero S.
UTFSM