Estudio Biogas

INFORME COMPLEMENTARIO SOBRE EL ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA, EN EL MARCO DEL PROYECTO DE COOPERACIÓN TRANSFRONTERIZA ESPAÑA-PORTUGAL ALTERCEXA, PARA EL APOYO AL CAMBIO CLIMÁTICO A TRAVÉS DEL FOMENTO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN EXTREMADURA, ALENTEJO Y CENTRO. Diciembre 2010

INDICE

INDICE

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INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. INDICE

CAPÍTULO 1. EL BIOGÁS

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CAPÍTULO 2. TIPOS DE BIOGÁS

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CAPÍTULO 3. APLICACIONES DEL BIOGÁS

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CAPÍTULO 4. TECNOLOGÍAS DEL BIOGÁS

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CAPÍTULO 5. COSTES DEL BIOGÁS

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CAPÍTULO 6. MARCO LEGAL DEL BIOGÁS

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CAPÍTULO 7. EVOLUCIÓN DEL BIOGÁS

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CAPÍTULO 8. BARRERAS Y MEDIDAS

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CAPÍTULO 9. EMISIONES DE CO2

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CAPÍTULO 10. INSTALACIONES EN EXTREMADURA

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CAPÍTULO 11. INSTALACIONES FUERA DE EXTREMADURA

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CAPÍTULO 12. INVESTIGACIONES Y PROYECTOS

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CAPÍTULO 13. CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA 17

CAPITULO 1.

EL BIOGÁS

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPITULO 1. EL BIOGÁS

1 OBJETIVO DEL INFORME El objeto del informe que se presenta a continuación es aportar información complementaria al Estudio de soluciones viables para el aprovechamiento del biogás como fuente de energía en Extremadura, en el ámbito del proyecto de Cooperación Territorial Transfronteriza ALTERCEXA, “medidas de Adaptación y Mitigación al Cambio Climático a través del impulso de las Energías Alternativas en Centro, Extremadura y Alentejo” presentado por la empresa adjudicataria OGESA S.L. Son objetivos del proyecto ALTERCEXA en el ámbito del estudio para el aprovechamiento del biogás en Extremadura los siguientes: • Permitir la correcta identificación y caracterización del potencial de aprovechamiento del biogás en Extremadura. • Detectar y fomentar el desarrollo de las mejores soluciones y aplicaciones para el aprovechamiento del biogás en Extremadura. • Fomentar la utilización del sistema de biogás en el territorio extremeño. Para ello en primer lugar se deberá analizar la evolución del sector de las energías renovables y en particular el sector del biogás a nivel internacional, nacional y autonómico.

2 DEFINICIÓN DEL BIOGÁS 2.1

DEFINICIÓN BIOMASA O SUSTRATO

El término biomasa o sustrato se refiere a toda la materia orgánica que proviene de desechos de animales (estiércol), árboles, plantas, desechos orgánicos, que pueden ser convertidos en energía; o las provenientes de la agricultura (residuos de maíz, café, arroz, etc.), del aserradero (podas, ramas, aserrín, cortezas) y de los residuos urbanos (aguas residuales, basura orgánica y otros). Se refiere por tanto a cualquier tipo de materia orgánica que ha tenido su origen inmediato como consecuencia de un proceso biológico natural. El término biomasa comprende tanto a los productos de origen vegetal y a los de origen animal que se produce u obtiene en si cualquier proceso agroindustrial, agropecuario o agrícola.

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La biomasa representa en la actualidad dos tercios de las energías renovables en Europa y se espera que la bioenergía desempeñe un papel clave en la consecución de los ambiciosos objetivos aprobados por la directiva de energías renovables, con la que se pretende abastecer, como mínimo, un 20% de la electricidad generada para el año 2020, cuando actualmente la cuota es del 8,5%

2.2

LA DIGESTIÓN ANAERÓBICA

La digestión anaeróbica, también denominada biometanización, es un proceso biológico fermentativo que ocurre en ausencia de oxígeno, en el cual gracias a la acción de una serie de microorganismos bacterianos, la materia orgánica se descompone, dando como resultado dos productos principales: 1) Biogás

El término biogás incluye una mezcla de gases producidos a lo largo de las múltiples etapas del proceso de descomposición de la materia orgánica y en las que intervienen una población heterogénea de microorganismos . Fundamentalmente el biogás está compuesto por metano y dióxido de carbono, mezclado en menor proporción con distintas gases. 2) Digestato.

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3 TIPOS DE BIOGAS Dependiendo del substrato orgánico del que proceda y de las características de las instalaciones de generación-captación del biogás, el biogás utilizable como energía renovable se puede agrupar en los siguientes tipos: • •

3.1

Biogás de Vertedero (biodigestión natural) Biogás de Digestores (biodigestión provocada en instalaciones industriales)

BIOGÁS DE VERTEDERO (BIODIGESTIÓN NATURAL)

Su aprovechamiento se produce una vez sellados los vertederos de residuos sólidos urbanos (RSU) y en función de su composición pueden presentar impurezas de siloxanos, compuestos fluorados y clorados 3.1.1.1

Opciones de tratamiento de los residuos urbanos biodegradables: compost o biometanización.

Las opciones de tratamiento a las que pueden ser destinados los residuos biodegradables (RB) dependen en gran medida de la forma en que se lleve a cabo su recogida.

Digestión Aerobia (Compost) Para obtener compost de calidad mediante procesos de digestión aerobia en una instalación que trabaje con unos rendimientos aceptables, es necesario que: • La alimentación a estas plantas proceda de la recogida selectiva de RB con la suficiente limpieza y ausencia de contaminantes. • Además de los residuos más biodegradables (como residuos de cocina o de jardinería, por ejemplo) es necesario añadir residuos que den estructura a la masa a compostar (por ejemplo, astillas) • Los ratios que pueden obtenerse en procesos de compostaje son: Producción de compost: 40-50% (en peso) de la cantidad de RB entrante en la planta (siempre que el residuo entrante en la planta proceda de recogida selectiva). Degradación de carbono: 50% (en peso) en compost y 50% al aire.

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Digestión Anaerobia (Biogás y Digestato) Como anteriormente se comentó, la biometanización consiste en una digestión anaerobia, donde se obtiene biogás (principalmente dióxido de carbono y metano) que puede aprovecharse para generar energía mediante su combustión y una fase semisólida denominada digestato, que sometido a tratamiento adicional (habitualmente compostaje), puede ser utilizado a continuación en agricultura. La biometanización está indicada para residuos con un contenido alto de humedad (60-99% de humedad), al contrario que el compostaje que requiere residuos con menos humedad. Por el contrario, los residuos leñosos, que contienen un alto contenido en lignocelulosa, son más adecuados para el compostaje. No obstante se ha constatado que las plantas de biometanización tienen problemas de funcionamiento al tratar materia orgánica con muchos impropios procedente de recogida de la fracción resto, la que se deposita en los contenedores marrones o verdes, por lo que es necesario fomentar la recogida selectiva de materia orgánica en origen. 3.1.1.2 Biogás de vertedero controlado de residuos La producción de biogás en un vertedero es variable en el tiempo, con un máximo alrededor de los 2-3 años tras el vertido. El proceso de degradación de la materia orgánica puede durar más de 20 años: • Los residuos de comida se degradan en un 50% en 1-2 años • Los residuos de jardín se degradan en unos 5 años • Los residuos de papel, madera y textiles se degradan en unos 15 años. • Los residuos como plásticos y gomas no se descomponen. Una tonelada de RSU con un contenido de materia orgánica del 50% genera aproximadamente 200 m3 de biogás. No es posible captar todo el biogás generado: un 30-35% del mismo se perderá a través de la superficie del vertedero. Las características del biogás dependen principalmente de la composición de los RSU y de la humedad. CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS TEMPERATURA (ºC) PESO ESPECÍFICO (kg/Nm3) PODER CALORÍFICO INFERIOR (kJ/Nm3) PRODUCCIÓN (Nm3/Tn RSU) RENDIMIENTO DE CAPTACIÓN (%)

35-40 0,95 18.000 200 65-70%

Tabla 3.1.Características del biogás de vertedero. Fuente: Tecnologías Avanzadas de Generación Eléctrica. Plantas Biogás Vertedero. Octubre 2001. EVE Ente Vasco de la Energía

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3.2

BIOGÁS DE DIGESTORES (BIODIGESTIÓN PROVOCADA EN INSTALACIONES INDUSTRIALES)

Dentro de este tipo se pueden diferenciar tres subgrupos, dependiendo del origen de los sustratos a digerir: • • •

Biogás de Depuradoras de Aguas Residuales Biogás FORSU (Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos) Biogás Agroindustrial

En algunos casos se requerirán mezclas (codigestión) para hacer los procesos viables. De los tipos de biogás anteriores, el más noble y con menor cantidad de impurezas es el obtenido a partir de residuos agroindustriales. No obstante, en los casos donde se usen como substrato los estiércoles y purines pueden aparecer cantidades significativas de sulfuro de hidrogeno en el biogás, que será preciso depurar antes de su aprovechamiento energético

3.2.1

BIOGÁS DE DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES.

Este biogás se genera a partir de la digestión anaeróbica de los fangos primarios de las plantas de tratamiento de aguas residuales . • Lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas • Lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales industriales

3.2.2

BIOGÁS FORSU (Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos).

Este biogás se genera a partir de la fracción orgánica procedente de los RSU 3.2.3 BIOGÁS AGROINDUSTRIAL. El sector agroindustrial es la principal fuente generadora de subproductos y compuestos orgánicos. Los subproductos y residuos que forman el grupo de las materias primas agroindustriales son los que provienen de: • • • • •

La agricultura La pesca La ganadería La industria alimentaria La industria bioenergética industrias de biodiesel (subproductos vegetales) industrias de bioetanol (subproductos vegetales) Página | 6


biorrefinerías. Glicerina Entre estos tipos de materias primas agroindustriales merece mencionar por su potencial en la producción de biogás las siguientes: De origen animal: → Purín de cerdo → Estiércol de vaca → Gallinaza → Restos de otras especies De origen vegetal: → Hierba → Hoja de remolacha → Paja → Trigo → Cultivos energéticos (con una elevada producción de biogás) → Microalgas De la Industria Alimentaria de origen vegetal: bagazo de la industria cervecera o residuos hortofrutícolas (citrícolas, del olivo y las almazaras, etc) → Excedentes → No conformes → Subproductos de su transformación → Etc Otros residuos de la Cadena alimentaria: residuos y aceites de gastronomía De la Industria Alimentaria de origen animal: subproductos de origen animal no destinados al consumo humano (SANDACH). → Residuos cárnicos → Residuos lácteos → Residuos del pescado

. Página | 7


4 CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS

4.1

COMPOSICIÓN MEDIA DEL BIOGÁS

La riqueza del biogás depende del material digerido y del funcionamiento del proceso. La producción de biogás para cada tipo de substrato es variable en función de su carga orgánica y de la biodegradabilidad de la misma. En general, los residuos orgánicos industriales y la Fracción orgánica de Residuos Sólidos Urbanos (FORSU) presentan potenciales elevados de producción. Los residuos ganaderos y los lodos de depuradora presentan, sin embargo, potenciales menores, debido al relativamente bajo contenido en materia orgánica y a la baja biodegradabilidad de la misma. Existen opciones que permiten mejorar la producción de biogás de estos residuos: → mezcla con residuos de mayor producción potencial (codigestión) → pretratamiento para mejorar la degradabilidad del substrato → aumento de la temperatura para mejorar la velocidad de crecimiento de los microorganismos y la eficiencia de la fase hidrolítica. El biogás es un combustible formado sustancialmente por los siguientes gases: COMPUESTOS DEL BIOGÁS (%) Metano, CH4 Dióxido de carbono, CO2 Vapor de agua, H2O Monóxido de carbono, CO Nitrógeno, N2 Hidrógeno, H2 Sulfuro de hidrógeno, H2S Oxígeno, O2

50-75 25-45 1-2 0-0,3 1-5 0-3 0,1-0,5 0,1-1,0

Tabla 4.1.Compuestos del Biogás (%). Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.

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COMPONENTES DEL BIOGÁS EN FUNCIÓN DEL SUBSTRATO UTILIZADO COMPONENTES RESIDUOS LODOS DE RESIDUOS GAS DE AGRÍCOLAS DEPURADORA INDUSTRIALES VERTEDERO Metano 50-80% 50-80% 50-70% 45-65% Dióxido de carbono 30-50% 20-50% 30-50% 34-55% Agua Saturado Saturado Saturado Saturado Hidrógeno 0-2% 0-5% 0-2% 0-1% Sulfuro de hidrógeno 100-700 0-1% 0-8% 0,5-100 ppm ppm Amoniaco Trazas Trazas Trazas Trazas Monóxido de carbono 0-1% 0-1% 0-1% Trazas Nitrógeno 0-1% 0-3% 0-1% 0-20% Oxígeno 0-1% 0-1% 0-1% 0-5% Compuesto orgánicos Trazas Trazas Trazas 5 ppm* *termpemos,esteres

Tabla 4.2.Componentes del biogás en función del substrato utilizado. Fuente: Coombs, 1990

5 PRODUCCIÓN DEL BIOGÁS EN FUNCIÓN DEL SUSBTRATO UTILIZADO PRODUCCIÓN DEL BIOGÁS EN FUNCIÓN DEL SUBSTRATO UTILIZADO TIPO DE RESIDUOS Contenido orgánico Sólidos volátiles Producción (%) de biogás (m3/Tn) Purines de cerdo Hidratos de carbono, lípidos y 3-5 10-20 proteínas Fangos residuales Hidratos de carbono, lípidos y 3-4 17-22 proteínas Fangos residuales Hidratos de carbono, lípidos y 15-20 85-110 concentrados proteínas FORSU separada en Hidratos de carbono, lípidos y 20-30 150-240 origen proteínas Tabla 5.1.Producción del biogás en función del substrato utilizado. Fuente: Coombs,, 1990

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5.1

EQUIVALENCIAS ENERGÉTICAS DEL BIOGÁS

Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.

El biogás es un gas combustible cuya composición depende fundamentalmente del tipo de sustrato utilizado y digerido en el proceso, y su alta concentración en metano (CH4), de elevada capacidad calorífica (5.750 kcal / m3), le confiere características combustibles ideales para su aprovechamiento energético en motores de cogeneración, calderas, turbinas, pudiendo por tanto generar electricidad, calor o ser utilizados como biocarburantes. La equivalencia energética del biogás depende de la concentración de metano que haya en él, ya que el poder calorífico del CO2 es nulo. Así cuanto mayor sea la cantidad de metano en el biogás, mayor será el poder calorífico del mismo.

Gas Natural De manera aproximada, se puede constatar que el gas natural tiene un contenido en metano (CH4) del 100%. 1 Nm3 de Gas Natural = 11 kWh La cantidad de metano (CH4) necesaria para obtener 10 kWh de energía total es de 1 m3 de metano 1 Nm3 CH4 ≈ 10 kWh Biogás • 1 Nm3 de biogás (97 % de metano) = 9,67 kWh • 1 Nm3 de biogás (65 % de metano) =Energía de 0,65 m3 de gas natural Combustibles • 1 litro de Gasolina = 9.06 kWh • 1 litro de Diesel = 9.8 kWh Energía Eléctrica El rendimiento eléctrico de un motor es del 40 –45% • 1 m3 de biogás = 2,8 kWh de energía eléctrica renovable.

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Ilustración 5.1. Criterios de equivalencia energética del biogás respecto de otras fuentes de energía. Fuente: CIEMAT

6 PROCESO DE FORMACIÓN DEL BIOGÁS Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento” Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 de Septiembre de 2010. (Pavslostathis y Giraldo-Gómez, 1991). Adaptado de Pavlostathis, S.G., Giraldo-Gómez, E. (1991)

6.1

INTRODUCCIÓN

La digestión anaeróbica es un proceso microbiológico que, en condiciones anaerobias (ausencia de oxigeno) permite transformar la materia orgánica en metano. Se compone de múltiples etapas en la que intervienen una población heterogénea de microorganismos. El proceso completo se puede resumir en dos fases principales, una primera hidrolítica fermentativa y una segunda metanogénica. Fase Hidrolítica: Los polímeros orgánicos son metabolizados mediante hidrólisis y fermentación microbiana en una mezcla de ácidos grasos volátiles (acético, propiónico, butírico, valérico, láctico…), carbónico e hidrogeno. Página | 11


Fase Metanogénica: En la segunda fase, encadenada con la primera, se transforman los productos finales de la misma en metano y dióxido de carbono, mediante las bacterias metanogénicas que son anaeróbicas estrictas.

6.2

6.2.1

ETAPAS DE LA DIGESTIÓN ANAERÓBICA

Etapa de hidrólisis

La hidrólisis es el primer paso necesario para la degradación de la materia orgánica compleja. En esta etapa, las bacterias hidrolíticas actúan sobre las macromoléculas orgánicas despolimerizándolas enzimáticamente en los correspondientes monómeros o fragmentos más sencillos. Así, los lípidos son degradados por enzimas hidrolíticas (lipasas) a ácidos grasos de cadena larga y glicerina. Las proteínas son hidrolizadas por proteasas en proteosas, péptidos y aminoácidos, y los polisacáridos son convertidos en monosacáridos. 6.2.2

Etapa acidogénica

Los compuestos solubles obtenidos en la etapa anterior son transformados por las bacterias acidogénicas en ácidos grasos de cadena corta (ácidos grasos volátiles), alcoholes, amoníaco, hidrógeno y dióxido de carbono. Los ácidos grasos volátiles son principalmente ácido acético, propiónico, butírico y valérico. En esta etapa se debe controlar la cantidad de hidrógeno, porque el metabolismo de las bacterias acidogénicas depende de él. 6.2.3

Etapa acetogénica

Mientras que algunos productos de la fermentación (hidrógeno y ácido acético) pueden ser metabolizados directamente por los organismos metanogénicos, los productos intermedios (ácido propiónico, butírico, etc.) necesitan ser transformados en productos más sencillos, a través de las bacterias acetogénicas. Como principales productos se obtienen ácido acético, hidrógeno y dióxido de carbono que, posteriormente, pueden ser aprovechados por las bacterias metanogénicas. Las bacterias acetogénicas también necesitan un control exhaustivo de la concentración de hidrógeno, ya que con una elevada presión de hidrógeno se reduce la formación de acetato, produciendo preferentemente ácido propiónico, butírico o etanol en vez de metano 6.2.4

Etapa metanogénica

En la etapa final del proceso, las bacterias metanogénicas transforman el ácido acético, hidrógeno y dióxido de carbono en metano y dióxido de carbono. Las bacterias responsables Página | 12


de este proceso son anaeróbicas estrictas. Se distinguen dos tipos de microorganismos, los que degradan el ácido acético a metano y dióxido de carbono (bacterias metanogénicas acetoclásicas) y los que reducen el dióxido de carbono con hidrógeno a metano y agua (bacterias metanogénicas hidrogenófilas).

La principal vía de producción de metano es la primera, con alrededor del 70% del metano producido. Este es un proceso lento y constituye la etapa limitante del proceso de degradación anaeróbica.

Ilustración 6.1.Etapas de la fermentación anaeróbica . Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento” (Pavslostathis y Giraldo-Gómez, 1991).

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Ilustración 6.2.Etapas de la fermentación anaeróbica . Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 de Septiembre de 2010. (Pavslostathis y Giraldo-Gómez, 1991). Adaptado de Pavlostathis, S.G., Giraldo-Gómez, E. (1991)

6.3

PARÁMETROS QUE AFECTAN AL PROCESO DE DIGESTIÓN

Los factores físicos y químicos que condicionan este proceso son varios. A continuación se describen los más importantes 6.3.1

Nutrientes

Para el desarrollo del proceso se necesita, además de una fuente de carbono y energía, la presencia de una serie de nutrientes minerales (nitrógeno, azufre, fósforo, potasio, calcio, magnesio, etc.). En el medio a digerir debe haber una relación adecuada entre nutrientes para el desarrollo de la flora bacteriana. Relación entre nutrientes Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”

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La relación C/N debe estar comprendida entre 15/1 y 45/1, ya que valores inferiores disminuyen la velocidad de reacción. Para el fósforo la relación óptima es 150/1.


Una de las ventajas inherentes al proceso de digestión anaerobia es su baja necesidad de nutrientes como consecuencia de su pequeña velocidad de crecimiento. No obstante, resulta fundamental para la estabilización del proceso que la relación C/N se mantenga entre 20/1 y 30/1 y la relación N/P más adecuada es de entre 1/5 y 1/7 Normalmente, la FORSU, los residuos ganaderos y los fangos de depuración de aguas residuales presentan nutrientes en las proporciones adecuadas. Sin embargo, en la digestión de ciertos residuos industriales puede ser necesario la adición de dichos elementos o bien un post-tratamiento aeróbico. 6.3.2

Temperatura

La digestión anaeróbica se puede llevar a cabo en un amplio intervalo de temperaturas, pero dependiendo del tipo de bacterias que se utilicen se pueden diferenciar tres intervalos diferentes. En general, el intervalo mesofílico es el más utilizado, pese a que en el termofílico es donde se tiene la mayor producción de biogás. Esto es debido a la mayor sensibilidad que presentan las bacterias termofílicas a las pequeñas variaciones térmicas, lo que conlleva a un mayor control del sistema y, por tanto, a una actividad más costosa. Por otro lado, en este intervalo de temperatura el mantenimiento del sistema consume más energía que la que puede proporcionar el gas resultante. TEMPERATURA BACTERIAS RANGO DE TEMPERATURAS Psicrofílicas Menos de 20ºC Mesofílicas Entre 20ºC y 40ºC Termofílicas Más de 40ºC

SENSIBILIDAD ±2ºC/hora ±1ºC/hora ±0,5ºC/hora

Tabla 6.1.Intervalos de temperaturas en el que trabajan las bacterias anaeróbicas Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento” (GTZ Gmbh, 1999)

En función de la temperatura óptima de crecimiento, los microorganismos se clasifican en: Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.

Psicrófilos (temperatura óptima de crecimiento inferior a 30°C) Mesófilos (óptimo de crecimiento entre 30 y 45°C) Termófilos (su temperatura óptima es superior a los 45°C y generalmente entre 50 y 60°C).

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Como consecuencia de este crecimiento específico de los microorganismos se pueden distinguir las fermentaciones psicrófila, mesófila y termófila. La operación en el rango mesófilo es el de mayor difusión.

6.3.3

pH

Es uno de los parámetros de control más habituales debido a que en cada fase del proceso los microorganismos presentan máxima actividad en un intervalo de pH diferente. Así, el intervalo de pH óptimo de los microorganismos hidrolíticos es entre 7,2 y 7,5, para los acetogénicos entre 7 y 7.2 y para los metanogénicos entre 6.5 y 7.5.

6.3.4 Contenido en sólidos Es también un factor determinante, ya que la movilidad de las bacterias metanogénicas dentro del substrato se ve limitada a medida que se aumenta el contenido de sólidos y, por lo tanto, pueden verse afectadas la eficiencia y producción de biogás. Sin embargo, se puede encontrar en la literatura datos de producciones de gas importantes logradas en rellenos sanitarios con un alto contenido de sólidos (Pavslostathis y Giraldo-Gómez, 1991).

6.3.5

Tiempo de retención. T.R.

Se define como el tiempo que el substrato está sometido a la acción de los microorganismos en el reactor. Cabe indicar que este parámetro sólo puede ser claramente definido en los sistemas discontinuos (batch), donde el tiempo de retención coincide con el tiempo de permanencia del substrato dentro del digestor. En los digestores continuos y semicontinuos , el tiempo de retención se define como el valor en días del cociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria. De acuerdo al diseño del reactor, el mezclado y la forma de extracción de los efluentes pueden existir variables diferencias entre los tiempos de retención de líquidos y sólidos debido a lo cual suelen determinarse ambos valores. El T.R. está íntimamente ligado con dos factores: el tipo de sustrato y la temperatura del mismo. La selección de una mayor temperatura implicará una disminución en los tiempos de retención requeridos y consecuentemente serán menores los volúmenes de reactor necesarios para digerir un determinado volumen de material.

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La relación costo beneficio es el factor que finalmente determinará la optimización entre la temperatura y el T.R., ya varían los volúmenes, los sistemas paralelos de control, la calefacción y la eficiencia. Con relación al tipo de sustrato, generalmente los materiales con mayor proporción de carbono retenido en moléculas resistentes como la celulosa demandará mayores tiempos de retención para ser totalmente digeridos. A modo de ejemplo se dan valores indicativos de tiempos de retención usualmente más utilizados en la digestión de estiércoles a temperatura mesofílica El límite mínimo de los T.R. está dado por la tasa de reproducción de las bacterias metanogénicas debido a que la continua salida de efluente del digestor extrae una determinada cantidad de bacterias que se encuentran en el líquido. Esta extracción debe ser compensada por la multiplicación de las bacterias que pertenecen dentro del reactor. TIEMPOS DE RETENCIÓN MATERIA PRIMA T.R. Estiércol vacuno líquido 20-30 días Estiércol porcino líquido 15-25 días Estiércol aviar líquido 20-40 días Tabla 6.2..Fuente: Manual para la producción de biogás. Instituto de Ingeniería Rural, I.N.T.A. Castelar

6.3.6

Tiempo de residencia ó Tiempo de Retención hidráulica

En los digestores continuos y semicontinuos, como funcionan en condiciones estacionarias, la variable tiempo definida en el reactor discontinuo se reemplazada por el tiempo de residencia, que se define como el valor en días del cociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria. El tiempo de residencia indica, por tanto, el tiempo que el substrato permanece por término medio en el digestor. Este parámetro está íntimamente ligado con el tipo de substrato y la temperatura del mismo. La selección de una mayor temperatura implicará una disminución en los tiempos de retención requeridos y, consecuentemente, serán menores los volúmenes de reactor necesarios para digerir un determinado volumen de material.

6.3.7

Inhibidores

Existen una gran cantidad de sustancias que pueden inhibir la digestión anaeróbica. Entre ellos, cabe destacar el oxígeno, amoniaco, metales pesado, antibióticos y detergentes, ácidos volátiles. Oxígeno Página | 17


Aunque su efecto inhibidor no es permanente, ya que en la flora bacteriana existen microorganismos que irán consumiendo el oxígeno que pueda tener el medio. Amoniaco Si la biomasa es rica en nitrógeno, se puede producir un exceso de amoniaco que inhibe el proceso. Metales Pesados Otros inhibidores son los metales pesados, que actúan sobre los microorganismos metanogénicos. Antibióticos y Detergentes Algunas sustancias orgánicas, como antibióticos concentraciones, pueden inhibir el proceso.

y

detergentes

en determinadas

Acidos Volátiles Por último, una concentración elevada de ácidos volátiles puede producir un efecto inhibidor. Un síntoma típico de mal funcionamiento de los digestores es el aumento de la concentración de los ácidos volátiles en el efluente. La inestabilidad del proceso puede estar relacionada con una sobrecarga orgánica del digestor, una entrada de elementos tóxicos, inhibidores en el efluente o una variación de temperatura. Un gran aumento de ácidos hará reducirse el pH que inhibirá progresivamente a las bacterias metanogénicas hasta bloquear completamente el proceso anaerobio.

En la Tabla que se muestra a continuación, se representan los valores de concentración inhibidora de los inhibidores más habituales. Estos valores son orientativos, ya que las bacterias se pueden adaptar con el tiempo a las condiciones más desfavorables.

INHIBIDORES INHIBIDORES INTERVALO (ppm) Na 3.500-5.500 K 2.500-4.500 Ca 2.500-4.500 Mg 1.000-1.500 NH4 1.500-3.500 Tabla 6.3.Intervalos de concentración en el sustrato que resultan tóxicos Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.

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INHIBIDORES INHIBIDORES CONCENTRACIÓN INHIBIDORA (mg/ml) Sulfuro (como azufre) 200 Cu 10-250 Cr 200-2.000 Zn 350-1.000 Ni 100-1.000 CN 2 Na 8.000 Ca 8.000 Mg 3.000 Tabla 6.4.Valores de las concentraciones de inhibidores comunes. Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento” (GTZ Gmbh, 1999)

6.3.8 Agitación Hay diferentes motivos para mantener un grado de agitación adecuado en el medio de digestión: mezclado y homogeneización del substrato, distribución uniforme de calor para mantener la temperatura homogénea, favorecer la transferencia de gases y evitar la formación de espumas o la sedimentación. La agitación puede ser mecánica o neumática a través del burbujeo de biogás recirculado a la presión adecuada. En ningún caso debe ser violenta, ya que podría destruir los agregados de bacterias.

6.4

CONDICIONES IDEALES PARA LA DIGESTIÓN ANAEROBIA EN FUNCIÓN DE LA FASE

PARÁMETRO Temperatura

CONDICIONES IDEALES HIDRÓLISIS/ACIDIFICACIÓN 25-35

Ph Relación C:N Contenido en sólidos (%) Potencial redox (mV) Demanda de nutrientes C:N:P:S Elementos traza

5,2-6,3 10-45 <40 300-400 500:15:5:3 No existen requerimientos específicos

FORMACIÓN DE CH4 Mesófilo: 32-42 Termófilo: 50-58 6,7-7,5 20-30 <30 <250 600:15:5:3 Micronutrientes esenciales: Ni, Co, Mo, Se

Tabla 6.5.Condiciones ideales para la digestión anaerobia en función de la fase .Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Pfeiffer, B

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6.5

PRETRATAMIENTO DEL SUSTRATO EN LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS DE DIGESTORES. BIOGÁS AGROINDUSTRIAL


Además de homogeneizar la mezcla de sustratos que posteriormente serán introducidos en el digestor, la aplicación de unos pretratamientos adecuados, mejorará el rendimiento de la digestión anaerobia, aumentando la producción y la calidad del biogás, reduciendo los tiempos de retención, higienizando los subproductos (según los casos) y creando unas condiciones óptimas para el crecimiento microbiano. En general, los pretratamientos facilitan la liberación del carbono de la materia orgánica contenida en el sustrato, aumentan la superficie específica de la materia y solubilizan y degradan la mezcla. Tipos de pretratamientos: Mecánicos: el principio básico de funcionamiento de los pretratamientos mecánicos es el de trituración y homogeneización de la mezcla. Con este tipo de tratamientos se logra una reducción del tamaño de las partículas y un incremento de la superficie específica disponible para las bacterias. Se suele aplicar sobre materiales de origen estructural, difíciles de degradar (celulosa, lignina…), como por ejemplo en los residuos obtenidos de la recolección de los cereales. Térmicos: este tipo de procesos están basados en la higienización de los materiales tratados, con temperaturas comprendidas entre 60 a 70 ºC, favoreciendo la etapa de hidrólisis e incrementando la producción de biogás. El ejemplo más claro de este tipo de pretratamientos es el de la pasteurización. Se suelen emplear en residuos de mataderos (harinas de carne, estómagos), residuos de la industria alimentaria (procesado de alimentos, pescado) y lodos de industrias alimentarias. Otros tipos de pretratamientos térmicos existentes, son el tratamiento térmico a alta temperatura (133 ºC y altas presiones) y la inyección rápida de vapor (usado fundamentalmente en lodos). Biológicos: algunos de los tratamientos biológicos más representativos son los tratamientos fúngicos, ensilado y tratamientos enzimáticos, que se realizan sobre restos de cereales, de maíz…Los tratamientos enzimáticos, aprovechan la actividad metabólica de algunas enzimas hidrolíticas, para degradar parcialmente los sustratos. El ensilado es un proceso fermentativo que permite la conservación de sustratos vegetales a lo largo del año. Se produce ácido láctico, que disminuye el pH, lo que impide otras fermentaciones espontáneas Página | 20


Químicos: estos tratamientos se aplican sobre los lodos de depuradora, residuos de la industria alimentaria, etc., mediante la adición de sustancias de origen ácido o bases. Termoquímicos: con estos métodos se regula el pH y la temperatura deseados de la mezcla. Se realizan sobre residuos de paja, lodos de depuración y residuos sólidos urbanos, entre otros. Ultrasonidos: es un método no muy usado. Este pretratamiento fundamentalmente se aplica sobre lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales industriales. De todos los pretratamientos anteriores, los más representativos son los mecánicos y los térmicos.

7 CODIGESTIÓN La "co-digestión anaerobia" consiste en el tratamiento anaerobio conjunto de residuos orgánicos de diferente origen y composición, con el fin de aprovechar la complementariedad de las composiciones para permitir perfiles de proceso más eficaces, compartir instalaciones de tratamiento, unificar metodologías de gestión, amortiguar las variaciones temporales en composición y producción de cada residuo por separado, así como reducir costes de inversión y explotación.

8 BENEFICIOS APORTADOS POR EL BIOGÁS DESDE EL PUNTO DE VISTA ENERGÉTICO, MEDIOMABIENTAL, ECONÓMICO Y SOCIOECONÓMICO 8.1

BENEFICIOS DESDE EL PUNTO DE VISTA ENERGÉTICO • •

8.2

Proceso neto de producción de energía. Generación de un combustible renovable de alta calidad.

BENEFICIOS DESDE EL PUNTO DE VISTA MEDIOAMBIENTAL

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•

• • •

8.3

Realizada en la condiciones adecuadas, la combustión de biogás produce agua y CO2 pero dicha cantidad emitida de este gas, principal responsable del efecto invernadero, fue captada por las plantas durante su crecimiento, es decir el CO2 de la biomasa viva forma parte de un flujo de circulación natural entre la atmósfera y la vegetación, por lo que no supone un incremento del gas invernadero en la atmosfera siempre y cuando la vegetación se renueve a la misma velocidad en la que se degrada. Así mismo, no produce emisiones sulfuradas o nitrogenadas, ni partículas sólidas. A nivel mundial, la disponibilidad de energía se ha convertido en uno de los principales problemas. Los países tanto en vías de desarrollo como desarrollados se enfrentan a una demanda creciente de energía para satisfacer sus expectativas económicas y sociales. El uso de combustibles fósiles para obtener energía, sobre todo eléctrica, trae como consecuencia el vertido de sustancias tóxicas al aire, al agua y a los suelos, dañando la naturaleza a corto, medio y largo plazo. Frente a esta situación y en un futuro no muy lejano, parece clara la necesidad de una transición en las fuentes de energía desde su actual dependencia de los hidrocarburos a nuevas energías renovables y cada vez mas ecologistas.

BENEFCIOS ECONÓMICOS RESULTANTES DE LA APLICACIÓN DE ESTA TECNOLOGÍA • • •

• • •

Producción de energía (electricidad y calor). Producción de bioabono de alta calidad. Los beneficios micro-económicos a través de la sustitución de energía y fertilizantes, del aumento de ingresos y del aumento de la producción agrícola-ganadera cuando se emplea a nivel agropecuario. Beneficios macro-económicos a través de la generación descentralizada de energía, reduciendo costos de importación y de protección ambiental. Mayor eficiencia en materia de costos que otras opciones de tratamiento desde la perspectiva del ciclo de vida y del rendimiento de utilidades. El aprovechamiento energético de la biomasa contribuye a la diversifcación energética, uno de los objetivos marcados por los planes energéticos, tanto a escala nacional como mundial, desplazamiento

ELÉCTRICA FÓSIL POR ENERGÍAS RENOVABLES

8.4

BENEFICIOS SOCIOECONÓMICOS •

Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles.

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•

Favorece el desarrollo del mundo rural y supone una oportunidad para el sector agrícola, ya que permite sembrar cultivos energéticos en sustitución de otros excedentarios.

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CAPITULO 2.

TIPOS DE BIOGÁS

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 2. TIPOS DE BIOGÁS

1 INTRODUCCIÓN A lo largo del presente capítulo se describirá de forma detallada tipos de biogás que se distinguen en función del substrato orgánico del que proceda y de las características de las instalaciones de generación-captación del biogás. Tal y como se nombró en el capítulo anterior se distinguen dos tipos de biogás: • •

1.1

Biogás de Vertedero (biodigestión natural) Biogás de Digestores (biodigestión provocada en instalaciones industriales)

EUROBSERV´ER DATA BASE

Herramienta disponible en línea para consultar los datos de los barómetros de EurObserv'ER. Es un módulo que permite a los usuarios de Internet configurar sus propios parámetros de consulta por sectores, por indicadores (económica, energética o la política), un año y una zona geográfica (país o un grupo de países), al mismo tiempo. Página | 25


Los resultados se muestran en los mapas de Europa que también proporcionan información sobre los potenciales del sector. Los resultados de los datos reunidos por los barómetros publicados desde 2001. El sistema también se puede utilizar para descargar los resultados deseados en forma de una imagen o archivo en formato de hoja de cálculo.

1.1.1

TOTAL BIOGAS (BIOGÁS TOTAL)

Gráfico 1.1.Sector de Energías Renovables. Biogas. Total Biogas. Primary Energy production EU27. (Producción de Energía Primaria en la Unión Europea EU27). Fuente: http://www.eurobserv-er.org/

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Gráfico 1.2.Sector de Energías Renovables. Biogas. Total Biogas. Primary Energy production Spain. (Producción de Energía Primaria en España). Fuente: http://www.eurobserv-er.org/

1.1.2

LANDFILL GAS. (GAS DE VERTEDERO)

Gráfico 1.3.Sector de Energías Renovables. Biogas. Landfill gas. Primary Energy production U27. (Gas de relleno sanitario, gas vertedero Unión Europea 27). Fuente: http://www.eurobserv-er.org/

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Gráfico 1.4. Sector de Energías Renovables. Biogas. Landfill gas. Primary Energy production Spain. (Gas de relleno sanitario, gas vertedero en España. Fuente: http://www.eurobserv-er.org/

1.1.3

SEWAGE SLUDGE. (GAS DE LODOS DE DEPURADORAS)

Gráfico 1.5.Sector de Energías Renovables. Biogas. Sewage Sludge gas. Primary Energy production UE27. (Gas de lodos de depuradora en Europa 27. Fuente: http://www.eurobserv-er.org/

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Gráfico 1.6..Sector de Energías Renovables. Biogas. Sewage Sludge gas. Primary Energy production Spain. (Gas de lodos de depuradora en España. Fuente: http://www.eurobserv-er.org/

1.1.4

OTHER BIOGÁS. (OTROS GASES)

Gráfico 1.7.Sector de Energías Renovables. Biogas. Other Biogas. Primary Energy production UE27. (otros gases en Europa 27. Fuente: http://www.eurobserv-er.org/

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Gráfico 1.8.Sector de Energías Renovables. Biogas. Other Biogas. Primary Energy production Spain. (otros gases en España). Fuente: http://www.eurobserv-er.org/

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2 BIOGÁS DE VERTEDERO DE RESIDUOS CONTROLADO (BIODIGESTIÓN NATURAL) Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”

2.1

RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS (RSU)

La composición de los RSU presenta diferencias que dependen de diversos factores: • Características de la población, según se trate de zonas rurales o núcleos urbanos, zonas residenciales o de servicios, etc. • Época del año, los residuos de verano son más ricos en restos vegetales. • Del nivel de vida de la población. La composición principal de los RSU es la siguiente: • Materia orgánica, precedente de alimentos principalmente. • Papel y cartón: periódicos, revistas y embalajes. • Plásticos de envases y embalajes. • Vidrio. Botellas, frascos y tarros. • Metales: latas, botes, etc. • Material Textil • Madera 2.1.1

DATOS EN EXTREMADURA

Fuente: Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA Fuente: http://www.extremambiente.es

2.1.1.1

COMPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS URBANOS GENERADOS EN EXTREMADURA

La composición de los residuos urbanos generados en la Comunidad Autónoma de Extremadura ha sido determinada mediante la caracterización un número determinado de muestras de Residuos Urbanos en las Plantas de triaje y compostaje (Ecoparques) existentes en cada una de las áreas de Gestión de Residuos de la Comunidad Autónoma de Extremadura, procedentes de la fracción “resto” (basura doméstica no seleccionada) depositada en el contenedor marrón o verde Los resultados obtenidos en la caracterización de la fracción “resto” de residuos urbanos se presentan a continuación.

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Tabla 2.1. Composición media de la fracción "resto" de los residuos urbanos generados en Extremadura. Fuente: www. extremambiente.es

Dentro de la fracción “otros materiales” se incluyen diversos tipos de residuos como pilas y acumuladores, baterías de vehículos, fluorescentes y lámparas de mercurio, tierras y escombros, etc.

Gráfico 2.2. Composición media de la fraccion "resto" de los residuos urbanos generados en Extremadura

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2.1.1.2

RESIDUOS MUNICIPALES PRODUCIDOS Y GESTIONADOS EN EXTREMADURA. PRODUCCIÓN DE RESIDUOS MUNICIPALES, AÑO 2009. (DATOS A 25/5/10) GENERACIÓN DE RESIDUOS. TN RSU/AÑO

Fuente: www.extremambiente.es

1. Evolución ratio kg /(hab. x día) de residuos municipales -Población según el Instituto Nacional de Estadísticas (INE) -A partir de 2005 se incluyen los residuos municipales no comercializables recogidos por gestores privados autorizados.

2. Evolución ratio kg /(hab. x año) de residuos municipales

3. Evolución residuos municipales gestionados en instalaciones autorizadas

4. Evolución toneladas anuales tratadas por área de gestión de residuos municipales -Durante 2006 el área de Villanueva de la Serena asumió el tratamiento de diversos residuos generados en el área de Talarrubias.

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5. Evolución toneladas de residuos municipales recogidos selectivamente por las Entidades Locales y por los gestores autorizados

2.1.1.3

RESIDUOS MUNICIPALES PRODUCIDOS Y GESTIONADOS EN EXTREMADURA. RECUPERACIÓN DE RESIDUOS MUNICIPALES. AÑO 2009

1. Toneladas de materia orgánica separada de la mezcla de residuos municipales y compost obtenido -Las cifras de materia orgánica separada de la mezcla de residuos municipales en la criba rotatoria (trómel) son estimadas e incluyen el peso de los impropios. -Las cifras de compost se corresponden con las comercializadas como producto fertilizante.

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2. Toneladas de material recuperado de los residuos municipales en 2009 en las plantas de clasificación y por los gestores autorizados destinado al reciclaje * Material recuperado de la fracción mezcla de residuo municipal. ** Material recuperado de la fracción de envases ligeros. *** Material recuperado de la fracción de voluminosos.

2.1.1.4

RESIDUOS MUNICIPALES PRODUCIDOS Y GESTIONADOS EN EXTREMADURA. ELIMINACIÓN DE RESIDUOS MUNICIPALES EN VERTEDERO. AÑO 2009

1. Toneladas de residuos municipales depositadas en vertederos controlados Las cifras de residuos depositados en los vertederos de rechazos de los Ecoparques son estimadas, se han calculado restando al total de las entradas el material recuperado y las pérdidas del ciclo –fundamentalmente vapor de agua- producidas en la elaboración de compost.

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2. Evolución del porcentaje de residuos municipales recogidos por las Entidades Locales y gestores autorizados destinados a eliminación y valorización Se observa claramente el impacto producido por la entrada en funcionamiento en 2001 de los tres primeros Ecoparques (Mérida, Mirabel y Talarrubias); efecto que se repite a partir de 2006 con la entrada en funcionamiento de los nuevos Ecoparques de Badajoz y Navalmoral de la Mata, así como por el aumento significativo del número de gestores autorizados dedicados a la recuperación de residuos. Este efecto es acentuado aún más este año por la entrada en pleno funcionamiento del Ecoparque de Villanueva y la inauguración en octubre del Ecoparque de Cáceres.

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3. Toneladas de residuos urbanos biodegradables depositadas en vertederos controlados

2.1.2

DATOS EN ESPAÑA

En el año 2003, se recogieron en España casi 23 millones de toneladas de RSU, de los cuales el 49 % aproximadamente correspondieron a la fracción de material orgánico, según datos de Eurostat 2004. En el año 2006 la cantidad generada alcanzó los 26 millones de toneladas debido tanto al incremento de población como a la generación de residuos urbanos por habitante.

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2.1.3 2.1.3.1

APROVECHAMIENTO DE LA MATERIA ORGÁNICA BIODIGESTIÓN PROVOCADA EN INSTALACIONES INDUSTRIALES (PLANTAS DE BIOMETANIZACIÓN)

(Se ampliará esta información en puntos posteriores del capítulo) Cuando la materia orgánica contenida en los RSU se utiliza como substrato de la fermentación anaeróbica, el proceso se denomina biometanización o biogasificación. En este proceso, la materia orgánica se transforma en biogás y en una fracción sólida más pobre que el compost, que también puede utilizarse como mejorador de suelo. Antes de la digestión anaeróbica en las plantas de biometanización es necesario realizar un pretratamiento, que consiste en la separación de la Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos (FORSU) y su trituración para reducir la fracción biodegradable a un tamaño adecuado y homogéneo, que facilite la biometanización. 2.1.3.2

BIODIGESTIÓN NATURAL

La Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos (FORSU) también puede ser aprovechada para la producción de biogás en vertederos controlados. En este caso, los residuos se descargan, extienden y compactan para evitar las bolsas de aire en su interior, cubriéndose después con tierra u otros materiales apropiados, formando capas regulares sucesivas de espesores variables.

2.1.4

REFERENCIAS PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES (PER) 2005-2010

Dentro de la clasificación de residuos biodegradables empleados como materia prima para la obtención del biogás se encuentra la Fracción Orgánica de los Residuos Sólidos Urbanos. Este tipo de residuos pueden emplearse para producir biogás de dos maneras principales, como ya se comentó en le apartado anterior: A través de la desgasificación de vertedero Se trata de una tecnología de interés a partir de un VOLUMEN DE CAPACIDAD DE 200-250 TONELADAS/DÍA DE CAPACIDAD, tecnología que ha experimentado un interesante despegue en España en los últimos años Mediante la Digestión anaerobia en biorreactores. Se trata de una tecnología que, hoy por hoy, resulta menos interesante para tratar estos residuos que otros procesos más simples como el compostaje aerobio. El biogás producido a partir de la fracción orgánica de RSU tiene una aplicación energética creciente en vertederos controlados, siendo necesario potenciar la digestión anerobia en biorreactores que incluyan la codigestión con lodos de depuradora Página | 38


2.1.5

2.2

REFERENCIAS PLAN NACIONAL DE ENERGÍAS RENOVABLES (PANER) 2011-2020

PROCESO DE FORMACIÓN DEL BIOGÁS EN VERTEDERO

La FORSU experimenta un proceso de fermentación inicialmente aeróbico hasta que se agota el oxígeno y las condiciones pasan a ser anaeróbicas, produciéndose el biogás. El gas generado, al difundirse a través de la masa de residuo, arrastra trazas de compuestos orgánicos y otros contaminantes gaseosos hasta la superficie del vertedero, produciendo emisiones que influyen en el efecto invernadero. No obstante, la captación de este biogás para su aprovechamiento energético o su uso como recurso en procesos de tecnologías avanzadas, permite eliminar los contaminantes atmosféricos peligrosos. Para que un vertedero genere biogás es necesario que las basuras depositadas incluyan materia orgánica y que las condiciones de su descomposición puedan llegar a ser anaeróbicas. Por ello, este gas se genera y capta en los vertederos controlados de RSU. Dichos vertederos se caracterizan por la colocación de los residuos en celdas impermeabilizadas de cara a la recolección y tratamiento de las emisiones gaseosas y líquidas (lixiviados) que se forman. Referencia Marco Legal

REAL DECRETO 1481/2001 de 27 de Diciembre En el Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se regula la eliminación de residuos mediante depósito en vertedero, según el artículo 5, la Administración General del Estado y las Comunidades Autónomas deben elaborar un programa conjunto de actuaciones para reducir los residuos biodegradables destinados a vertedero. Este programa debe incluir medidas que permitan alcanzar los objetivos específicos que para residuos urbanos biodegradables recoge el artículo 5.2. del citado Real Decreto, en particular mediante reciclaje, compostaje y otras formas de valorización como producción de biogás mediante digestión anaerobia. El artículo 5.2. del Real Decreto 1481/2001, establece que deberá alcanzarse los siguientes objetivos: → En el 2016, la cantidad total (en peso) de residuos urbanos biodegradables destinados a vertedero no superará el 35 % de la cantidad total de residuos urbanos biodegradables generados en 1995. Así la tendencia tiene que ser la reducción de los residuos biodegradables depositados en vertederos. Esta estrategia se centra principalmente en los residuos urbanos de origen domiciliario, de forma que sirva para cumplir los objetivos de reducción incluidos en el artículo 5.2. del Real Decreto 1481/2001, dado que para los demás residuos potencialmente biodegradables es necesario mejorar la información sobre su generación y su gestión antes de proponer medidas para reducir su vertido. En los últimos años se han construido centros de tratamiento que incluyen instalaciones de digestión anaerobia y compostaje para tratar residuos sólidos urbanos.

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2.2.1

FASES DE LA FORMACIÓN DEL BIOGÁS EN EL VERTEDERO

La formación de los gases en el vertedero se puede dividir en 5 fases (Fuente: Álvarez et al, 2001; Carreras y Dorronsoro, 2006). Fase inicial (I): Es la fase inmediata al vertido y es aeróbica. En ella predomina el N2 y hay una creciente formación de CO2 a la vez que disminuye el oxígeno. Tiene una duración aproximada de 15 días. Fase de transición (II): Se produce la transición a las condiciones anaeróbicas, reduciéndose los sulfatos y los nitratos. Fase ácida (III): Es la primera fase anaeróbica y se caracteriza por la ausencia de aire. Se produce la formación de ácidos de fermentación y al final de la misma se alcanza la mayor concentración de CO2. Su duración es de aproximadamente 2 meses. Fase metanogénica (IV): Constituye la segunda fase anaeróbica donde se produce la formación del metano (CH4). Se estima que tiene una duración de 2 años. Fase de maduración (V): Sería la fase final, en la cual la materia orgánica es ya de naturaleza escasamente biodegradable y existe una clara disminución en la producción de los gases en el vertedero. Tiene una duración entre 10 y 30 años. En el caso de la producción de biogás en los vertederos hay que tener en cuenta que, a diferencia de los digestores de residuos donde los parámetros de descomposición de la basura pueden estar bastante controlados (temperatura, grado de humedad, flujos, etc.), la mayor parte de los parámetros no pueden ser ajustados (Fuente: Beyebach, 2005). Por ejemplo, la temperatura ambiental, que afecta en el caso de los vertederos a la temperatura de la masa de residuos, la presión atmosférica o el grado de humedad de los residuos no son parámetros controlables. Incluso la propia composición del residuo que se vierte no es estable a lo largo del tiempo. Todo esto, junto con el hecho, además, de que el biogás de vertedero se está formando durante un gran número de años (la duración total de las 5 fases puede llegar a ser de 25 años) hacen que el combustible obtenido en un vertedero pueda tener unas características variables en el tiempo.

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Gráfico 2.1.Fases de gerenación del biogás en vertero (Fuente: Carreras y Dorronsoro, 2006)

De todo el gas generado, aproximadamente entre un 50 y un 60% estará dispuesto para su recolección y, de éste, un 60% estará disponible durante los 10 primeros años, un 35% en los siguientes 10 años y el resto en un plazo posterior de 20 a 30 años. Además, se debe tener en cuenta que durante la fase de maduración empieza a producirse una importante disminución en la producción de los gases en los vertederos. Esto repercute en el aprovechamiento económico del biogás, debido a que las emisiones son aprovechables energéticamente de manera rentable sólo a una intensidad y composición determinada

2.2.1.1

PROCESO DE DEGRADACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA

El periodo degradativo en el vertedero es diferente para cada constituyente. Así, la materia orgánica, como es el caso de los residuos alimenticios, se degrada rápidamente. La degradación es moderada en los residuos de jardín, lenta para el papel, cartón, madera y textiles, y, prácticamente, nula para el plástico, piel y goma. Normalmente, se puede considerar que sólo los residuos alimenticios y de jardín y dos terceras partes del papel contenido en los residuos se degradan para generar biogás en el vertedero (Fuente: Carreras et al., 2005). El proceso de degradación de la materia orgánica puede durar más de 20 años: • Los residuos de comida se degradan en un 50% en 1-2 años • Los residuos de jardín se degradan en unos 5 años • Los residuos de papel, madera y textiles se degradan en unos 15 años. • Los residuos como plásticos y gomas no se descomponen.

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2.3

ETAPA EN LOS SISTEMAS DE DESGASIFICACIÓNDE VERTEDEROS

Una vez generado el biogás, su obtención se lleva a cabo mediante sistemas de desgasificación, los cuales se componen de tres elementos principales: Sistema de captación de gases Conducción y control Transporte.

Gráfico 2.2. Fuente: Planta Biogás Vertedero. Octubre 2001. Tecnologías Avanzadas de Generación Eléctrica. EVE

2.3.1 SISTEMA DE CAPTACIÓN DE GASES La captación de gases se realiza mediante una red de pozos verticales y/o zanjas horizontales, distribuidos por toda la superficie del vertedero. El diseño de la red de captación de gas en un vertedero se realiza mediante ensayos en campo que permiten calcular el radio de influencia de un pozo. En función de la zona del vertedero, varía la tasa de generación de biogás, la permeabilidad al paso del mismo y la profundidad del vaso del vertedero, lo que hace necesario en algunos casos, acercar los pozos y permite en otros, separarlos (Fuente: Martín, 1997). Aunque el espaciado entre pozos es muy variable, se considera habitual, un radio de influencia de 20 m (Fuente: Brown y Maunder, 1994).

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Gráfico 2.3. Esquema de un pozo de biogás (Fuente: Noguer, 2006)

Para realizar la perforación de los pozos existen diferentes técnicas, pero considerando la enorme heterogeneidad del material existente en los vertederos, la experiencia ha llevado a desarrollar la técnica de la perforación mediante barrena helicoidal discontinua. Su funcionamiento consiste en la introducción de la barrena en el vertedero para avanzar por cada movimiento, según el material, de 10 a 100centímetros, extrayendo a la superficie los residuos excavados. De este modo, se consigue tener la barrena en perfecto estado en todo momento, con lo que se optimiza el rendimiento de la perforación. Una vez realizados los pozos se introducen en ellos unas tuberías (normalmente de polietileno) ranuradas en un 20-30% de su longitud, con objeto de que penetre el gas,y una parte ciega en lo más alto. El espacio anular existente entre la tubería y la pared del pozo se suele rellenar con material que en ningún caso será de tipo calcáreo, ya que sería disuelto por el conjunto biogás-condensados-lixiviados. En los últimos metros, donde la tubería es ciega, y para evitar la entrada de oxígeno al pozo, se rellena con un material aislante, incluyendo algún tipo de material de separación entre ambas capas, como puede ser una junta de plástico, caucho, etc., con el objetivo de impedir la entrada de oxígeno a los conductos de transporte de biogás. 2.3.2 CONDUCCIÓN Y CONTROL Una vez captado el gas hay que trasladarlo desde la superficie de los pozos hasta los colectores. Para ello, se disponen una serie de tuberías, habitualmente de polietileno. En este tramo se ubica la valvulería de medición y control de los caudales aportados por cada pozo con el objetivo de mantener constante el porcentaje de metano en el biogás que llega a la combustión, controlando los niveles de oxígeno presentes en el gas, mediante la presión de aspiración de modo que no exista posibilidad de que la mezcla metano-oxígeno se vuelva explosiva. Actualmente, estas tuberías quedan enterradas bajo varias capas de áridos, pero para una gestión óptima del campo de gas, conviene que se encuentren en la superficie del vertedero, Página | 43


de tal modo que cualquier trabajo de mantenimiento sobre la misma sea sencillo: extracción de condensados, conservación de pendientes en los tendidos, etc. La conducción y el control de los gases hasta los colectores principales, es quizás, el punto que más diferencia las técnicas de desgasificación.

Gráfico 2.4. Sistema de pozos y colectores para extracción de biogás en vertedero. (Fuente Noguer, 2006)

A escala comercial, existen básicamente dos métodos de control de biogás: automático manual El primero consiste en dotar al sistema de analizadores de metano y oxígeno, caudalímetros y tomas de presión que, de forma automática, envían los datos a un autómata central que reacciona regulando de una forma u otra las válvulas instaladas. El sistema manual se basa en la instalación en cada pozo de válvulas de regulación y puntos de toma de muestras manuales, de modo que un operario una o dos veces por semana comprueba el estado de todos los pozos y, en consecuencia, regula las válvulas. El sistema manual, aunque parezca muy precario, resulta bastante adecuado, ya que las variaciones de caudal y presión en los pozos se producen de forma lenta y progresiva y casi nunca repentina. En este sentido, son fácilmente detectables en un seguimiento continuo, por lo que no es preciso instalar un sistema automático, que se caracteriza por un coste elevado de montaje y mantenimiento.

2.3.3 TRANSPORTE Por último, el transporte de gases hasta la estación de aspiración se realiza mediante colectores de mayor diámetro a los que se conectan los ramales de conducción. En cualquier caso, no existe ningún método ni normativa que regule el diseño de estas instalaciones, por lo que es fácil encontrar diseños de muy diversa índole.

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Gráfico 2.5.Esquema de funcionamiento de una planta de producción de energía eléctrica. Fuente: Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA

2.4

PRODUCCIÓN DE BIOGÁS

La producción de biogás es variable en el tiempo, con un máximo alrededor de los 2-3 años tras el vertido. Una tonelada de RSU con un contenido de materia orgánica del 50% genera aproximadamente 200 m3 de biogás. No es posible captar todo el biogás generado: un 30-35% del mismo se perderá a través de la superficie del vertedero. Las características del biogás dependen principalmente de la composición de los RSU y de la humedad. CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS TEMPERATURA (ºC) PESO ESPECÍFICO (kg/Nm3) PODER CALORÍFICO INFERIOR (kJ/Nm3) PRODUCCIÓN (Nm3/Tn RSU) RENDIMIENTO DE CAPTACIÓN (%)

35-40 0,95 18.000 200 65-70%

Tabla 2.2.Características del biogás de vertedero. Fuente: Tecnologías Avanzadas de Generación Eléctrica. Plantas Biogás Vertedero. Octubre 2001. EVE Ente Vasco de la Energía

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2.5

TÉCNICAS PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGÁS

Actualmente, existen distintas técnicas mediante las cuales es posible realizar un aprovechamiento de este gas.

2.5.1

ENRIQUECIMIENTO DE OXÍGENO CON TECNOLOGÍA DE MEMBRANAS

El desarrollo de este sistema denominado “Lean Caloric Gas-Utilization (LCG-U)” se basa en la tecnología de separación de gases mediante membranas. Se utilizan membranas de disolución/difusión sin poros de altas electividad, compuestas por una capa activa y una capa portadora de material de polímero, en las que la velocidad de difusión o bien la velocidad de transporte de las moléculas a través de las membranas es diferente para cada gas. Esto posibilita una separación entre diferentes gases y así obtener una mayor/menor concentración de los gases individuales de una mezcla en el rechazo/permeado. Así, en el aire que pasa por la membrana (permeado) se elimina el contenido en nitrógeno lo que conlleva una concentración en oxígeno, posibilitando una perfecta combustión delgas en el motor. Debido a la flexibilidad de esta tecnología, el diseño y las plantas necesarias pueden ser ajustadas a la situación individual de cada cliente fácilmente (Fuente: Peters, 2003).

2.5.2

ENRIQUECIMIENTO DE METANO CON TECNOLOGÍA DE MEMBRANA

Otra posibilidad es el enriquecimiento de metano con tecnología de membrana, donde se utiliza un sistema de membranas similar al anterior. En este caso, el permeado se enriquece en CO2 y se reinfiltra al vertedero mediante pozos de infiltración mientras que el rechazo de la membrana es un gas enriquecido en metano y oxígeno. Con este procedimiento se puede obtener una reducción importante del periodo de la fase post-clausura a causa de una degradación acelerada de materia orgánica. Los resultados obtenidos con esta tecnología conllevan un ahorro de capital y una mejora de la rentabilidad para el explotador del vertedero (Fuente: Peters, 2003).

2.6

IMPACTO AMBIENTAL DEL APROVECHAMIENTO DEL BIOGÁS DE VERTEDERO

Durante la generación de biogás en los vertederos se detecta la presencia de concentraciones significativas de ácido sulfhídrico (H2S) y siloxanos, que influyen en los posteriores sistemas de aprovechamiento energético de biogás (Fuente: Peters, 2003;Beyebach, 2005).

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2.6.1 EL ACIDO SULIHÍDRICO El ácido sulfhídrico, habitual en el biogás en concentraciones de 200 a 4000 ppm, es un compuesto nocivo, ya que ataca los elementos metálicos de toda la planta, teniendo una mayor influencia en los puntos o zonas de mayor temperatura. Por lo tanto, se han desarrollado una gran variedad de métodos para su eliminación. Métodos Tradicionales Métodos Biotecnológicos Los métodos tradicionales son los físico-químicos: separación con membrana, adsorción, absorción, etc. Estos métodos son eficientes, aunque resultan caros y presentan el inconveniente de que se pueden formar contaminantes secundarios, que tienen que ser tratados o eliminados. Últimamente, los métodos biotecnológicos han experimentado un gran desarrollo debido a su gran eficiencia, su reducido coste de inversión, su menor requerimiento de energía y a que no producen contaminantes secundarios.

2.6.2 LOS SILOXANOS Y OTROS COMPUESTOS DE SILICIO Los siloxanos y otros compuestos de silicio pueden formar deposiciones (cristalizaciones) que son especialmente peligrosas en las cámaras de combustión de los grupos generadores. Una forma de eliminar este tipo de compuestos se puede efectuar con carbón activo, debiendo instalar normalmente con esta unidad un sistema de deshumidificación para reducir el contenido de agua en el biogás. Aplicado en vertederos, este sistema también puede contribuir a la optimización del aprovechamiento energético del biogás. Cabe indicar que este tipo de contaminantes no sólo se encuentra en el biogás obtenido de los vertederos sino que, por ejemplo, también tiene especial importancia en el caso de los gases obtenidos en las depuradoras.

2.7

ECOPARQUES. PLANTAS DE RECICLAJE, VALORIZACIÓN Y COMPOSTAJE DE R.S.U.

SEPARACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA Y PRODUCCIÓN DE COMPOST

Estas plantas se construyen para lograr promover la reducción, la reutilización, el reciclado y la valorización de los residuos. En las plantas de Reciclaje, compostaje y valorización de los RSU, concretamente en la línea de RSU se tratan la fracción de residuos recogida en los contenedores marrones o verdes, denominada fracción resto. En estas plantas se consigue separar parte de la fracción orgánica que contienen los RSU, que se destina a la elaboración de compost. Página | 47


Referencia Marco Legal

Legislación vigente en residuos • Ley 10/1998, de 21 de abril, de Residuos • Ley 11/1997, de 24 de abril, de Envases y Residuos de Envases • Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se regula la eliminación de residuos mediante depósito en vertedero.

2.7.1

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS EN UNA PLANTA DE RECICLAJE, VALORIZACIÓN Y COMPOSTAJE DE R.S.U.

Los residuos siguen el siguiente proceso:

Gráfico 2.6.Proceso de tratamiento de los residuos. Fuente: Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA

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2.7.1.1 ENTRADA DEL MATERIAL: Entrada de los camiones que traen los residuos sólidos urbanos (R.S.U.) de los diferentes municipios. Estos camiones son pesados, antes de verter su carga, en la báscula. Una vez pesado el camión, éste va a verter su carga a la nave de recepción, desde la cual se alimenta la cinta transportadora, es aquí donde se inicia todo el proceso de reciclaje y valorización de los residuos sólidos urbanos que llegan a las instalaciones. 2.7.1.2 TRIAJE PRIMARIO: La cinta transportadora lleva los residuos a un primer triaje o triaje primario. El objetivo de esta etapa es eliminar aquellos residuos más voluminosos o pesados que puedan dañar la maquinaria posterior. Así pues, el operario retirará manualmente todos esos residuos, tales como mesas, sillas, lavadoras, carteles publicitarios, palets, placas metálicas etc. 2.7.1.3 CRIBADO: Una vez separados esos materiales, los R.S.U. restantes continúan por la cinta transportadora, llegando al tromel o criba rotativa. En el tromel existen cuchillas, de manera que debido al movimiento gira-torio y al peso de las bolsas al caer sobre éstos, produce el desgarro y la apertura de las mismas. Además, el trómel está dotado de una malla de orificios, de aproximadamente 100 mm, por los cuales se produce el paso de la fracción inferior a este tamaño, de naturaleza orgánica en su mayor parte, por lo que la función del trómel es la de actuar de criba con los residuos sólidos urbanos separando la materia orgánica. Mientras tanto el resto de los materiales continúan avanzando por dicha criba. En este tromel es donde se lleva a cabo la primera separación del material, así pues, la materia orgánica que pasa a través de los orificios es recogida por otra cinta, que la lleva directamente a la nave de fermentación, no antes sin pasar por el separador inductivo donde se producirá la segregación de los materiales que contienen aluminio. Mediante el fenómeno conocido como corrientes inducidas de Foucault se genera el salto de los envases fabricados de aluminio haciéndoles introducirse de este modo en una bajante por donde caen a una bandeja. La materia orgánica se hace pasar por un separador magnético de metales mediante electroimanes colocados sobre cinta de salida. 2.7.1.4 FERMENTACIÓN: Una vez en la nave de fermentación, la materia orgánica puede ser fermentada al aire libre o en túneles, si es al aire libre, estará aproximadamente dos meses, volteándose o aireándose, al menos, una vez a la semana, pero si en lugar de estar al aire libre, lo fermentamos en túneles, su permanencia se ve reducida considerablemente, pues solamente estará 15 días. Esta reducción se logra gracias al control total de los parámetros que afectan a la fermentación de la materia orgánica, dicho control se ejerce gracias a la informatización de los túneles. Cuando la materia orgánica ya ha terminado su fermentación pasa a la nave de maduración, donde la materia orgánica se coloca en pilas sin comprimirla en exceso, de aproximadamente 21 m de largo, 5 metros de ancho y 3 m de altura, dejándola reposar aproximadamente dos meses. Las pilas son ventiladas por convección natural, de forma que el aire caliente que sube desde el centro de la pila, crea un vacío parcial que aspira el aire de los lados. Las pilas se voltean una vez a la semana aproximadamente con la pala con la finalidad de homogeneizar la mezcla y su temperatura, eliminar el exceso de calor, controlar la humedad y aumentar la porosidad de la pila para mejorar la ventilación. Pasado ese tiempo el material ya está listo para ser limpiado. Página | 49


2.7.1.5 LIMPIEZA DE LA MATERIA ORGÁNICA: Para limpiar la materia orgánica compostada de los impropios e impurezas, se utiliza la maquinaria de afino, la cual puede disponer de un tromel con una malla de 15 cm de diámetro o de una malla elástica de 12 mm y una mesa densimétrica, además de un ciclón para separar pequeños plásticos, trocitos de papel-cartón, etc. Después de esta separación ya está listo el material (compost o abono) para su venta y uso en agricultura. 2.7.1.6 TRIAJE SECUNDARIO: Volviendo de nuevo al tromel, ahí siguen girando el resto de los residuos que no han pasado por los orificios del mismo, es decir aquella fracción mayor de 100 mm. Estos materiales salen del tromel y pasan a una cinta transportadora que lleva esos residuos a la zona de triaje secundario. La cabina de triaje secundario está formada por dos cintas transportadoras en cuyos lados existen unas tolvas de de descarga a contenedores. A ambos lados de estas cintas y junto a las tolvas se sitúan los operarios que realizan las operaciones de clasifcación y recuperación de los productos reciclables. En este triaje los operarios separan manualmente los materiales que recuperamos, estos son: PET, PEAD, PEBD, PP, Tetrabrik y papel-cartón mientras que el metal y el aluminio son separados por un electroimán y un separador de foucalt, respectivamente. Los materiales clasificados manualmente en las cabinas de triaje caen a través de las tolvas a los trojes (huecos definidos por los muros de hormigón). 2.7.1.7 DEPÓSITO EN VERTEDERO DEL RECHAZO. El resto de los materiales que no se han seleccionado, continúan avanzando por la cinta transportadora hacia una prensa, o un contenedor, dependiendo de la instalación, pasándose a considerar rechazo. Este rechazo es el que es llevado a los vertederos de los Ecoparques y compactado gracias a una máquina compactadora, consiguiendo así disminuir aún más su volumen. Cuando el vertedero haya acabado su vida útil, éste se sellará con láminas de polietileno y Geotextil, dejándolo totalmente integrado en su entorno, como lo exige el Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se regula la eliminación de residuos mediante depósito en vertedero.

A continuación se muestra un esquema del funcionamiento de una planta de producción de energía eléctrica mediante el biogás generado en un vertedero controlado.

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3 BIOGÁS DE DIGESTORES (BIODIGESTIÓN INDUSTRIALES)

PROVOCADA

EN

INSTALACIONES

Dentro de este tipo se pueden diferenciar tres subgrupos, dependiendo del origen de los sustratos a digerir: • • •

Biogás de Depuradoras Urbanas Biogás FORSU (Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos) Biogás Agroindustrial

En algunos casos se requerirán mezclas (codigestión) para hacer los procesos viables. De los tipos de biogás anteriores, el más noble y con menor cantidad de impurezas es el obtenido a partir de residuos agroindustriales. No obstante, en los casos donde se usen como substrato los estiércoles y purines pueden aparecer cantidades significativas de sulfuro de hidrogeno en el biogás, que será preciso depurar antes de su aprovechamiento energético

4 BIOGÁS DE DIGESTORES. BIOGÁS FORSU (FRACCIÓN ORGÁNICA DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS) Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”

Este biogás se genera a partir de la fracción orgánica procedente de los RSU Cuando la materia orgánica contenida en los RSU se utiliza como substrato de la fermentación anaeróbica, el proceso se denomina biometanización o biogasificación. En este proceso, la materia orgánica se transforma en biogás y en una fracción sólida más pobre que el compost, que también puede utilizarse como mejorador de suelo. Antes de la digestión anaeróbica en las plantas de biometanización es necesario realizar un pretratamiento, que consiste en la separación de la Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos (FORSU) y su trituración para reducir la fracción biodegradable a un tamaño adecuado y homogéneo, que facilite la biometanización.

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4.1

ECOPARQUES. PLANTAS DE RECICLAJE, VALORIZACIÓN Y COMPOSTAJE DE R.S.U.

PRODUCCIÓN DE BIOGÁS: BIOGÁS NATURAL (BIOGÁS DE VERTEDEROS DE RESIDUOS CONTROLADOS) BIOGÁS DE DIGESTORES INDUSTRIALES)

(BIODIGESTIÓN

PROVOCADA

EN

INSTALACIONES

Como se ha mencionado anteriormente las posibilidades de producción de biogás a partir de los residuos sólidos urbanos (RSU) son a través de: ⇒ Desgasificación de vertederos y aprovechamiento del biogás ⇒ Digestión anaerobia en biorreactores A continuación se describe el funcionamiento de una planta de tratamiento de residuos urbanos, en la que la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos es aprovechada para: PRODUCCIÓN DE COMPOST ⇒ Mediante Digestión anaerobia de la materia orgánica ⇒ A partir del lodo digerido en los biorreactores APROVECHAMIENTO Y PRODUCCIÓN DE BIOGÁS ⇒ Producción de biogás mediante digestión anaerobia en biorreactores. ⇒ Aprovechamiento del biogás generado en el vertedero asociado a la planta de tratamiento.

Los residuos siguen el siguiente proceso:

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PRODUCCIÓN DE COMPOST Etapas en la Digestión anaeróbica de la materia orgánica y elaboración de compost a partir del lodo digerido en biorreactores 1. Separación de la fracción orgánica: En la etapa de cribado es donde se produce la separación de los la materia orgánica contenida en los RSU. Una vez realizada la retirada de los voluminosos, los residuos se dirigen al tromel o criba rotatoria. En el tromel existen cuchillas, de manera que debido al movimiento giratorio y al peso de las bolsas al caer sobre éstos, produce el desgarro y la aertura de las mismas. Además, el trómel está dotado de una malla de orificios, de aproximadamente 100 mm, por los cuales se produce el paso de la fracción inferior a este tamaño, de naturaleza orgánica en su mayor parte. 2. Traslado a la zona de digestión: El producto que se va a someter a este proceso es la fracción orgánica procedente del cribado del trommel de la nave de reciclaje tras su paso por los separadores de metales. Tras la salida de los separadores de metales, el material se dirige mediante sendas cintas transportadoras a los púlpers directamente, o bien, a un foso de orgánico para su dosifcación si fuera necesario.

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3. Púlper: En el interior de los púlpers se produce la mezcla de aportes mediante un agitador en el que se reciben aportes continuos de agua de proceso procedente del centrifugado, mediante las correspondientes bombas y de fracción orgánica de RSU, procedente del trommel, en una proporción de 3 a 1.En los púlpers se producen lodos de decantación que cuando se retiran se depositan en un contenedor de arenas para posteriormente llevarse a depósito de rechazo. 4. Cribado La salida del púlper se dirige a las dos cribas. Éstas consisten en unos depósitos con dos tamices sucesivos de orifcios de distinto tamaño y con dos conos situados en su parte inferior. En la parte superior de la criba quedarán residuos que serán recogidos por un tornillo llevándose a un contenedor de fotantes para su posterior traslado al depósito de rechazos. En los conos precipitarán las arenas de la mezcla. Estas arenas se llevarán a contenedor y posteriormente a depósito de rechazo. 5. Desarenado secundario Las salidas de las respectivas cribas se unen en el desarenador donde las arenas residuales precipitarán, llevándose al contenedor de arenas para su posterior traslado a vertedero. 6. Hidrólisis A la salida del desarenador se vuelve a dividir el producto en las dos líneas, llevándose a depósitos para comenzar el proceso de hidrólisis. Este proceso se produce mediante agitación del producto con un tiempo de permanencia determinado o antes de su envío a los digestores. Para la disminución del contenido de azufre que produciría ácido sulfhídrico (SH2) que deterioraría, por corrosión, los motores de cogeneración, se introduce cloruro férrico (FeCl3) en los depósitos de hidrólisis generándose sulfato férrico Fe2(SO4)3 , que precipitará junto al resto de arenas. 7. Digestión Tras la salida del proceso hidrólisis, el producto (agua con materia sólida) se lleva a los digestores donde permanecerá un tiempo determinado concluyéndose el proceso con la obtención de biogás. Los digestores son depósitos en los que tiene lugar la reacción química denominada fermentación anaerobia produciéndose biogás, compuesto principalmente por CH4, CO2 y trazas de otros compuestos como el SH2. El aporte energético para la digestión se produce por la propia reacción que tiene lugar, exotérmica, y por el sistema de intercambio de calor que opera entre los motores de cogeneración, que deben enfriarse, y los digestores que deben calentarse. 8. Depósito intermedio: Antes del envío del producto a centrifugadoras para proceder a la deshidratación de lodos, se lleva a un depósito intermedio que sirve como pulmón, permitiendo la dosifcación correcta de entrada a las centrifugadoras. Este depósito se limpia y el residuo resultante se lleva a compostaje. Página | 54


9. Deshidratación de lodos: Aparte de los gases ya nombrados, por centrifugación se extrae por un lado agua sucia, que se reincorporaría de nuevo al proceso en los púlpers, y por otro, materia deshidratada y agotada (esto es, sin capacidad de producir CH4) que se llevaría mediante cinta transportadora al proceso de compostaje. 10. Gasómetro y antorcha: El caudal de salida del biogás de los digestores no es constante, sin embargo, debe serlo el aporte a los motores que producen energía de forma continua. Para corregir esta situación se dispondría del gasómetro, instalación cuya función es mantener constante la presión de salida del biogás que alimentará al sistema de gases posterior a los digestores.Consiste en esferas concéntricas de material voluble. En la esfera interna se almacena el biogás y en la externa el aire. Cuando la aportación del biogás disminuye, se bombea aire en la esfera externa para aumentar la presión ejercida sobre la interna que disminuirá su volumen, logrando mantener así su presión constante. Cuando la aportación del biogás aumenta, se destinará parte del mismo a una antorcha en la que se quemaría. 11. Elaboración del compost. Recepción del lodo y maduración a partir del lodo digerido. Con una pala cargadora se lleva este producto a túneles cerrados que se llenan dejando superiormente un espacio vacío que permita realizar las maniobras con holgura. Una vez lleno el túnel se procederá a cerrar las puertas. En este punto comienza la fermentación aerobia controlada. El equipamiento de proceso de los túneles incorpora dispositivos que crea una atmósfera artifcial óptima para el correcto funcionamiento del sistema y desarrollo del proceso, permitiendo, una mayor y más rápida maduración del digestato. Estas medidas complementarias serían: una red de ventilación forzada, humidifcación y medidas de temperaturas.

APROVECHAMIENTO Y PRODUCCIÓN DE BIOGÁS Etapas en la producción de biogás mediante digestión anaerobia en biorreactores y aprovechamiento del biogás generado en el vertedero asociado a la planta de tratamiento

A. DESGASIFICACIÓN DE GASES EN VERTEDERO vertedero de rechazo asociado a la planta de tratamiento vertedero de residuos controlado El biogás procedería del vertedero de rechazo asociado a la planta de tratamiento. En el caso de que en las cercanías a la planta de tratamiento exista un vertedero de residuos controlado, el biogás para el aprovechamiento energético podría proceder además de dicho vertedero. El sistema de extracción de biogás de vertedero estaría compuesto por soplantes, que son las encargadas de generar una pequeña depresión, para poder extraer el biogás de los pozos que Página | 55


se instalarían en el vertedero.El biogás pasa a las soplantes y se dirige a la zona de mezclado para unirse con el biogás procedente del proceso de digestión. B. GASES PROCEDENTES DE LOS BIODIGESTORES

El gas de digestión se obtiene como consecuencia de la biometanización que se produce en los digestores. Dicho gas pasa de la cúpula de los mismos al gasómetro, desde el que se aspiraría el gas mediante soplantes. Dichas soplantes trasladan el gas de digestión hacia una tubería común en el que después de atravesar por una pequeña instalación para la eliminación de condensados y para el enfriamiento de dicho gas llegan a la zona de desgasificación. Dichas soplantes tienen además la misión de mantener constante la presión de entrada en los motores.

Las etapas del proceso de aprovechamiento de biogás generado tanto en el vertedero como en los biodigestores son: 1. Mezclador: En esta instalación se mezcla con el gas de vertedero, el procedente de la biodigestión y el gas natural (caso de que fuese necesario). 2. Motores: Se dispondría de motores, que funcionan por combustión interna, en los cuales entra el biogás, mezcla del obtenido por desgasifcación del vertedero, de los biodigestores y con gas natural (en caso de que fuese necesario, y en una proporción que nunca podría superar un máximo).El ciclo de un motor de combustión interna puede defnirse como la serie completa de acontecimientos que ocurren antes de que vuelvan a repetirse. El motor con ciclo de 4 tiempos necesita 4 movimientos de cada pistón, dos hacia arriba y dos hacia abajo (dos revoluciones completas del cigüeñal), para completarlo. Los tiempos, en el orden en que se reproducen, se llaman: 1º. Admisión 2º. Compresión 3º. Explosión o carrera de fuerza 4º. Escape o descarga La primera etapa del ciclo Otto, la de admisión, empieza cuando el pistón está colocado en la parte superior del cilindro. Con la válvula de escape cerrada y la admisión abierta, el pistón se mueve hacia abajo provocando la admisión al producirse un vacío parcial en el interior del cilindro. La presión atmosférica, por ser mayor que la que existe en el interior del cilindro, hace que entre aire y se mezcla en proporciones adecuadas con el combustible. A continuación se produce la comprensión. En esta etapa ambas válvulas están cerradas y la mezcla de combustible queda en el cilindro que ahora está cerrada. El pistón al moverse hacia arriba dentro del cilindro comprime la mezcla combustible. Cuando el pistón ha llegado al punto muerto superior (PMS) la mezcla combustible que entró al cilindro durante la admisión ha quedado comprimida. En este momento del ciclo dicha Página | 56


carga combustible se infama por medio de una chispa producida por la bujía y se verifica la combustión. Debido al calor generado por la combustión, se expanden los gases y se produce una alta presión en el interior del cilindro. Esta presión actúa en forma de “de empuje” contra la cabeza del pistón, obligando a bajar, lo que constituye la transmisión de la energía al cigüeñal en forma de fuerza de torsión o rotatoria.

Cuando el pistón se acerca al punto muerto inferior (PMI) la posición que corresponde al fn de la energía, la válvula de escape, se abre disminuyendo la presión en el interior del cilindro. Esta válvula permanece abierta mientras el pistón se mueve hacia arriba, hasta que llega al punto muerto superior (PMS). Cuando el pistón alcanza la posición más alta se cierra la válvula de escape. 3. Alternador: El funcionamiento de un alternador está basado en el hecho de que un conductor eléctrico corta líneas de fuerza de un campo magnético, se induce de él una f.e.m (fuerza electromotriz); careciendo de importancia que el campo magnético esté fjo y el conductor se mueva o por el contrario, sea el conductor el que este fjo y el campo magnético sea el que se mueva. La misión principal del alternador consiste en transformar la energía mecánica generada como consecuencia del movimiento de los cilindros durante la combustión de los gases en los motores en energía eléctrica 4. Transformador: Es un dispositivo que se encarga de “transformar” el voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otro diferente que entrega a su salida 5. Antorchas: La antorcha de vertedero se utilizarían o bien cuando dicho gas no es de buena calidad, quemándose en este caso hasta que la riqueza del gas alcanza un grado lo suficientemente bueno para meterlo a motores, o bien cuando se produzca una parada, emergencia o avería en la instalación de generación (problema eléctrico, de automatización de los propios motores, etc.) por las que se haga necesario darle salida a dicho gas.

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5 BIOGÁS DE DIGESTORES. BIOGÁS DE DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES 5.1


Lodos de depuración de aguas residuales urbanas Los lodos de depuración procedentes de los tratamientos primario y secundario que se realizan en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales pueden someterse a tecnologías de digestión anaerobia para producir biogás, lo que resulta especialmente interesante, cuando de considerar una aplicación energética del biogás producido se trata, a partir de la cifra de 100.000 habitantes equivalentes. En la actualidad, y fruto de la propia evolución de este sector de tratamiento de residuos en nuestro país, la utilización energética del biogás generado a partir de este tipo de residuo ha alcanzado un importante grado de desarrollo Referencia Marco Legal

Plan Integral de Residuos de Extremadura 2009-2015 (PIREX) Plan Nacional Integrado de Residuos (PNIR) 2007-2015

5.2

INTRODUCCIÓN


NACIONAL • •

•

Directiva 91/271/CEE sobre el tratamiento de las Aguas Residuales Urbanas Resolución de 14 de junio de 2001, de la Secretaría General de Medio Ambiente, por la que se dispone de la publicación del Acuerdo de Consejo de Ministros, de 1 de junio de 2001, por el que se aprueba el Plan Nacional de Lodos de Depuradoras de Aguas Residuales 2001-2006 Plan Nacional Integrado de Residuos (PNIR) 2007-2015

AUTONÓMICO • •

DEROGADO. ORDEN de 9 de febrero de 2001, por la que se da publicidad al Plan Director de Gestión Integrada de Residuos de la Comunidad Autónoma de Extremadura de 2000 Resolución de 12 de abril de 2010, de la Secretaría General, por la que se acuerda la publicación del Plan Integral de Residuos de Extremadura 2009-2015 (PIREX)

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El Biogás de Depuradoras de Aguas Residuales se genera a partir de la digestión anaeróbica de los fangos primarios de las plantas de tratamiento de aguas residuales. → Lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas → Lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales industriales La producción de lodos de depuradoras está aumentando rápidamente debido al aumento del nivel de tratamiento del agua y al crecimiento del número de estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR), como consecuencia de la puesta en práctica de la Directiva Europea sobre Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas (Directiva 91/271/CEE). El tratamiento de estos lodos, mediante el proceso de digestión anaeróbica, es una alternativa que permite el aprovechamiento de los mismos para la obtención de biogás (Fuente: Muñoz y Sánchez, 2005) Inicialmente, el tratamiento anaeróbico fue aplicado a lodos de plantas de tratamiento de aguas municipales y para tratar aguas procedentes de la industria conservera. Sin embargo, en la actualidad se emplea también para tratar agua residual industrial con elevada carga orgánica (2000 a 30000 mg O2/l de DBO). Las industrias de fabricación de bebidas, producción de leche y derivados, azucarera, textil y petroquímica son algunos ejemplos de industrias que emplean el proceso anaeróbico para el tratamiento de sus aguas residuales. Sin embargo, el tratamiento biológico de las aguas residuales de origen urbano suele ser un proceso de degradación aeróbico (en presencia de oxígeno), ya que estas aguas presentan menores concentraciones de materia orgánica (100 a 300 mg O2/l de DBO).

5.2.1

GESTIÓN Y /O TRATAMIENTO DE LOS LODOS DE DEPURACIÓN

Modelo de Gestión La Directiva 91/271/CEE exige que, a partir del año 2005, la práctica totalidad de las aglomeraciones urbanas de la Unión Europea sean dotadas de sistemas colectores adecuados, así como de estaciones depuradoras que sometan las aguas residuales a un tratamiento secundario antes de ser vertidas a cauces públicos. En junio de 2001 se aprobó el I Plan Nacional de Lodos de Depuradora EDAR 2001-2006 (I PNLD), publicado en el BOE del 12 de julio. Ese Plan finalizó su periodo de validez el 31 de diciembre de 2006.El PNLD (2001-2006) tenía por objeto mejorar la gestión de los lodos, y en particular optimizar la aplicación agrícola, protegiendo el medio ambiente y especialmente la calidad del suelo. El PNLD (2001-2006) priorizaba el reciclado de los nutrientes del LD sobre otras posibles opciones respetando el principio de jerarquía establecido en la normativa de residuos.

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Utilización de los lodos de depuradora en agricultura Prácticamente todos los lodos procedentes de aguas residuales urbanas se han aplicado a parcelas agrícolas próximas a las depuradoras. Aunque en determinados lugares los agricultores son reacios a su empleo, lo que puede provocar problemas por la posible acumulación de elementos tras las excesivas dosis de aplicación en las parcelas donde los titulares sí han autorizado la aplicación de los lodos tratados. Situación que ha hecho innecesario desarrollar la normativa técnica de este tipo de plantas que se proponía en el anterior Plan Director Nacional de Lodos de Depuradora. http://www.mapa.es/app/Condicional/Modulos/inicio.aspx?pg=8&lng=es Utilización de los lodos generados en los Ecoparques Alguno ecoparques disponen de planta de compostaje para lodos, aunque no se utilizan, al existir una alternativa ambiental y económicamente más sostenible, siempre que los lodos cumplan los requisitos legales para su aplicación al suelo.

5.3

LODOS DE ESTACIONES DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES URBANAS

Fuente: Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”

Los lodos o fangos de depuración constituyen el residuo semisólido resultante del proceso de depuración de las aguas residuales urbanas, por el cual se eliminan la mayor parte de los contaminantes disueltos y en suspensión contenidos en dichas aguas. El fango (lodo) suele ser un líquido o semisólido con un contenido en sólido variable, dependiendo de las operaciones de tratamiento recibido, y que suele estar comprendido entre el 0,25 % y el 12 % en peso. En general, los fangos están formados por los sólidos sedimentados del agua residual, el exceso de microorganismos producidos durante el tratamiento biológico, los productos sedimentados por coagulación natural o provocada de las partículas en suspensión o de carácter coloidal y los precipitados químicos formados por la reacción de los coagulantes con las partículas disueltas. Estos lodos, ricos en nutrientes (N, P y K), están constituidos, en algunos casos, por más del 60% de materia orgánica. Los lodos son residuos que poseen una capacidad contaminante importante y, por tanto, también se requiere su tratamiento, siendo necesario en muchos casos su traslado. La procedencia de los sólidos producidos en las plantas de tratamiento varía en función del tipo de planta y del modo de explotación.

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PRINCIPALES FUENTES DE SÓLIDOS Y FANGO Desbaste Sólidos gruesos Desareando Arenas y espumas Preaireación Arenas y espumas Decantación primaria Fango primario y espumas Tanques de aireación Sólidos suspendidos Sedimentación secundaria Fango secundario y espumas Instalaciones de tratamiento de fangos Fango, compostaje y cenizas Tabla 5.1.Principales fuentes de sólidos y fango. Fuente: Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA

5.4

LODOS DE ESTACIONES DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

El origen de las aguas residuales se encuentra en un amplio número de procesos industriales que emplean el agua para fines muy variados. Según Robert A. Corbitt (Corbitt, 2003), aproximadamente dos tercios del agua residual que se genera en la industria proviene de procesos de refrigeración. No obstante, el agua se emplea en prácticamente todos los procesos industriales, durante los cuales es alterada y su calidad degradada debido al aporte de nutrientes, sólidos en suspensión, bacterias, materia orgánica y en algunos casos elementos tóxicos. Las aguas residuales industriales con elevada carga orgánica son susceptibles de ser utilizadas como substrato para la digestión anaeróbica. Sin embargo, la composición de los efluentes industriales es tan variable como su caudal y depende de las particularidades de cada industria. En términos generales, las aguas residuales industriales con mayor contenido en materia orgánica son las provenientes de la industria alimentaria (conservera, láctea, bebidas fermentadas y destiladas, carne y productos de avicultura, remolacha azucarera, levadura, café, pescado, arroz, panadería, caña de azúcar y aceites), farmacéutica, textil, industria de materiales (pulpa y papel, madera y productos petroleoquímicos) y química (detergentes y pesticidas) (Nelson y Avijit, 1998).

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6 BIOGÁS DE DIGESTORES. BIOGÁS AGROINDUSTRIAL

6.1 6.1.1

REFERENCIA MARCO LEGAL REFERENCIAS PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES (PER) 2005-2010

En el Plan de Energías Renovables (PER) 2005-2010 se considera la producción de biogás como una energía renovable que además representa una solución medioambiental y de tratamiento de residuos. Así mismo, en los países de nuestro entorno, también se considera el biogás en general y el del sector agroindustrial en particular como una energía renovable, que además tiene una componente medioambiental de reducción de emisiones evitadas de Gases de Efecto Invernadero (GEI) en el sector eléctrico. Por tanto, el aprovechamiento energético del biogás debe considerarse como una importante fuente de energía renovable, que fundamentalmente se obtiene a partir de cuatro tipos de subproductos orgánicos: los residuos sólidos urbanos (RSU), los lodos de las plantas de depuración de aguas residuales urbanas, los efluentes de las industrias agroalimentarias y los diferentes tipos de estiércoles ganaderos. Otro factor que tiene una importancia capital a la hora de marcar las prioridades de inversión en el sector energético PER 2011-2020, será el cálculo del sobreprecio de la tarifa eléctrica de la producción energética del biogás respecto al precio de la tarifa eléctrica del pool español y que permita rentabilizar las instalaciones de producción. Este sobrecoste deberá ser justificado en cualquier caso con los costes de la compra de derechos de emisión que España deberá asumir para cumplir con los compromisos del Protocolo de Kyoto, teniendo en cuenta que actualmente la tonelada de CO2 equivalente se sitúa en el entorno de los 20 euros. Comentarios.-Residuos ganaderos La aplicación de proceso de digestión anaerobia en residuos ganaderos sólo es posible tecnológicamente a partir de una elevada concentración de cabezas de ganado en explotaciones intensivas. El nivel de aprovechamiento energético actual de estos residuos puede considerarse bajo Por tanto la digestión anaerobia es una tecnología interesante para tratar los residuos producidos en explotaciones ganaderas intensivas con alta concentración de ganado. No obstante y debido a la competencia de otras tecnologías, con el secado térmico de purines empleando gas natural como combustible, esta aplicación tiene en nuestro país un nivel de utilización muy bajo en la actualidad Comentarios.-Residuos industriales biodegradables El empleo de tecnologías de digestión anaerobia para el tratamiento de los residuos biodegradables generado en industrias como la cervecera, azucarera, alcoholera, láctea, oleícola, etc es bastante común en nuestro país, y sus perspectivas de desarrollo son Página | 62


consistentes por cuanto este tipo de tecnologías están insertas perfectamente dentro del propio proceso industrial

6.2

INTRODUCCIÓN

El sector agroindustrial es la principal fuente generadora de subproductos y compuestos orgánicos. Los subproductos y residuos que forman el grupo de las materias primas agroindustriales son los que provienen de: • • • • •

La agricultura La pesca La ganadería La industria alimentaria La industria bioenergética industrias de biodiesel (subproductos vegetales) industrias de bioetanol (subproductos vegetales) biorrefinerías. Glicerina

6.2.1

LOS RESIDUOS AGROPECUARIOS

Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”

Los residuos agropecuarios son una fuente importante de residuos de elevado potencial contaminante en Europa, y dentro de éstos, los residuos ganaderos constituyen el principal problema ambiental. Quizá esta sea una de las causas que favorece el hecho de que los residuos ganaderos se utilicen significativamente más que el resto de residuos agrícolas para la obtención de biogás. Los residuos agrícolas pueden ser de diversos tipos: restos de poda y ramas de cultivos leñosos, plantas verdes y tallos de cultivos herbáceos, pajas de cereales de invierno, tallos y cascarillas de cereales de primavera, restos de frutas y hortalizas, residuos plásticos de invernaderos, substratos, residuos de productos fitosanitarios (pesticidas y fertilizantes), envases de productos fitosanitarios, aceites usados y envases que los han contenido, etc. Los residuos ganaderos, por su parte, también son muy variados: mezcla de las deyecciones animales (sólidas y líquidas), restos de la cama, alimentos y agua en cantidades variables y con consistencia fluida o pastosa, antibióticos y otros medicamentos de uso veterinario, detergentes y envases de medicamentos de uso veterinario (Rodríguez et al., 2007). La intensificación de la actividad ganadera ha supuesto la producción de grandes volúmenes de residuos orgánicos con los consiguientes problemas de gestión y eliminación que se derivan.

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6.2.2

CLASIFICACIÓN DE LOS SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS DEL GRUPO DE MATERIAS PRIMAS AGROINDUSTRIALES

Entre los tipos de materias primas agroindustriales merece mencionar por su potencial en la producción de biogás las siguientes: De origen animal: → Purín de cerdo → Estiércol de vaca → Gallinaza → Restos de otras especies De origen vegetal: → Hierba → Hoja de remolacha → Paja → Trigo → Cultivos energéticos (con una elevada producción de biogás) → Microalgas De la Industria Alimentaria de origen vegetal: bagazo de la industria cervecera o residuos hortofrutícolas (citrícolas, del olivo y las almazaras, etc) → Excedentes → No conformes → Subproductos de su transformación → Etc Otros residuos de la Cadena alimentaria: residuos y aceites de gastronomía De la Industria Alimentaria de origen animal: Subproductos de origen Animal No Destinados al Consumo Humano (SANDACH). → Residuos cárnicos → Residuos lácteos → Residuos del pescado 6.2.2.1

CLASIFICACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS AGROINDUSTRIALES DE LA INDUSTRIA ALIMENTARIA DE ORIGEN ANIMAL

En función del riesgo que implican para la salud pública, animal y del medio ambiente, y el riesgo que implican para la protección de la cadena alimentaria humana y animal, los subproductos SANDACH se clasifican en las siguientes categorías: - Categoría 1: aquellos materiales que presentan un mayor riesgo. Por ello el único destino posible de estos materiales es la eliminación.

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Algunos ejemplos son: materiales específicos de riesgo (MER), productos derivados de animales a los que se hayan administrado sustancias prohibidas, residuos del catering internacional, etc. - Categoría 2: materiales que presentan un riesgo intermedio y los usos de dichos materiales son distintos de la alimentación animal. Ejemplos: estiércol y contenido del tubo digestivo o animales que mueran sin ser sacrificados para el consumo, incluida la erradicación de enfermedades, entre otros. - Categoría 3: son los que tienen un menor riesgo; por ello, los usos son más amplios que en las otras dos categorías anteriores, incluyendo la alimentación animal en algunos casos. Son las partes de animales que se consideran aptos para el consumo humano de conformidad con la normativa comunitaria, pero que no son destinados a este fin Referencia Marco Legal

A partir del 4 de marzo de 2011 entrará en vigor el nuevo Reglamento (CE) nº 1069/2009 del Parlamento Europeo y del Consejo, que establece una serie de pequeñas diferencias respecto al actual Reglamento 1774/2002, que se refieren a la utilización de las diferentes categorías de SANDACH y los tratamientos que deben recibir para su uso en plantas de biogás •

RESUMEN NUEVOS REQUISITOS ESPECIFICADOS EN EL NUEVO REGLAMENTO (CE) nº 1069/2009

Materiales Categoría 2 Señalar que ciertos materiales de categoría 2 (estiércol, tubo digestivo y su contenido, etc.) pueden ser utilizados directamente para su uso en plantas de biogás. El resto de materiales de categoría 2, deberán ser sometidos a una esterilización a presión. Materiales Categoría 3 Por su parte, los materiales de categoría 3 pueden ser utilizados en plantas de biogás sin ningún tratamiento previo. Digestatos Los digestatos obtenidos a partir de material de categoría 1 deberán ser eliminados, mientras que los digestatos obtenidos a partir de categoría 2 y 3, pueden ser utilizados como enmienda orgánica, según la normativa correspondiente.

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Gráfico 6.1.SANDACH permitidos en plantas de biogás y sus pretratamientos. Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino

6.3

CARACTERÍSTICAS DE LOS SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES

6.3.1

PARÁMETROS A EVALUAR

Los principales parámetros que deberán evaluarse para la caracterización de las materias primas agroindustriales utilizables en las plantas de biogás son los siguientes: • •

•

Sólidos totales (ST): porcentaje de sólidos que forman la materia fresca. Sólidos Volátiles (SV): porcentaje de sólidos totales (ST) que se volatilizan mediante calcinación a 550ºC. Representa la medida de la materia orgánica que se transforma en biogás mediante la digestión anaerobia mesófila o termófila de los compuestos orgánicos. La producción de biogás de un sustrato suele referirse a los sólidos volátiles, y una manera de expresar la biodegradabilidad es como porcentaje de sólidos volátiles eliminados. Nutrientes: una adecuada proporción de nutrientes en las materias primas tiene un efecto fundamental sobre la producción de biogás, la formación de la biomasa microbiana, la concentración de enzimas y coenzimas necesarias en el proceso y la creación de las denominadas sustancias buffer. Las sustancias buffer son aquellas que favorecen las condiciones del proceso, aportando capacidad tampón o reguladora a la mezcla, estabilizando el pH.

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El Carbono y El Nitrógeno El carbono y el nitrógeno son las fuentes principales de alimentación de las bacterias formadoras de metano; siendo el carbono la fuente de energía de los microorganismos, mientras que el nitrógeno contribuye a la formación de nuevas células. Exceso/Defecto de Nitrógeno Si no existe suficiente cantidad de nitrógeno en el medio para permitir que las bacterias se multipliquen, la velocidad de producción de gas se verá limitada; si por el contrario hay exceso de nitrógeno en el medio, se produce amoniaco, el cual, en grandes cantidades, es tóxico e inhibe el proceso, elevando los valores de pH. Exceso/Defecto de Carbono Si el carbono se encuentra en exceso, el proceso se hace más lento y tiende a acidificar el medio, produciendo ácidos grasos volátiles (AGV), los cuales, en exceso inhiben la fermentación anaerobia. Relación C/N En general, los deshechos animales presentan una relación C/N por debajo del óptimo de mecanización, debido a sus elevadas concentraciones de nitrógeno y por ello, el rendimiento en producción de biogás se mejora significativamente cuando se codigiere con residuos agrícolas u otros sustratos orgánicos con elevada relación C/N.

Tabla 6.1.Relaciones C/N de algunos sustratos. Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Flotats X

6.3.2

RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS MÁS SIGNIFICATIVAS DE LOS SUSTRATOS AGROINDUSTRIALES MÁS REPRESENTATIVOS

Conviene destacar que únicamente deben utilizarse como referencia general pues la variabilidad de los mismos es muy acusada. Por tanto a la hora de efectuar un estudio real para la construcción de una planta de biogás, es imprescindible hacer previamente una valoración precisa de los subproductos que se van utilizar en el proceso de biodigestión.

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Tabla 6.2.Resumen de las características más significativas de los sustratos agroindustriales más habituales.. Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Adaptación de Steffen, R., Szolar, O., Braun, R. (1998). Feedstocks for Anaerobic Digestion.

6.4

POTENCIAL DE GENERACIÓN DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL EN ESPAÑA.

FUENTE: MESA SOBRE MATERIA PRIMA AGRARIA Y BIOCOMBUSTIBLES. MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE, Y MEDIO RURAL Y MARINO. MADRID 16 DE SEPTIEMBRE DE 2010 6.4.1

INTRODUCCIÓN

Para efectuar una evaluación del potencial del biogás agroindustrial en España, es imprescindible conocer previamente la producción total de las principales materias primas susceptibles de ser digeridos y teniendo en cuenta las particularidades de su producción, estimar la cantidad real de los mismos que pueden ser utilizados en la producción de biogás. Aunque en la mayoría de los países europeos el desarrollo del biogás se ha efectuado en base a la utilización de los cultivos energéticos como cosustrato, en España esta posibilidad se ve muy limitada por nuestras condiciones agro-climáticas. Página | 68


En consecuencia deberán buscarse cosustratos alternativos entre los residuos de los cultivos y/o entre los SANDACH que al mezclarles con los estiércoles y purines permitan obtener unos rendimientos en producción de biogás que rentabilicen las instalaciones. Por ello, se evalúan los diferentes subproductos y residuos generados en la actividad agroindustrial española, entre los que se incluirán: • • •

LOS ESTIÉRCOLES Y PURINES DEL SECTOR GANADERO LOS SUBPRODUCTOS DE ORIGEN ANIMAL NO DESTINADOS A CONSUMO HUMANO (SANDACH) LOS RESIDUOS VEGETALES DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA Y LOS SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA DE BIOCARBURANTES

A continuación se recogen de una forma resumida, la producción de los diferentes tipos de subproductos agroindustriales y su potencial productivo de biogás. La información se ha agrupado según el tipo de subproducto, su producción y su potencial productivo de biogás.

Tabla 6.3.Resumen de la producción de subproductos agroindustriales y su potencial productivo de biogás. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

En consecuencia de la tabla antes mostrada se desprende que el potencial de generación de biogás agroindustrial en España es de aproximadamente 1.930 millones de m3/año, para una producción total de subproductos de 78,87 millones de toneladas por año.

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Conclusiones sobre los Estiércoles y purines Los estiércoles y purines representan el 94,09 % de la producción total de subproductos agroindustriales y únicamente alcanzan el 79,12 % de la producción de biogás, existiendo por tanto un diferencial de 15 puntos porcentuales entre ambos parámetros. Ello es debido al escaso potencial de producción de biogás de los mismos, cuyo valor medio es de 20,58 m3 de biogás/Tm. Este reducido potencial productivo de biogás es más patente en el caso de los purines, que representando el 58,27 % de la producción total de subproductos agroindustriales, alcanzan únicamente el 25,76 % de la producción total de biogás y una producción unitaria media de 10,82 m3 de biogás/m3de purín. Por tanto los estiércoles y purines deberán ser considerados como subproductos fundamentales a la hora de efectuar un programa de producción energética de fuentes renovables, debido al volumen de los mismos y a sus excelentes características para ser metanizados, pero será imprescindible mezclar con otros subproductos de mayor potencial de producción de biogás(codigerir), para incrementar los ingresos por generación de biogás en las instalaciones. Conclusiones sobre Subproductos de origen animal no destinados a consumo humano El caso de las harinas SANDACH es totalmente contrario al de los estiércoles y purines, pues con tan solo 0,15 % de producción tiene una capacidad de generación de biogás de 2,84 % y un valor medio 469 m3 de biogás/Tn. Por tanto las harinas deben ser consideradas como excelentes subproductos para ser codigeridos cuando procedan de plantas de Categoría 2. Actualmente la mayor parte de los SANDACH de Categoría 2 se procesan en instalaciones de Categoría 1 para obtener harinas y ello las invalida para ser utilizadas en plantas de biogás. Por tanto, una de las líneas futuras de actuación debería potenciar la construcción de plantas de Categoría 2 para de esta forma poder contar con un cosustrato de alta calidad para generar biogás. Conclusiones sobre Residuos Agroindustriales: Vegetales, Industria Agrícola y Ganadera, Glicerina Entre los residuos agroindustriales existe una enorme variabilidad, tanto en producción como en potencial productivo de biogás. No obstante, de forma similar a las harinas SANDACH, con tan solo una producción de 5,76 % tiene una capacidad de generación de biogás del 18,03 %, con un valor medio 76,56 m3 de biogás/Tm de residuo agroindustrial. Estos tipos de subproductos, que en general tienen un marcado carácter estacional, su producción está muy dispersa y se localiza en ciertas áreas, tiene además elevados costes de manejo, por lo que su utilización como cosustrato se limite, en general, a instalaciones de biogás localizadas en áreas próximas de su punto de producción. Posiblemente podría ser transportado fuera de las áreas de producción las harinas y la glicerina por sus elevados ratios de generación de biogás de 469 m3 de biogás/Tm y 686 m3de biogás/Tm respectivamente.

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6.4.2

ANÁLISIS PRODUCCIÓN Y POTENCIAL PRODUCTIVO EN BIOGAS DE ESTIÉRCOLES Y PURINES EN ESPAÑA

6.4.2.1

PRODUCCIÓN TOTAL DE ESTIERCOLES Y PURINES DEL SECTOR GANADERO EN ESPAÑA De acuerdo con el censo agrario de 2008 y en base a los datos sobre producción de estiércoles y purines de las diferentes categorías de animales de las distintas especies, la producción total de los mismos se recoge en la Tabla siguiente:

Tabla 6.4.Producción total de estiércoles y purines del sector ganadero (año 2008). Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

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Esta producción total de estiércoles y purines del sector ganadero español que se reseña en la tabla anterior, no puede tomarse íntegramente como fuente generadora de biogás del sector, ya que se deberán descontar los estiércoles y purines del ganado extensivo.

6.4.2.2

PRODUCCIÓN TOTAL DE ESTIERCOLES Y PURINES DEL SECTOR GANADERO EN ESPAÑA SUSCEPTIBLE DE SER UTILIZADO EN LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS

De acuerdo con las características productivas de las diferentes especies ganaderas españolas, únicamente se consideran a efectos de cálculo del potencial de producción de biogás: → El vacuno de leche y cebo, → El porcino intensivo y → La avicultura tanto de puesta como de carne(Broilers). No obstante, teniendo en cuenta que la producción de broilers en España se efectúa preferentemente sobre cama de aserrín, este sustrato, que representan 1.020.765,70 de toneladas por año, tiene unos bajos índices de producción de biogás y por tanto, antes de decidir su incorporación en los digestores, deberá evaluarse esta circunstancia junto a que sus características intrínsecas puede causar problemas en el funcionamiento de los digestores.

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Tabla 6.5.Producción total de estiércoles y purines del sector ganadero en España susceptible de ser utilizado en la producción de biogás. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

6.4.2.3

PRODUCCIÓN TOTAL DE BIOGÁS

Con los ratios sobre producción de biogás de los distintos tipos de estiércoles y purines y de las producciones totales de los mismos de las diferentes especies ganaderas, se calcula el potencial de producción total de biogás de la cabaña española que se recoge en Tabla mostrada a continuación

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Tabla 6.6.Potencial de producción de biogás de estiércoles y purines de la ganadería intensiva (año 2008). Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

6.4.2.4

CONSIDERACIONES

1) LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA DEL PURÍN Fuente: III Jornada, Biocombustibles, aplicaciones prácticas en la industria agroalimentaria. Finca La Orden, 18 de noviembre 2009

Características y Composición del purín Los efluentes líquidos de las granjas intensivas de ganado porcino o vacuno se denominan vulgarmente purines. Son la mezcla de orina, heces y aguas de lavado de las granjas.Están mayoritariamente constituidas por agua, conteniendo alrededor de un 3% a un 9% en peso de materia sólida en suspensión y en solución. Composición de un purín de cerdo

COMPOSICIÓN DE UN PURÍN DE CERDO Contenido en materia seca total (%peso) Contenido en materia orgánica (%peso) DQO (mgr O2/litro) DBO5 (mgr O2/litro) Nitrógeno (% en peso de materia seca) P2O5 (%e en peso de materia seca) K2O (% en peso de materia seca) Cu (ppm) Zn (ppm)

6% 4% 68.000 23.000 9 5 7 28 42

Tabla 6.7.Fuente: III Jornada, Biocombustibles, aplicaciones prácticas en la industria agroalimentaria. Finca La Orden, 18 de noviembre 2009

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CONCEPTOS: DQO(COD): Demanda Química de Oxígeno, es el volumen de oxígeno necesario para oxidar la fracción orgánica de una muestra susceptible de oxidación química (se valora con dicromato potásico en medio ácido). DBO(BOD): Demanda Biológica de Oxígeno, es la medida de la cantidad de oxígeno necesaria para la oxidación de la materia orgánica biodegradable como resultado de oxidación bioquímica aerobia. DBO5: Demanda Biológica de Oxígeno en cinco días de incubación. SIEMPRE: DQO > DBO SV Sólidos volátiles, Materia orgánica que se volatiliza a una temperatura de 550 ºC Composición de un purín de vacuno El purín de vacuno tiene una composición análoga, si bien el contenido en materia sólida y en nitrógeno suelen ser más altos. Así, típicamente puede encontrarse un purín de vaca con 8% en peso de materia sólida y con 12% en peso de N sobre la materia sólida. En cambio, los contenidos en Cu y Zn suelen ser más bajos (2 ppm y 15 ppm, por ejemplo). Condiciones de la Biodigestión anaerobia del purín La biodigestión anaerobia del purín puede realizarse en condiciones mesofílicas (35 ºC -37 ºC) o termofílicas (50 ºC-55 ºC).En el primer caso, la biodigestión es más controlable y se requieren tiempos de retención hidráulica de 18-22 días. En la digestión termofílica, la operación es más sensible a inhibidores (por ejemplo alcontenido en amoniaco del propio purín), pero se requieren tiempos de retención hidráulica menores, del orden de 12-16 días. El proceso en condiciones termofílicas tiene además la ventaja de la eliminación de los gérmenes patógenos. En general, el proceso mesofílico se usa cuando el purín constituye más del 60% de la alimentación al biodigestor, en tanto que el termofílico puede utilizarse cuando se realizac obiodigestión con otros residuos y el purín está en menor concentración. La razón de esta discriminación reside en la concentración de nitrógeno amoniacal, mayor en el purín que en otros residuos y al hecho de que el contenido en amoniaco libre (inhibidor) es tres veces mayor a 50 ºC que a 38 ºC.

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Gráfico 6.2.Fuente: III Jornada, Biocombustibles, aplicaciones prácticas en la industria agroalimentaria. Finca La Orden, 18 de noviembre 2009

Rendimientos y características del biogás y del purín digerido La producción de biogás en régimen mesofílico con una DQO del orden de 70.000mgrO2/l es de 15 Nm3 por tonelada de purín. El biogás contiene 60-70% en volumen de metano, siendo el resto mayoritariamente anhídrido carbónico. El biogás generado por la digestión anaerobia del purín contiene sulfuro de hidrógeno en cantidades del orden de 2.000 a 5.000 ppm. Para reducir esta concentración, se añade cloruro férrico durante la biodigestión, o bien se depura el biogás por medios químicos o biológicos. La biodigestión elimina la materia orgánica putrescible y responsable del mal olor fecal que caracteriza al purín. La DQO se reduce en un 40-60 % y la materia sólida en un 25-40 %. El nitrógeno ureico se transforma en amoniacal, por lo que aumenta el contenido, ya inicialmente alto, de nitrógeno amoniacal en el purín digerido hasta más del 70 % del nitrógeno total.

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Datos de una instalación de digestión anaerobia DATOS DE UNA INSTALACIÓN DE DIGESTIÓN ANAEROBIA Capacidad Régimen mesofílico Generación de biogás Calor disponible (agua caliente) Calor adicional opcional recuperable de humos del motogenerador Inversión Coste neto de tratamiento Inversión Coste neto de tratamiento

100.000 t/a (DQO: 70.000 mg/l) 37ºC, 20 días de retención 1,5 mill. De Nm3/año (65% CH4) 4 mill. De kWh/año (motogenerador de 0,5 MW)

2 mill. De kWh/año 3 mill. De € 6 a 8 €/t de purín (sin transporte del purín)

Tabla 6.8.Fuente: III Jornada, Biocombustibles, aplicaciones prácticas en la industria agroalimentaria. Finca La Orden, 18 de noviembre 2009

2) PRODUCCIÓN DE ESTIÉRCOL Fuente: Manual para la producción de biogás. Instituto de Ingeniería Rural, I.N.T.A. Castelar Ing. A. M. Sc. Jorge A. Hilbert

Los valores tanto de producción como de rendimiento en gas de los estiércoles presentan grandes diferencias entre distintos autores. Esto es debido al sinnúmero de factores intervinientes que hacen muy difícil la comparación de resultados por lo tanto los valores brindados en la tabla que se muestra a continuación deben ser tomados como orientativos. Como norma se deberá tomar en cuenta que a raíz de estar trabajando en un medio biológico sólo los promedios estadísticos de una serie prolongada de mediciones serán confiables siempre y cuando figuren las condiciones en las cuales fueron realizadas las pruebas. En cuanto al volumen de estiércol producido por las distintas especies animales son variables de acuerdo fundamentalmente al peso y al tipo de alimentación y manejo de los mismos. Cuando se encare un proyecto específico se recomienda realizar una serie de mediciones en el lugar donde se emplazará el digestor.

CANTIDADES DE ESTIÉRCOL PRODUCIDO POR DISTINTOS TIPOS DE ANIMALES Y EL RENDIMIENTO EN GAS DE LOS MISMOS TOMANDO COMO REFERENCIA EL KILOGRAMO DE SÓLIDOS VOLÁTILES ESPECIE PESO VIVO Kg ESTIERCOL L/dia l/kg S.V. %CH4 Cerdos 50 4,5-6 340-550 65-70 Vacunos 400 25-40 90-310 65 Equinos 450 12-16 200-300 65 Ovinos 45 2,5 90-310 63 Aves 1,5 0,06 310-620 60 Caprinos 40 1,5 110-290 -Tabla 6.9.Fuente: Manual para la producción de biogás. Instituto de Ingeniería Rural, I.N.T.A. Castelar

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PRODUCCIÓN POR PLAZA Y AÑO DE ESTIÉRCOL FRESCO Y DE NITRÓGENO AL INICIO DEL PERIODO DE ALMACENAMIENTO DEL PURÍN SEGÚN CATEGORÍAS DE PORCINO Purín Purín Nitrógeno GANADO Categoría de animales (l/día) (m3/año) kgN/plaza.año Cerda en ciclo cerrado (incluye Porcino madre y su descendencia hasta la 48,63 17,75 67,17 finalización del cebo) Cerda con lechones destete (0-6 kg) 13,97 5,1 15,28 Cerda con lechones hasta 20 kg 16,77 6,12 18,90 Lechón de 6/20kg 1,12 0,41 1,80 Cerdo de 20 a 50 kg 4,93 1,8 6,31 Cerdo de 50 a 100 kg 6,85 2,5 8,05 Cerdo de 20 a 100 kg 5,89 2,15 7,25 Verraco 14 5,11 15,93 Tabla 6.10.Fuente: Plan de Biodigestión de Purines. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

3) IMPLICACIONES AMBIENTALES EN LA PRODUCCIÓN Y GESTIÓN DE PURÍN Como ya se comentó anteriormente, los residuos ganaderos, son muy variados: mezcla de las deyecciones animales (sólidas y líquidas), restos de la cama, alimentos y agua en cantidades variables y con consistencia fluida o pastosa, antibióticos y otros medicamentos de uso veterinario, detergentes y envases de medicamentos de uso veterinario (Rodríguez et al., 2007). La intensificación de la actividad ganadera ha supuesto la producción de grandes volúmenes de residuos orgánicos con los consiguientes problemas de gestión y eliminación que se derivan. Así, las principales implicaciones ambientales se deben a la producción y gestión del purín. Los purines están constituidos principalmente por materia orgánica (65-75% en base seca), nitrógeno (4-6% medidos como nitrógeno elemental), fósforo (3,5-5,5% en términos de P2O5), potasio (2,5-4 %como K2O), magnesio (0,5-1,5%) y calcio (3,5-4 %). No obstante, la composición del os purines es muy heterogénea dependiendo de la especie, edad, tipo y sistema de alimentación, sistema de limpieza, estado sanitario y fisiológico del animal, etc.(Ferrer y Sanz, 1983).

Consideraciones respecto a la correcta gestión de los purines y la disminución de riesgos de contaminación por nitratos. Fuente: Biovec ingeniería ambiental

La contaminación por nitrógeno procedente de purines y estiércoles, en gran medida no se debe al exceso de abono orgánico en determinadas zonas si no a la mala gestión de este.

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Bases del problema: 1. Mala gestión del granjero-agricultor La correcta gestión del abonado (tanto químico como orgánico) depende del granjero, y en demasiadas ocasiones el único asesoramiento que tienen es el del comercial de productos fitosanitarios. A este hecho se une demasiadas ocasiones el síndrome del bar. En el bar se reúnen dos vecinos agricultores y demasiadas veces se dedican a competir sobre quien consigue mayores rendimientos en sus campos. El agricultor que produce menos cantidad queda ridiculizado en público. Al año siguiente aplicara unas dosis de abonado químico muy superior, con el objetivo de intentar ridiculizar en el bar a su vecino. La consecuencia del síndrome del bar, es que ambos vecinos reducen sus beneficios y contaminan los acuíferos. 2. Dificultad de los cultivos en asimilar los nutrientes orgánicos. Respecto a la dificultad de asimilación del nitrógeno contenido en los purines, un reciente estudio Danés muestra que tomando como referencia el abonado químico, en igual condiciones: • El cultivo absorbe el 81% del nitrógeno con utilización de un purín fresco. • El cultivo absorbe el 98% del nitrógeno con utilización de fracción líquida de purín digerida anaeróbicamente. 3. Elevado coste del transporte Transportar purines a largas distancias para su aplicación resulta caro, y el ganadero como cualquier empresario mira siempre a su bolsillo. Cuantificar el poder fertilizante del purín, y compararlo con el químico puede ayudar a su mejor valorización. El purín digerido anaeróbicamente es homogéneo y mejor fertilizante, haciendo rentable económicamente su transporte a mayor distancia que el purín fresco.

Conclusiones: 1.- El problema de contaminación por nitratos no se debe solo a las excreciones ganaderas. 2.- La digestión anaerobia es una buena herramienta para el correcto uso fertilizante de los purines facilitando: • Un producto homogéneo • Más fácilmente asimilable por las plantas que un purín fresco • Una correcta y sencilla separación de fases “sólido – líquido” • Una fracción sólida que desprende muchos menos olores y más fácil de transportar valorizar • Ahorro en fertilizante químico 3.- La separación de fases sólido –líquido permite un mejor uso fertilizante del purín. 4.- La administración ha de tomar medidas referentes a la gestión global del abonado, no solo criminalizando a los productores ganaderos.

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6.4.2.5

PLAN DE BIODIGESTIÓN DE PURINES. MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE Y MEDIO RURAL Y MARINO 2009

La información incluida en este apartado se complementará con parte del contenido incluido en el capítulo de Emisiones de CO2

Antecedentes

El 20 de julio de 2007 el Gobierno informó favorablemente, para su remisión al Consejo Nacional del Clima y a la Comisión de Coordinación de Políticas de Cambio Climático la Estrategia Española de Cambio Climático y Energía Limpia (Horizonte 2007-2012-2020), la cual define el marco de actuación que deben abordar las Administraciones Públicas en España para asegurar el cumplimiento por nuestro país de sus obligaciones en el Protocolo de Kioto e incluye un Plan de Medidas Urgentes de la Estrategia de Cambio Climático y Energía Limpia (EECCEL) que contempla más del 65 por ciento de las medidas contenidas en la Estrategia, entrando en acción antes de finales de 2007 y para cada una de las cuales se establece el Ministerio responsable, el plazo y los recursos requeridos y las emisiones de GEI evitadas en el periodo 2008-2012. A su vez, dicho Plan de Medidas Urgentes recoge la elaboración de este Plan de Biodigestión de Purines, aplicable tanto en instalaciones con digestores rurales sobre balsas como en instalaciones con digestores industriales en régimen centralizado o para explotaciones individuales, cuyo objeto principal es la reducción de emisiones de GEI en la gestión de purines y, al mismo tiempo, en las zonas vulnerables o con alta concentración ganadera, se facilitará, para el caso de las instalaciones con digestores industriales, la gestión del nitrógeno contenido en el digestato mediante postratamientos como por ejemplo separación sólido-líquido, la eliminación o reducción-separación de nitrógeno de los purines. Conclusiones sobre actividades emisores de Gases de Efecto Invernadero por el manejo de estiércoles en las granjas y por su aplicación a los suelos como abono: •

•

En la gestión de estiércoles, es el almacenamiento de los estiércoles líquidos o purines del sector porcino el que contribuye en un mayor porcentaje (90,2 por cien) a las emisiones de metano y que suponen en términos absolutos unas emisiones de 8,8 M T CO2 eq. Así mismo, en menor cuantía, el 4,0 por cien del N2O emitido en este capítulo equivale en términos absolutos a unas emisiones de 0,12 M T CO2 eq. Ƒ Respecto a la aplicación al suelo de los purines de porcino como abono, el porcentaje de emisión de N2O del 5,7 por cien, se corresponde, en términos absolutos, con una emisión de 1,1 M T CO2 eq. de N2O.

Así pues, teniendo en cuenta que en la gestión de los estiércoles líquidos o purines se emiten fundamentalmente metano, para reducir de forma significativa las emisiones de GEI de este sector es aconsejable fomentar la digestión anaerobia de parte de los mismos, solos o en codigestión, mediante recuperación del metano y su posterior combustión o aprovechamiento energético.

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Objeto y ámbito de aplicación El Plan de Biodigestión de purines tiene como objetivo la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero de los purines mediante tratamientos basados en el proceso de digestión anaerobia, que permitan la captación y cuantificación del biogás, y su posterior valorización energética o eliminación por combustión. La energía eléctrica producida, en su caso, a partir del biogás, por estas instalaciones, está sujeta a la obtención de primas conforme a lo establecido en el RealDecreto 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial. El desarrollo del Plan para la reducción de gases de efecto invernadero se efectuará en colaboración con las comunidades autónomas con el objetivo de alcanzar el tratamiento de 9.470.000 t de purines/año, tanto en instalaciones de tratamiento centralizadas como en granjas individuales. El tratamiento de esta cantidad de purines determinará una reducción de 1,78 Millones de toneladas de CO2 eq./año y de 8,9 Millones de toneladas de CO2 eq. durante el periodo 2008-2012. Así mismo, para las zonas declaradas vulnerables de acuerdo con la la Directiva 91/676/CEE del Consejo, de 12 de diciembre de 1991, relativa a la protección de las aguas contra la contaminación producida por nitratos utilizados en la agricultura (conocida como “Directiva de Nitratos”),, así como en las zonas de alta concentración ganadera donde se supera una carga de ganado intensivo, que produce purín, de 1,2 UGM (Unidad de Ganado Mayor) por hectárea de superficie agraria de herbáceos, el Plan contempla también la posibilidad de aplicar tecnologías complementarias a la biodigestión anaeróbica, que permitan mejorar la gestión del nitrógeno del digestato mediante la separación sólido líquido, la aplicación de procesos de eliminación o reducción-recuperación. La determinación de la carga ganadera se efectuará a nivel de términos municipales en subzonas de 20 Km. de diámetro, utilizándose para el cálculo de UGM los datos REGA (Registro General de Explotaciones Ganaderas) y las equivalencias de cada categoría de porcino del Real Decreto 324/2000, de 3 de marzo, sobre normas básicas de ordenación de explotaciones porcinas y para determinar las hectáreas de superficie agraria de herbáceos se incluirán las tierras ocupadas por cultivos temporales, las praderas temporales y las tierras dedicadas a huertas. Para potenciar la valorización agrícola del digestato y el reciclado de materias primas frente a los postratamientos complementarios como por ejemplo separación sólido-líquido, eliminación o reducción-recuperación de nitrógeno, se incluyen en el artículo 10 del Real Decreto de bases reguladoras de las subvenciones para fomentar la aplicación de los procesos técnicos del plan de biodigestión de purines límites de las ayudas según el valor medioambiental de las actividad realizada.

Puesto que la digestión anaerobia de purines resulta poco eficiente desde el punto de vista energético, tanto en las plantas individuales como en las instalaciones centralizadas se Página | 81


permitirá la aplicación de procesos de codigestión para mejorar el rendimiento energético de las instalaciones de metanización y, de esta forma, beneficiarse de la financiación que supone la prima eléctrica del biogás contemplada en el Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo. No obstante, dado que el objetivo prioritario de este Plan es maximizar el tratamiento de los purines para reducir sus emisiones de metano, se disminuirá progresivamente la subvención de la instalación centralizada o individual con digestores industriales, cuando se sobrepase el 20 por cien de otro substrato distinto de los estiércoles en la mezcla a digerir con el purín. Líneas de actuación Para el sector ganadero, los gastos de la gestión de los estiércoles y purines deben estar incorporados en los costes de producción y, por ello, la valorización agronómica de los mismos y la posible aplicación de tecnologías de tratamiento de purines para reducción de GEI, han de evaluarse como factores de viabilidad económica de las explotaciones ganaderas. La problemática medioambiental de la gestión de los purines se manifiesta fundamentalmente en las zonas de alta concentración ganadera por las limitaciones que se imponen en la Directiva de Nitratos, tanto en las zonas declaradas como vulnerables donde son de aplicación los “Programas de Acción”, como en el resto de las zonas agrícolas donde deberán aplicarse los Códigos de Buenas Prácticas Agrícolas elaborados en las diferentes comunidades autónomas. El desarrollo de las tecnologías de digestión anaerobia de purines tiene un efecto medioambiental directo en la reducción de sus emisiones de GEI, pero no tienen incidencia sobre el contenido de nitrógeno de los referidos subproductos. Por tanto, en las referidas zonas de alta concentración ganadera las instalaciones podrán complementar las tecnologías de metanización con postratamientos para mejorar la gestión del nitrógeno del digestato, como por ejemplo separación sólido-liquido o procesos de eliminación o reducción-recuperación del contenido de nitrógeno de los purines. En consecuencia, con carácter general, será preciso que por parte de las comunidades autónomas se elaboren estudios específicos en las diferentes zonas ganaderas, para en función de sus características agro-ganaderas y de acuerdo con los criterios establecidos se autoricen las instalaciones de tratamiento centralizado de codigestión complementadas, en su caso, con procesos de reducción de nitrógeno, o bien se opte por las instalaciones de metanización individualizadas en las granjas, o por la combinación de ambos sistemas.

INSTALACIONES INDIVIDUALES CON DIGESTORES RURALES SOBRE BALSAS DE EXPLOTACIONES GANADERAS INTENSIVAS. Este plan contempla la aplicación de procesos de fermentación anaeróbica en explotaciones individuales mediante la adaptación de digestores rurales en las actuales balsas de almacenamiento de purines, y la combustión directa en antorcha del biogás producido (aconsejable en las instalaciones con una baja producción de purín) o, en su caso, el aprovechamiento calorífico (calor/frío) para su posterior empleo en la propia granja. Página | 82


Teniendo en cuenta que la fermentación anaeróbica no rebaja la concentración de nitrógeno del purín, con lo que no se abaratan los costes de su aplicación agrícola, el principal beneficio de esta tecnología para el ganadero es la reducción de olores del purín digerido y, medioambientalmente, a nivel general, al introducir este tipo de instalaciones en el sector, se produce una reducción de GEI. Para abaratar las inversiones de estas instalaciones pequeñas se considera importante poder aprovechar, en la medida de lo posible, la infraestructura de almacenamiento de purines que ya exista, adaptándose ésta a las correspondientes cubiertas de bajo coste que mejoren el proceso de digestión anaeróbica y eviten las emisiones de metano a la atmósfera. En consecuencia los costes de estas instalaciones son más reducidos, ya que para la construcción de los digestores únicamente es necesario financiar la inversión complementaria a los sistemas de almacenamiento de estiércoles que actualmente tienen los ganaderos, así como los gastos para la adquisición de los sistemas de agitación, seguridad, control de producción y sistemas de combustión o, en su caso, para el aprovechamiento energético del biogás. Para evitar la emisión de N2O y amoníaco de los purines digeridos, se fomentará la aplicación de las Mejores Tecnologías Disponibles que minimicen su emisión durante el almacenamiento y la aplicación agrícola, fijándose por las comunidades autónomas las condiciones mínimas que deben cumplir las instalaciones en granjas individuales, entre las que se incluirá la información relativa a la digestión del digestato, que deberá ser conforme con la legislación ambiental aplicable. INSTALACIONES DE TRATAMIENTO CODIGESTORES INDUSTRIALES.

INDIVIDUALES

Y

CENTRALIZADAS

CON

En las zonas vulnerables y en las de alta concentración ganadera de porcino, pueden construirse plantas individuales y centralizadas con codigestores industriales para el tratamiento de los purines procedentes de varias instalaciones ganaderas cercanas, aprovechándose así la economía de escala. En este caso, el biogás recogido se aprovecharía para la producción de energía eléctrica o energía térmica en motores convencionales, o producción de energía eléctrica y térmica en motores de cogeneración, o, se valoraran las posibles aplicaciones emergentes del biogás. Estas instalaciones centralizadas o individuales pueden maximizar la producción de biogás empleando otros sustratos además de los purines. Se hablaría entonces de instalaciones centralizadas o individuales de codigestion. En ellas se priorizará la digestión del purín, mediante la reducción de las subvenciones a la inversión a medida que se incrementa por encima del 20% en volumen de codigestato que se mezcle,conforme al artículo.10.3 del Real Decreto de bases reguladoras de las subvenciones para fomentar la aplicación de los procesos técnicos del plan de biodigestión de purines sobre límites de las ayudas según el valor medioambiental de la actividad realizada. Así mismo, en las zonas vulnerables, así como en las zonas de alta concentración ganadera, las instalaciones podrán complementar las tecnologías de codigestión con otras que permitan mejorar la gestión del nitrógeno del digestato como por ejemplo la separación Página | 83


sólido-liquido o mediante procesos de eliminación o reducción-recuperación de nitrógeno de los purines. Para cumplir con el objetivo prioritario de reducción de GEI del Plan de Biodigestión de Purines, todas las instalaciones centralizadas deberán incluir obligatoriamente el proceso de digestión anaerobia. Las plantas centralizadas o individuales de digestión (codigestión) anaerobia de purines deberán contar con las instalaciones que se indican en el artículo 8.1.c del Real Decreto de bases reguladoras de las subvenciones para fomentar la aplicación de los procesos técnicos del plan de biodigestión de purines sobre requisitos de las instalaciones centralizadas o individuales. Estas instalaciones de codigestión, complementadas en su caso sistemas de separación sólido-liquido o con procesos de eliminación o reducción-recuperación de nitrógeno del purín, tendrán el carácter de instalaciones centralizadas en base a la mayor complejidad de funcionamiento y se dimensionaran para poder tratar el volumen de estiércol generado por diferentes núcleos ganaderos o distintas explotaciones. Los promotores de estas instalaciones establecerán compromisos contractuales con los ganaderos para el suministro de los estiércoles y purines, calculándose la producción de los mismos en base al número de cabezas de cada explotación y conforme a los datos del anexo II sobre producción de cada tipo de ganado. En ambos casos, será necesario aportar a las comunidades autónomas la información relativa a la gestión de los efluentes y subproductos resultantes de estos tratamientos, que deberán cumplir con la legislación medioambiental. Estas instalaciones se caracterizan por un alto coste de inversión en comparación con los bajos costes de operación y su financiación será complementada con la que se deriva del Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo. Por ello, se considera que es imprescindible una etapa de planificación previa, presentada ante la autoridad competente correspondiente, para asegurar la rentabilidad de la planta y analizar sus potenciales impactos, donde se debería identificar y evaluar: Cantidad y seguridad del suministro de los materiales orgánicos biodegradables digeribles en el área de influencia de la planta y la elaboración de un plan de suministro. Los promotores de estas instalaciones establecerán compromisos contractuales con los ganaderos para el suministro de los purines, calculándose la producción de los mismos en base al número de cabezas de cada explotación y conforme a los datos del anexo II sobre producción de cada categoría porcino. En caso de codigestión, la relación purín/cosustrato debería ser la que optimice la mayor producción de biogás, cumpliendo con las limitaciones del artículo.10.3 del Real Decreto de bases reguladoras de las subvenciones para fomentar la aplicación de los procesos técnicos del plan de biodigestión de purines. Todas las plantas deben ser dimensionadas de forma individualizada, para evitar sobre o infra dimensionamientos. Página | 84


Existencia de mercado potencial de la venta de energía (calor y electricidad). Impactos ambientales, socioeconómicos (incremento del transporte, olores) y aceptación pública de dichas instalaciones. Valoración de los costes de funcionamiento. Los ingresos derivados de la venta de la energía y posiblemente del purín, junto con los ingresos por tratamientos de los sustratos que se codigieren, deberían asegurar como mínimo el coste de funcionamiento. -Agentes económicos implicados en la planificación: ⇒ Los ganaderos como suministradores de purines. ⇒ Los suministradores de otros tipos de residuos. ⇒ Los consumidores de energía. ⇒ Los consumidores de purines digeridos. ⇒ Entidades gestoras de la instalación. ⇒ Autoridades públicas.

Medidas complementarias de reducción de emisiones de la gestión de purines. En los casos en los que la codigestión no sea complementada con procesos de reducción de nitrógeno, y para evitar la emisión de N2O y amoníaco de los purines digeridos, se fomentará la aplicación de Mejores Tecnologías Disponibles (MTD,s) que minimicen su emisión durante el almacenamiento y la aplicación agrícola, fijándose por las comunidades autónomas las condiciones mínimas que deben cumplir las instalaciones a implantar en granjas individuales. Complementariamente a las actuaciones incluidas en el Plan de Biodigestrión de purines se hace preciso promover el desarrollo de sistemas innovadores de gestión de estiércoles procedentes de las explotaciones porcinas, respetuosos y compatibles con la protección del medioambiente, que contemplen un enfoque integral de valorización y desarrollo de MTD,s en la aplicación de estiércoles y digestato al campo. Así mismo, se fomentará la aplicación de mejores técnicas disponibles en relación con la aplicación de técnicas nutricionales, el ahorro de agua y el diseño de sistemas de almacenamiento de purines que minimicen el contenido de nutrientes en el estiércol, el volumen de los mismos y las emisiones de gases en el sistema productivo. Con ello también se facilitará el cumplimiento de la Directiva 91/676/CEE de Nitratos. P or otra parte, el elevado contenido en amoniaco tanto de los purines como, en mayor medida, en el purín digerido anaeróbicamente justifica también la aplicación de las reseñadas MTD,s, ya que con ello se facilitará el cumplimiento de la Directiva 2001/81/ CE, del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de octubre de 2001, sobre techos nacionales de emisión. La citada Directiva establece unos techos nacionales de emisión (la cantidad máxima de una sustancia expresada en kilotoneladas que puede emitir un Estado miembro en Página | 85


un año civil) que no deberán ser superados a partir del año 2010 por una serie de contaminantes atmosféricos, entre los cuales se encuentra Otras ventajas de la digestión anaerobia Homogenización de la composición y de las partículas en suspensión. Reducción de los malos olores y de compuestos orgánicos volátiles. Reducción del contenido de materia orgánica y mantenimiento de la concentración de nutrientes. Balance energético positivo: es un proceso productor neto de energía renovable. Contribución doble a la disminución de GEI: primero porque se capta el biogás producido (rico en metano) y se evita su emisión a la atmósfera y segundo porque al utilizarse como combustible, sustituye y disminuye el uso de los de origen fósil. 6.4.2.6

PROGRAMA DE GESTIÓN DE PURINES DE LA JUNTA DE EXTREMADURA

Información requerida al promotor de la actividad La información recogida en este punto será, como mínimo la siguiente: → Sistema de evacuación: método empleado en la extracción de los purines contenidos en la fosa/balsa. Frecuencia de vaciado: número de vaciados anuales de la fosa/balsa. → Uso al que se destinan los purines: aplicación sobre el terreno como abono orgánico, o bien, otras formas de gestión, llevadas a cabo por empresa externa autorizada o por la propia empresa. → Se dispondrá de un Libro de Registro de Gestión de Estiércoles, que recoja al detalle los volúmenes extraídos de la fosa o balsa, periodos de maduración y destino final de los mismos. → Cuando se realice la valorización de estiércoles como abono orgánico, se elaborará y presentará un Plan de Aplicación Agrícola de Estiércoles adecuado. Donde, entre otra información, deberán adjuntar 1) Producción de estiércoles licuados y su contenido en nitrógeno; terrenos a abonar con indicación de polígono, parcela, cantidad aplicada y cultivo sobre el que se aplica; las labores a realizar y el tipo de explotación, ya sea de regadío o de secano. 2) Deberá asimismo considerarse la cantidad de purines y estiércoles que debida al manejo de los animales, se aplican directamente sobre los terrenos en los que mora el ganado. 3) Acreditación de la superficie disponible para el esparcimiento de los purines. Para explotaciones que no tienen base territorial suficiente para aplicar el purín producido, es necesario acreditar dicha superficie mediante cédula catastral y autorización de vertido por parte de los propietarios que ceden sus parcelas para el abonado. 4) Justificar que se respeta el valor máximo de factor agroambiental mediante los cálculos oportunos.

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5) En el Plan de Aplicación Agrícola de Estiércoles se justificará el cumplimiento del régimen de distancias a cursos de agua, fuentes, pozos, núcleos de población,...en el esparcimiento de purines. → Cuando la gestión se haga mediante otros sistemas, deberá justificarse adecuadamente el tratamiento aplicado. Si la gestión la realiza una empresa externa, se dispondrá del correspondiente contrato de aceptación. Si es el propio titular de la instalación quién lleva a cabo la gestión de este residuo, deberá someter a los trámites oportunos el sistema de tratamiento instalado. Criterios a considerar en la valoración técnica del proyecto En base al número y clase de animales para los que se solicita la explotación, al manejo del mismo, y haciendo uso de los factores recogidos en las tablas del anexo IV del Decreto 158/1999 y del anexo I del Real Decreto 324/2000, se calcula la producción de nitrógeno en kg/año debida a los purines y deyecciones de los cerdos. La superficie apta para el esparcimiento de purines será tal que garantice el cumplimiento del valor máximo de factor agroambiental de 170 kg/ha.año en regadío, y los 80 kg/ha.año en cultivos de secano. Para los cálculos se tendrán en cuenta, tanto las aportaciones de purines y estiércoles sólidos de porcino, como otros aportes de nitrógeno en la finca (estiércol procedente de ganado distinto al porcino, fertilizantes con contenido en nitrógeno,...). En cuanto a la frecuencia de vaciado de la fosa/balsa, ha de estar en torno a los 4-5 vaciados anuales y siempre antes de superar los 2/3 de su capacidad. El abonado con purín, se realizará adecuadamente, tras someterlo al correspondiente proceso de maduración. Para el cálculo de la superficie útil para esparcimiento de purines, deben restarse vías de comunicación, zonas de protección de cauces, áreas sobre las que se ubiquen edificaciones o corrales de manejo y en general cualquier superficie no apta para la agricultura. Deberán justificar que el Plan de Aplicación Agrícola de Estiércoles cumple con el Código de Buenas Prácticas Agrarias (Orden de 24 de noviembre de 1998, de la Consejería de Agricultura y Medio Ambiente). Así como con todas las disposiciones que al respecto establecen el Decreto 158/1999 y el Real Decreto 324/2000, en especial el régimen de distancias. Entre otros aspectos, se garantizará que no se realicen aplicaciones del purín sobre suelos desnudos, sobre suelos con pendientes superiores al 10 %, sobre suelos inundados o encharcados, antes de regar ni cuando al tiempo amenace lluvia. No se aplicará de forma que se causen olores u otras molestias a vecinos, debiendo para ello enterrarse, si el estado del cultivo lo permite, en un periodo inferior a 24 horas. Para el tratamiento del purín sin vertido, ya sea por desecación natural o artificial, compostaje u otros, bastará con justificarse la tecnología utilizada, no exigiéndose la acreditación de disponibilidad de superficie, siempre que se demuestre su destino comercial o el uso en superficie agrícola o contratada del producto final desecado. Si se emplea depuradora de purines, la aplicación de sus lodos como abono orgánico habrá de atenerse al cumplimiento de la normativa vigente en materia de utilización de los lodos de depuradora en el sector agrario.

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6.4.3

ANÁLISIS PRODUCCIÓN Y POTENCIAL PRODUCTIVO EN BIOGAS DE SANDACH (SUBPRODUCTOS DE ORIGEN ANIMAL NO DESTINADOS A CONSUMO HUMANO) EXCLUIDO ESTIÉRCOLES Y PURINES

6.4.3.1

PRODUCCIÓN ANUAL DE SANDACH EN ESPAÑA POR CATEGORÍAS, EXCLUIDO ESTIERCOLES Y PURINES De acuerdo con estimaciones realizadas por la Comisión Nacional SANDACH, la generación potencial de subproductos de origen animal no destinados a consumo humano, en explotaciones ganaderas y en mataderos es de más de un millón ochocientas mil toneladas anuales. La Tabla que se muestra desglosa esta cifra por tipos de subproducto, origen y categoría.

PRODUCCIÓN ANUAL DE SANDACH EN ESPAÑA POR CATEGORÍAS, EXCLUIDO ESTIERCOLES (2008) SUBPRODUCTO MAMÍFEROS AVICULTURA TOTAL (kg) (kg) (kg) Material específico de riesgo (MER) 77.709.373 Vísceras no aptas para consumo humano y partes de cadáveres prohibidos en consumo humano debido a la presencia de ciertas sustancias prohibidas y residuos o contaminantes y CATEGORÍA 1 DE residuos SANDACH. medioambientales No apto para 172.799.373 Material recogido plantas de biogás durante el municipales tratamiento de aguas Población residuales en mataderos en los que los MER se eliminan Animales muertos en granjas. Rumiantes (Se incluyen en esta categoría por que en 95.090.000 España no se les suele retirar el MER antes de su eliminación) CATEGORÍA 2 DE Vísceras no aptas para SANDACH. consumo humano y 22.715.595 292.623.819 Apto para partes de cadáveres

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plantas de biogás previos tratamiento por Método 1

CATEGORÍA 3 DE SANDACH Apto para plantas de bigoás, previo tratamiento de pasteurización/ higienización

prohibidos en consumo humano debido a la presencia de residuos de medicamentos veterinarios o contaminantes que superen los niveles máximos permitidos Animales muertos durante el transporte o en espera de matadero Animales muertos en granjas. No rumiantes Grasas Sangre Estómagos Intestinos Otras vísceras (pulmones, hígado, bazos….) Huesos, cuernos, pezuñas Pelaje, plumas Patas, cabezas, cuellos (aves) Pieles y pellejos

TOTAL

14.356.224 255.552.000 221.249.452 213.191.036 27.579.438 16.022.960

x 57.424.895 70.495.984 X

129.571.000

77.898.285

86.147.312

X

49.674.710

101.672.780

X

169.768.859

139.266.506 1.333.769.382

X 491.617.027

1.359.963.217

1.825.386.409

Tabla 6.11.Producción anual de SANDACH en España por categorías, excluido estiércoles (2008). Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

No se dispone de información actualizada sobre las cantidades de subproductos generadas en otros sectores, tales como la industria alimentaria, la distribución alimentaria o los residuos de cocina. La cifra estimada de subproductos de explotaciones ganaderas y mataderos se reseña en la tabla anterior, no puede considerarse en su totalidad como potencial fuente generadora de biogás del sector. Comentarios subproductos categoría 1 Como se ha indicado anteriormente, para la obtención de biogás a partir de subproductos de categoría 1 el reglamento establece condiciones muy específicas de tratamiento y requiere la eliminación posterior del digestato, por lo que su utilización pierde interés como posible materia prima. Comentarios subproductos categoría 2 Página | 89


En cuanto al material de categoría 2 indicado en la Tabla anterior, requiere procesamiento previo con el método 1. Este procesamiento se lleva a cabo en plantas de transformación autorizadas que obtienen de los subproductos grasa y harinas de carne y hueso. De acuerdo con el libro blanco de los SANDACH, la cantidad media de harina obtenida es del 40% del peso de la materia prima. Ello representaría una producción potencial de harinas de 117.050 toneladas anuales, que podrían utilizarse para la producción de biogás. El problema es que en la actualidad apenas existen plantas de transformación autorizadas para categoría 2 (tres, a enero de 2010). La mayor parte de los cadáveres de animales se están procesando en plantas de categoría 1 (existen 23 a enero de 2010), por lo que adquieren a su vez esta categoría, perdiendo interés como materia prima para la producción de biogás.

Comentarios subproductos categoría 3 En cuanto a los subproductos de Categoría 3, debe considerarse que algunos de ellos no serán utilizados en la producción de biogás por cuestiones técnicas: los huesos, cuernos, pezuñas, pelaje, plumas, patas, cabezas, cuellos (aves), pieles y pellejos. El resto de subproductos de esta categoría 3 son a priori buenas materias primas para la producción de biogás, por requerir sólo una pasteurizacion/higienización previas, pero son a la vez materias primas demandadas para la fabricación de piensos para animales de compañía (el sector cifra en 1.500.000 Tm aproximadamente el volumen de subproductos animales procesado en España para este fin). Por tanto, para la utilización de subproductos de categoría 3 para la producción de biogás, los operadores tendrían que competir en el mercado por esta materia prima Conclusiones En consecuencia, en España de todos los subproductos potencialmente utilizables para la producción de biogás, los de categoría 2, una vez transformados en harinas de carne y hueso serían los más interesantes para la producción de biogás, al no disponer de una demanda tan elevada para otros usos, como sucede con la categoría 3, ni requerir requisitos específicos como ocurre con la categoría 1.

6.4.3.2

PRODUCCIÓN ANUAL DE SANDACH PARA BIOGÁS EN ESPAÑA, POR CATEGORÍAS, EXCLUIDO ESTIÉRCOLES (2008)

La Tabla que se muestra a continuación presenta una estimación de la disponibilidad de harinas de carne y hueso de categoría 2. Debe tenerse en cuenta, como se ha comentado, la poca disponibilidad de plantas de transformación de categoría 2, que complica la obtención de esta materia prima. Una posible vía de solución a este problema es combinar la actividad de transformación con la de producción de biogás en la misma planta.

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Por otro lado, el nuevo marco legislativo que se aplicará a partir de marzo de 2011 a los subproductos animales podría flexibilizar alguno de los requisitos exigidos a la producción de biogás, y esto podría facilitar en algunos casos el uso de materiales de categoría 2 para este fin.

Tabla 6.12.Producción anual de SANDACH para biogás en España, por categorías, excluido estiércoles (2008). Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

6.4.3.3

PRODUCCIÓN DE BIOGÁS DE SANDACH, EXCLUIDO ESTIÉRCOLES Y PURINES

Con los ratios sobre producción de biogás de las harinas SANDACH y con la producción total de los mismos mostrada en tablas anteriores, se calcula el potencial de producción total de biogás de los SANDACH que se recoge a continuación.

Tabla 6.13.Producción anual de biogás en España, por categorías, excluido estiércoles (2008). Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

Estos datos sobre producción de biogás deben evaluarse teniendo en cuenta que actualmente la producción de harinas de Categoría 2 se está procesando en plantas de Categoría 1 y por tanto no pueden ser utilizadas en la producción de biogás. Además de los de categoría 3 que son utilizados actualmente para alimentación de animales de compañía. Si a todo esto le unimos que en base a las características intrínsecas de los SANDACH, estos deberán utilizarse en una proporción limitada como cosustratos, es fácil deducir que el potencial teórico de aproximadamente 55millones de m3de producción de biogás se verá reducido considerablemente. Página | 91


6.4.4

ANÁLISIS PRODUCCIÓN Y POTENCIAL PRODUCTIVO EN BIOGAS DE LOS RESIDUOS VEGETALES DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA Y LOS SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA DE BIOCARBURANTES

En este apartado se va a cuantificar una serie de subproductos resultantes de la actividad agrícola y de la industria agroalimentaria, así como de la industria bioenergética, que se consideran susceptibles de ser utilizados en la producción de biogás, clasificándolos en tres grandes grupos: 1) Residuos vegetales. 2) Subproductos industria de transformación de productos agrícolas y ganaderos. 3) Subproductos de la industria bioenergética. 6.4.4.1 RESIDUOS VEGETALES En este grupo se incluye una gran variabilidad de residuos, pero a efecto de su valorización como materia prima para producir biogás, Residuos Excluidos Se excluirán todos aquellos residuos difícilmente metanizables por su alto contenido en celulosa o lignina, como es el caso de la paja de cereales y similares. También se excluirán las mermas de los cultivos hortícola y frutícola, debido a sus elevados costes y dificultades logísticas en la recuperación. En consecuencia únicamente se tendrán en cuenta la “retirada de productos hortícola y frutícola” contempladas en los Programas Operativos del MARM que para una producción total de 24 millones de toneladas de producción en el año 2008, se efectuaron unas retiradas por un montante total de aproximadamente 125.000 toneladas. Hay que señalar que esta cifra de retirada va disminuyendo cada año y deberá tenerse en cuenta a la hora de hacer las previsiones de futuro.

PRODUCCIÓN DE RESIDUOS VEGETALES SUBPRODUCTOS Residuos vegetales TOTAL RESIDUOS VEGETALES

(AÑO 2009) Tn(año) % RESPECTO AL TOTAL 125.000 125.000 2,75%

Tabla 6.14.Producción de residuos vegetales (año 2009) Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

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PRODUCCIÓN DE BIOGÁS DE RESIDUOS VEGETALES (AÑO 2009) SUBPRODUCTOS PRODUCCIÓN BIOGÁS TOTAL BIOGÁS (m3) (Tn/año) (m3/Tn ó m3) Valor promedio Residuos vegetales 125.000 106 13.250.000 TOTAL RESIDUOS 125.000 106 13.250.000 VEGETALES Tabla 6.15.Producción de biogás de residuos vegetales (año 2009) Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

6.4.4.2

SUBPRODUCTOS INDUSTRIA DE TRANSFORMACIÓN DE PRODUCTOS AGRÍCOLAS Y GANADEROS.

En este apartado se incluirán diferentes tipos de subproductos de las industrias de transformación del sector agrario, agrupadas en función de sus características intrínsecas para producir biogás y del volumen generado. Suproductos excluidos Se excluyen de este apartado la producción de alpechines de las almazaras, ya que actualmente en estas industrias se ha implantado con carácter general los sistemas de dos fases en el proceso de producción de aceite y resultando un residuo conocido como alperujo que debido a sus características intrínsecas son difícilmente metanizable. Industria Transformación de frutas y hortalizas Los residuos generados en las industrias de transformación de frutas y hortaliza, alcanzan anualmente una cifra estimada en un 1.000.000 de toneladas. Industria cervecera La generación de bagazo de la industria cervecera española se estima en 500.000 toneladas anuales. Industria del vino En la industria del vino se generan lías y orujos del proceso en si de producción del vino y las vinazas que se originan en la destilación de excedentes de vino. En la valoración energética de estos subproductos no se contabilizará la producción estimada de 550.000 toneladas anuales de orujos, ya que por sus características intrínsecas son difícilmente metanizable. Por tanto, en la industria del vino se generarán 250.000 toneladas anuales de lías y de la destilación de cuatro millones de hectolitros anuales se generan 350.000 toneladas anuales de vinazas.

Industria azucarera Página | 93


La industria azucarera también es generadora de subproductos susceptibles de producir biogás, como la pulpa y la melaza de remolacha cuyas producciones anuales estimadas son de 280.000 toneladas y 220.000 toneladas respectivamente. Industria láctea De la industria láctea el principal subproducto que puede utilizarse como materia prima en la producción de biogás es el suero de leche generado en la fabricación de quesos. La producción en 2009 de leche de vaca fue aproximadamente de 6 millones de toneladas y 20% fue destinada a la fabricación de queso, lo que representan 1,2 millones de toneladas de leche de vacuno. En este mismo año la producción de leches de cabra y oveja fueron respectivamente 426.000 y 416.000 toneladas, lo que hace un total de 842.000 toneladas, de las que se puede estimar que el 90% se destina a la fabricación de queso. En consecuencia, teniendo en cuenta que en España se destina anualmente un total de 2.042.000 toneladas de leche a la fabricación de quesos, se puede estimar una producción de 1.800.000 toneladas por año de suero.

PRODUCCIÓN DE LAS INDUSTRIAS DE TRANSFORMACIÓN AGRÍCOLA Y GANADERA (AÑO 2009) SUBPRODUCTOS Tn(año) % RESPECTO AL TOTAL Frutas y hortalizas 1.000.000 Bagazo de cerveza 500.000 Lías 250.000 Vinazas 350.000 Pulpa de remolacha azucarera 280.000 Melaza de azucarera 220.000 Suero de leche 1.800.000 TOTAL INDUSTRIA TRANFORMACIÓN AGRICOLA Y 4.400.000 96,81% GANADERA Tabla 6.16.Producción de biogás de las industrias de transformación agrícola y ganadera (año 2009) Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

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PRODUCCIÓN DE BIOGÁS DE LAS INDUSTRIAS DE TRANSFORMACIÓN AGRÍCOLA Y GANADERA (AÑO 2009) SUBPRODUCTOS PRODUCCIÓN BIOGÁS (Tn/año) (m3/Tn ó m3) Valor promedio Frutas y hortalizas 1.000.000 106 Bagazo de cerveza 500.000 92 Lías 250.000 36 Vinazas 350.000 25 Pulpa de remolacha azucarera 280.000 106 Melaza de azucarera 220.000 250 Suero de leche 1.800.000 37 TOTAL INDUSTRIA TRANFORMACIÓN 4.400.000 73 AGRICOLA Y GANADERA

TOTAL BIOGÁS (m3)

106.000.000 46.000.000 9.000.000 8.750.000 29.680.000 55.000.000 66.600.000 321.013.000

Tabla 6.17.Producción de biogás de las industrias de transformación agrícola y ganadera (año 2009) Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

6.4.4.3

SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA BIOENERGÉTICA.

De acuerdo con informes de APPA, la capacidad de producción de las instalaciones de producción de biodiesel en España en 2009 era de 4.088.820 Tm/año y la producción real fue de 204.693 Tm/año. Esta producción genera aproximadamente 20.000 Tm. de glicerina por año.

PRODUCCIÓN DE LAS INDUSTRIA BIOENERGÉTICA (AÑO 2009) SUBPRODUCTOS Tn(año) % RESPECTO AL TOTAL Glicerina 20.000 TOTAL INDUSTRIA BIOCARBURANTE 20.000 0,44% Tabla 6.18.Producción de las industrias bioenergética (año 2009) Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

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PRODUCCIÓN DE BIOGÁS DE LA INDUSTRIA BIOENERGÉTICA (AÑO 2009) SUBPRODUCTOS PRODUCCIÓN BIOGÁS (Tn/año) (m3/Tn ó m3) Valor promedio Glicerina 20.000 686 TOTAL RESIDUOS 20.000 686 VEGETALES

TOTAL (m3)

BIOGÁS

13.720.000 13.720.000

Tabla 6.19.Producción de biogás de la industria bioenergética (año 2009) Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

6.5

POTENCIAL DE GENERACIÓN DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL EN ESPAÑA. FUENTE: PROYECTO PROBIOGÁS. www.probiogas.es

Fuente: www.probiogas.es .Nota: Los datos publicados son estimaciones realizadas en base a indicadores estadísticos y no suponen una encuesta de generación de residuos. Estos datos están siendo utilizados en el marco del proyecto PROBIOGAS con el objetivo de analizar el potencial y la viabilidad de producción de biogás por codigestión a partir de mezclas de sustratos representativas a nivel nacional

6.5.1

DESCRIPCIÓN DEL (PSE PROBIOGAS)

PROYECTO

SINGULAR

Y

ESTRATÉGICO

PROBIOGAS.

DESARROLLO DE SISTEMAS SOSTENIBLES DE PRODUCCIÓN Y USO DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL EN ESPAÑA. 6.5.1.1

INTRODUCCIÓN

El PSE Probiogás está enmarcado en el Plan Nacional de I+D Programa Nacional de Energía del Ministerio de Ciencia e Innovación. Ainia centro Tecnológico lidera el Proyecto. El proyecto singular y estratégico PROBIOGAS integra un conjunto de actividades de carácter científico tecnológico que están interrelacionadas entre sí y que tienen como objetivo común “el desarrollo de sistemas sostenibles de producción y uso de biogás en entornos agroindustriales, así como la demostración de su viabilidad y promoción en España” En PROBIOGAS participan 14 centros de investigación y 14 empresas o instituciones relacionadas con las distintas áreas de conocimiento relacionadas con el biogás. Tiene una duración prevista de 5 años y está apoyado por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través de su programa de ayudas a Proyectos Singulares y Estratégicos. Las actividades del proyecto comenzaron a finales de 2007.

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6.5.1.2

OBJETIVO

El principal objetivo del proyecto es el desarrollo de sistemas sostenibles de producción y uso de biogás en entornos agroindustriales, así como la demostración de su viabilidad y promoción en España. 6.5.1.3

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1) Facilitar el desarrollo y consolidación del “BIOGÁS AGROINDUSTRIAL” como ENERGÍA RENOVABLE en España desde una contribución de carácter científico-técnico. 2) Demostrar la capacidad de las plantas de biogás para contribuir a la REDUCCIÓN DE EMISIONES de CO2 y otros gases de efecto invernadero, así como a la SOSTENIBILIDAD GLOBAL DE LOS ENTORNOS AGROINDUSTRIALES (actividades agrícolas, ganadera y de las industrias alimentarias) 3) Cuantificar la CANTIDAD Y DISPONIBILIDAD DE MATERIAS PRIMAS, principalmente residuos orgánicos, su potencial de producción de biogás y sostenibilidad de su utilización. 4) Desarrollar nuevas técnicas de CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA para aquellos residuos agroindustriales más frecuentes y con mayores posibilidades en España 5) Caracterizar y mejorar los DIGESTATOS producidos en los sistemas de co-digestión anaerobia para su aplicación en cultivos autóctonos. 6) Evaluar las alternativas de USO DEL BIOGÁS agroindustrial, incluyendo su utilización como combustibles en motores de cogeneración, vehículos de automación, mezcla en redes de gas natural, pilas de combustibles; entre otros 7) Demostrar la viabilidad y sostenibilidad a escala industrial de las plantas de codigestión anaerobia de residuos agroindustriales a través de varios PROYECTOS DE DEMOSTRACIÓN 8) DIFUNDIR LOS RESULTADOS del proyecto a través de folletos, guías, páginas web (www.probiogas.es) presencia en jornadas, seminarios, congresos, medios de comunicación, etc. Tanto en los sectores profesionales relacionados como la sociedad en general 6.5.1.4

ALCANCE

La actividad de PROBIOGAS se centran en el biogás obtenido con materiales de origen agroindustrial, diferenciándose del que tiene su origen en vertederos o en depuradoras urbanas, e incluso del biogás producido con la fracción orgánica de residuos municipales. El “entorno agroindustrial” definido en PROBIOGAS engloba principalmente actividades de tipo agrícola, ganadero y de las industrias alimentarias, así como otras actividades que podrían compartir este escenario en un futuro (cultivos energéticos o las industrias bioenergéticas). Las actividades desarrolladas en dicho entorno generan residuos biodegradables potencialmente utilizables en la producción de biogás y que serán objeto de estudio en PROBIOGAS Otro aspecto relevante a destacar en le alcance del proyecto PROBIOGAS es que todas las técnicas de digestión anaerobia que se van a estudiar emplean siempre el concepto de “codigestión”. La co-digestión consiste en el tratamiento anaerobio conjunto de residuos Página | 97


orgánicos de diferentes origen y composición, con el fin de aprovechar la complementariedad de las composiciones para permitir perfiles de proceso más eficaces, compartir instalaciones de tratamiento, unificar metodologías de gestión, amortiguar las variaciones temporales en composición y producción de cada residuo por separado, así como reducir costes de inversión y explotación.

6.5.1.5

SUPROYECTOS DENTRO DEL PROYECTO PSE PROBIOGAS

El proyecto está formado por 13 subproyectos en incluye estudios de viabilidad, actividades de investigación y desarrollo, proyectos de demostración a escala industrial, y acciones complementarias para la coordinación y difusión del proyecto SUBPROYECTO 1: Materias primas En el subproyecto 1 “materias primas” se aborda la disponibilidad, características y distribución geográfica de estas materias. Entre los resultados esperados destaca la elaboración de un mapa de materias primas y potencial de biogás en España, el cual se espera que sea una útil herramienta en el diseño de plantas y sirva para la definición de políticas de apoyo al sector. Por otra parte, se diseñarán modelos de evaluación de la sostenibilidad de los sistemas de producción y uso de biogás para estandarizar su análisis y facilitar la elaboración de proyectos. SUBPROYECTO 2: Producción de biogás El subproyecto 2 plantea desarrollar y promover sistemas de producción basados en tecnologías de “co-digestión” como alternativa eficiente a la digestión anaerobia monosustrato. Se han considerado cuatro combinaciones de materias primas por su representatividad y valor estratégico; Las actividades de investigación está previsto que determinen las técnicas más adecuadas para alcanzar procesos de digestión estables que proporcionen la máxima producción de biogás. Dentro de dichas actividades se incluyen experimentos en discontinuo y en continuo a escala planta piloto de las citadas agrupaciones de materiales. Se espera conseguir resultados a nivel científico y tecnológico que apoyen la operación de estos procesos. Además, se crearán manuales y documentos prácticos para el diseño y operación de plantas con el objetivo de proporcionar un elevado grado de difusión. SUBPROYECTO 3: Valorización agronómica del digestato El grupo de centros de investigación responsables del subproyecto 3 “digestato” aborda trabajos de normalización y mejora dirigidos a aportar un mayor valor añadido a los digestatos como productos fertilizantes de carácter orgánico, así como la propuesta de criterios y normas para una adecuada aplicación. El subproyecto analiza su uso tanto en cultivos tradicionales (hortícolas, frutales o cereales) como en cultivos energéticos, e incluye ensayos de campo. SUBPROYECTO 4: Biogás El subproyecto 4 “biogás” evalúa la viabilidad de los posibles usos del biogás para posteriormente desarrollar un programa experimental que consolide los resultados e identifique y/o prescriba proyectos de investigación a desarrollar. Se plantea el análisis de sistemas de uso de biogás en motogeneradores, microturbinas y pilas de combustible. Además, se aborda la evaluación de las técnicas de purificación del biogás para su aprovechamiento en vehículos o inyección en la red de gas.

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El subproyecto pretende trabajar en la adaptación tecnológica de sistemas energéticos que utilicen el biogás de manera eficiente y segura, con el fin de que pueda convertirse en una alternativa real y forme parte de la oferta energética en nuestro país. ⇒ Alcance del proyecto PROBIOGÁS (SUBPROYECTOS 1 AL 4)

G: Residuos ganaderos An: Residuos origen animal Ve: Residuos origen vegetal Ce: Cultivos energéticos B: Residuos biocombustibles SUBPROYECTO 5: Difusión y Oficina Técnica El subproyecto 5 “oficina técnica y difusión” consta de una serie de acciones de carácter horizontal coordinadas con acciones específicas que serán desarrolladas en el resto de los subproyectos de PROBIOGAS. Las actividades y materiales de difusión (folletos y guías, página web, jornadas y seminarios, congreso, etc.) desarrolladas en éste subproyecto contribuirán a que los diversos públicos objetivo (científico-académico, empresas de los sectores afectados y sociedad en general) conozcan los beneficios de la producción y uso del biogás en entornos agroindustriales Página | 99


SUBPROYECTO 6: Uso de Biogás de subproductos agroalimentarios en pilas de combustibles SUBPROYECTO 7: Desarrollo de un modelo sostenible de producción de biogás y obtención de otros compuestos valorizables a partir de cultivos energéticos autóctonos y no alimentarios (tabaco y chumbera) SUBPROYECTO 8: Co-digestión de residuos cítricos y ganaderos SUBPROYECTO 9: Planta de producción de biogás a partir de la codigestión anaerobia de residuos provenientes de la producción de biodiesel y purines de cerdo SUBPROYECTO 10: Cancelado SUBPROYECTO 11: Producción de abonos orgánicos a partir de la codigestión de residuos ganaderos y agroindustriales SUBPROYECTO 12: Control y automatización de instalaciones de codigestión anaerobia de purines y residuos agroindustriales SUBPROYECTO 13: Observatorio de biogás agroindustrial SUBPROYECTO 14: Interrelaciones entre poblaciones microbianas y los parámetros de operación en digestores anaerobios

6.5.2

DEFINICIONES

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POTENCIAL TOTAL Potencial derivado de toda la materia prima que se genera. Cantidad de materia prima calculada por indicadores estadísticos y coeficientes. **Resultados a nivel PROVINCIAL y COMARCAL. El potencial total se deriva de materias primas que técnicamente pueden ser objeto de codigestión anaerobia para la producción de biogás. POTENCIAL ACCESIBLE Parte del POTENCIAL TOTAL que puede ser objeto de gestión (recogida, transporte, almacenamiento) de forma viable. → Ejemplo de material NO accesible: deyecciones ganaderas de explotaciones extensivas. POTENCIAL DISPONIBLE Parte del POTENCIAL ACCESIBLE que queda, una vez descontado los usos alternativos. → Ejemplo de usos alternativos: alimentación animal, compost, recuperación de compuestos activos, etc COEFICIENTES PB Coeficiente Productividad de Biogás (PB) de cada materia prima. Datos obtenidos de forma experimental (ensayos batch realizados en PROBIOGAS) o bibliográfica. Se aplican PBs suponiendo operación en continuo (no máximo potencial) donde el % biodegradación es menor.

POTENCIAL ENERGÉTICO Potencial de producción de biogás. Calculado a partir de las toneladas disponibles de las materias primas y sus correspondientes PBs. Resultados en forma de POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE. **Resultados a Nivel COMARCAL Y PROVINCIAL.

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6.5.3

METODOLOGÍA PARA LA OBTENCIÓN DE RESULTADOS DEL SUBPROYECTO 1: MATERIAS PRIMAS.

El análisis de disponibilidad para cada tipo de residuo y área geográfica entraña una gran complejidad ya que la cantidad de usos alternativos para cada materia prima puede ser muy elevada. Las causas por las que un subproducto puede destinarse finalmente a la producción de biogás pueden atender atendencia de la legislación medio ambiental, sanitaria, o de otro índole, costes de la energía, marco tarifario incentivador, a la ausencia de un mercado o usuarios en las proximidades del lugar de generación, bajos precios por grandes volúmenes de excedentes, etc. Se han determinado una serie de porcentajes de minoración para cada tipo de materia prima y zona geográfica tomando en consideración los principales usos alternativos en cada caso. Estos análisis han permitido determinar el potencial disponible. 6.5.3.1 TIPIFICACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS En los informe de cuantificación de cada tipo de materias primas se muestran la tipificación y agrupación detallada utilizada para la cuantificación

TIPO

Ganadero (G)

Alimentarios de origen animal (An)

Alimentarios de origen vegetal (Ve)

Cultivos energéticos Subproductos de industrias bioenergéticas (Ibi)

TIPIFICACIÓN COMPLETA CATEGORÍA G1 Purín de cerdo G2 Estiércol de vaca G3 Gallinaza G4 Restos de otras especies An1 Subproductos cárnicos An2 Subproductos lácteos An3 Subproductos de pescado Ve1 Subproducto hortofrutícola excedentes Ve2 Subproductos hortofrutícola no conformes Ve3 Subproductos de transformación de productos hortofrutícolas Ve4 Otros Ve5 Lodos de aguas residuales Ce1 Cultivos Energéticos IB1 Glicerina IB2 R. bioetanol

Tabla 6.20. Tipificación completa. Fuente: www.probiogas.es

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6.5.3.2

METODOLOGÍA GENERAL DE CÁLCULO DE POTENCIAL DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN ESPAÑA

Para el cálculo de potencial de producción de biogás en España se han determinado potenciales medios estimados de biogás de cada materia prima o agrupación de materias primas (Nm3 biogás/t o NL biogás/kg). Los datos se ha obtenido de forma experimental (ensayos batch) en el marco de PROBIOGAS o bien proceden de referencias bibliográficas de calidad. Para el cálculo del potencial no se multiplican directamente los potenciales medios estimados ya que estos suponen el potencial “máximo”. Se han aplicado potenciales medios minorados considerando una operación en continuo donde la tasa de biodegradación de los sólidos volátiles suele ser menor. Para la conversión del potencial energético obtenido en metros cúbicos por año por residuos y por provincia (Nm3 de CH4/año; Nm3: volumen referido a condiciones estándar, esto es, a 0°C y 1 bar de presión) a kilotoneladas equivalentes de petróleo por año (ktep/año), se han considerado un Poder Calorífico Inferior (PCI) de 9,96 kWh/Nm3 CH4. Asimismo, se ha aplicado la equivalencia 1kWh= 8,6.10-5 tep. 1 Nm3 CH4 =85,656. 10-5 tep

6.5.3.3

METODOLOGÍA DE CUANTIFICACIÓN UTILIZADA PARA LAS MATERIAS PRIMAS PROCEDENTES DE LA INDUSTRIA ALIMENTARIA Los residuos de las industrias alimentarias se han dividido en dos grande grupos en función de su origen: animal o vegetal El grupo de residuos de la industria alimentaria incluye también los residuos vegetales procedentes de la AGRICULTURA (centrales hortofrutícolas, cooperativas etc). Se trata de materiales de origen vegetal que corresponden a las mermas por baja calidad o productos no conformes para su uso comercial, así como excedentes de producción agrícola que se desea retirar del mercado (retiradas). Se han integrado en el grupo para facilitar la cuantificación. En adelante denominaremos “industrias alimentarias” a ambas actividades. La metodología de cuantificación se ha adaptado para cada subcategoría, ya que la información disponible en cada sector analizado es distinta. Subproductos de mataderos (An1_A y An2_B): Se ha calculado la cantidad de subproductos generada en función de los datos bibliográficos de generación de residuos a partir de las toneladas de canal, que es un dato conocido Residuos de estabulación (An1_C): Calculados de forma análoga a las materias primas de origen ganadero Harinas cárnicas (An1_D): Página | 103


Existen datos de producción particularizados para cada establecimiento, que se han utilizado directamente en la cuantificación Subproductos lácteos y pesquero (An2_B,An2_C, An3_A): El coeficiente de generación de subproductos se relaciona con la facturación de la empresa, teniendo en cuenta el precio medio del producto y el dato bibliográfico de generación de subproductos por toneladas de productos Subproductos vegetales excedentes (Ve1): Calculados en función de la producción anual, y aplicando el porcentaje de retiradas establecido Subproductos vegetales no conformes (Ve2): Calculados en función de la producción anual, y aplicando un porcentaje de mermas, dependiente de cada subcategoría, y obtenido en base a consultas al sector y bibliografía Subproductos de la industria de transformación de vegetales (Ve3): El cálculo se base en el dato del porcentaje de producto que se destina a transformación y se le aplica el porcentaje de subproducto generado (dato disponible en la bibliografía u obtenido a partir de consultas al sector). Para determinadas subcategorías se han utilizado datos de facturación de empresa y/o datos de superficies de cultivo para realizar la “distribución comarcal” de los subproductos generados estimado Lodos de EDARI (An1_E, An2_A, An3_B, Ve5): El coeficiente de generación de lodos se relaciona con la facturación de la empresa, teniendo en cuenta el precio medio del producto, la generación de aguas residuales por tonelada de producto, y la materia orgánica contenida en dichas aguas. 6.5.3.4

METODOLOGÍA DE CUANTIFICACIÓN UTILIZADA PARA LAS MATERIAS PRIMAS DE LA GANADERÍA

De forma resumida, la metodología seguida para la estimación de las deyecciones ganaderas en PROBIOGAS se base en la utilización de coeficientes de generación según especie, edad fisiológica y orientación productiva (kg SV/ cabeza y día). Posteriormente, se han aplicado coeficientes productividad de biogás (PB) dé cada materia prima o agrupación de materias primas al igual que con el resto de tipos de residuos cuantificados en PROBIOGAS Además en la cuantificación de las deyecciones ganaderas se ha tenido en cuenta el carácter intensivo/extensivo de las explotaciones (potencial accesible) mediante la diferenciación entre explotaciones intensivas y extensivas según la densidad en cabezas por hectárea de la explotación Las provincias claramente extensivas o intensivas fijan las densidades “de corte” que se han aplicado para definir el carácter intensivo o extensivo de las explotaciones (4 cabezas/ha para porcino y 2 cabezas/ha para bovino). Las explotaciones cuya densidad sea menor que la Página | 104


densidad de corte fijada son consideradas extensivas y sus cabezas han sido eliminadas del potencia accesible. El análisis comarcal se ha realizado a partir de la información disponible en el CENSO AGRARIO DE 1999, debido a que las explotaciones se encuentran desagregadas por tamaño. Una vez obtenido el potencial accesible, dicho potencia se ha minorado teniendo en cuenta los usos o aprovechamientos alternativos considerados en el análisis de disponibilidad.

6.5.3.5

METODOLOGÍA DE CUANTIFICACIÓN UTILIZADA PARA LAS MATERIAS PRIMAS DE LAS PLANTAS DE BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS

En la cuantificación de los subproductos de plantas de biocombustibles líquidos se han considerado los subproductos generados en las plantas de biodiesel (glicerina) y bioetanol (residuos del aprovechamiento como materias primas de remolacha azucarera, trigo o maíz) Se han tenido en cuenta los residuos producidos en plantas en funcionamiento y en construcción, excepto para la agrupación Ibi_B (Residuos pulpa remolacha) en la que también se han sumado los procedentes de plantas planificadas debido a que sólo hay plantas en esta subcategoría. La metodología seguida, se basa en la aplicación de factores de generación de residuos según cantidad de biocombustibles producido y en la estimación del factor de carga de cada planta de biocombustibles.

6.5.4 6.5.4.1

POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL EN ESPAÑA TABLA RESULTADOS POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL EN ESPAÑA

POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL (ktep) BIOGÁS AGROINDUSTRIAL Potencial Accesible Potencial Disponible %PD/PA (ktep/año) (ktep/año) Ganadería 1.361,6 1.130,1 83% Industrias Alimentarias 2.938,8 302,5 10% Origen Animal 136,9 82,1 60% Origen Vegetal 2.794,6 214,5 8% Lodos EARI 7,4 5,9 80% Plantas Biocombustibles 93,3 18,7 20% Total Agroindustrial 4.393,8 1.451,5 33% Tabla 6.21. Potencial accesible y disponible de biogás agroindustria. Fuente: www.probiogas.es

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POTENCIAL DISPONIBLE DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL BIOGÁS AGROINDUSTRIAL t/año m3 biogás/año Ganaderos 41.242.956 1.994.819.724 Cárnicos 1.436.996 52.851.542 Lácteos 1.936.753 76.181.653 Pesqueros 314.240 26.400.801 Vegetales 3.768.553 394.182.022 Otros 223.755 57.619.254 TOTAL 48.923.253 2.602.054.996

Ktep/año 1.130 26 45 16 216 19 1.451

Tabla 6.22 .Jornada Técnica .Producción de biogás por co-digestión anaerobia de residuos agroindustriales. Santiago de Compostela, 18 de junio de 2010. D. Andrés Pascual

6.5.4.2

MAPA RESULTADOS POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE DE PRODUCCION DE MATERIAS PRIMAS Y PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN ESPAÑA

TOTAL MATERIAS PRIMAS POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS: 83,5 millones toneladas/año

Gráfico 6.1.Potencial DISPONIBLE de producción de materias primas (t/año) a partir de materias primas agroindustriales en España. Fuente: www.probiogas.es

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Gráfico 6.2.Potencial ACCESIBLE de producción de materias primas (t/año) a partir de materias primas agroindustriales en España. Fuente: www.probiogas.es

TOTAL m3 DE BIOGAS POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS: 8.000 millones m3 Biogás/año

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Gráfico 6.3. Potencial DISPONIBLE de Biogás en España. Fuente: www.probiogas.es

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Gráfico 6.4.Potencial ACCESIBLE de Biogás en España. Fuente: www.probiogas.es

6.5.4.3

POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALES

1) POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE MATERIAS PRIMAS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA Materias primas de origen agroindustrial cuya procedencia es la industria alimentaria, y se incluye lodos de Estaciones Depuradoras de Industrias Alimentarias (EDARI) Consultar los datos por comunidades autónomas en www.probiogas.es

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ESTIMACIÓN DE LOS POTENCIALES ACCESIBLES DE BIOGÁS (ktep/año) DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA ESPAÑA Alim. origen animal t/año 5.907.719 Alim. de origen vegetal t/año 25.866.660 TOTAL INDUSTRIAS ALIMENTARIAS t/año 31.774.379 Ktep/año 142,9 Alim. de origen animal % 100 Ktep/año 2.795,9 Alim. de origen vegetal % 100 Ktep/año 2.938,8 TOTAL INDUSTRIA ALIMENTARIAS % 100

2) POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN GANADERO ESTIMACIÓN DE LOS POTENCIALES ACCESIBLES DE BIOGÁS (ktep/año) DE DEYECCIONES GANADERAS DE GANADO PORCINO, BOVINO, AVÍCOLA Y OTRAS ESPECIES ESPAÑA t/año 23.430.166 Porcino ktep/año 456,9 t/año 14.146.063 Bovino ktep/año 345,9 t/año 3.024.831 Avícola Ktep/año 198,2 t/año 8.323.058 Otras especies Ktep/año 360,5 t/año 48.924.118 TOTAL Ktep/año 1.361,6 % 100

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3) POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN DE LA INDUSTRIA BIOENERGÉTICA Y LOS CULTIVOS ENERGÉTICOS ESTIMACIÓN DE LOS POTENCIALES ACCESIBLE DE BIOGÁS (ktep/año) DE RESIDUOS DE PLANTAS DE BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS

Comunidad Autónoma ESPAÑA

6.5.4.4

t/año 595.126

Plantas de biocombustibles líquido Ktep/año 93,3

% 100

MAPA RESULTADOS POR ORIGEN DEL POTENCIAL ACCESIBLE DE PRODUCCIÓN DE MATERIAS PRIMAS

MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN GANADERO 49 millones de toneladas/año 2.400 millones m3 Biogás/año

Gráfico 6.5.Potencial ACCESIBLE de producción (t/año) de materias primas de origen GANADERO en España. Fuente: www.probiogas.es

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MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN VEGETAL 27 millones de toneladas/año 5.000 millones m3 Biogás/año

Gráfico 6.6.Potencial ACCESIBLE de producción (t/año) de materias primas de origen VEGETAL en España. Fuente: www.probiogas.es

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MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN ANIMAL (Cárnico) 3,3 millones de toneladas/año 100 millones m3 Biogás/año

Gráfico 6.7.Potencial ACCESIBLE de producción (t/año) de materias primas de origen ANIMAL (CÁRNICO) en España. Fuente: www.probiogas.es

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MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN ANIMAL (Pesquero) 0,5 millones de toneladas/año 43,5 millones m3 Biogás/año

Gráfico 6.8.Potencial ACCESIBLE de producción (t/año) de materias primas de origen ANIMAL (PESQUERO) en España. Fuente: www.probiogas.es

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MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN ANIMAL (Lácteo) 3,1 millones de toneladas/año 125,5 millones m3 Biogás/año

Gráfico 6.9.Potencial ACCESIBLE de producción (t/año) de materias primas de origen ANIMAL (LACTEO) en España. Fuente: www.probiogas.es

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6.5.5

CODIGESTIÓN

6.5.5.1 PROYECTO PROBIOGÁS. SUBPROYECTO 2: PRODUCCIÓN DE BIOGÁS El subproyecto 2 plantea desarrollar y promover sistemas de producción basados en tecnologías de “co-digestión” como alternativa eficiente a la digestión anaerobia monosustrato. Se han considerado cuatro combinaciones de materias primas por su representatividad y valor estratégico; Las actividades de investigación está previsto que determinen las técnicas más adecuadas para alcanzar procesos de digestión estables que proporcionen la máxima producción de biogás. Dentro de dichas actividades se incluyen experimentos en discontinuo y en continuo a escala planta piloto de las citadas agrupaciones de materiales. Se espera conseguir resultados a nivel científico y tecnológico que apoyen la operación de estos procesos. Además, se crearán manuales y documentos prácticos para el diseño y operación de plantas con el objetivo de proporcionar un elevado grado de difusión. CONSULTAR → Manual de Estado del Arte de la Co-digestión Anaerobia de Residuos Ganaderos y Agroindustriales

6.5.5.2

LA CODIGESTIÓN DE PURINES CON OTROS RESIDUOS O SUBPRODUCTOS Tabla 6.23.Fuente: Manual para la producción de biogás. Instituto de Ingeniería Rural, I.N.T.A. Castelar

El purín es una materia prima para biodigestión, caracterizada porque la relación N/C es muy alta. Por ello, la adición de otros residuos de la industria alimentaria con un contenido mayor en carbono, mejora la marcha de la biodigestión y produce mayor cantidad de biogás. En España, se han realizado estudios en la Universidad de Lérida, añadiendo diversos residuos en pequeñas cantidades al purín, consiguiéndose elevaciones importantes de la producción de biogás. Algunos de estos residuos se están utilizando ya a escala industrial.

RESULTADOS DE CODIGESTIÓN DE PURÍN CON OTROS SUBPRODUCTOS O RESIDUOS MATERIAL DQO (gr % añadido O2/kg) Purín 50 -Lodos de depuradora (20% de 230 6% sólidos) Lodo de depuradora seco 1.300 3% Residuo matadero 320 5% Gallinaza 264 5% Tierras de purificación de aceite -3% de oliva Residuo de la extracción de café 625 5%

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Producción de biogás (Nm3/t de purín) 12 15 20 17 16 18 20


6.6

POTENCIAL DE GENERACIÓN DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL EN EXTREMADURA. FUENTE: PROYECTO PROBIOGÁS. www.probiogas.es COMARCAS DE EXTREMADURA

COMARCA ALMENDRALEJO

COMARCA ALBURQUERQUE

6.6.1

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La Codosera San Vicente de Alcántara Alburquerque Villar del Rey La Roca de la Sierra Puebla de Obando

La Morera Santa Marta Solana de los Barros Almendralejo Aceuchal Villalba de los Barros La Parra Feria La Lapa Villafranca de los Barros Fuente del Maestre Los Santos de Maimona Zafra Alconera Puebla de Sancho Pérez Hinojosa del Valle Llera Ribera del Fresno Puebla del Prior Hornachos Puebla de la Reina Palomas


Retamal de Llerena

COMARCA AZUAGA

Campillo de Llerena Peraleda del Zaucejo Valencia de las Torres Maguilla Berlanga Granja de Torrehermosa Ahillones Azuaga Valverde de Llerena

COMARCA BADAJOZ

Malcocinado

Badajoz Valdelacalzada Talavera de la Real Corte de Peleas La Albuera Entrín Bajo Torre de Miguel Sesmero Almendral Nogales

Castuera Quintana de la Serena Valle de la Serena COMARCA CASTUERA

Higuera de la Serena Zalalmea de la Serena Monterrubio de la Serena Esparragosa de la Serena Benquerencia de la Serena Malpartida de la Serena Cabeza del Buey Peñalsordo Zarza-Capilla Capilla Página | 118

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA.

COMARCA JEREZ DE LOS CABALLEROS

COMARCA HERRERA DEL DUQUE

COMARCA DON BENITO

CAPÍTULO 2. TIPOS DE BIOGÁS

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Villar de Rena Santa Amalia Guareña Medellín Valdetorres Cristina Manchita Mengabril Don Benito Rena Villanueva de la Serena La Haba Magacela La Coronada Campanario Orellana La Vieja Acedera

Valdecaballero Castilblanco Herrera del Duque Helechosa de los Montes Villarta de los Montes Fuenlabrada de los Montes

Valencia del Mombuey Oliva de la Frontera Zahinos Barcarrota Salvaleón Jerez de los Caballeros Valle de Matamoros Burguillo del Cerro Valle de Santa Ana Valverde de Burguillo Fregenal dela Sierra Bodonal de la Sierra Higuera la Real


Segura de León Cabeza de la vaca Fuentes de León

Usagre Atalaya Medina de las Torres Calzadilla de los Barros Valencia del Ventoso Bienvenida COMARCA LLERENA

Fuentes de Cantos Higuera de Llerena Villagarcía de la Torre Llerena Casas de Reina Trasierra Reina Montemolín Calera de León Monesterio Puebla del Maestre Fuentes del Arco

COMARCA MÉRIDA

Cordobilla de Lácara Carmonita La Nava de Santiago Aljucén Mirandilla Esparragalejo Página | 120


La Garrovilla Torremayor Lobón Mérida Trujillanos San Pedro de Mérida Valverde de Mérida Calamonte Arroyo de San Serván Don Alvaro Villagonzalo La Zarza Torrejía Alange

COMARCA DE LLANOS DE OLIVENZA

Oliva de Mérida

Olivenza Valverde de Leganés Cheles Alconchel Táliga Higuera de Vargas

COMARCA PUEBLA DE ALCOCER

Villanueva del Fresno

Página | 121

Navalvillar de Pela Casas de Don Pedro Puebla de Alcocer Esparragosa de Lares Santi-Spiritus


Risco Talarrubias Garbayuela Siruela Tamurejo Baterno Garlitos 6.6.2

NOTA DE EMPRESA POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS. EXTREMADURA

Fuente: www.probiogas.es (Difusión_ Jornadas y Congresos 2009_03/20010. Notas de prensa por Comunidades Autónomas.)

⇒ Extremadura tiene un potencial disponible de 151 millones de m3/año de biogás agroindustrial ⇒ Esta energía se generaría a partir del aprovechamiento de los 2,1 millones de toneladas/año de subproductos agroalimentarios que dispone la región Mérida, 17 de marzo 2010. El grupo de trabajo del PSE Probiogás ha identificado el potencial “disponible” que tiene España, calculado también por Comunidades Autónomas, para producir biogás agroindustrial, es decir, aquellas materias sobrantes de la industria agroalimentaria que se pueden utilizar para general esta fuente de energía renovable. Extremadura tiene un potencial disponible de 151 millones de m3/año de biogás agroindustrial equivalente a 77 ktep/año, que se generaría a partir de los 2,1 millones de toneladas/año de subproducto agroalimentario. Las materias primas principales de las que Extremadura dispone para generar esta energía son subproductos ganaderos, subproductos vegetales y subproductos cárnicos. Probiogás ha estimado para toda España un potencial “disponible” de 49,7 millones de toneladas/año de materias primas agroindustriales, lo que generaría 2.600 millones de m3/año de biogás, el equivalente al 4,2% del consumo anual de energía primaria a partir de gas natural en España.

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6.6.3 6.6.3.1

POTENCIALES ACCESIBLES DE BIOGÁS EN EXTREMADURA POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA

ESTIMACIÓN DE LOS POTENCIALES ACCESIBLES DE BIOGÁS (ktep/año) DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA EXTREMADURA Alim. origen animal t/año 85.185 Alim. de origen vegetal t/año 1.852.569 TOTAL INDUSTRIAS ALIMENTARIAS t/año 1.937.754 Ktep/año 1,7 Alim. de origen animal % 1,22% Ktep/año 224,8 Alim. de origen vegetal % 8,04 Ktep/año 226,6 TOTAL INDUSTRIAS ALIMENTARIAS % 7,71%

6.6.3.2

POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE RESIDUOS DE ORIGEN GANADERO

ESTIMACIÓN DE LOS POTENCIALES ACCESIBLES DE BIOGÁS (ktep/año) DE DEYECCIONES GANADERAS DE GANADO PORCINO, BOVINO, AVÍCOLA Y OTRAS ESPECIES EXTREMADURA t/año 295.075 Porcino ktep/año 5,8 t/año 604.181 Bovino ktep/año 14,8 t/año 51.133 Avícola Ktep/año 3,4 t/año 1.507.388 Otras especies Ktep/año 65,3 t/año 2.457.777 TOTAL Ktep/año 89,2 % 6,50

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6.6.3.3

POTENCIAL ACCESIBLE DE BIOGÁS DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA BIOENERGÉTICA Y CULTIVOS ENERGÉTICOS ESTIMACIÓN DE LOS POTENCIALES ACCESIBLE DE BIOGÁS (ktep/año) DE RESIDUOS DE PLANTAS DE BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS Comunidad Autónoma EXTREMADURA

6.6.4

t/año 18.612

Plantas de biocombustibles líquido Ktep/año 2,6

RESULTADOS SUBPROYECTO 1: MATERIAS POTENCIAL DE GENERACIÓN DE BIOGÁS EN EXTREMADURA.

% 2,8

PRIMAS.

POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL BIOGÁS AGROINDUSTRIAL Potencial Accesible Materia Potencial Disponible Prima (t/año) Materia Prima (t/año) PROVINCIA BADAJOZ 2.972.226 1.316.028 PROVINCIA CÁCERES 1.454.119 846.414 TOTAL EXTREMADURA 4.426.345 2.162.442

6.6.4.1

RESULTADOS SUBPROYECTO 1: MATERIAS PRIMAS. POTENCIAL DE GENERACIÓN DE BIOGÁS EN EXTREMADURA. PROVINCIA DE BADAJOZ


POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL BIOGÁS AGROINDUSTRIAL Potencial Accesible Potencial Disponible COMARCAS Materia Prima (t/año) Materia Prima (t/año) ALBURQUERQUE 103.793 51.859 ALMENDRALEJO 322.089 134.329 AZUAGA 260.844 91.685 BADAJOZ 337.327 114.536 CASTUERA 304.193 166.341 DON BENITO 411.127 107.222 HERRERA DEL DUQUE 76.447 46.181 JEREZ DE LOS CABALLEROS 245.858 191.832 LLERENA 302.759 132.892 MÉRIDA 300.194 118.709 OLIVENZA 112.719 51.702 PUEBLA DE ALCOCER 194.876 108.740 Total Agroindustrial 2.972.226 1.316.028 Tabla 6.24. Potencial accesible y disponible de biogás agroindustrial. Fuente: Fichas Comarcas. www.probiogas.es

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6.6.4.2

RESULTADOS SUBPROYECTO 1: MATERIAS PRIMAS. POTENCIAL DE GENERACIÓN DE BIOGÁS EN EXTREMADURA. POTENCIAL ACCESIBLE Y POTENCIAL DISPONIBLE. PROVINCIA DE CÁCERES


POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE DE BIOGÁS AGROINDUSTRIAL BIOGÁS AGROINDUSTRIAL Potencial Accesible Materia Potencial Disponible COMARCAS Prima (t/año) Materia Prima (t/año) BROZAS 93.126 59.099 CÁCERES 254.406 163.749 CORIA 184.745 94.157 HERVÁS 47.835 32.393 JARAIZ DE LA VERA 66.638 48.945 LOGROSÁN 157.843 72.687 NAVALMORAL DE LA MATA 177.265 85.044 PLASENCIA 202.860 136.555 TRUJILLO 213.207 124.396 VALENCIA DE ALCANTARA 56.194 29.389 Total Agroindustrial 1.454.119 846.414

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CAPITULO 3.

APLICACIONES DEL BIOGÁS

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 3. APLICACIONES DEL BIOGÁS

1 INTRODUCCIÓN Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”.

La utilización del biogás como fuente de energía va aumentando día a día, según se va dando mayor importancia a las energías renovables como alternativa a las fuentes tradicionales de energía de origen no renovable (petróleo, gas, carbón, etc.). El biogás, como energía renovable, es un biocombustible que se encuadra, por tanto, en la biomasa. Aunque este capítulo se centra en el uso del biogás como fuente de energía, existen otras aplicaciones del biogás. Así, por ejemplo, el biogás se puede utilizar como materia prima en la industria química. También resulta un excelente conservante del grano. En este caso, el procedimiento consiste en inundar las cámaras de almacenamiento del grano con biogás, de modo que los insectos que atacan este alimento no puedan resistir la atmósfera creada. El biogás puede utilizarse en prácticamente las mismas aplicaciones energéticas desarrolladas para el gas natural: generación de calor mediante combustión, generación de electricidad, integración en la red de gas natural, combustible para vehículos y combustible de pilas de combustible. En la actualidad, las aplicaciones más comunes del biogás son la combustión directa para la producción de calor y la generación de energía eléctrica. No obstante, existe un interés creciente por otras alternativas como son su aplicación como combustible de automoción y su integración en la red de gas natural. Cuando la concentración de sulfuro de hidrógeno en el biogás supera las 200 ppm, debe ser sometido a un proceso previo de lavado antes de ser utilizado como combustibles. Ello se produce fundamentalmente cuando se utilizan estiércoles y purines en el proceso de digestión y por tanto se deberán tener en cuenta los correspondientes costes de pretratamiento a la hora de efectuar los estudios económicos de rentabilidad de las instalaciones. El aprovechamiento energético más habitual del biogás es en el motor de cogeneración, mediante el cual se obtienen unos rendimientos en energía eléctrica de entre el 35 y el 40% y en energía térmica de entre el 30 y el 40%.La energía eléctrica puede entregarse a la red eléctrica, recibiéndose a cambio una remuneración económica. Para el caso del biogás agroindustrial, especialmente cuando se usan como sustratos los estiércoles, una alta proporción de la energía térmica producida (entre el 40% y el 80%) se autoconsume para alcanzar y mantener la temperatura mesófila o termófila del proceso de Página | 127


digestión. El excedente térmico puede destinarse a distintos usos (calefacción, agua caliente sanitaria, secado, invernaderos, producción de frío, etc.). Sin embargo, el uso de biogás en microturbinas y pilas de combustible está poco extendido. Mientras que existen vehículos utilitarios de biogás derivados de proyectos experimentales que se están llevando a cabo en Suecia.

1.1

PROYECTO PROBIOGAS

El proyecto singular y estratégico PROBIOGAS integra un conjunto de actividades de carácter científico tecnológico que están interrelacionadas entre sí y que tienen como objetivo común “el desarrollo de sistemas sostenibles de producción y uso de biogás en entornos agroindustriales, así como la demostración de su viabilidad y promoción en España” En PROBIOGAS participan 14 centros de investigación y 14 empresas o instituciones relacionadas con las distintas áreas de conocimiento relacionadas con el biogás. Tiene una duración prevista de 5 años y está apoyado por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través de su programa de ayudas a Proyectos Singulares y Estratégicos. Las actividades del proyecto comenzaron a finales de 2007. 1.1.1

SUBPROYECTO 4: BIOGÁS

El subproyecto 4 “biogás” evalúa la viabilidad de los posibles usos del biogás para posteriormente desarrollar un programa experimental que consolide los resultados e identifique y/o prescriba proyectos de investigación a desarrollar. Se plantea el análisis de sistemas de uso de biogás en motogeneradores, microturbinas y pilas de combustible. Además, se aborda la evaluación de las técnicas de purificación del biogás para su aprovechamiento en vehículos o inyección en la red de gas. El subproyecto pretende trabajar en la adaptación tecnológica de sistemas energéticos que utilicen el biogás de manera eficiente y segura, con el fin de que pueda convertirse en una alternativa real y forme parte de la oferta energética en nuestro país. Estudio de viabilidad de sistemas de purificación y aprovechamiento de biogás Capítulo 1.-Caracterización, purificación y control del biogás Capítulo 2.-Motores de cogeneración Capítulo 3.-Motores de transporte por carretera Capítulo 4.-Usos en redes de gas natural Capítulo 5.-Nuevos usos de biogás Capítulo 6.-Microturbinas

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1.2

APLICACIONES DEL DIGESTATO Y EL BIOGAS

Como ya se comentó en capítulos anteriores, la digestión anaeróbica, también denominada biometanización, es un proceso biológico fermentativo que ocurre en ausencia de oxígeno, en el cual gracias a la acción de una serie de microorganismos bacterianos, la materia orgánica se descompone, dando como resultado dos productos principales: → Biogás

El término biogás incluye una mezcla de gases producidos a lo largo de las múltiples etapas del proceso de descomposición de la materia orgánica y en las que intervienen una población heterogénea de microorganismos . Fundamentalmente el biogás está compuesto por metano y dióxido de carbono, mezclado en menor proporción con distintas gases. → Digestato.

A lo largo del desarrollo del presente documento se describirán las aplicaciones de los productos principales en los que se descompone la materia orgánica tras el proceso de biometanización: → APLICACIÓN DEL DIGESTATO → APLICACIÓN DEL BIOGÁS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE CALOR POR COMBUSTIÓN DIRECTA SISTEMAS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD MOTORES DE COMBUSTIÓN TURBINA DE GAS MICROTURBINA COGENERACIÓN/TRIGENERACIÓN COMBUSTIBLE VEHÍCULOS PILAS COMBUSTIBLES RED GAS NATURAL

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Gráfico 1.1.Opciones para la utilización del Biogás. Fuente:Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA

1.3


1.3.1.1

ANÁLISIS DEL AREA DEL BIOGÁS. ASPECTOS TECNOLÓGICOS

Las aplicaciones energéticas del uso del biogás pueden ser eléctricas o térmicas, si bien en ocasiones se producen los dos tipos conjuntamente en plantas de cogeneración. La generación eléctrica empleando biogás como combustible se realiza empleando motores de combustión interna especialmente adaptados para quemar un gas de las especiales condiciones de éste, con un bajo poder calorífico y una composición química que se separa de la habitual en combustibles similares como el gas natural. Este tipo de aplicación se caracteriza por sus altos niveles de inversión, si bien el principal interés en el desarrollo de este tipo de proyectos radica en su componente ambiental, más que en sus perspectivas de rentabilidad. La combustión de biogás para uso térmico es actualmente menos frecuente que la aplicación eléctrica, y se concentra sobre todo en las instalaciones de producción de biogás a Página | 130


partir de residuos industriales biodegradables. Este calor suele ser empleado para la calefacción del digestor, que debe ser mantenido en un rango de temperatura determinado, y de haber excedentes estos se dirigirían a otros usos dentro de la planta industrial o, en su caso, a la exportación a otras industrias, aspecto poco frecuente en nuestro país. Un esquema de instalación frecuente en nuestro país es el que incluye una zona de adecuación aprovechamiento energético del biogás, donde se acondiciona el biogás como paso previo a la entrada de éste en un motor. La electricidad generada por éste es vendida a la red dentro del marco que proporciona el régimen especial de producción eléctrica, mientras que el calor del circuito de refrigeración de alta del motor es empleado en el calentamiento de los digestores. Por último, el calor contenido en los gases de escape del motor es evacuado a la atmósfera. Las perspectivas de evolución de la tecnología de aprovechamiento energético del biogás incluyen el perfeccionamiento de la digestión anaerobia de volúmenes pequeños de residuo, la posibilidad de emplear conjuntamente en los procesos de digestión lodos de aguas residuales y de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos, así como el enriquecimiento del biogás a través de la digestión conjunta con materiales no residuales. El objetivo de estos procesos es siempre el aumento del rendimiento de la tecnología de digestión anaerobia para la producción de biogás así como incrementar la calidad de éste, en especial por lo que respecta a su poder calorífico

1.4

REFERENCIAS PLAN DE ACCIÓN NACIONAL DE ENERGÍAS RENOVABLES (PANER) 2011-2020

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2 DEPURACIÓN DEL BIOGÁS

2.1

INTRODUCCIÓN


Además del metano y dióxido de carbono, el biogás también está formado por determinadas impurezas en pequeñas proporciones. Estas impurezas y sus efectos se reseñan en la tabla que se muestra a continuación.

SUSTANCIAS CONTAMINANTES EN EL BIOGÁS Y SUS EFECTOS SUSTANCIAS EFECTOS • Corrosión H2S • Toxicidad • Formación de ácido sulfúrico • Formación de condensados Agua • Formación de soluciones ácidas CO2 Reducción de poder calorífico Partículas Decantación, obturación NH3 Formación de óxidos de nitrógeno durante la combustión Tabla 2.1. Sustancias contaminantes en el biogás y sus efectos. Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.IDAE

Dependiendo del uso final que tenga el biogás, es necesaria una limpieza del combustible más o menos exhaustiva, para eliminar H2S, NH3, agua y partículas sólidas, tal y como se muestra en la tabla siguiente.

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NIVEL DEL TIPO DE TRATAMIENTO DEL BIOGÁS SEGÚN SU USO FINAL ELIMINACIÓN ELIMINACIÓN DE ELIMINACIÓLN DE USOS DEL BIOGÁS DE AGUA DIÓXIDO DE CARBONO SULFURO DE HIDRÓGENO Producción térmica Parcial No No/Parcial/Elevado en calderas Producción eléctrica y térmica en motores de cogeneración Combustibles para vehículos Red de gas natural Pilas de combustibles

Parcial/Elevado

No/Parcial/Elevado

Parcial/Elevado

Elevado

Elevado

Elevado

Elevado Elevado

Elevado Elevado

Elevado Elevado

Tabla 2.2. Nivel del tipo de tratamiento del biogás según su uso final. Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.IDAE

El biogás debe ser depurado previamente en cualquiera de sus aplicaciones energéticas y los requerimientos en cuanto al refinado son mayores cuando se utiliza como combustible de vehículos, se inyecta en la red de gas natural o se utilizan en pilas de combustible, como queda reseñado esquemáticamente en la figura mostrada

Ilustración 2.1.Diferentes tipos de aprovechamiento del biogás en función de su grado de depuración. Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.

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Gráfico 2.1. Necesidades de tratamiento del biogás en función de su uso. Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”. Weiland, 2006 CHP* Combined Heat an Power unit (unidad de producción combinada de calor y electricidad, cogeneración)

2.2

MÉTODOS DE DEPURACIÓN DEL BIOGÁS MÁS COMUNES


2.2.1

DESULFURACIÓN

La desulfuración es el proceso de depuración del biogás más habitual, ya que se encuentra presente en el diseño de todas las plantas. Existen tres tipos de desulfuración: Microaerofílica Desulfurización biológica externa Desulfurización por adición de sales férricas. Microaerofílica Consiste en la inyección de pequeñas cantidades de aire en el espacio de cabeza del digestor donde se forman unas bacterias sulfooxidantes, que degradan el H2S, dando lugar azufre elemental.

Desulfurización biológica externa En el caso de la desulfuración biológica externa, se hace pasar al biogás através de un biofiltro con relleno plástico sobre el que se adhieren las bacterias desulfurizantes; también se elimina NH3. Página | 134


Desulfurización por adición de sales férricas. Por último el proceso de adición de sales férricas consiste en añadir compuestos férricos al sustrato; de este modo se producen sulfatos insolubles que evitan la salida de azufre en forma de H2S al biogás. Con este último método conviene ser muy cuidadoso porque se puede causar la corrosión de los materiales y una gran disminución del pH del proceso. Los residuos ganaderos son los sustratos que presentan unos mayores problemas relacionados con la producción de H S.

2.2.2

DESHUMIDIFICACIÓN

La Deshumidificación es un proceso de reducción del agua presente en el biogás, por condensación. El gas, pasa a través de unos tubos refrigerantes que condensan el agua. Existen otros métodos de deshumidificación menos habituales, como por ejemplo el filtrado del gas, el enfriamiento con agua a una temperatura de 4ºC, etc.

2.2.3

ELIMINACIÓN DE CO2

En el caso en el que se utilice el biogás para cualquier otro proceso que no sea su valorización en motores de cogeneración, será necesaria la eliminación del dióxido de carbono. Los métodos posibles de eliminación de CO2 del biogás son (los métodos que a continuación se presentan, están ordenados en orden creciente en cuanto a su coste y eficiencia): lavado con agua del CO2 lavado con disolventes orgánicos filtración en carbón activo (el gas circula por el carbón activo, donde se retiene el CO2) separación por membranas (proceso de alta efectividad) separación criogénica de las materias según el punto de ebullición (proceso que en la actualidad se encuentra en desarrollo).

3 APLICACIÓN DEL DIGESTATO El digestato es una fase semisólida resultante de la digestión, puede utilizarse como enmienda en el campo, ya sea directamente o tras ser sometido a un proceso de separación sólido líquido y posterior estabilización de la fracción sólida (mediante compostaje). Otros posibles usos del digestato, en función de su mejor o peor calidad, son las aplicaciones como material de cobertura en vertederos Consultar Fuente: “Directrices para la utilización del efluente de la digestión anaerobica como biofertilizante” Proyecto de Investigación Colectiva AGROBIOGAS “

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4 APLICACIÓN DEL BIOGÁS. SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE CALOR POR COMBUSTIÓN DIRECTA Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento” Fuente: Expobioenergía

El biogás se puede utilizar en la generación de calor, a través de su combustión. A su vez, este calor tiene distintas aplicaciones: para calefacción y agua caliente (tanto en la propia instalación productora como a nivel residencial–district heating-) para el calentamiento de los reactores donde se produce la digestión anaeróbica para incinerar o esterilizar desechos provenientes del sector médico para el secado de forraje en calentadores en cocinas de gas en lámparas en quemadores-estufas, tanto de uso industrial como domestico en refrigeradores domésticos en quemadores infrarrojos: comúnmente utilizados en la calefacción de ambientes en ganadería (criaderos o parideras)

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Otros: Recientemente, se han desarrollado equipos para el enfriamiento de leche y/u otros productos agrícolas, lo que abre un importante campo de aplicación directa y rentable del biogás. El principal inconveniente que presenta el biogás en este caso es la necesidad de ubicar la zona de consumo de calor lo más cerca posible de la zona donde se genera, ya que debido al bajo poder calorífico del biogás, este no puede ser trasladado de forma rentable por tuberías. Por ello, lo habitual es que el calor generado por la combustión del biogás sea utilizado en las propias instalaciones productoras

5 APLICACIÓN DEL BIOGÁS. SISTEMAS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD. MOTORES DE COMBUSTIÓN Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento” Fuente:Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA

Una primera manera de generar electricidad es mediante el uso de motores de combustión interna, tanto los que usan gasolina (motores de ciclo Otto) como los que funcionan con gasóleo (diesel). El biogás se puede usar como combustible para estos motores, pero previamente deben ser eliminadas las impurezas que pueden afectar al rendimiento y mantenimiento de los mismos. El biogás tiene un octanaje que oscila entre 100 y 110, lo que hace que sea ideal para su uso en motores de alta relación volumétrica de compresión, aunque como contrapartida tiene una baja velocidad de encendido. El biogás es poco lubricante, presenta un alto contenido en humedad y bajo PCI (es poco detonante). Por ello, los motores de combustión interna que trabajan con biogás deben sufrir algunas modificaciones. Tanto los motores de encendido por compresión (MEC ó ciclo Diesel) como los motores de encendido provocado (MEP ó ciclo Otto) deberán estar dotados de un carburador paro suministrar la mezcla de aire-gas.

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Motores de ciclo Otto Debido a su bajo contenido energético, esta mezcla es difícil de detonar en los motores MEP con la bujía. Una solución consiste en disponer de una cámara de precombustión en la cual la mezcla aire-gas esté enriquecida. Esta cámara requiere una alimentación de biogás a alta presión. El rendimiento del biogás en los motores de ciclo Otto es muy adecuado, ya que sólo existe una merma de la potencia máxima de entre un 20% y un 30%. Estos motores son arrancados con nafta y luego pueden funcionar usando un 100% de biogás. Sólo para el arrancado es necesario usar otros combustibles. En los motores de ciclo Otto el carburador convencional es reemplazado por un mezclador de gases.

Motores de ciclo Diesel En el caso de los motores MEC Diesel-Gas, debido a la alta resistencia del metano a la auto ignición, que aumenta por la presencia del CO2, las condiciones de temperatura y presión que se alcanzan en el cilindro son insuficientes. Le mezcla de aire-gas ya comprimida debe detonarse mediante la inyección de fuel. Un motor MEC Diesel también puede trabajar con biogás. En cuanto a los motores diesel, generalmente usan un sistema mixto de biogás y diesel, que permite aplicar distintas proporciones de ambos combustibles y el paso de uno a otro de forma rápida y confiable. Para ello, estos motores añaden un mezclador de gases con un sistema de control, manteniendo el sistema de inyección convencional. Además de la generación de electricidad, estos motores se utilizan en otras aplicaciones (bombeo de agua, etc.). Actualmente, esta tecnología es la más usada para generar electricidad, de hecho existen en España un número considerable de vertederos que producen energía mediante conjuntos de motores y generadores de electricidad alimentados a partir del biogás extraído de sus plataformas de vertido.

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INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 3. APLICACIONES DEL BIOGÁS CARCTERÍSTICAS DE MOTORES

Tipo Proceso Precios Grado de Eficiencia Duración Nivel de Ruido Hollín en Gases Grado de Mantenimiento Utilización de Diésel para encendido Combustible de reemplazo en caso de fallos de suministro de Biogás Potencia

Motor de Gasolina GAS-OTTO Bajo 20-25% Baja Medio Alto -

Motor Diésel GAS-OTTO Muy Alto 30-35% Medio Alto Medio -

Motor Diésel IGNICIÓN Alto 25-35% Medio Alto SÍ Alto 5-20%

Gasolina

GLP

Diésel

5-30

>150

30-150

Tabla 5.1.Fuente: Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA

6 APLICACIÓN DEL BIOGÁS. SISTEMAS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD. TURBINAS DE GAS Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”

La preocupación existente en la actualidad por el medio ambiente y su protección ha traído consigo la introducción de nuevas tecnologías para la producción de energía más respetuosas con la naturaleza. El uso de las turbinas de gas, que son relativamente menos contaminantes debido a su mejor rendimiento, ha aumentado considerablemente. Este crecimiento se ha visto favorecido por el incremento de actividad en el sector del gas y además por el crecimiento sostenido de la demanda. Sin embargo, las turbinas de gas en ciclo simple no son más eficientes que los sistemas de generación de energía basados en carbón o petróleo, ya que los gases que salen de las turbinas de gas se encuentran a temperaturas muy altas (Neilson, 1998). En este sentido, se han introducido varias modificaciones en el diseño de las turbinas para que resulten más económicas y medioambientalmente más atractivas.

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Una de las alternativas que permite utilizar las turbinas de gas de manera que se obtengan buenos rendimientos es su utilización en ciclos combinados en lugar de utilizarlas en ciclos abiertos, de este modo el rendimiento global de la instalación es superior al de la turbina de gas operando en solitario. A pesar del buen funcionamiento que se ha conseguido tener de las turbinas de gas en el punto de diseño, debe tenerse en cuenta la fuerte dependencia que presentan estos sistemas de determinados parámetros, entre los cuales destacan los climáticos, como la humedad o la presión, y que condicionan tanto la potencia que la turbina es capaz de producir como su rendimiento. Este factor hace recomendable la utilización de sistemas de simulación para poder predecir su comportamiento. A modo de resumen se citan algunas de sus ventajas: • • • • • • •

Requieren menor tiempo de instalación que otros sistemas equivalentes, por lo que resultan muy adecuadas para proyectos de desarrollo rápido. Pueden producir electricidad y calor simultáneamente (cogeneración). Prácticamente todo el calor de proceso se puede recuperar (alto rendimiento). Pueden operar conectados a la red eléctrica de forma continua. Bajo nivel de contaminantes y ruidos. Pueden trabajar en ciclo combinado (ciclo de gas y de vapor) aumentando su rendimiento. Permiten el uso de combustibles de bajo poder calorífico (biogás).

Aplicación Un ejemplo del uso del biogás como combustible en turbinas es la utilización de turbinas de gas derivadas de los motores aeronáuticos para la producción de electricidad y calor. Se han diseñado plantas de ciclo combinado en varios países del mundo, destacando Estados Unidos y Brasil. Sin embargo, es necesario realizar ciertas modificaciones en la cámara de combustión para que admita el uso de combustibles con poder calorífico bajo, como es el biogás

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7 APLICACIÓN DEL BIOGÁS. SISTEMAS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD. MICROTURBINAS Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”

El concepto de microturbina es el mismo que el de la turbina de gas convencional pero de un tamaño muy reducido.

Las microturbinas son sistemas de cogeneración (obtención de electricidad y calor), adecuados para pequeñas potencias (30 a 200 kW) que pueden utilizar biogás como combustible, ya que las turbinas propiamente dichas no son muy utilizadas para la obtención energética de biogás (trabajan con potencias superiores de 500 kW a 30 MW). Las microturbinas pueden trabajar con biogás con un contenido en metano del 35% (menor que los motores de cogeneración), presentan una mayor tolerancia al H2S que los anteriores, son menos contaminantes y el mantenimiento necesario es más sencillo que el caso de los motores de cogeneración. Como inconvenientes: el rendimiento eléctrico obtenido es menor, del orden del 15-30% y por el momento, existen pocos suministradores; la tecnología en este caso no se encuentra tan implantada como en el de los motores de cogeneración. Las turbinas dan todo el calor residual en forma de gases de escape, por lo que el aprovechamiento es más simple que en motores donde tenemos parte del calor en agua y parte en gases. Varias empresas han desarrollado turbinas de pequeña potencia, en torno a los 30 kW, específicamente para uso de biogás. Estas microturbinas se pueden utilizar en zonas residenciales o pequeñas industrias. Algunas de estas empresas son: Capstones, IR PowerWorks, Turbec(ABB/Volvo), o Elliot Energy System.

Las microturbinas son adecuadas para la generación de electricidad con biogás en vertederos Es una buena alternativa para vertederos pequeños o para aquellos que se encuentran al principio o al final de su vida útil.

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8 APLICACIÓN DEL BIOGÁS. SISTEMAS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD PILAS COMBUSTIBLE Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”

8.1

INTRODUCCIÓN

Las pilas de combustible son sistemas electroquímicos, es decir, producen electricidad a través de una reacción química. A diferencia de las baterías convencionales, una pila de combustible no se acaba y no necesita ser recargada, ya que su funcionamiento es ininterrumpido mientras el combustible y el oxidante le sean suministrados. En el ánodo de la pila se inyecta combustible: hidrógeno, amoniaco o hidracina y en el cátodo se introduce un oxidante, normalmente aire u oxígeno. Los dos electrodos de una pila de combustible están separados por un electrolito iónico conductor. El principio de funcionamiento de las pilas de combustible, es inverso a la electrólisis del agua en la que se separa este compuesto en hidrógeno y oxígeno, mediante aporte de energía eléctrica. En el caso de las pilas de combustible, se obtiene energía eléctrica por medio de la reacción entre hidrógeno y oxígeno, generándose vapor de agua:

Cuando el biogás se utiliza como combustible en las pilas de combustible, lo habitual es que éste sea primero depurado exhaustivamente y posteriormente transformado a hidrógeno.

8.2

MÉTODOS PARA TRANSFORMAR EL METANO A HIDRÓGENO

Los métodos más comunes para transformar el metano a hidrógeno son: el reformado con vapor de agua la oxidación parcial el auto-reformado

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El reformado con vapor de agua El proceso de reformado con vapor de agua (Spath y Mann, 2000) consiste en mezclar metano con vapor de agua, en un reactor a alta temperatura, produciéndose la siguiente reacción:

Ésta es una reacción fuertemente endotérmica y los reactores están normalmente limitados por la transferencia de calor. Los reformadores son bien conocidos en la industria y pueden obtener concentraciones de hidrógeno superiores al 70%.

La oxidación parcial En los reformadores de oxidación parcial (Ogden, 2001), el combustible reacciona con una cantidad de oxígeno menor que la estequiométrica a través de la siguiente reacción

El calor producido por la reacción puede elevar la temperatura del gas hasta unos 1000ºC. Su rendimiento es menor que en el caso anterior.

El autorreformado El autorreformado combina los dos procesos anteriores, consiguiendo la ventaja del calentamiento de gases en la oxidación parcial y el mayor rendimiento del proceso con vapor de agua. Este proceso es controlado por un catalizador que determina el grado de oxidación del gas y las reacciones con el vapor. El proceso de reformado por vapor absorbe parte del calor generado por la reacción de oxidación, limitando la temperatura máxima del reactor y disminuyendo el consumo de combustible necesario para elevar la temperatura del gas.

De estos procesos, la oxidación parcial y el autorreformado son los más eficientes desde el punto de vista energético, pero el reformado con vapor de agua es el que más cantidad de hidrógeno produce por unidad de combustible.

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8.3

TIPOS DE PILAS COMBUSTIBLES

Tabla 8.1. Tipos de pilas combustibles. Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”. APPICE

8.4

APLICACIÓN DE LAS PILAS COMBUSTIBLES

Los mercados potenciales de aplicación de las pilas de combustible son el transporte, el uso estacionario para generación distribuida (10-50 MW), la generación centralizada en plantas de 100 a 500 MW y la cogeneración (25-50 MW) (García Camús, 2003). Aunque el uso de pilas de combustible en vehículos presenta numerosas ventajas (emisión cero de contaminantes, alta eficiencia, vehículo silencioso, gran modularidad), la utilización de biogás y otros combustibles en pilas de combustible para automoción está todavía en fase de desarrollo. Existen numerosos prototipos y modelos de coches y autobuses basados en esta tecnología y la investigación sigue en curso en compañías como DaimlerChrysler, Ballard Power Systems, Ford, Volvo, Mazda,General Motors, Honda, BMW, Hyundai, Nissan, etc., pero un automóvil comercial práctico basado en pilas de combustible no se espera hasta por lo menos 2010. Página | 144


Dado que el proceso de generación de electricidad también produce calor, las pilas de combustible también se pueden adaptar como sistemas de cogeneración, produciendo energía eléctrica y calorífica. Esta es una tecnología sobre la que se están invirtiendo grandes esfuerzos económicos en investigación y desarrollo, por ello, seguro que las pilas de combustible serán una tecnología muy presente en un futuro no muy lejano. La utilización de pilas de combustible ofrece ventajas sustanciales sobre la tecnología clásica de combustión utilizando combustibles fósiles, ya que la eficiencia es superior (>60 %) y únicamente se emite vapor de agua a la atmósfera. Consultar Fuente: http://www.appice.es/app.php?. Asociación Española de Pilas Combustibles

9 APLICACIÓN DEL BIOGÁS. COGENERACIÓN/TRIGENERACIÓN Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento” Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.

9.1

SISTEMAS DE COGENERACIÓN

Los sistemas de cogeneración (CHP-combined heat and power), son los sistemas de aprovechamiento energético más habitual que existen. Por cogeneración se entiende el sistema de producción conjunta de energía eléctrica y de energía térmica recuperada de los gases de escape del motor. De esta forma, se hace un uso más completo de la energía, que la lograda mediante la generación convencional de electricidad, donde el calor generado en el proceso se pierde. El sistema de cogeneración se utiliza de forma habitual en las instalaciones donde se pueden producir grandes cantidades de biogás (grandes explotaciones agrarias/ganaderas, plantas de tratamiento de aguas residuales, vertederos, etc.), ya que el calor producido es reutilizado en diversas fases del proceso de generación del biogás (para el calentamiento de los digestores anaeróbicos, por ejemplo). En cuanto al biogás, debe ser depurado para que no contenga ácido sulfhídrico, ya que los motores son sensibles a la presencia de elementos corrosivos, además de no poder tener un contenido en metano menor del 40%, para su uso en este tipo de dispositivos. Los motores de cogeneración, pueden alcanzar un rendimiento energético de alrededor del 85%. Esto es debido a que este tipo de motores presentan normalmente un rendimiento Página | 145


eléctrico del orden del 35 al 42%. Siendo el restante rendimiento térmico, es decir, de entre el 30 y el 40%. Las centrales de cogeneración de electricidad-calor pueden alcanzar un rendimiento energético del orden del 90%. Además, el procedimiento es más ecológico, ya que durante la combustión se libera menos CO2y NOx, que usando fuentes de energía tradicionales (carbón o petróleo). Referencia Marco Legal

El desarrollo de la cogeneración podría evitar la emisión de 127millones de toneladas de CO2en la UE en 2010 y de 258 millones de toneladas en 2020, como se recoge en la Directiva 2004/8/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 11 de febrero de 2004. Esta directiva hace referencia al fomento de la cogeneración sobre la base de la demanda de calor útil en el mercado interior de la energía, y su objetivo es facilitarla instalación y la puesta en marca de centrales eléctricas de cogeneración con el fin de economizar energía y luchar contra el cambio climático Funcionamiento de una planta de biogás de cogeneración Los residuos se recogen en una fosa común que está dotada de un agitador que garantiza la homogenización en la entrada. Desde esta fosa se bombean al digestor principal en el que tiene lugar la digestión anaeróbica. Tanto el digestor como el post-digestor se mantienen a una temperatura constante entre 38º y 40º gracias a un sistema de calefacción lateral. El digesto se bombea a un tanque de almacenamiento desde el cual se retira para uso como enmienda orgánica. El biogás se acumula en el techo del digestor y del postdigestor bajo una membrana de seguridad y tras superar unos niveles adecuados de presión el biogás se conduce al motor de cogeneración.

Pero antes deberá de haber pasado por un proceso de desulfurización. El biogás tratado se aprovecha energéticamente en un motor de cogeneración y la electricidad que produce se vierte a la red eléctrica. El calor de los gases de escape del motor se recuperaría mediante un intercambiador y serviría para cubrir la demanda térmica de la planta así como la de los edificios cercanos. Se aseguraría por tanto el aporte de ACS (Agua Caliente Sanitaria) y el soporte para calefacción, bien de la granja al lado de la que esté la planta de Biogás o de viviendas cercanas. A estas dos aplicaciones, venta de electricidad y soporte térmico, hay que añadir una tercera. La materia orgánica que utilizamos para producir biogás la podemos reutilizar tras finalizar el proceso en forma de abono líquido, prácticamente inoloro después de un proceso de digestión anaerobia y con mejores cualidades que el purín sin tratar, y abono sólido (compost). En caso necesario se realiza un tratamiento del abono líquido (por ejemplo, una desnitrificación). Página | 146


Estas plantas son de fácil manejo y operables por los propios ganaderos. Todos los procesos y parámetros biológicos y técnicos pueden ser controlados y optimizados a distancia, lo que permite el incremento de funcionamiento de la planta y por tanto una mayor rentabilidad de la misma.

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9.2

SISTEMAS DE TRIGENERACIÓN


La Trigeneración es un proceso similar a la cogeneración en el que se produce frío, además de energía eléctrica y calor, típicos de la cogeneración, utilizando un único combustible, como es el biogás. El frío normalmente se obtiene por el método de absorción. Por medio de ciclos de absorción, la trigeneración hace posible unir la demanda del calor en invierno con la de frío en los meses de verano. El calor residual que se obtiene es la suma del producido por la generación de electricidad, más el sustraído del proceso de refrigeración. En este sentido, se consigue más cantidad de calor, aunque a menor temperatura y con la desventaja de que las posibles aplicaciones de este calor pueden verse reducidas. Al igual que en la cogeneración, el biogás puede ser utilizado en aquellas plantas preparadas para la trigeneración. De hecho, ya existen empresas que han ideado equipos de trigeneración que usan específicamente el biogás como combustible, como el caso de la italiana AB Energy o la alemana Deutz Power Systems GMBH, con equipos modulares basados en motores de combustión interna alimentados por biogás

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10 APLICACIÓN DEL BIOGÁS. COMBUSTIBLES VEHÍCULOS Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento” Fuente: Expobioenergía

10.1 INTRODUCCIÓN Junto con la generación de electricidad, esta es la aplicación con más futuro del biogás. El desarrollo actual de los biocombustibles como alternativa a los combustibles convencionales mira cada vez con mayor interés a la industria del transporte urbano, la de vehículos ligeros y pesados, donde ya es un hecho probado su aplicación y supone una interesante promesa de futuro. El biogás puede ser usado como combustible de automoción en motores de explosión y pilas de combustible. Desde hace varios años existen vehículos que funcionan con gas natural. Se estima que los vehículos que utilizan este tipo de combustible emiten un 20% menos de CO2 (principal causante el efecto invernadero) que los vehículos que funcionan con gasolina o con gasóleo. El biogás puede sustituir al gas natural en los vehículos propulsados por este combustible, previo refinado del biogás para eliminar impurezas (CO2, SH2, NH3, agua y partículas sólidas) y, de esta forma, elevar los niveles de metano hasta casi el 95%(IEA-Bioenergy, 2001). Página | 149


Los motores de los vehículos que funcionan con biogás, presentan un mayor rendimiento que un motor convencional ya que existe una disminución del consumo energético. Los motores de estos vehículos son más duraderos y de menor ruido. En cuanto a los obstáculos para el uso generalizado de estos vehículos son: menor autonomía de conducción (alrededor de 150 km) y son motores que presentan un arrancado muy lento.


La Directiva Comunitaria 2003/30 incluye en la definición de biocarburante a los combustibles gaseosos obtenidos a partir de biomasa. Es decir, al empleo de residuos biodegradables procedentes de la agricultura, silviculturae industrias conexas para producir biogás

10.2 TÉCNICAS DE REFINADO Y LIMPIEZA DEL BIOGÁS PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE PARA AUTOMOCIÓN

Actualmente, existen diferentes técnicas que permiten la transformación del biogás en un gas con características similares al gas natural, lo cual le convierte en un material con unas amplias posibilidades de uso. Entre estas técnicas se pueden citar: • La absorción en agua (con o sin recirculación del agua usada) • La absorción en polyethylene glycol • Tamices moleculares • La separación por membrana • La absorción química Las principales técnicas desarrolladas son la absorción en agua y la absorción química, la elección de una u otra tecnología depende de la composición del biogás, la capacidad del tratamiento y la aplicación posterior del biogás (automoción, inyección en la red de gas natural, etc.).

10.2.1 LA ABSORCIÓN EN AGUA (ABSORCIÓN FÍSICA) La absorción en agua (absorción física). Su principio básico consiste en lavar el biogás con agua a determinada presión. Con este procedimiento se garantiza elevar la concentración en CH4 hasta valores similares al gas natural. Dentro de esta tecnología existen dos formas de operación: con recirculación o sin recirculación del agua usada.

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10.2.2 LA ABSORCIÓN EN ALCANOAMINA (LA ABSORCIÓN QUÍMICA) Fuente:Estudio de Soluciones Viables para el Aprovechamiento del Biogás en Extremadura. Proyecto ALTERCEXA

Una de las técnicas que garantiza un acondicionamiento del biogás a bajas presiones para su aprovechamiento potencial como biocombustible es la absorción química. Mediante este proceso se elimina en gran medida el CO2 y H2S contenido en él, permitiendo elevar el nivel de CH4 en la corriente hasta valores cercanos al 99 %. Así se garantiza un gas con un PCI elevado y constante, que puede ser utilizado como combustible para la automoción (BPA) o su inyección en la red de gas natural (BPR). Su principio básico consiste en lavar el biogás con una alcanoamina disuelta en agua. Como resultado de la reacción que tiene lugar, se eliminan componentes indeseables y se eleva la concentración en CH4 hasta valores similares al gas natural.

10.2.2.1 ETAPAS DEL PROCESO Las etapas básicas del proceso de enriquecimiento/transformación del biogás en un gas con características similares al gas natural (PCI elevado y constante). Son las siguientes: Acondicionamiento/limpieza del biogás. Eliminación de compuestos indeseables, humedad, partículas, siloxanos, etc. Concentración del biogás en CH4 por eliminación de los gases ácidos: CO2y H2S Regeneración del solvente por destilación fraccionada. Secado del gas resultante del proceso de concentración del biogás. Odorización, compresión y almacenamiento.

10.2.2.2 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO Las operaciones involucradas en el acondicionamiento del biogás generado en vertedero o plantas de metanización están relacionadas básicamente con el transporte de fluido, la transferencia de calor y masa. Especial énfasis se pone en la transferencia de masa pues la misma está combinada con una reacción química, la de gases ácidos (CO2 y H2S) con una base. El biogás procedente del vertedero o planta de metanización pasa a la sección de acondicionamiento/limpieza del biogás, dónde se eliminan los diferentes componentes indeseables: humedad, siloxanos, partículas, COV, BTEX y H2S. Para lograr esta limpieza se combinan las técnicas de enfriamiento y adsorción. Una vez el biogás limpio entra a la torre de absorción se lava con una solución de monoetanolamina. Ambas corrientes fluyen en contracorriente a través del relleno, el cual Página | 151


tiene la función de aumentar la superficie de contacto entre ambas fases. Así se garantiza un mejor desarrollo de la reacción que tiene lugar y facilita la transferencia del CO2 hasta la fase líquida. En esta etapa se eleva la concentración del CH4 y se eliminan además otros componentes indeseables del biogás como el H2S. El líquido con alta concentración en CO2 es enviado al sistema de recuperación de disolvente (destilación), regenerándose por calentamiento, eliminando el CO2 y enviándolo para su reutilización a proceso. El biogás limpio y enriquecido en CH4s ale de la torre de absorción y pasa al sistema de secado. Para garantizar un gas adecuado para su compresión y almacenamiento se seca mediante la combinación de enfriamiento y adsorción física en lecho de silicagel o alumina activa lo que permite alcanzar un nivel de sequedad correspondiente a un punto de rocío cercano a los –40 ºC.El biogás seco y enriquecido se envía a la planta de compresión previa odorización con la finalidad de detectar posibles fugas. En esta etapa, se eleva la presión del gas según su futura utilización; hasta 250 bares para uso en la automoción, es decir, abastecimientos de coches y camiones o hasta 12 bar para su inyección en red. Para desarrollar esta etapa se hace uso de un compresor que lo suministra al tanque de almacenamiento y distribución.

10.2.2.3 EQUIPOS QUE CONFORMAN LA TECNOLOGÍA La tecnología para el tratamiento del biogás generado en vertedero o plantas metanización cuenta de los equipos que a continuación se describen.

de

Acondicionamiento/limpieza del biogás. Este sistema está formado por un intercambiador de calor de superficie y filtros de carbón activo. La combinación de ambas técnicas garantiza un biogás adecuado para su tratamiento, minimizando el uso del carbón activo. El sistema se diseña para operar entre 6 a 12 meses, dependiendo de la carga de contaminantes y el caudal a tratar. Concentración/enriquecimiento del biogás en CH4. La operación aplicada es la absorción. Consiste en lavar el biogás con un solvente químico adecuado, en este caso, con una alcanoamina para eliminar de esta corriente hasta el 98% del CO2 contenido en él. Como resultado del proceso se obtiene un gas enriquecido en CH4, con características similares a las del gas natural. El sistema está formado por una torre de absorción, esta puede ser de plato o de relleno. Regeneración del solvente. La regeneración del solvente se hace por destilación. De esta manera se separa el solvente usado del CO2 eliminado en la corriente de biogás. El solvente se vuelve a utilizar en la operación de absorción, mientras que el CO2 es comprimido para otros usos (llenado de extintores de incendio, producción de hielo seco o para la industria de bebidas y licores). Página | 152


El sistema está formado por una torre de plato o de relleno, calderín, condensador y caldera (vapor o aceite térmico). Secado del gas. Este sistema, al igual que el de acondicionamiento del biogás, está formado por un equipo de intercambio térmico de superficie y columnas deadsorción. Su fnalidad es garantizar un gas seco para su compresión yalmacenamiento. Para ello, se puede utilizar la adsorción en silicagel o alumina activa. Compresión y almacenamiento. Una vez que el biogás está concentrado y seco se envía a la estación de compresión donde se comprime hasta valores cercanos a los 250 bares. A esta presión se introduce en el tanque de almacenamiento. Este último permite distribuir y alimentar a otros depósitos para su distribución a diferentes estaciones.

10.2.2.4 SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL Variable de control del proceso En la operación de la planta tiene gran importancia el control de las variables siguientes: temperatura, presión, fujo y composición. El control de la temperatura juega un papel fundamental en las operaciones de limpieza, absorción, así como en la regeneración del disolvente. En la absorción se requiere que la temperatura del disolvente entre a la torre a una temperatura cercana a los 25 ºC, pues con ello se favorece el desarrollo de la reacción que toma lugar (reacción ácidobase, eliminación del CO2). La regeneración del disolvente se hace por destilación siendo de vital importancia el control de la temperatura, tanto en el tope como en el fondo de la torre. Tanto el lfujo de biogás como el del disolvente que entra a la torre de absorción deben ser controlados con la finalidad de garantizar la estequiometría de la reacción y una relación óptima entre los flujos involucrados. La presión del gas ha de ser constante en la operación de lavado, puesto que un cambio en la misma rompe las condiciones de equilibrio químico y térmico afectándose la operación de absorción, y por tanto, la concentración del CH4 en el biogás. La línea de descarga del compresor debe ir dotada de válvulas de seguridad por sobrepresiones para evitar daños en el sistema. La composición del gas tanto a la entrada como a la salida es una variable de interés, puesto que marca los límites a alcanzar y los caudales a tratar.

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Instrumentación y lazos de control a) Instrumentación o Termopares o Sonda de presión o Sonda de humedad o Sonda de nivel o Cromatógrafo de gases o Registradores o PID (control proporcional integral derivado) b) Lazo de control 1. Temperatura: Para las operaciones de regeneración y absorción Elementos: Termopares, válvula de control, PID. 2. Flujo: Para el control del fujo de disolvente, tanto en la absorción como en la regeneración Elementos: Termopares, válvula de control, PID. 3. Presión: Control de la presión en la torre de absorción y regeneración Elementos: Sensor de presión, PID y válvula de control. 4. Nivel: Control de nivel en el fondo de las torres de absorción y destilación

10.2.2.5 SERVICIOS E INSTALACIONES Servicios requeridos para la operación de la planta Agua: Lavado de gases, condensación de vapores y enfriamiento de equipos Electricidad: Accionamiento de motores, máquinas, equipos y sistema de alumbrado Aire: Accionamiento de bombas, válvulas y accesorios Vapor/aceite: Medio de calentamiento Instalaciones requeridas para la operación de la planta Hidráulica: Transporte de agua, vapor y reactivo Eléctrica: Sistema de arranque de motores y equipos Neumática: Transporte, bombeo y extracción de gases Ventajas del proceso • Opera a bajas presiones, lo que reduce coste de equipamiento y consumo de energía. • El reactivo químico utilizado es selectivo. Se reducen a un máximo las pérdidas de metano (CH4). El metano es 21 veces más contaminante que el CO2. • Fácil y bajo coste de tratamiento de los efuentes del proceso. El CO2 por su alta pureza (> 98%) puede ser recuperado para otros usos (llenado de extintores de incendio, producción de hielo seco, industria de bebidas y licores). Página | 154


•La demanda eléctrica del proceso no supera los 0,15 kWh/Nm3. Otros procesos poseen valores que superan los0,3 kWh/Nm3. • Garantiza un mayor cuidado del medioambiente. No emite gases contaminantes a la atmósfera. • La reducción del coste de enriquecimiento del biogás es superior a otras tecnologías con el aumento de la capacidad de tratamiento.

10.3 USOS DEL BIOGÁS EN AUTOMOCIÓN

10.3.1 ESPAÑA Concretamente, de la planta de Valdemingómez se extraen anualmente 20.447.000 Nm3 de biogás, que son aprovechados para abastecer el consumo de casi la totalidad de los vehículos de recogida de residuos sólidos urbanos (96,54%) y una parte de los autobuses municipales (17,26%). En total el número de vehículos asciende a 769, de los cuales 418 se dedican a recogida de residuos. Pero no sólo Madrid está implantando esta tecnología, otras ciudades españolas ya han adquirido autobuses que utilizan Gas Natural Vehicular, que puede usar biogás como combustible.

10.3.2 FUERA DE ESPAÑA Según la Asociación europea de vehículos alimentados con gas natural (ENGVA, por sus siglas en inglés), en Europa existen 8.428.520 vehículos que funcionan con gas natural y existen 12.796 estaciones de llenado. Por otra parte en Suecia, la utilización de biogás para combustible para vehículos está muy extendida; por ejemplo, en el año 2006, más de 11.500 vehículos utilizaban metano como combustible.

La ciudad de Oslo también utiliza autobuses con biogás, ha adquirido 200 unidades hasta ahora, pero tiene previsto ampliar esta cifra hasta 400 una vez que se construyan las instalaciones para la producción del biogás. Suecia también ha apostado fuerte por este combustible, son varias las ciudades suecas que utilizan biogás como combustible de sus flotas de autobuses y camiones de recogida de residuos sólidos urbanos. Pero ha ido más allá, no sólo utiliza biogás como combustible de vehículos, también se utiliza para propulsar un tren. Este tren, desarrollado por Svensk Biogas y con un coste de diez Página | 155


millones de coronas (1,08 millones de euros), lleva en funcionamiento desde septiembre de 2005, para recorrer la costa este de Suecia, entre Linköping y Västervik, con 54 pasajeros. Tiene una autonomía de 600 km con el depósito lleno y puede alcanzar una velocidad punta de 130 Km/h. Los obstáculos para el uso generalizado de estos vehículos son: la ausencia de una infraestructura de transporte y almacenamiento del gas natural/biogás, el coste de producción, la pérdida de espacio de carga, el mayor tiempo de llenado de combustible y la menor autonomía de conducción.

10.4 MOTORES DESARROLLADOS PARA USAR GAS NATURAL O BIOGÁS

10.4.1 ADAPTACIÓN DE LOS MOTORES DIESEL Los motores diesel se han utilizado para adecuarlos a su uso con biogás debido a su robustez y porque son equipos pesados y bien construidos para cargas extremas. Estos trabajan con una alta compresión. Las adecuaciones consisten básicamente en el cambio de ciclo termodinámico, es decir, que los motores pasarán de trabajar con ciclo Diesel para pasar al ciclo Otto. A los motores de Ciclo Diesel se les agrega un mezclador de gases con un sistema de control manteniendo el sistema de inyección convencional. De esta manera estos motores pueden funcionar con distintas proporciones de biogás diesel y pueden convertirse fácil y rápidamente de un combustible a otro, lo cual los hace muy confiables. En el caso de conversión de un motor a diesel para que funcione con diesel/biogás se mantiene el ciclo diesel original y se añade el sistema de combustible biogás, por lo que el motor puede pasar a trabajar con diesel y biogás simultáneamente. Su principal ventaja es el menor costo de adecuación para operar con biogás, aunque su costo operativo y las emisiones de escape podrían superar a un motor dedicado. Este sistema “mixto” conserva el ciclo termodinámico diesel original y trabaja aspirando una mezcla de aire y gas natural y usando una inyección piloto de gasoil para generar la combustión. La relación de trabajo diesel/biogás varía en función del régimen de trabajo del motor y en el común de los casos, la sustitución de gasoil por gas natural podría ser por ejemplo de un 20% para bajas revoluciones, hasta llegar a un 80% en los regímenes nominales, dependiendo de los ciclos de servicio.

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10.4.2 ADAPTACIÓN DE LOS MOTORES GASOLINA De la misma manera, Si se adecua un motor de gasolina para que funcione con biogás se tendrá una reducción de potencia del 10-15 % manteniendo las mismas revoluciones por minuto. Esto se debe a la carga de CO2 que tiene el biogás. Ya que el biogás tiene un mayor poder detonante se puede compensar esta pérdida da potencia con el aumento de la compresión. La mayor adecuación que se le practica a un motor de biogás es la instalación de un mezclador de gas en el apartado de succión, para que el biogás se pueda mezclar en una forma homogénea con aire y oxigeno. Ya que el biogás no tiene una acción enfriadora ni lubricadora para las bielas hay que utilizar motores con bielas reforzadas. Se utilizan mejor motores de gasolina que funcionen con gasolina sin plomo. El grado de eficiencia de estos motores es de aproximadamente 22 hasta 25 % para motores de potencias da hasta 50 kW.

10.4.3 MOTOR G9A (VOLVO) En el año 2005, Volvo presentó un motor desarrollado específicamente para usar gas natural o biogás como combustible de automoción (principalmente para autobuses de transporte urbano). Su nombre técnico es G9A, motor de seis cilindros y 9,4 litros de cubicaje que proporciona una potencia de entre 260 y 300 caballos. En los motores anteriores, se había utilizado el concepto lean burn (combustión pobre), esto es una combustión constante con una mezcla de combustible y aire superior a la estequiométrica. En cambio este tipo de motores (G9A) utiliza la mezcla estequiométrica de combustible y aire de forma constante para una combustión óptima. Esto es posible gracias a un sofisticado sistema de gestión electrónica que recibe información de los parámetros básicos del motor. Este sistema electrónico también mide la calidad del combustible suministrado para adaptar los parámetros de la combustión. El motor utiliza un catalizador de tres vías que hace que sus emisiones sean menores que los niveles definidos en las normas Euro 5 y EEV (Enhanced Enviromental Vehicle). La patente de Volvo EP1358399 describe el sistema de gestión electrónica en este tipo de motores de gas natural o biogás.

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10.4.4 VEHÍCULOS QUE FUNCIONAN CON BIOGÁS

La utilización de biogás como combustible no sólo se está potenciando en vehículos industriales y autobuses, las grandes potencias automovilísticas están trabajando en ello y algunas marcas ya han sacado al mercado vehículos que funcionan con biogás. Algunos de los vehículos que ya están en el mercado son: → → → → → → → → → → →

Fiat Punto Natural Power Fiat Multipla 1.6 Metano BiPower Ford Focus CNG Mercedes E200 NGT Renault Kangoo CNG Volvo V70 BiFuel. Opel Combo 1.6 Opel Zafra 1.6 Volkswagen Touran 2.0 Volkswagen Caddy 2.0 Honda Civic GX

De esta manera hay empresas emprendedoras que gestionan estaciones de servicio de biogás, donde al igual que en las estaciones de servicio convencionales, los usuarios de vehículos de biogás puedan ir a repostar.

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10.4.5 PRIMERA ESTACIÓN DE SERVICIO DE BIOGÁS: HERA HOLDING Gracias a la tecnología de limpieza y concentración de biogás, en su apuesta por las energías renovables, el Grupo HERA abre en 2005 la primera estación de servicio de biogás natural para vehículos que actualmente suministra a parte de la flota de las instalaciones del Grupo en Coll Cardús y a vehículos oficiales del municipio de Vacarisses. La flota cautiva de HERA cuenta con vehículos de Gas Natural de serie y vehículos de gasolina convertidos a bifuel Los coches bifuel tipo turismo tienen normalmente tanques entre 80 y 160 litros en los que se pueden acumular hasta 32 Nm3 de Biogás Natural a presión (200 bar) y alcanzan una autonomía de 300-350 km Los camiones bifuel tienen instalados normalmente tanques entre 320 y 640 litros en los que se pueden acumular hasta 128 Nm3 de Biogás Natural a presión (200 bar), y alcanzan una autonomía de 400 km.

11 APLICACIÓN DEL BIOGÁS. SISTEMAS DE INYECCIÓN EN LA RED DE GAS NATURAL. Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”

El biogás puede introducirse (una vez limpio y refinado) en la red de gas natural, ya que, al igual que el gas natural, está constituido principalmente por metano. De tal modo, cualquier aparato o equipo que funcione con gas natural puede ser accionado con biogás (en general, sin necesidad de hacer grandes modificaciones).

Cuando el biogás se inyecta en las redes de gas natural recibe el nombre de biometano (biogás con más del 97% de su contenido en metano). El biogás tiene que ser depurado previamente para que alcance los requerimientos de calidad del gas natural y se pueda introducir en su red de distribución. La purificación del biogás consiste en la eliminación de CO2, SH2, NH3, agua y partículas sólidas.

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Algunos países, como Alemania o Suecia, han introducido especificaciones de calidad para que el biogás pueda ser introducido en la línea de distribución del gas natural. Por otra parte, la distribución de biogás en la red del gas natural presenta varias ventajas. En primer lugar, la red conecta la zona de producción con las áreas de mayor densidad de población, lo que permite que el gas llegue a nuevos consumidores. Asimismo, es posible aumentar la producción en un lugar remoto y todavía utilizar el 100 % del gas. Por otra parte, permite mejorar la seguridad de suministro local, lo que es un factor muy importante, ya que la mayor parte de los países consumen más gas natural del que producen. La integración del biogás en las redes de gas natural ha sido probada con cierto éxito en varios países de la UE (Suiza, Suecia, Alemania y Francia) y en los Estados Unidos. Sin embargo, no se ha incluido en la red de gas natural en España. En el caso de Estados Unidos, se llevó a cabo la integración del biogás generado en la planta de tratamiento de aguas residuales de Renton en el estado de Washington (Krichet al., 2005) en 2005. Para ello, el biogás se depuró previamente para adquirir los niveles de calidad del gas natural.

12 ANÁLISIS PROFUNDO DE LA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DEL BIOGÁS Fuente: EXPOBIOENERGÍA, ASOCIACIÓN EUROPEA DEL BIOGÁS Fuente:Renewable Energy Policy Country Profiles (prepared within the Intelligent Energy Europe project , 2009)

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Fuente:Expobioenergía 2010. Jornadas Técnicas “Biogás: Visión Global 27 de octubre 2010” Gnera Energía y Tecnología S.L. La producción de electricidad a partir de Biogás. Marco legal y Estratégioc

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En España es el Régimen Especia, su legislación vinculada que regula el desarrollo de proyectos de energía a partir de biogás, y su viabilidad económica y financiera. Dentro del Régimen Especial se destaca el Real Decreto 661/2007.

12.1 EXPORTACIÓN DE ELECTRICIDAD Y MARCO LEGAL EXISTENTE

12.1.1 BIOGÁS DE DIGESTOR Y OPCIONES DE VENTA DE ELECTRICIDAD

RD 661/2007: Subgrupo b.7.2. Biogás generado en digestores a partir de varios tipos de residuos mediante proceso de fermentación, tanto individualmente como en codigestión.

Los subgrupos BIOGÁS se diferencia según su “tecnología” • • •

Optimización de la generación de biogás en digestores (b.7.2.) O recuperación directa por pozos de captación de las celdas de almacenamiento de vertederos (b.7.1) No se “mira” la fuente del biogás: si es cultivo energético, purines, FORSU o residuos agroalimenticios..

MODALIDADES PRINCIPALES PARA LA VENTA DE ELECTRICIDAD ⇒ Opción de venta 24.1.a) precio constante de remuneración de la venta de la electricidad, y frecuentemente denominado “opción tarifa” ⇒ Opción 24.1.b) precio variable frecuentemente llamado “opción mercado”

•

•

En esta dos opciones la prima o prima equivalente está vinculada a un periodo de funcionamiento a partir de la puesta en servicio (15 años para subgrupos biogás b.7.2 y a.1.3) Es obligatorio mantener la opción elegida por periodos no inferiores a 12 meses

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•

Es obligatorio acudir al sistema de oferta de OMEL independientemente de la opción de venta elegida, quedando sometidas a la liquidación de desvíos, excepto en casos particulares.

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12.1.2 VISIÓN GENERAL DE LOS COMPLEMENTOS PARA OPTIMIZAR LA VENTA DE ELECTRICIDAD

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12.1.3 APROVECHAMIENTO DE CALOR, CRITERIOS PARA EL COMPLEMENTO POR EFICIENCIA ENERGÉTICA

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12.1.4 REPRESENTACIÓN EN EL MERCA ELÉCTRICO Y REDUCCIÓN DE DESVÍOS

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CAPITULO 4.

TECNOLOGÍAS DEL BIOGÁS



1 TECNOLOGÍAS DE DIGESTIÓN ANAEROBIA Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.

1.1

DIGESTORES DISCONTINUOS Ó “SISTEMAS DE PRIMERA GENERACIÓN”

La característica principal de este grupo de fermentadores es, como su propio nombre indica, la carga discontinua, la cual se efectúa de una vez y se inocula con biomasa microbiana de la digestión precedente para favorecer el arranque de la fermentación. Estos digestores se han diseñado preferentemente para tratar residuos orgánicos con alto contenido en sólidos y, por tanto, los periodos de retención hidráulica son bastante prolongados. Dentro de este sistema se encuentran los digestores de tipo familiar de China y de la India usados desde la antigüedad. Uno de los problemas que presenta esta tecnología, es la producción discontinua de biogás y, con objeto de eliminar en lo posible este inconveniente, las instalaciones se han proyectado dividiendo la capacidad total de digestión en tres o más fermentadores, los cuales funcionan de una manera escalonada, para solapar las curvas de producción de biogás y obtener una curva integral de producción uniforme de combustible. Actualmente este tipo de reactores son típicos en el tratamiento de FORSU (Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos).

1.2

DIGESTORES CONTINUOS Ó “SISTEMAS DE SEGUNDA GENERACIÓN”

Estos nuevos tipos de digestores de “segunda generación”, presentan en común la particularidad de obtener un flujo continuo de biomasa activa en su interior. En este grupo se incluye una amplia gama de digestores desarrollados con objeto de alcanzar una mejora en la producción energética. Las principales tecnologías de este tipo existentes en el mercado son las descritas a continuación.

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1.2.1

MEZCLA COMPLETA

Constituyen la tecnología más clásica para el tratamiento de todo tipo de residuos orgánicos semisólidos. Su característica principal es que la biomasa se elimina periódicamente a medida que lo hace el residuo orgánico digerido. Esta mecánica de funcionamiento no permite una alta concentración de bacterias en el interior del digestor y, por tanto, la producción de biogás por unidad de volumen del digestor es reducida.

Esquema 1.1.Esquema de digestor de mezcla completa. Fuente: Monografía INIA. I.- Influente; E.- Efluente, G.- Biogás

1.2.2

FLUJO PISTÓN

Se basan en el desplazamiento horizontal a través de una sección longitudinal, del sustrato a digerir, mezclándose mínimamente en este sentido, pues las distintas secciones tienen estados de fermentación diferentes. Son aptos para el tratamiento de residuos con elevada materia en suspensión.

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Esquema 1.2.Esquema de digestor Flujo Pistón. Fuente: IDAE

1.2.3

CONTACTO O RECICLADO DE LODOS

Uno de los problemas importantes que se presentan en los digestores hasta ahora mencionados es el “arrastre” de microorganismos por el efluente desde el interior del digestor. La pérdida de biomasa bacteriana influye negativamente en el rendimiento de la digestión. En los digestores de contacto se procede a realizar una decantación de la biomasa arrastrada por el efluente, para introducirlos de nuevo en el interior del digestor, con lo que se consigue una mayor población microbiana activa, que posibilita una disminución del tiempo de retención.

Esquema 1.3.Esquema de un sistema de tratamiento anaerobio de contacto. Fuente: Monografía INIA. I.- Influente; E.Efluente, G.- Biogás

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1.3

DIGESTORES DE TERCERA GENERACIÓN

En este grupo se incluye una generación de digestores que se han desarrollado en los últimos años y que tienen como objetivo común, aumentar la concentración de la biomasa activa para aumentar el rendimiento energético por unidad de volumen del digestor. Sin embargo, este tipo de digestores, por su configuración, se utilizan principalmente para líquidos. Muchos de ellos no serían aplicables para residuos ganaderos.

1.3.1

FILTRO ANAEROBIO

La disminución del arrastre se logra al introducir dentro del digestor un lecho o soporte encargado de que sobre él se fijen los microorganismos. Los soportes más utilizados actualmente son de tipo plástico (poliuretano y PVC) o silicatos (vermiculita, bentonita y sepiolita). Los filtros anaerobios permiten altas sobrecargas sin disminución apreciable en su eficacia. El inconveniente es que no toleran apenas sólidos en suspensión que colmatan la matriz, siendo sólo adecuados para residuos solubles y bastante diluidos.

Esquema 1.4.Esquema del sistema de filtro anaerobio. Fuente: Monografía INIA. I.- Influente; E.- Efluente, G.- Biogás

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1.3.2

LECHO DE LODOS (SISTEMA UASB)

En este sistema el incremento de la población bacteriana dentro del digestor se basa en proporcionar a los lodos las características físico-químicas más adecuadas para favorecer la floculación y coagulación de los mismos sin necesidad de intervención de ningún tipo de soporte. El digestor tiene un lecho de lodo floculado o granulado en el fondo, previsto para que permita el movimiento ascendente del influente a su través y actúe como filtro de la biomasa. La agitación se produce, durante la ascensión del biogás a través de toda la masa del digestor al liberarse el gas de los flóculos.

1.3.3

PELÍCULA FIJA

Sistema parecido al filtro anaerobio, pero en este caso el material inerte está constituido por placas paralelas fijas y en el que el flujo es descendente. De esta forma se previenen los peligros de colmatación y de formación de vías preferenciales que se presentan en los filtros ascendentes. Puede trabajar con altas cargas, tanto hidráulicas como de concentración de sólidos y residuos diluidos.

1.3.4

PELÍCULA FIJA SOBRE SOPORTE LIBRE.

Esta tecnología tiene una mecánica de funcionamiento similar a la del "Reactor de película fija", y la única diferencia es que el soporte de PVC, al cual se fijan las bacterias, está totalmente libre en el interior del digestor y por tanto permite su movimiento, evitando de esta forma los riesgos de entupimiento y/o la formación de vías preferenciales.

1.3.5

LECHOS FLUIDIZADOS O EXPANDIDOS

El procedimiento que se utiliza en este sistema está enfocado a maximizar la población microbiana en el digestor, maximizando para ello la superficie de adherencia de la biomasa al soporte. Para lograrlo, se introduce un material en partículas muy pequeñas, inerte y móvil (arena o alúmina) que se mantienen en lecho fluidizado y con una expansión relativamente pequeña con objeto de lograr una buena uniformidad en la distribución del efluente, que se mezcla con la alimentación. Se habla de lechos expandidos cuando la expansión del lecho es de 10-35%, mientras que cuando se recupera el 35% se habla de lecho fluidizado. La eficacia demostrada por este tipo de reactor, es bastante superior a cualquier otro tipo hasta ahora desarrollado, con la particularidad de presentar una gran estabilidad frente a cambios, incluso bruscos, de sus parámetros de operación. No obstante, la aplicación de esta tecnología a nivel industrial es actualmente más problemática que en el resto de los sistemas. Página | 174



1.4

EFECTOS DE LOS TIPOS DE DIGESTORES EN EL PROCESO DE METANIZACIÓN

El desarrollo de las tecnologías de fermentación detalladas anteriormente, han tenido como objetivo prioritario incrementar la carga microbiana en el digestor, con lo que se consigue reducir los tiempos de retención hidráulica e incrementar la carga de carbono en el influente a digerir. En la Tabla que se muestra a continuación se recogen los intervalos de estos parámetros, para los distintos tipos de digestores de alimentación en continuo y que se pueden agrupar en las tres grandes categorías siguientes: • digestores de mezcla total • digestores de contacto • digestores de filtro anaeróbico.

EFECTOS DE LOS TIPOS DE DIGESTORES EN EL PROCESO DE METANIZACIÓN DIGESTOR DE DIGESTOR DE DIGESTOR DE PARÁMETROS UNIDADES MEZCLA CONTINUA CONTACTO PELÍCULA FIJA gr./litro Carga aplicada 2a3 4a6 10 a 12 digestor l./litro Producción de 1,0 a 1,5 2,0 a 2,5 5,0 a 6,0 biogás digestor gr./litro Lodos en reactor 3 a 15 20 a 30 60 a 90 digestor Tabla 1.1.Parámetros de fermentación en tres tipos de digestores

Este desarrollo tecnológico en el diseño de los digestores ha permitido mejorar los rendimientos en producción de biogás y disminuir los tiempos de retención hidráulica con el consiguiente abaratamiento de los digestores al disminuir su tamaño. No obstante, dependiendo de las características intrínsecas del influente a digerir, especialmente en lo relacionado con su concentración de sólidos, se deberá en cada caso seleccionar la tecnología de digestión más adecuada

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2 DISEÑO DE LAS PLANTAS DE DIGESTIÓN ANAEROBIA. 2.1

INTRODUCCIÓN

Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”. Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010.

Dependiendo del tipo de residuo a tratar los sistemas de digestión anaeróbica para la producción de biogás pueden ser diferentes. No obstante, se pueden dividir inicialmente en dos grupos (De Mes et al., 2003): → Sistemas de tratamiento de residuos (FORSU, fangos de depuradora y residuos ganaderos). → Sistemas para el tratamiento de aguas residuales.

El tiempo de retención hidráulica El tiempo de retención hidráulica en un digestor es uno de los factores más importantes para el control de los sistemas de digestión anaerobia y representa el cociente entre el volumen del digestor y el caudal alimentado al mismo. Procesos de baja velocidad El tiempo de retención hidráulico es elevado en los sistemas de digestión anaeróbica de la FORSU, los fangos procedentes de la depuración de las aguas residuales y los residuos ganaderos, ya que la degradación de estos residuos necesita tiempos de digestión largos. Por esta razón, estos procesos se denominan de baja velocidad. En este caso, el tiempo de retención de los sólidos coincide con el tiempo de retención hidráulico. Procesos de alta velocidad En los sistemas que se utilizan habitualmente en el tratamiento de las aguas residuales, sin embargo, el tiempo de retención hidráulico es relativamente corto, por lo que se denominan digestores de alta velocidad. La característica común a estos sistemas es la retención de la biomasa dentro del reactor, de manera que el tiempo de retención de los sólidos es mucho mayor que el tiempo de retención hidráulico, por lo que se consigue aumentar la eficacia del proceso.

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2.1.1

DIAGRAMA DE FLUJOS DE UNA INSTALACIÓN DE DIGESTIÓN.

Aunque en las instalaciones de biogás el elemento fundamental lo constituye el digestor en sus diferentes variantes, también existe la posibilidad de aplicar múltiples sistemas tanto en el pretratamiento de los sustratos como en el postratamiento del digestato. Así mismo, pueden aplicarse distintas alternativas para el aprovechamiento energético del biogás y todo ello se recoge en el diagrama de flujo de la figura mostrada a continuación.

Gráfico 2.1.Figura 6. Diagrama de flujo de una planta de biogás agroindustrial. Fuente: AINIA

2.1.1.1 FASES DEL PROCESO DE DIGESTIÓN. Para el caso del biogás agroindustrial las alternativas que se presentan en cada una de las fases del diagrama mostrado anteriormente, se resumen a continuación:

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A) PRETRATAMIENTO: En general, la puesta en marcha de los digestores es lenta y requiere tiempos que pueden ser de meses, dependiendo del tipo de sustrato a digerir, lo que representa unos costes adicionales a la propia inversión de los equipos que deben contemplares a la hora de la evaluación económica de las instalaciones de biogás. Por ello en la mayoría de los casos se recurre a la “siembra del digestor” mediante la incorporación de digestatos provenientes de instalaciones de digestión en funcionamiento. Así mismo en los casos de digestores agroindustriales donde no se utilicen como sustratos los estiércoles o purines, que ya tienen bacterias metanogénicas, es preciso incorporar dichos subproductos ganaderos para que haga de estárter del proceso de biodigestión. Por otra parte, la velocidad del proceso también estará limitada por la etapa más lenta, bien la hidrolítica o la metanogénica, que depende de la composición intrínseca de cada sustrato. Para sustratos solubles, la fase limitante suele ser la metanogénesis, mientras que en los casos donde la materia orgánica esta en forma “insoluble”, la fase limitante es la hidrólisis. Por ello una de las estrategias utilizadas para aumentar la velocidad del proceso es someter el sustrato a un pretratamiento. En general, con los pretratamientos se pretende acelerar el proceso de hidrólisis de las materias orgánicas para incrementar la producción, la calidad del biogás, y se reduce el tiempo de residencia en el digestor, debido a un aumento de la biodegradabilidad, favoreciendo unas condiciones óptimas para el desarrollo microbiano. Lodos y Purines La baja biodegradabilidad de los lodos y los purines hace que la hidrólisis de las partículas sólidas sea la etapa limitante del proceso. La hidrólisis de los compuestos sólidos puede ser mejorada mediante ciertos pretratamientos. Lodos de EDAR En el caso de los lodos de EDAR varías alternativas han dado buen resultado, como pretratamiento térmico, adición de enzimas, ozonización, solubilización química por acidificación o hidrólisis alcalina, desintegración mecánica y uso de ultrasonidos de baja frecuencia. Mediante los tratamientos químico-térmicos se pretende, a partir de ácido y calor, provocar la solubilización o el aumento de biodegradabilidad del lodo. Así, en la hidrólisis ácida, se añade un ácido a la corriente de lodos y, a continuación, se introduce en un reactor presurizado y a alta temperatura. La corriente así tratada se recicla al reactor biológico para que, de esta manera, se degraden los componentes resultantes. En la misma línea se han realizado otros pretratamientos para aumentar la biodegradabilidad de los lodos, sin embargo, muchos de éstos resultan demasiado costosos y no son todavía asequibles para su aplicación industrial. Uno de los más viables, en especial por los costes

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descritos, es el basado en la utilización de ultrasonidos. Mediante su utilización se han descrito aumentos de la biodegradabilidad de los sólidos volátiles de hasta el 50% (Tiehm et al., 1997). Purines de cerdo Para mejorar la biodegradabilidad de los purines de cerdo, el pretratamiento térmico a baja temperatura (80ºC) produce un incremento en la producción de biogás de hasta el 60% de CH4 por unidad de sólido volátil. El resultado depende del tipo de purín a tratar: para purines envejecidos la concentración de nitrógeno amoniacal y el pH aumentan, provocando mayores problemas de inhibición, lo que se traduce en menores producciones de metano (Bonmatí, 2001).Una alternativa al pretratamiento, con el objetivo de optimizar la producción de biogás, es la codigestión del substrato con otros residuos orgánicos, descrita en el apartado anterior.

B) CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA: es la fermentación anaerobia de dos o más sustratos que se complementan químicamente, aumentando la estabilidad, la producción de biogás y el equilibrio del proceso. Dentro de las tecnologías de digestión anaeróbica se debe considerar la codigestión de diferentes tipos de substratos orgánicos, ya que permite aprovechar la sinergia de las mezclas de diferentes substratos, así como compensar las carencias de cada uno de los substratos por separado. Asimismo, cuando el substrato orgánico presenta una baja biodegradabilidad es necesario un pretratamiento de la materia prima para optimizar la producción de biogás. El término codigestión hace referencia a la digestión anaeróbica conjunta de dos o más substratos de origen orgánico con el fin de aprovechar la complementariedad de las composiciones de los diferentes substratos. En este sentido, la principal ventaja de la codigestión es que las mezclas permiten compensar carencias de cada uno de los substratos por separado (Brinkman, 1999). Se han conseguido buenos resultados con la codigestión de residuos ganaderos con varios tipos de residuos orgánicos industriales (Brinkman, 1999), así como en las mezclas de lodos de depuradora y FORSU (Di Palma et al., 1999; Hamzawi et al., 1998), la mezcla de estos últimos con aguas residuales urbanas (Edelmann et al., 1999) y la codigestión de lodos de depuradora y residuos agrícolas (Dinsdale et al., 2000). Los residuos urbanos e industriales suelen contener altas concentraciones de materia orgánica fácilmente degradable como lípidos, carbohidratos y proteínas, por lo que presentan un mayor potencial de producción de biogás que los residuos ganaderos, de 30 a 500 m3/ton, mejorando la viabilidad económica de las plantas. Sin embargo, estos residuos pueden presentar problemas para su digestión, como deficiencia en nutrientes necesarios para el desarrollo de los microorganismos anaeróbicos, baja alcalinidad o excesivo contenido en sólidos que provoque problemas mecánicos (Banks y Humphreys, 1998). Página | 179



Los residuos ganaderos, en concreto los purines de cerdo, pueden ser una buena base para la codigestión, porque generalmente presentan un contenido de agua más alto que la mayoría de residuos industriales, mayor capacidad tampón y además aportan una amplia variedad de nutrientes necesarios para el crecimiento de los microorganismos anaeróbicos (Angelidaki y Ahring, 1997).En la Tabla que se muestra a continuación se indican las características relativas para la codigestión de residuos orgánicos de diferente origen. Las flechas de sentidos diferentes indican un interés en la mezcla, al compensarse la carencia relativa de uno de los dos residuos. En los lodos de planta depuradora la alcalinidad es muy variable lo que dificulta su caracterización relativa

Tabla 2.1. Caracterización relativa para la codigestión de diferentes residuos orgánicos(Campos Pozuelo, 2001).

C) DEPURACIÓN Y APROVECHAMIENTO: dependiendo del uso del biogás, la depuración deberá ser más o menos estricta. El biogás se almacena en gasómetros y puede valorizar en calderas, motores de co-generación (sistema más generalizado), vehículos, su introducción en la red de transporte de gas natural o en pilas de combustible. D) DIGESTATOS Y SU APROVECHAMIENTO: el digestato es un material de composición homogénea, en el que los malos olores se han reducido prácticamente en su totalidad y que contiene todos los nutrientes que contenía la materia orgánica inicial. Puede utilizarse como fertilizante orgánico-mineral de los cultivos, ya sea directamente o tras ser sometido a un proceso de separación sólido-líquido y posteriormente la fracción sólida puede comportarse, bien sola o mezclada con otros sustratos.

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2.2

SISTEMAS PARA EL TRATAMIENTO DE FORSU, FANGOS DE DEPURADORA Y RESIDUOS GANADEROS

Los sistemas para la degradación de residuos sólidos en ausencia de oxígeno pueden clasificarse en función de: La configuración del sistema (una o dos etapas) La temperatura de operación (mesofílica o termofílica) El régimen de operación del digestor (continuo o discontinuo) El porcentaje de sólidos totales (ST) en el residuo orgánico (sistemas de fermentación húmeda o seca). Sistemas de digestión anaeróbica de uno o varios digestores La configuración de los sistemas de digestión anaeróbica de residuos orgánicos puede constar de uno o varios digestores que operan en serie. En el primer digestor se llevan a cabo las etapas de hidrólisis y acidificación, mientras que en el segundo tiene lugar la etapa de metanogénesis. Con esta configuración las condiciones de operación de ambos digestores se optimizan para cada etapa. En este sentido, los sistemas formados por dos etapas presentarían ventajas importantes en el tratamiento de los residuos sólidos, ya que se obtendría una degradación mejor y más rápida de la materia orgánica. Sin embargo, esto no se ha podido confirmar a escala industrial y el 90% de la capacidad mundial de producción de biogás a partir de FORSU consiste en un único digestor en el que tienen lugar todas las etapas de la degradación anaeróbica (De Baere, 2000). Temperatura de operación mesofílica o termofílica Asimismo, la digestión anaeróbica puede llevarse a cabo a temperaturas de operación mesofílicas (35-40ºC) o termofílicas (50-55ºC). Las plantas que operan a temperaturas mesofílicas han sido siempre las más habituales (Vandevivere et al., 2002). No obstante, el número de sistemas de temperatura termofílica ha aumentado significativamente en los últimos años. En el año 2006 las capacidades de producción mundiales de los sistemas que operan a temperatura mesofílica y termofílica a partir de FORSU fueron2.500.000 (66%) y 1.300.000 toneladas/año (34%), respectivamente (De Baere, 2006). Biodigestores continuos ó discontinuos Los biodigestores continuos operan en régimen estacionario, lo que significa que la corriente de entrada (alimento) entra de forma continua al sistema sin interrupción, a la vez que las corrientes de salida (efluente y biogás) son retirados de igual modo. Los digestores discontinuos, sin embargo, operan en régimen no estacionario. En este caso, se carga inicialmente el residuo sólido e inóculo, se cierra el digestor, se lleva a las condiciones óptimas de trabajo, se espera un cierto tiempo mientras se produce la degradación y se descarga una vez que ha finalizado la generación de gas combustible. A nivel mundial, los digestores continuos son los más comunes (Vandevivere et al., 2002). Página | 181



Digestión húmeda ó seca En la digestión húmeda se diluye el residuo hasta una concentración máxima del 15%en ST, aunque lo habitual es que la concentración de ST esté comprendida entre 7 y 12%. En la digestión seca se trabaja con residuos con una concentración de ST superior al 15%, siendo el intervalo frecuente del 20-40%. Tomando como referencia la degradación anaeróbica de la FORSU en el año 2006, los sistemas de degradación seca supusieron el 55% de la capacidad de producción mundial de biogás y la fermentación húmeda el 44% (De Baere, 2006).Como se verá a continuación, lo más habitual es que la FORSU y determinados residuos ganaderos puedan utilizarse en los mismos reactores de digestión anaeróbica, aunque con ciertas modificaciones. No obstante, en algunos casos, los sistemas para la degradación anaeróbica de la FORSU, los lodos procedentes de la depuración de aguas residuales y los residuos ganaderos son también comparables, como es el caso del digestor continuo de mezcla perfecta, en el que se pueden utilizar los tres tipos de residuos orgánicos.

2.2.1

TIPOS DE DIGESTORES

2.2.1.1 DIGESTOR CONTINUO DE MEZCLA PERFECTA El sistema más común en la fermentación húmeda es el digestor continuo de mezcla perfecta, que opera en régimen estacionario y consiste en un tanque en el que se mantiene una distribución uniforme de concentraciones, tanto de substrato como de microorganismos. Esto se consigue mediante un sistema de agitación adecuado, que puede ser mecánico (agitador de hélices o palas) o neumático (mediante la recirculación del biogás generado). En la Figura que se muestra a continuación se representan estos biorreactores con diferentes sistemas de agitación.

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Figura 2.1. Digestores continuos de mezcla perfecta. Fuente: De Mes et al., 2003

El tiempo de retención varía en función de la naturaleza del substrato y de la temperatura, pero generalmente está comprendido entre 2 y 4 semanas. Este tipo de reactores generalmente se usa para el tratamiento de residuos ganaderos con un porcentaje de ST de 210% y de la FORSU con concentración máxima de ST del 15%. En las plantas depuradoras de aguas residuales también se emplea en el tratamiento anaeróbico de los fangos debido a las bajas concentraciones de materia orgánica (Elias Castells, 2005).

2.2.1.2 DIGESTOR CONTINUO DE FLUJO PISTÓN El digestor continuo de flujo pistón también se utiliza en la degradación anaeróbica de residuos orgánicos. Consiste en un tubo longitudinal en el que el alimento recorre el digestor de un extremo al otro manteniendo un flujo ordenado, sin mezcla, siguiendo el modelo de un pistón en un cilindro. Al igual que el digestor de mezcla perfecta, este sistema opera en régimen estacionario. Sin embargo, en este caso, las etapas anaeróbicas, como la hidrólisis y la metanogénesis, se llevan a cabo en secciones diferentes a lo largo de la longitud del tubo. No obstante, una de las dificultades de estos digestores es la falta de homogeneización en la sección transversal del flujo, lo que se puede solucionar mediante un sistema de agitación. En la Figura mostrada a continuación se esquematizan las tres configuraciones del biodigestor continuo de flujo pistón con mayor implantación a nivel mundial.

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Los digestores discontinuos se utilizan frecuentemente para la fermentación seca de la FORSU con concentración entre el 20 y 40% de ST, así como en el tratamiento de residuos ganaderos con una alta fracción de partículas sólidas suspendidas (De Mes et al., 2003).

Figura 2.1. Digestores continuos de flujo pistón. A: Diseño Dranco, B: Diseño Kampogas y BRV, C:Diseño Valorga. Fuente: Vandeviere et al., 2002.

2.2.1.3 DIGESTOR DISCONTINUO Por otra parte, el digestor discontinuo puede ser rectangular o cilíndrico y opera en régimen no estacionario (ver figura). Las etapas de la digestión anaeróbica ocurren a diferente velocidad en el digestor discontinuo (De Mes et al., 2003). Estos digestores se utilizan principalmente en el tratamiento de los residuos orgánicos con elevada concentración en sólidos, ya que estos dificultan la utilización de los sistemas de bombeo necesarios en los sistemas continuos. Por ello, se utilizan en el tratamiento de determinados residuos ganaderos y, en menor medida, en el tratamiento de la FORSU (De Mes et al., 2003; Elias Castells, 2005).

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Figura 2.2.Digestor discontinuo

Por otra parte, los reactores anteriores pueden combinarse para conseguir sistemas degradación anaeróbica más eficientes en función del tipo de residuo. Como ya se ha comentado, la concepción de los sistemas de dos o más fases está basada en el hecho de que los distintos grupos de bacterias involucradas en el proceso de descomposición de la materia orgánica requieren diferentes condiciones de pH y tiempo de retención para su crecimiento óptimo. Ello implica la realización de las fases que constituyen el proceso de digestión en diferentes reactores. Así, en el primer reactor ocurre la hidrólisis y acidogénesis de la materia orgánica, mientras que en el segundo se lleva a cabo la acetogénesis y metanogénesis del material acidificado. En el primer reactor, la velocidad de reacción viene determinada por la velocidad de hidrólisis de la celulosa y en el segundo por la velocidad de crecimiento microbiano. Este tipo de sistemas ha sido aplicado con éxito a la digestión de residuos con alta concentración de azúcares y bajo contenido en sólidos, pero no para residuos y fangos complejos cuyo limitante es la etapa de hidrólisis (Elias Castells, 2005).

2.2.2

PROCESOS INDUSTRIALES EN SISTEMAS DE DEGRACIÓN HÚMEDA

A nivel industrial se han desarrollado diferentes procesos basados tanto en la fermentación húmeda como seca. Estos procesos constan de una o varias etapas (De Mes et al., 2003). Entre los sistemas húmedos, que se están utilizando en la actualidad en las plantas de producción de biogás, destacan los siguientes procesos: AVECON o proceso Vaasa VAGRON Página | 185



Bigadan ENVITAL/ROS ROCA HAASE LINDE BTA

2.2.2.1 PROCESO AVECON En Europa existan 4 plantas del proceso AVECON (Braber, 1995; Jong et al., 1993). Este proceso puede trabajar tanto a temperaturas termófilas como mesófilas. La planta situada en Vaasa (Finlandia) opera a las dos temperaturas mediante dos sistemas en paralelo. Este proceso consta de un reactor que está dividido en dos compartimentos para poder incluir una etapa de pre-digestión. El sistema de agitación es neumático, mediante la recirculación del biogás. Este sistema ha sido utilizado para la degradación de varios tipos de residuos orgánicos (FORSU, lodos de depuradora, etc.). La producción de biogás varía entre 100 y 150 m3/ton de residuo añadido, con una reducción de volumen del 60%.

2.2.2.2 PROCESO VAGRON El proceso VAGRON (Vagron, 2000) se utiliza principalmente en la digestión anaeróbica de la FORSU. La planta de Groningen (Holanda) trata RSU, iniciándose el proceso con la separación mecánica de la FORSU, que posteriormente pasa a la etapa de digestión. En el reactor la temperatura del proceso de fermentación es aproximadamente de 55ºC(fermentación termófila) y el tiempo de residencia de la materia orgánica es de aproximadamente 18 días. Durante ese tiempo el 60% de la materia orgánica se transforma en metano, produciendo un total de 125 m3de biogás por tonelada de FORSU.

2.2.2.3 PROCESO BIGADAN El proceso Bigadan (Hjort-Gregersen, 2000; Caddet Centre or renovable energy y OECD, 2000) fue desarrollado por la compañía Krüger en Dinamarca y existen más de 20 plantas operativas en este país (Davinde, Fangel, Grindsted, Mysted, etc.). Este sistema se utiliza para la codigestión de residuos ganaderos, residuos industriales y residuos urbanos. Inicialmente, el RSU se introduce en una trituradora donde se reduce el tamaño hasta aproximadamente 80 mm. El producto obtenido se transporta mediante cintas transportadoras hasta un segundo triturador, pasando previamente por un separador magnético que elimina los metales, para obtener finalmente piezas de 10 mm que son mezcladas con los residuos de ganado y los lodos. Esta mezcla se transporta al tanque de preparación donde se produce una agitación intensa y homogénea de modo que se forme una suspensión y, desde allí, se bombea a dos tanques de pasteurización que se encuentran a 70ºC. El digestor opera a 38ºC con un tiempo de retención hidráulica de 20-24 días. La cantidad diaria de biomasa digerida es de aproximadamente 200 toneladas produciendo entre 8.000 y 9.000 Nm3biogás/día. Página | 186



2.2.2.4 PROCESO ENVITAL/ROS ROCA El proceso ENVITAL/ROS ROCA consta de una etapa de fermentación que opera a temperaturas mesófilas. Existen numerosas plantas en Europa basadas en esta tecnología: Vasteras y Skelleftea (Suecia), Deisslingen y Gesher (Alemania), Isla de Saarema (Estonia), Viena (Austria), Lommel (Bélgica), Krosno (Polonia), Voghera (Italia), Sâo Martinho do Porto (Portugal), etc. En nuestro país existes varias plantas en funcionamiento (Lanzarote, Ávila, Palma de Mallorca, etc.). La planta de Zonzamas (Lanzarote) está diseñada para operar 36.000 toneladas/año de FORSU y lodos de depuradora.

2.2.2.5 PROCESO HAASE La primera planta de biometanización del proceso HAASE se construyó en Groeden (Alemania) en 1995-96 para la codigestión de diferentes residuos orgánicos (residuos ganaderos, de la industria alimentaria, etc.). En nuestro país la única planta que opera en dos etapas está basada en esta tecnología y está situada en San Román de la Vega (León). Esta planta entró en funcionamiento en 2005 y tiene una capacidad de tratamiento de 200.000 toneladas/año de RSU. El proceso incluye un tratamiento mecánico previo para la separación de metales, papel y plásticos. La fracción orgánica (50.000 toneladas/año) se transforma en biogás en dos digestores de 600 m3 cada uno que operan a temperaturas mesófilas.

2.2.2.6 PROCESO LINDE Otro proceso de biometanización húmedo es el desarrollado por LINDE en dos etapas ya temperaturas mesófilas o termófilas. Las plantas de biometanización de FORSU situadas en la zona franca de Barcelona (150.000 toneladas/año) y Pinto en Madrid (140.000 toneladas/año) están basadas en este proceso. En Europa existen numerosas plantas para el tratamiento de diferentes residuos orgánicos. Algunos ejemplos son la planta de codigestión de residuos sólidos urbanos y lodos de depuradora de Radeberg (Alemania), la planta para la cofermentación de residuos biológicos y purines de Fürstenwalde (Alemania) y la planta de biometanización de FORSU de Wels (Austria).

2.2.2.7 PROCESO BTA El proceso BTA (Jong et al., 1993; Vandevivere et al., 2002) fue desarrollado en Alemania para la digestión de la FORSU. Este sistema consta de las siguientes etapas: pretratamiento de los RSU por medios mecánicos, térmicos y químicos; separación de sólidos biológicos disueltos y no disueltos; hidrólisis anaeróbica de sólidos biodegradables; y metanización de los materiales biológicos disueltos. La metanizaciónse produce a bajas concentraciones de sólidos y temperaturas mesófilas. Después de la deshidratación, los sólidos no degradados, con una concentración de sólidos totales del 35%, se utilizan como material de compost. Página | 187



2.2.3

PROCESOS INDUSTRIALES EN SISTEMAS DE DEGRACIÓN SECA

Como ya se ha comentado, los sistemas de degradación seca tienen un mayor nivel de implantación industrial que los correspondientes sistemas de degradación húmeda (De Baere, 2006). En la actualidad, las plantas de producción de biogás, mediante fermentación seca, utilizan principalmente los siguientes procesos: Valorga Dranco Kampogas BRV Biocell Linde

2.2.3.1 PROCESO VALORGA El proceso Valorga (Jong et al., 1993; Vandevivere et al., 2002) es un proceso semicontinuo que consta de una etapa. Fue desarrollado en Francia y la primera planta comenzó a operar en 1988 en Amiens. El digestor es cilíndrico y tiene en su base alrededor de 300 difusores que permiten la inyección de biogás recirculado a alta presión (8 bares) para conseguir la agitación y homogeneización de los residuos. Estos se introducen de forma continua por la base del reactor, ascienden impulsados por el biogás y deben de dar la vuelta a una pared interior de hormigón antes de llegar a la salida. Este recorrido les obliga a quedarse en el reactor durante tres semanas, hasta su completa degradación. El biogás producido por la fermentación bacteriana se capta y almacena a la salida. En estos reactores el tiempo de residencia es de 1825 días. Las producciones de biogás son del orden de 80-160 m3/ton. El lodo obtenido se prensa posteriormente y se vende como compost. En la planta de Amiens se combinan cuatro reactores mesófilos con la incineración de residuos y materia no digerida. Las dos nuevas plantas de Madrid también utilizan este proceso con gran capacidad de tratamiento de residuos, de aproximadamente 200.000 T/año PROCESO DRANCO El proceso Dranco (Dry Anaerobic Composting) (Jong et al., 1993; Vandevivere et al., 2002; De Baere, 2000) fue desarrollado en Gent (Bélgica) y se lleva a cabo en un reactor vertical de flujo de pistón sin mezcla mecánica. El alimento se introduce por la parte superior del reactor, y el material digerido es eliminado por la base al mismo tiempo. Parte del material digerido es reciclado y utilizado como material de inoculación, mientras que el resto se utiliza como compost. El digestor puede operar a temperaturas mesófilas y termófilas, y a concentraciones elevadas de sólidos. El contenido total de sólidos del digestor depende del origen de los residuos, pero suele estar en el intervalo de 15 a 40%. El tiempo de residencia del reactor es entre 15 y 30días, la temperatura de operación es 50-58ºC y el biogás producido está comprendido entre 100 y 200 m3/tonelada, con un contenido en metano del 55%. Página | 188



2.2.3.2 PROCESO KAMPOGAS El proceso Kampogas (Jong et al., 1993; De Baere, 2000) es un sistema de digestión termofílico de alto contenido en sólidos que ha sido desarrollado en Suiza. Es similar al anterior con la diferencia de que el proceso tiene lugar en un reactor cilíndrico horizontal. Este reactor está equipado con un agitador guiado hidráulicamente, lo que garantiza que los residuos que tienden a flotar se mantengan el tiempo suficiente en el reactor para que puedan ser digeridos. Una parte del material orgánico se recircula como inóculo.

2.2.3.3 SISTEMA BRV El sistema BRV (Vandevivere et al., 2002) se desarrolló en Suiza y es un sistema de conversión aeróbico/anaeróbico, en el que la fase anaeróbica es el sistema Kampogas descrito anteriormente.

2.2.3.4 PROCESO BIOCELL El proceso Biocell (Jong et al., 1993; Brummeler-ten, 2000) opera de forma discontinua (por lotes) y a temperaturas termofílicas. La alimentación del digestor, con una concentración de 30-40% de sólidos totales, se obtiene mezclando los residuos orgánicos entrantes con los sólidos digeridos obtenidos en la etapa anterior. Los residuos se mantienen dentro del digestor hasta que la producción de biogás cesa. En1997 una planta a escala industrial comenzó a funcionar en Leystad (Holanda). Esta planta trata 50.000 toneladas por año de residuos sólidos produciendo energía y compost. El tiempo de retención es de aproximadamente 21 días.

2.2.3.5 PROCESO LINDE Además de la tecnología de degradación húmeda, Linde ha patentado un proceso de fermentación seca que opera a temperaturas termófilas o mesófilas en un biorreactor tubular con orientación horizontal, lo que permite maximizar la superficie de salida de biogás. Con esta configuración, el flujo secuencial permite el control del tiempo de residencia de la masa y asegura la higienización en el proceso termófilo. Las plantas de codigestión de purines, residuos de gastronomía y FORSU de Rügen (Alemania) y de tratamiento anaeróbico-aeróbico de FORSU y residuos vegetales de Baar-Blickendorf (Suiza) esán basados en esta tecnología. En nuestro país, la planta de biometanización de Valladolid es un ejemplo de este proceso.

2.3

SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Como se comentó con anterioridad, los procesos de degradación anaeróbica se utilizan generalmente en el tratamiento de las aguas residuales de origen industrial que presentan valores elevados de DBO.

Página | 189



En la actualidad, existen diversos sistemas utilizados para el tratamiento biológico anaeróbico de la materia orgánica contenida en las aguas residuales (De Mes et al.,2003).: el digestor de contacto anaeróbico el digestor de filtro anaeróbico el digestor de capa de lodo anaeróbico con flujo ascendente el digestor de circulación interna Todos ellos son sistemas de digestión de alta velocidad, es decir, el tiempo de retención de los sólidos es mayor que el correspondiente tiempo de retención hidráulico. Los sistemas de alta velocidad resultan más adecuados para aguas residuales, ya que contienen concentraciones bajas de sólidos.

2.3.1

DIGESTOR DE CONTACTO ANAERÓBICO

El digestor de contacto anaeróbico (ver figura mostrada) es un sistema de cultivo en suspensión que emplea una unidad de separación de sólidos por sedimentación (o filtración) para recircular los microorganismos. En los digestores es importante que tenga lugar una buena mezcla del substrato a descomponer y de los lodos recirculados que contienen los microorganismos para favorecer la acción de estos últimos. Esto se consigue mediante agitación mecánica o recirculación del biogás. La importancia de esta agitación aumenta con el tamaño del digestor, ya que cuanto mayor es el mismo, más posibilidades hay de que aparezcan zonas de no contacto en las que no tenga lugar la degradación. El efluente procedente del digestor se desgasifica y se introduce en la unidad de decantación en la que se separan los lodos, que se recirculan a la unidad de digestión, introduciéndose por el fondo. La eficiencia del proceso depende fundamentalmente de que haya una buena sedimentación.

Página | 190



Figura 2.3. Diagrama de un sistema de contacto anaeróbico (AC)

2.3.2

DIGESTOR DE FILTRO ANAERÓBICO

El digestor de filtro anaeróbico (ver figura) está dotado de un filtro de material inerte para que los flóculos bacterianos queden atrapados o se adhieran y las bacterias crezcan entre los huecos, permitiendo así una elevada concentración de las mismas en el reactor. De esta forma, se evita que las bacterias responsables del proceso anaeróbico se pierdan en la separación de los lodos. El flujo puede ser ascendente o descendente y el material de relleno puede tener una orientación especial o estar desordenado, pero debe ser muy poroso, ligero y poseer una gran superficie específica para favorecer la adhesión de las bacterias. Sin embargo, la mayor o menor porosidad no va a condicionar el rendimiento, puesto que la mayor parte de la actividad la realizan los microorganismos en suspensión, no los adheridos al filtro. El principal inconveniente que tienen estos reactores es que no pueden ser alimentados con efluentes que contengan muchos sólidos en suspensión, ya que podrían quedar obturados. Son más adecuados para aquellos casos en que la carga orgánica está principalmente disuelta como es el caso de las aguas residuales. Un caso especial de reactores de filtro anaeróbico es el digestor de película fija. El filtro está formado por tubos cilíndricos orientados en el sentido del flujo para evitar que se produzca el atasco. Suelen trabajar con flujo descendente y admiten substratos de composición muy variable.

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Figura 2.4.Esquema de un reactor anaeróbico de filtro.

2.3.3

REACTOR UASB O REACTOR DE CAPA DE LODO ANAERÓBICO

Otro tipo de digestor empleado en el tratamiento de las aguas residuales es el reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Bed) o reactor de capa de lodo anaeróbico con flujo ascendente (ver figura). Este tipo de reactor fue desarrollado en Holanda y es de alta eficiencia, aunque su estructura es relativamente simple. No contiene relleno y generalmente no necesita agitación. El agua residual a tratar se introduce por la parte inferior del digestor y fluye en sentido ascendente a través de un manto o cama de fango constituido por gránulos o partículas formadas biológicamente. El tratamiento se produce al entrar en contacto el agua residual y las partículas. El biogás producido provoca una circulación interior, que colabora a la formación y mantenimiento de los gránulos, removiendo el manto de fangos y permitiendo el intercambio de estos con el agua residual. Parte de este gas se adhiere a las partículas biológicas y tanto el biogás libre como las partículas a lasque se ha adherido el gas, ascienden hacia la parte superior del digestor biológico. Allí, se produce la liberación del biogás adherido a las partículas, al entrar éstas en contacto con unos deflectores desgasificadores. Las partículas desgasificadas vuelven a caer a la zona inferior del digestor y el biogás se captura en una bóveda de recogida de gases instalada en la parte superior del reactor. El agua residual tratada, que contiene algunos sólidos residuales y algunos gránulos biológicos, abandona el reactor por rebose y se conduce a una cámara de sedimentación, donde se separan los sólidos residuales y se reconducen a la superficie del manto de fango a través del sistema de deflectores

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Figura 2.5.Diagrama de un reactor de tipo UASB.

2.3.4

REACTOR IC (INTERNAL CIRCULATION) O REACTOR DE CIRCULACIÓN INTERNA

Por último, el reactor IC (Internal Circulation) o reactor de circulación interna, está basado en la tecnología del proceso UASB con dos etapas de separación trifásica. El sistema consta de dos etapas tipo UASB colocados uno sobre el otro, como se puede observar en la Figura. En el compartimento inferior la concentración de materia orgánica es elevada, mientras que en la superior es pequeña. El afluente se introduce en el primer compartimento por la base del sistema a través de un sistema de distribución interno. En el compartimento inferior, que contiene un manto concentrado y expandido de lodo granular, la mayor parte de la materia orgánica se convierte en biogás. Esto provoca la expansión/fluidización del lecho de lodo que se eleva por la velocidad ascendente provocada por la mezcla del afluente, la recirculación interna y el flujo del biogás. El contacto que se realiza entre el agua residual y la biomasa produce un lodo muy activo, que tiene la capacidad de tratar elevadas concentraciones de materia orgánica con elevada conversión. El biogás producido en esta primera etapa se recoge en los colectores de gas inferiores, empleándose para promover el ascenso del agua residual tratada y el lodo a través de una tubería central ascendente que termina en el tanque desgasificador situado en la parte alta del sistema. El biogás sale del digestor y la mezcla de agua tratada y el lodo desciende directamente al fondo del digestor por una tubería central descendente equivalente a la anterior. El efluente de la primera etapa se dirige a la segunda, donde se mejora la eficacia del proceso, degradándose el resto de la materia orgánica. El biogás producido en la segunda etapa se recoge en los colectores superiores, mientras que el efluente tratado abandona el reactor por rebose.

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Figura 2.6.Diagrama de un reactor de tipo IC.

3 PLANTAS DE BIOGÁS

3.1

ESTUDIO BÁSICO DE UNA PLANTA DE BIOGÁS

El estudio básico de una planta de biogás debe incluir al menos lo siguientes apartados: Realización de un diagnóstico inicial evaluando aspectos energéticos, medioambientales, logísticos, agrícolas, legislativos etc. Que influyen en el proyecto. Estudio de la disponibilidad y características de los residuos agroindustriales para la codigestión Si procede, realización de ensayos de potencial máximo de producción de biogás para residuos o mezcla de residuos de mayor importancia Si procede, simulación de procesos de co-digestión a escala piloto con mezclas seleccionas: evaluación de la carga orgánica óptima, efecto de los pretratamientos calidad del biogás y el digestato, etc. Determinación de la mezcla óptima para maximizar producción de biogás. Si procede, evaluación de la calidad del digestato y pruebas de aplicación en cultivos. Página | 194



Elaboración de un informe que describa las materias primas a emplear características técnicas y funcionamiento básico de la planta de biogás, uso previsto del biogás coste de inversión y explotación, balances energéticos medio ambientales, económicos así como otros elementos relevantes. Para la determinación de la potencia requerida en una instalación se deben realizar las curvas de demando de energía eléctrica y calorífica. • Cálculos de las Curvas de Demanda • Datos de consumo • Determinar días tipos de la instalación • Curvas demanda de energía eléctrica • Curvas demanda de energía calorífica.

3.2

TAMAÑOS DE LAS PLANTAS DE BIOGAS

Fuente: www. Utec-bremen.de, “Biogás, substratos, desarrollo de la técnica, costos”

Plantas pequeñas • Millones en India, China • Biodigestor 1 hasta 4 m³ • Aplicación: Cocinar y alumbrado Plantas industriales agrícolas • Biodigestores de 100 hasta 10.000 m³ • Cogeneración, 20 kWel hasta 2 MWel Plantas industriales tratadora de desechos • Biodigestores 1.000 hasta 10.000 m³ • Cogeneración, 100 kWel hasta 6 MWel

3.3

DISEÑO DE UNA PLANTA DE BIOGÁS

Fuente: Cogeneración a partir de Biogas. I Jornada de microgeneración, Universidad Politécnica de Valencia, 20 de Octubre 2010.

Página | 195



3.4

RENDIMIENTO DE UNA PLANTA DE BIOGÁS

Fuente: Terra Viva Tec S.L.INFORMACIÓN PLANTAS DE BIOGÁS 150 – 2.000 kWel .Dr. Matthias Barz

El gráfico siguiente muestra la producción posible de biogás por tonelada de materia prima. Pero hay que tener en cuenta, este rendimiento también está muy relacionado con los parámetros concretos e individuales de la planta de biogás y del proceso. Estos datos no sirven para un cálculo exacto del rendimiento de una planta de biogás. Para un cálculo más profundo Página | 196



hay que analizar en detalle la disponibilidad y la calidad de la materia prima en los alrededores de la futura planta. Importante en este contexto es la composición y el porcentaje de la masa seca de la biomasa. También hay que tener en cuenta todos los aspectos de la logística para asegurar una continua alimentación de la planta día por día.

Fuente: www.probiogas.es

El proyecto singular y estratégico PROBIOGAS integra un conjunto de actividades de carácter científico tecnológico que están interrelacionadas entre sí y que tienen como objetivo común “el desarrollo de sistemas sostenibles de producción y uso de biogás en entornos agroindustriales, así como la demostración de su viabilidad y promoción en España”

SUBPROYECTO 1: Materias primas En el subproyecto 1 “materias primas” se aborda la disponibilidad, características y distribución geográfica de estas materias. Entre los resultados esperados destaca la elaboración de un mapa de materias primas y potencial de biogás en España, el cual se espera que sea una útil herramienta en el diseño de plantas y sirva para la definición de políticas de apoyo al sector. Por otra parte, se diseñarán modelos de evaluación de la sostenibilidad de los sistemas de producción y uso de biogás para estandarizar su análisis y facilitar la elaboración de proyectos. Página | 197



PROBIOGAS. Sp1. Metaniza

Metaniza es una herramienta para la evaluación de la sostenibilidad de una planta de biogás agroindustrial. Ha sido desarrollada en el marco del subproyecto 1 de PROBIOGAS, por ainiacentro tecnológico y Ciemat, con la colaboración externa de BYDT. Metaniza sirve para facilitar las tareas de diseño de una planta de biogás agroindustrial. Permite realizar balances energéticos, medioambientales y económicos de forma rápida y sencilla, a partir de las materias primas de partida. Algunas Características: Posibilidad de introducción de datos propios y/o uso de las Bases de Datos de PROBIOGAS (inventarios comarcales de materias primas, productividad y características químicas de las materias primas, etc.). Posibilidad de seleccionar hasta 10 co-sustratos. Detección de mezclas no compatibles técnicamente. Distintos grados de personalización. El programa permite introducir datos propios económicos, energéticos y ambientales.

Página | 198

CAPITULO 5.

COSTES DEL BIOGÁS



1 INTRODUCCIÓN Fuente: www.ainia.es

En la viabilidad técnica y económica de una planta de biogás influyen un gran número de factores que deben ser considerados:

Tecnología Disponibilidad y garantía de suministro en los residuos Costes de transporte Calidad Aplicación potencial de los digestatos Utilización eficiente del calor generado en el motor Gestión de electricidad producida Los condicionantes medioambientales del entorno Los trámites legales a llevar a cabo frente a las administraciones competentes Otros

Para el cálculo de la rentabilidad o análisis financiero de plantas de biogás es de crucial importancia la determinación del grado de eficiencia de las unidades de generación de energía eléctrica. Pequeños porcentajes mayores o menores al 1 % en grado de eficiencia de las unidades de generación representan una mayor o menor utilidad por la generación de energía eléctrica. Grado de eficiencia de las unidades de generación → Grado de Eficiencia del Motor: Es la relación entre la energía mecánica que genera el motor y el contenido de energía del combustible que se utiliza. • El Grado de eficiencia de Motores combustión interna Otto y Motores de ignición: 45% → Grado de Eficiencia del Generador: En el generador se transforma la energía mecánica que genera el motor en energía eléctrica. • El Grado de eficiencia eléctrico de generadores esta en el orden de 9097%, Grado de Eficiencia Eléctrica: Se obtiene por la multiplicación del grado de eficiencia del motor por el grado de eficiencia del generador Grado de Eficiencia Térmica: El grado de eficiencia térmica es siempre mayor que el grado de eficiencia eléctrica, y depende del tipo de motor y construcción.

Grado de Eficiencia Total la Unidad de Generación: El grado de eficiencia total de un sistema de generación se calcula como la suma de la eficiencia eléctrica y térmica. Por ejemplo: Página | 200



2 APPA, ASOCIACIÓN DE PRODUCTORES DE ENERGIAS RENOVABLES 2.1

REVISIÓN RÉGIMEN ECONÓMICO ENERGÍAS RENOVABLES. INFORME PROPUESTAS APPA. NOVIEMBRE 2006. PROPUESTAS DE APPA: BIOMASA →BIOGÁS

2.1.1

RETRIBUCIONES REQUERIDAS. CASO A: DIGESTORES

Debido a las grandes diferencias de costes y de inversión determinadas por las realidades a la que se aplica esta tecnología, resulta necesario e imprescindible establecer tarifas en función de las potencias instaladas para asegurar el desarrollo de la misma de manera que permita generar energía distribuida, lo que puede significar la tecnificación avanzada del desarrollo rural y de este modo crear un impacto socioeconomómico y energético muy significativo. De esta manera se cubrirían las necesidades ya sea para una planta pequeña de ámbito rural (P< 500 kw) la de una de tipo medio para purines y otros residuos (aprox. 1 MW) o una gran instalación de FORSU de 3 MW. Lo mismo ocurre con las EDAR. RETRIBUCIONES REQUERIDAS Costes O&M (c€/k Wh)

TIR de proy.a 15 años (%)

Tarifas finales (c€/kWh)

0,95

17,5

7

23

4,5

3375

12

8

17

1000

7

6750

13,5

8

15

4000

21,1

26400

7

8

10

Tramo de potencia

Potencia (kW)

Potencia Caso Tipo (kW)

1

0-500

150

1,2

2

500-1000

500

3

1000-3000

4

>3000

2.1.2

Inversión total (Millones €)

Producción (MWh/a)

RETRIBUCIONES REQUERIDA. CASO B: VERTEDEROS

En este caso aunque la economía de escala juegue de la forma habitual, la menor complejidad técnica de las instalaciones permitiría eliminar los tramos de potencia, estableciendo un valor de referencia medio que de acuerdo con nuestro estudio sería del orden de 11,25 c€/kWh

Página | 201


CAPÍTULO 5. COSTES DEL BIOGÁS Potencia Caso Tipo (kW)

Inversión total (Millones €)

Producción (MWh/a)

Costes O&M (c€/kWh)

TIR de proy.a 15 años (%)

500

1,2

2400

4,2

8

2.1.3

Tarifas finales (c€/kWh)

11,25

CONSIDERACIONES GENERALES

1) Resulta imprescindible que se acepte la posibilidad de codigestionar los residuos ganaderos con otros residuos, en caso contrario resulta inviable técnicamente la generación de CH4, al verse inhibida por el elevado contenido de nitrógeno que presentan dichos residuos ganaderos. 2) Las retribuciones indicadas en la tabla para la electricidad generada deberían incrementarse, cuando la instalación ceda calor a otros (“calor útil”), consiguiéndose valores del rendimiento eléctrico equivalente superiores al 55%, debido a que por una parte se aprovecha una energía renovable (grupo b) y por otra parte se produce el ahorro energético de una cogeneración (grupo a) 3) Proponemos que se asimilen a los regímenes jurídico y económico de la producción de energía eléctrica a través del biogás en la propia instalación, los regímenes jurídico y económico del suministro de biogás a la red de distribución de gas natural y su eventual utilización para la producción eléctrica en una instalación convencional, independientemente de la ubicación física del punto o puntos de generación del biogás y de los equipos de aprovechamiento energético. 4) Debe favorecerse la posibilidad de hibridación entre biogás y biomasa. Esta complementación permitiría mejorar la eficiencia energética de los sistemas combinando dichas tecnologías

2.2

2.2.1

ESTUDIO DEL IMPACTO MACROECONÓMICO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN ESPAÑA. AÑO 2009 EL SECTOR DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES: EVALUACIÓN ECONÓMICA Y SOCIAL DEL AÑO 2009

Página | 202



2.2.1.1

IMPACTO ECONÓMICO BIOMASA

La potencia instalada de biogás asciende a 171 MW, lo que supone el 68% del objetivo fijado en el PER 2005-2010 y que ascendía a 250 MW. Es relevante señalar que dos tercios de la producción de biogás tienen su origen casi exclusivamente en biogás de vertederos quedando relegados los digestores a un desarrollo mínimo con 12 MW de potencia instalada. La desviación respecto del objetivo inicialmente planteado, viene determinado por un régimen retributivo que no garantiza la obtención de una rentabilidad razonable de las instalaciones. Para determinar el nivel de rentabilidad razonable aplicable a esta tecnología, cabe señalar que la generación de energía a partir de biomasa tiene unas características particulares que han de ser tomadas en consideración: Existe un riesgo de suministro de materia prima: han de acordarse contratos a largo plazo con los suministradores, incorporando garantías adecuadas. Los precios de suministro son volátiles y deben ser acordados con los suministradores. Se trata de una tecnología muy heterogénea con un grado de maduración inferior a otras tecnologías. Estos condicionantes implican que, para la viabilidad del negocio así como para su financiación, la rentabilidad del proyecto ha de situarse en el 9%, similar a la de otras tecnologías renovables en sus inicios. De acuerdo al análisis realizado, para la obtención de un 9% de rentabilidad de plantas de diferente potencia, serían necesarios los siguientes precios de la energía:

→ B.7.1. BIOGÁS PROCEDENTE DE BIODIGESTIÓN NATURAL (VERTEDEROS) • Precio de la energía para obtener una rentabilidad de las plantas del 9%: 10,75 c€/kWh → B.7.2. BIOGÁS DE BIODIGESTIÓN PROVOCADA INDUSTRIALMENTE (DIGESTORES) • Precio de la energía para obtener una rentabilidad del 9% de plantas con Potencia <500 kW: 22,50 c€/kWh •

Precio de la energía para obtener una rentabilidad del 9% de plantas con 500
•

Precio de la energía para obtener una rentabilidad del 9% de plantas con 1000
•

Precio de la energía para obtener una rentabilidad del 9% de plantas con Potencia >3000 kW: 14,50 c€/kWh

Página | 203



3 IDAE, INSTITUTO PARA LA DIVERSIFICACIÓN Y AHORRO ENERGÉTICO 3.1 3.1.1

BIOMASA: DIGESTORES ANAEROBIOS. OCTUBRE 2007 PRODUCCIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS

Con independencia del grado de madurez de las tecnologías de aprovechamiento energético del biogás, se indican los rangos de potencia en que aquéllas pueden ser más adecuadas.

Página | 204



Tabla 3.1. Tecnologías utilizadas para la valorización del biogás: rango de potencias, coste de instalación y 1 operación y mantenimiento y eficiencia sobre el poder calorífico inferior. Fuente: CIRCE. MCIA, motores de combustión interna alternativos

4 COSTES DE PUESTA EN MARCHA 4.1

COSTES DE PUESTA EN MARCHA DE UN PROYECTO DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD USANDO BIOGÁS

Sobre el coste que supone poner en marcha un proyecto de generación de electricidad usando biogás como fuente de energía, el Plan de Energías Renovables para España2005 - 2010 incluye un caso tipo (IDAE, 2005a), que puede dar una idea de los costes.

4.1.1

FUENTE: PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2005-2010

Por lo que respecta a las aplicaciones eléctricas del uso energético del biogás, la aprobación del Real Decreto 436/2004, de 12 de marzo, por el que se establece la metodología para la actualización y sistematización del régimen jurídico y económico de la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial, supone un hecho de extraordinaria importancia para el sector, por cuanto marca el régimen económico aplicable a la electricidad producida por este tipo de instalaciones, lo que es clave para asegurar su rentabilidad económica. La retribución económica del kWh exportado a la red dentro de este marco, en el que este tipo de instalaciones se encuentran incluidas dentro del grupo b.7 del artículo 2.1, puede Página | 205



considerarse adecuada, y se aplica al caso tipo siguiente, donde se recogen los principales aspectos a tener en cuenta para el análisis económico de una planta de este tipo.

Tabla 4.1.Plan de Energías Renovables 2005-2010

4.1.2

FUENTE: WWW.UTEC-BREMEN.DE, “BIOGÁS, SUBSTRATOS, DESARROLLO DE LA TÉCNICA, COSTOS”

COSTOS INVERSIÓN

COSTOS PROPORCIONALES

Desarrollo de proyecto Infraestructura

3% 5%

2% hasta 5% 2% hasta 8%

Digestores

50%

40% hasta 80%

Conexión a la red 5% Motor de gas 25% Medidas compensatorias 2% Ingeniería 10%

0% hasta 5% 0% hasta 35% 1% hasta 3% 8% hasta 15%

SENSIBILIDAD ECONÓMICA RIESGO POSIBILIDAD DE LIMITAR EL RIESGO Precios de substratos Precio de energía

Alto Bajo

Contratos a largo plazo Aumenta a largo plazo

Personal en sitio

Alto

Formación, selección

Medio

Contratos a largo plazos

Utilización y residuos

Página | 206



COSTOS DE OPERACIÓN

4.2

Suministro del substrato (i. transporte) Almacenamiento del substrato

0-75% 1%

Reparaciones y mantenimiento

10-15%

Manejo Seguros Analítica Aplicación del efluente Consumo del proceso

5-10% 1% 1% 0-5% 7-10%

COSTES DE PUESTA EN MARCHA DE UN PROYECTO DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD USANDO BIOGÁS DE VERTEDERO

Fuente: Tecnologías avanzadas de generación eléctrica. Energías Renovables. Plantas de valorización de Biogás de vertedero. EVE, Ente Vasco de la Energía

4.2.1

DATOS CONSTRUCTIVOS

Estas instalaciones se localizan alrededor de vertederos de RSU en operación o ya clausuradas Plazos:

Periodo de Construcción (meses): Vida útil (años):

12 25

Requisitos Emplazamiento 4.2.2

Conexión a la red eléctrica Superficie requerida (m2):

1.500

DATOS ECONÓMICOS

Inversión Para una planta de 2 x 650 kWe: 1.450 €/kW (excluidos los pozos de captación, que son por cuenta del gestor del vertedero) Ingresos y gastos

Gastos de mantenimiento: Seguros y otros:

Página | 207

12€/MWh 30.000 €/año



Prima para la venta de energía eléctrica (según R.D. 2818/1998 y R.D. 3490/2000)

INVERSIONES Ingeniería, dirección de obras y otros

7%

Edificio de instalaciones

12%

Central de extracción de biogás

32%

Equipos de generación eléctrica Acometida a red eléctrica

32% 17%

5 FINANCIACIÓN 5.1

INTRODUCCIÓN

Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”.

Las distintas Administraciones Públicas suelen disponer de instrumentos de subvención y ayuda financiera para contribuir al fomento de las políticas medioambientales, dirigidas tanto a las propias Administraciones como a empresas privadas y particulares. Dichos incentivos económicos o medidas de apoyo financiero pueden provenir de fondos comunitarios, de asignaciones en los Presupuestos Generales del Estado y de fondos de las restantes administraciones públicas, en ocasiones con participación de unos y otros (cofinanciación). IDAE, Instituto para la Diversificación y el Ahorro Energético En la página Web del IDAE, se hace un repaso exhaustivo de todas las ayudas existentes en este ámbito (y que, por tanto, son susceptibles de afectar al biogás). En esta web se puede encontrar un análisis del marco de las políticas energéticas, tanto a nivel europeo como español, y un desglose actualizado de las distintas ayudas existentes en la UE, España y las Comunidades Autónomas. Además, el IDAE ha centralizado las líneas de financiación que anteriormente gestionaba el Instituto de Crédito Oficial, así como nuevas herramientas de financiación.

Página | 208



Así, el IDAE ha habilitado una Línea de Préstamo, con una dotación inicial de 30 M€, para financiar inversiones en proyectos de energía solar térmica, fotovoltaica aislada y biomasa doméstica e instalaciones de cogeneración. Los beneficiarios podrán ser personas físicas, PYMES, comunidades de propietarios, comunidades de vecinos, ayuntamientos y otros organismos públicos, instituciones dependientes de ellos y otras formas jurídicas, excepto grandes empresas. Por otro lado, el IDAE ofrece otras formas de participación en proyectos de esta área, como son:

Financiación por Terceros (F.P.T.)

Constituye uno de los métodos más adecuados para acometer proyectos de inversión de ahorro y eficiencia energética y proyectos de generación de energía utilizando para ello distintas fuentes, incluidas las energías renovables. El IDAE, principal impulsor de este mecanismo de financiación en España, lo viene utilizando con éxito desde el año 1987

Financiación de Proyectos y Arrendamiento de Servicios

Modelo de financiación aplicable a proyectos de inversión en materia de ahorro, eficiencia energética y energías renovables, que dispongan de un análisis previo de viabilidad técnicoeconómica. Se trata de un nuevo modelo de colaboración financiera que supone la formalización de dos contratos: un contrato marco de colaboración y arrendamiento de servicios y un contrato de financiación de proyecto (crédito mercantil).

Otras participaciones financieras de IDAE en proyectos energéticos: · Unión Temporal de Empresas (UTE) · Agrupaciones de Interés Económico (AIE) · Participación en Sociedades Anónimas · Cuentas de participación · Convenios de desarrollo tecnológico

Por último no conviene olvidar otro tipo de ayudas, como son las deducciones en el Impuesto de Sociedades por inversiones destinadas a la protección del medio ambiente. En concreto, en el art. 39.3 del Real Decreto Legislativo 4/2004, de 5 de Marzo, por el que se aprueba el texto refundido de la Ley del Impuesto sobre Sociedades (BOE 61, de11 de Marzo de 2004) se dice: “Asimismo, podrá deducirse de la cuota integra el 10 por ciento de las inversiones realizadas en bienes de activo material nuevos destinados al aprovechamiento de fuentes de energía renovables consistentes en instalaciones y equipos con cualquiera de las finalidades que se citan a continuación: a)aprovechamiento de la energía proveniente del sol para su transformación en calor o electricidad; b) aprovechamiento, como combustible, de residuos sólidos urbanos o de biomasa procedente de residuos de industrias agrícolas y forestales, de residuos agrícolas y forestales y de cultivos energéticos para su transformación en calor o electricidad; c)tratamiento de residuos biodegradables procedentes de explotaciones ganaderas, de estaciones depuradoras de aguas residuales, de efluentes industriales o de residuos sólidos urbanos para su transformación en biogás; d) tratamiento de productos Página | 209



agrícolas, forestales o aceites usados para su transformación en biocarburantes (bioetanol o biodiésel)”.

5.2

PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES PER 2005-2010

5.2.1

INTRODUCCIÓN

Para llevar a buen puerto los objetivos establecidos en el plan, se ha llevado a cabo una evaluación detallada de la inversión que se prevé acometer a lo largo del periodo, del carácter de esa inversión y de los apoyos públicos necesarios para alcanzar los objetivos. El análisis, basado en las especificidades de cada tecnología —grado de madurez, costes, contribución al objetivo global—, se soporta en el equilibrio de todos los factores, de tal forma que se logre alcanzar la rentabilidad privada y pública, movilizando los recursos necesarios para llevar a cabo las inversiones previstas. El apoyo público a las energías renovables constituye un factor clave para equilibrar la concurrencia en el mercado de las distintas fuentes energéticas

Hay que señalar que algunas de las medidas en su día propuestas, se han convertido en realidades desde hace ya algunos años. Podemos destacar: → Las deducciones fiscales por inversiones en aprovechamiento de las energías renovables → La exención fiscal a los biocarburantes en el impuesto especial de hidrocarburos → Las líneas de financiación con bonificación del tipo de interés (Línea ICOIDAE). Para establecer las necesidades de financiación de cada tecnología, se han determinado los parámetros técnico-económicos de cada una de ellas, dando lugar a la formulación de los correspondientes proyectos-tipo por tecnologías. Así, se ha obtenido la combinación de financiación que cada una requiere siempre manteniendo una rentabilidad suficiente tanto para el inversor, como para la entidad financiera. Más adelante se describirá el proyecto tipo en el AREA DEL BIOGÁS Del análisis de las inversiones propuestas en las diferentes tecnologías de acuerdo a la metodología utilizada, se puede destacar que el volumen de inversión global estimada para alcanzar los objetivos energéticos en el período considerado asciende a 23.599 millones de euros, que requerirán de una financiación propia de 4.720 millones de euros; la financiación restante deberá ser asumida por el mercado (18.198 millones de euros) y por las ayudas públicas a la inversión (681 millones de euros):

Página | 210



INVERSIÓN GLOBAL Fuente de Financiación

Importe (miles de euros)

%

4.719.728

20%

Financiación ajena

18.197.974

77,1%

Ayuda pública

680.939

2,9%

23.598.641

100%

Promotores

TOTAL

Tal y como se desprende de la tabla anterior, el mayor peso de la financiación del Plan corresponde al mercado financiero, por lo que resulta fundamental situar a las diferentes tecnologías en una posición de rentabilidad económica que las hagan atractivas al inversor y que, además, facilite el acceso a la financiación bancaria. Es en este marco y por los motivos anteriormente citados, en el que se sustentan los apoyos públicos, que representan un factor imprescindible para impulsar el crecimiento de los diferentes sectores renovables. Bajo la denominación genérica de apoyos públicos se incluyen tres categorías claramente diferenciadas, la primera de ellas a la inversión y las otras dos a la explotación:

Ayudas públicas a la inversión: Contemplan las ayudas convencionales a fondo perdido y las destinadas a mejorar las condiciones de la financiación de las inversiones. Entre las diferentes modalidades de ayudas públicas reseñadas cabe hacer mención, por la evolución e implantación alcanzada desde el primer año de vigencia del Plan de Fomento de las Energías Renovables, de la Línea de financiación ICO-IDEA.

Incentivos fiscales a la explotación para biocarburantes: Exención del impuesto sobre hidrocarburos en el precio de venta de los biocarburantes.

Primas a la generación de electricidad con fuentes renovables: Se trata del único apoyo al grueso de la electricidad a generar con energías renovables. Cabe señalar que estas primas son las propuestas para el adecuado cumplimiento de los objetivos del Plan, pero su puesta en práctica deberá llevarse a cabo mediante la revisión del Real Decreto 436/2004, de 12 de marzo.

Página | 211



PROYECTO TIPO AREA DE BIOGÁS

Página | 212



5.2.1.1 AREA BIOGÁS. INVERSIONES ASOCIADAS Para los proyectos de producción de biogás se ha considerado un ratio de inversión de 1.502,53 €/tep en 2005, que iría descendiendo a un ritmo del 5% anual hasta 2010. Como resultado se ha obtenido la siguiente evolución de la inversión anual asociada al sector del biogás: AREA DE BIOGÁS 2005

2006

2007

2008

2009

2010

TOTAL 2005-2010

7,51

14,27

16,27

21,9

30,6

29,1

119,6

INVERSIÓN ANUAL (MILL. €)

5.2.1.2 AREA. BIOGÁS. AYUDAS PÚBLICAS Las ayudas hacen referencia exclusivamente al régimen económico correspondiente a la inclusión de este tipo de instalaciones en el régimen especial de producción eléctrica. Con estas consideraciones, la evolución de las ayudas públicas en los seis años a que se refiere este Plan se muestra a continuación: AREA DE BIOGÁS 2005

2006

2007

2008

2009

2010

TOTAL 2005-2010

2,81

5,1

8,5

13,5

18,6

49,4

APOYO PÚBLICO (MILL. €)

Página | 213

0,9

CAPITULO 6.

MARCO LEGAL DEL BIOGÁS

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 6. MARCO LEGAL DEL BIOGÁS

1 INTRODUCCIÓN Fuente:Expobioenergía 2010. Jornadas Técnicas “Biogás: Visión Global 27 de octubre 2010” Gnera Energía y Tecnología S.L. La producción de electricidad a partir de Biogás. Marco legal y Estratégioc

P á g i n a | 215


2 PER 2005-2010. PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2005-2010 2.1

OBSERVACIONES DE GNERA ENERGÍA Y TECNOLOGÍAS S.L. EXPOBIENERGÍA 2010, JORNADAS TÉCNICAS “BIOGÁS:VISIÓN GLOBAL” 27 DE OCTUBRE 2010. LA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE BIOGÁS. MARCO LEGAL Y ESTRATÉGICO

P á g i n a | 216


3 PANER 2010-2020. PLAN DE ACCIÓN NACIONAL DE ENERGÍAS RENOVABLES. 3.1

OBSERVACIONES DE LA ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DEL BIOGÁS EN ESPAÑA → Establecimiento de objetivos nacionales de acuerdo con Directiva del Parlamento Europeo (2009/28/CE) Fecha límite, 30 de Junio de 2010 Participación de empresas, asociaciones y ciudadanos abierto hasta el 22 de Junio Objetivos EERR de España para 2020 • Consumo final bruto: 20% • Aportación a producción energía eléctrica: 40% • Transporte: 10% → Observaciones de AEBIG al PANER Previsiones de consumo final de energía • Crecimiento poco significativo del biogás • Las capacidades de partida incluyen la cogeneración Medidas para alcanzar los objetivos • Mayor diligencia en simplificar los procedimientos administrativos de autorización • Sistema de incentivación al Calor Renovable (ICAREN) sin fecha límite • Mayor diligencia en el desarrollo de las infraestructuras de transporte • Fomento de la aplicación agrícola de los digestatos, fechas de inicio y fin no definidas (se incorporó 2012-2020 en documento final) Integración del biogás en la red de gas natural • No se considera en el documento Registro de preasignación • No debería ser aplicable para el biogás Cupo • Necesidad de cupo específico para biogás agroindustrial (600 MW) Evaluación económica emisiones CO2 evitadas • Trasladar el beneficio de los productores de biogás agroindustrial Esquema de tarifas • No se menciona • Necesidad de tramos tanto inferiores como superiores • Garantía de mantenimiento durante 20 años

P á g i n a | 217


Cultivos energéticos • Posibilidad de ciertos cultivos complementarios con purines Creación de empleo • No está considerado

3.2

OBSERVACIONES DE LA ASOCIACIÓN EUROPEA DEL BIOGÁS

P á g i n a | 218


3.3

3.3.1


EVOLUCIÓN 2010-2020 DEL MIX DE GENERACIÓN ELÉCTRICA

Merece especial mención el esfuerzo en los próximos años sobre tecnologías como el biogás (..) de gran potencial energético, que hasta ahora han evolucionado por debajo de su potencialidad. En términos relativos (…..) la biomasa y biogás cuyas producciones, se espera, pasen a experimentar significativos aumentos, entre un 7% y un 12,6% de media anual a lo largo del periodo 2009-2020 3.3.2

EVOLUCIÓN DEL AREA DE BIOGÁS

La evolución prevista para las instalaciones de generación eléctrica a partir de biogás tiene en cuenta que el biogás agroindustrial jugará un papel predominante, y que su actual escasa implantación irá aumentando de forma sustancial a lo largo del periodo de vigencial del Plan, hasta suponer más del 50% del total en el año 2020. La previsión de crecimiento es más lenta en los primeros años, y se considera que, a medida que se vaya instalando la potencia, la velocidad de instalación de potencia irá aumentando (…) también se ha contemplado que las ayudas Del Plan de Biodigesitón de Purines 2009-2012 pueden contribuir positivamente a facilitar el desarrollo de plantas de biogás agroindustrial (…) . En cuanto a otros tipos de biogás, se ha considerado que el biogás de vertedero crecerá inicialmente para después sufrir un retroceso (debido a las políticas de desvío de residuos biodegradables de los vertederos), y que el biogás de FORSU y de lodos EDAR también crecerá (…)

P á g i n a | 219


4 MESA DEL BIOGÁS. MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE RURAL Y MARINO 4.1

OBSERVACIONES DE LA ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DEL BIOGÁS EN ESPAÑA

MARM: “EL SECTOR DEL BIOGÁS AGROINDUSTRIAL EN ESPAÑA” Estudio a fondo del biogás, elaborado por el MARM y la Mesa del Biogás Magnífico informe (Libro Blanco) soportado y reconocido por el sector COMENTARIOS DE LA ASOCIACIÓN Modelos de rentabilidad según potencia instalada, no en cantidades y tipos de materias primas Inventario de potencia instalada (14,3 MW) Subproductos disponibles (78,87 MT/año) Cupo de potencia para 2020 (216 MW) Uso de cultivos energéticos de forma selectiva Se considera la necesidad de tratamiento del digestato P á g i n a | 220


Se considera la necesidad de tratamiento del digestato

Se proponen tarifas que tengan en cuenta la inversión O&M adicional para el tratamiento del digestato Incremento de tarifas compensado con ahorro en derechos de emisión de CO2

P á g i n a | 221


5 PROPUESTA MODIFICACION DEL RD 661/2007 5.1

INTRODUCCCIÓN

A continuación citamos los Grupo , Subgrupo y Categorías según RD 661/2007, que competen a este estudio.

P á g i n a | 222


5.2

OBSERVACIONES DE LA ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DEL BIOGÁS EN ESPAÑA

ALEGACIONES DE LA ASOCIACIÓN

Eliminación del derecho a la percepción del complemento por eficiencia Reducción de la bonificación por cumplimiento del factor de potencia Aplicación de la bonificación con periodicidad horaria Restricciones a los cambios de titularidad y derechos de transmisión durante cuatro años

P á g i n a | 223


5.3

OBSERVACIONES DE LA ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DEL BIOGÁS EN ESPAÑA AL INFORME ELABORADO POR LA CNE

CNE Informe a la propuesta de modificación del RD 661/2007 La CNE incorpora nuevas propuestas de modificaciones ALEGACIONES DE LA ASOCIACIÓN

5.4

Propuesta de reducción de tarifas para plantas >500 kW de hasta un 38,2% (6,33c€/kW) Coste de inversión: 875 €/kW instalado Horas medias de funcionamiento: 3.100 h/año Incorporación de la pirolisis al grupo b.7.2


BORRADOR DE RD MODIFICANDO EL 661 E INFORME DE LA CNE Origen de la revisión de tarifas: • •

Objetivos del PER RD 661/2007, artículo 44: Actualización y revisión de tarifas, primas y complementos 3.Durante el año 2010, a la vista del (…..) PER 2005-2010 y de la Estrategia de Ahorra y Eficiencia Energética en España (E4), así como de los nuevos objetivos (…del) Plan de Energías Renovables para el periodo 2011-2020, se procederá a la revisión de las tarifas, primas, complementos y límites inferior y superior (….). Cada cuatro años, a partir de entonces, se realizara una revisión (…) Las revisiones a las que se refiere este apartado (….) no afectarán a las instalaciones cuya acta de puesta en servicio se hubiera otorgado antes del 1 de enero del segundo año posterior al año, en que se haya efectuado la revisión 4. Se habilita a la Comisión Nacional de energía para(…….) para recopilar información de las inversiones, costes, ingresos y otros parámetros de las distintas instalaciones reales que configuran las tecnologías tipo

P á g i n a | 224


La revisión en curso (2010) aplicará para las plantas cuya puesta en servicio se obtendría después del 1 de enero de 2012

⇒ Contenido subgrupo b.7.2 Propuesta CNE. Incorporar no solo la tecnología de la biodigestión sino también la gasificación o pirolisis ⇒ Tarifas/Primas Propuesta CNE: Rebajar primas para las plantas de biogás de potencia superior a 500kWe ⇒ Complementos por Energía Reactiva (CER) o Propuesta MITyC: Se establece un rango obligatorio de cumplimiento del Fp, sin bonificación pero con penalización del 3%, y un rango voluntario con incentivo del 4% (para un factor de potencia próximo a la unidad). El incumplimiento de una hora penalizaría las 24 horas del día. o Corrección CNE: Modificar propuesta para que el incumpliento de la consigna del factor de potencia en una hora penalice únicamente a esa hora y no las 24 horas del día, sin perjuicio de que se puedan incrementar las penalizaciones

6 PER 2011-2020 6.1

OBSERVACIONES DE LA ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DEL BIOGÁS EN ESPAÑA • • • • • •

El RD 661/2007 fija el compromiso de elaboración del PER 2011-2020 PANER: Comisión Europea PER: Sociedad española, desarrollado en el marco del PANER En proceso de elaboración Las previsiones para 2020 superan los objetivos marcados por Brusulas Aprobación prevista para finales de 2011

P á g i n a | 225

CAPITULO 7.

EVOLUCIÓN DEL BIOGÁS

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 7. EVOLUCIÓN DEL BIOGÁS

1 INTRODUCCIÓN Fuente: Barómetro de biogás.http://www.eurobserv-er.org/pdf/baro200b.asp

El sector del biogás está abandonando progresivamente sus actividades básicas de limpieza y tratamiento de residuos y se está involucrando en la producción de energía, en algunos países utilizando también cultivos energéticos para la producción de biogás. En toda la Unión Europea el crecimiento de la energía primaria ha crecido otro 4,3%. La producción de biogás tiene la ventaja de conciliar dos políticas de la Unión Europea: la Directiva sobre energías renovables (2009/28/CE) y los objetivos de gestión de residuos orgánicos europeos (Directiva 1999/31/CE relativa al vertido de residuos). Estas políticas han llevado a una serie de Estados miembros a fomentar la producción de biogás y han establecido sistemas de incentivos para pagar la electricidad (tarifas de alimentación, certificados ecológicos, ofertas).

2 EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN EUROPA 2.1

INTRODUCCIÓN


Según la Directiva 2009/28/CE, el uso de materiales agrícolas, como estiércol, purines y otros residuos animales y orgánicos, para la producción de biogás, tiene un gran potencial desde el punto de vista de evitar emisiones de gases de efecto invernadero, así como grandes ventajas ambientales. Además, las instalaciones de biogás pueden contribuir al desarrollo de las zonas rurales, ofreciendo a los agricultores nuevas posibilidades de ingresos. La biomasa supone en la actualidad sólo 2/3 de la energía renovable en Europa y de acuerdo con el estudio de la Agencia de Medio Ambiente Europea (EEA, 2006 “How much bionergy can Europe produce without harming the environment”) no se está explotando en todo su potencial la agricultura y debería esperarse un gran crecimiento en los próximos años. Para junio de 2010 los EEMM de la UE deben desarrollar sus planes de acción de energías renovables, donde deben marcarse objetivos concretos de producción de calor, electricidad y transporte, la cantidad que se produce encada caso a partir de fuentes de energía renovables y las medidas que se adopten para alcanzar dichos objetivos. En este contexto, es importante integrar la producción de biogás. Como se observa en la figura , la producción total de biogás en Europa, es de 8.346,0 ktep, de los cuales aproximadamente el 36% procede de vertederos, el 52% de biogás de digestores y el 12% restante de depuradoras, lo que se corresponde con 3.001,6, 4.340,7 y 1003,7 ktep respectivamente. P á g i n a | 227


Fuente: Barómetro de biogás.http://www.eurobserv-er.org/pdf/baro200b.asp

La política de apoyo a las energías renovables de la Unión Europea tiene como base el Libro Blanco de las Energías Renovables publicado por la Comisión Europea en noviembre de 1997. El Libro Blanco, después de un amplio debate público iniciado por la publicación de un Libro Verde en noviembre de 1996 adoptó como objetivo, para la Unión Europea en su conjunto, que las fuentes de energía renovables cubrieran un 12% del total de la demanda energética en el año 2010. El Libro Blanco de las Energías Renovables señalaba que la principal contribución al crecimiento de las fuentes de energía renovables en la Unión Europea podría provenir de la biomasa, e incluía una serie de medidas prioritarias conducentes a salvar los obstáculos de acceso al mercado de las energías renovables Sector Biogás En lo que respecta al uso energético del biogás, el objetivo establecido para 2010 fue el de incrementar su participación en el consumo energético de la Unión en 15 millones de tep.

P á g i n a | 228


2.2

ANÁLISIS BARÓMETRO DE BIOGÁS EUROBSERV’ER. AÑOS 2008-2009-2010

EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN TÉRMINOS DE ENERGÍA PRIMARIA (ktep) EUROPA 2006 2007 2008 2009 Estimación

Alemania Austria Bélgica Chipre Dinamarca Eslovaquia Eslovenia

España Estonia Finlandia Francia Gran Bretaña Grecia Hungria Italia Irlanda Letonia Lituania Luxemburgo Países Bajos Polonia

Portugal República Checa Rumanía Suecia TOTAL

P á g i n a | 229

1.665,3 118,1 77,6 0,0 92,9 7,6 8,4 319,7

3.659,1 216,9 79,5 0,2 93,5 7,5 11,9 192,4

4.229,5 174,5 87,6 0,2 93,8 10,3 14,1 203,2

4.213,4 165,1 124,7 0,2 99,6 16,3 22,4 183,7

4º país más productor




4,2 36,4 298,1 1.498,5 29,8 12,2 383,2 32,3 X 2,0 9,2 141,1 62,4 9,2

4,2 41,7 418,9 1.584,4 35,3 6,7 387,9 33,5 7,5 2,5 9,1 176,5 64,7 15,8

2,8 45,0 453,1 1.625,4 33,6 21,8 410,0 35,4 8,8 3,0 9,2 225,7 93,1 23,0

2,8 41,4 526,2 1.723,9 58,7 30,7 444,3 35,8 9,7 4,7 12,3 267,9 98,0 23,8

17º país de mayor producción




63,4

76,2

90,0

129,9

X 27,2 4. 898,9

1,3 96,5 7.223,5

0,6 102,4 7.999,3

1,3 109,2 8.346,0


EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN BRUTA DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE BIOGÁS (GWh) EUROPA 2006 2007 2008 2009 Estimación

Alemania Austria Bélgica Chipre Dinamarca Eslovaquia Eslovenia España Estonia Finlandia Francia Gran Bretaña Grecia Hungria Italia Irlanda Letonia Lituania Luxemburgo Países Bajos Polonia Portugal República Checa Rumanía Suecia TOTAL

P á g i n a | 230

7.446,0 447,1 278,9 0,2 280,1 4,0 34,7 666,3 14,1 22,3 522,7 4.887,0 107,9 22,1 1.303,7 122,0 X 5,4 32,6 361,3 160,1 32,6 175,8 X 46,3 16.973,2

8.351,3 831,4 343,9 1,4 271,3 11,0 48,2 608,0 12,4 29,3 625,4 5.173,4 183,4 27,8 1.447,3 118,8 36,9 5,2 36,6 511,0 195,8 65,4 215,2 X 64,0 19.214,4

8.317,8 968,7 337,2 1,4 248,1 14,0 48,7 584,5 9,3 29,5 682,5 5.322,7 191,4 47,0 1.599,5 127,3 39,6 9,1 38,5 732,7 246,6 71,4 266,9 X 30,3 19.964,7

9.979,0 602,0 333,3 12,0 298,7 15,0 55,9 584,0 9,3 29,0 700,3 5.304,9 191,3 68,2 1.599,2 127,0 39,6 9,0 43,8 734,0 251,6 71,0 266,9 1,0 30,0 21.356,3


2.3

2.3.1

COMPARACIÓN DE LA TENDENCIA ACTUAL CON LOS OBJETIVOS PLANTEADOS

OBJETIVO DEFINIDO EN EL LIBRO BLANCO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES PUBLICADO POR LA COMISIÓN EUROPEA EN NOVIEMBRE DE 1997

_Referencia: Anexo II. Contribuciones estimadas por sector - Situación prevista en el 2010 II.1 Biomasa

Previsión del uso adicional de la bioenergía en el año 2010 según la hipótesis presentada Explotación de biogás (producción animal, tratamiento de aguas residuales, vertidos) Residuos agrícolas y forestales Cultivos energéticos

_Referencia: EurObserv’ER 2010

P á g i n a | 231

90 Mtep 15 Mtep 30 Mtep 45 Mtep


Las escalas actuales de crecimiento son demasiado bajas para satisfacer los objetivos del Libro Blanco de la Comisión Europea. EuroObserv´ER prevé una producción en 8,7 millones de toneladas en 2010 (Tasa media de crecimiento anual 4,4% en 2009 y 2010).

2.3.2

OBJETIVO DEFINIDO EN PLAN DE ACCIÓN SOBRE LA BIOMASA, COMUNICACIÓN DE LA COMISIÓN COM (2005) 628 FINAL BRUSELAS 07/12/2005

_Referencia: Anexo 3-A scenario to increase biomass energy using current technologies A scenario to increase biomass energy using current technologies Mtoe

Current Future Difference (2003) (2010) Electricity 20 55 35 Heat 48 75 27 Transport 1 19 18 TOTAL 69 149 80 El alza importante de precios en materias primas agrícolas limitan el crecimiento de la producción de biogás en agricultura, motor de crecimiento de biogás en Europa, por debajo niveles pronosticados anteriormente

2.3.3

OBJETIVO DEFINIDO EN LA DIRECTIVA 2009/28/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO DE 23 DE ABRIL DE 2009 La Directiva de 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de abril de 2009, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, fija como objetivos generales conseguir una cuota del 20 % de energía procedente de fuentes renovables en el consumo final bruto de energía de la Unión Europea (UE) y una cuota del 10 % de energía procedente de fuentes renovables en el consumo de energía en el sector del transporte en cada Estado miembro para el año 2020.

2.4

TABLA OBJETIVOS DEFINIDOS

CONSUMO DE ENERGÍA GENERADA A PARTIR DE FUENTE DE ENERGÍAS RENOVABLES EN TÉRMINOS DE PORCENTAJE DEL CONSUMO TOTAL DE ENERGÍA 2010 2012 2016 2020 OBJETIVO OBJETIVO OBJETIVO OBJETIVO LIBRO BLANCO 12% n.d. XXX XXX (en EUROPA)

P á g i n a | 232

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 7. EVOLUCIÓN DEL BIOGÁS PLAN DE FOMENTO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN ESPAÑA 2000-2010 (en ESPAÑA) PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2000-2005 (en ESPAÑA) DIRECTIVA 2009/28/CE (en ESPAÑA) ANTICIPO PER 2011-2020 (en ESPAÑA)

12%

XXX

XXX

XXX

12%

XXX

XXX

XXX

XXX

11,0%

13,8%

20%

XXX

15,5%

18,8%

22,7%

ELECTRICIDAD GENERADA A PARTIR DE FUENTE DE ENERGÍAS RENOVABLES EN TÉRMINOS DE PORCENTAJE DEL CONSUMO BRUTO DE ELECTRICIDAD 2004 2010 2020 OBJETIVO OBJETIVO IDAE. Datos reales provisionales.(en ESPAÑA) 19,4% XXX XXX LIBRO BLANCO .(en EUROPA) XXX 23,5% XXX DIRECTIVA 2001/77/CE.(en EUROPA) XXX 22% XXX DIRECTIVA 2001/77/CE.(en ESPAÑA) XXX 29,4% XXX PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2005-2010. XXX 30,3% XXX ESCENARIO Tendencial/PER (en ESPAÑA) ANTICIPO PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 20112020 (en ESPAÑA)

XXX

XXX

42,3%

SECTOR TRANSPORTE *PORCENTAJE DE BIOCARBURANTES EN TRANSPORTE **PORCENTAJE DE FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES EN EL CONSUMO DE ENERGÍA EN EL TRANSPORTE 2005 2010 2020 OBJETIVO OBJETIVO OBJETIVO DIRECTIVA 2003/30/C, DE 8 DE MAYO DE 2003 *2% *5,75% XXX (EUROPA) PLAN DE FOMENTO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES XXX XXX XXX EN ESPAÑA 2000-2010 (ESPAÑA) PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2000-2005 XXX *5,75% XXX (ESPAÑA) DIRECTIVA 2009/28/CE XXX XXX **10% XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX

P á g i n a | 233


3 EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN ESPAÑA 3.1

3.1.1

ANÁLISIS PER 2005-2010. PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2005-2010

EL FUTURO PER 2011-2020

El Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial, prevé la elaboración de un Plan de Energías Renovables para su aplicación en el período 2011-2020 (PER 2011-2020). El PER 2011-2020, que se encuentra en elaboración (IDAE), incluirá los elementos esenciales del PANER (Plan de Acción Nacional de Energía Renovables 2011-2020) así como análisis adicionales no contemplados en el mismo y un detallado análisis sectorial que contendrá, entre otros aspectos, las perspectivas de evolución tecnológica y la evolución esperada de costes. El Ministerio de Industria, Comercio y Turismo deberá presentar el nuevo PER en la Unión Europea antes del 21 de diciembre de 2010

3.1.2

ANTECEDENTES DEL PER 2005-2010

El Plan de Energías Renovables en España (PER) 2005-2010, constituye la revisión del Plan de Fomento de las Energías Renovables en España 20002010 aprobado en 1999. Con esta revisión, se trata de mantener el compromiso de cubrir con fuentes renovables al menos el 12% del consumo total de energía en 2010, objetivo que informa las políticas de fomento de las energías renovables en la Unión Europea desde la aprobación del Libro Blanco (Comunicación de la Comisión: Energía para el futuro: Fuentes de Energía Renovables para una Estrategia y un Plan de Acción Comunitarios. Documento COM (97) 599 final. Bruselas, 26.11.1997) y que en España fue establecido por la Ley del Sector Eléctrico (Ley 54/1997, de 27 de noviembre), y dio lugar al mencionado Plan de Fomento. La revisión coincide con la elaboración de un “Plan de Acción 2005–2007”, que plantea las líneas prioritarias de actuación para el lanzamiento de las medidas contempladas en la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 20042012 (E4) durante los próximos años. El Plan de Energías Renovables en España (PER) 2005-2010 incorpora otros dos objetivos indicativos para el año 2010 adoptados con posterioridad al Plan de Fomento de las Energías Renovables en España 200-2010 aprobado en 1999, descritos en la Directiva 2001/77/CE y la Directiva 2003/30/CE P á g i n a | 234


29,4% de generación eléctrica con renovables 5,75% de biocarburantes en transporte En el plan además, deben también considerarse los nuevos compromisos de carácter medioambiental, muy especialmente los derivados del Plan Nacional de Asignación de Derechos de Emisión 20052007 (PNA), aprobado mediante Real Decreto 1866/2004, de 6 de septiembre, y en general los relativos al cumplimiento del Protocolo de Kioto, que entró en vigor el 16 de febrero de 2005.

3.1.2.1

PLAN DE FOMENTO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN ESPAÑA 2000-2010

En el ecuador del Plan de Fomento de Energías Renovables 20002010 aprobado en 1999, con un crecimiento global de las energías renovables sensiblemente inferior al previsto, y con unos incrementos del consumo de energía notablemente superiores, a finales de 2004 la contribución porcentual de las energías renovables al consumo de energía primaria tan sólo había aumentado unas décimas con respecto a 1998, año de referencia del Plan de Fomento. A finales de 2004, se había alcanzado un cumplimiento acumulado del 28,4% sobre el objetivo global de incremento de las fuentes renovables previsto para 2010. Tres fuentes renovables han evolucionado hasta la fecha de forma satisfactoria: • Eólica • Biocarburantes • Biogás. La energía minihidráulica avanza más despacio de lo previsto y áreas como la biomasa y las solares se están desarrollando sensiblemente por debajo del ritmo necesario para alcanzar los objetivos finales.

P á g i n a | 235


Area de biogás Dentro del área de biogás el Plan de Fomento fijó un el objetivo de alcanzar los 111,20 MW y 239.103 tep a finales del año 2010, en lo que suponía un crecimiento de 78 MW y 150.000 tep durante el periodo 1999-2010, a finales de 2003 ya se superó el objetivo propuesto, por lo que se hace necesario establecer un nuevo objetivo más acorde con la evolución del sector durante los últimos años y sus perspectivas de crecimiento.

3.1.2.2 DIRECTIVA 2001/77/CE Y DIRECTIVA 200/30/CE Tras la aprobación del Plan de Fomento han sido establecidos otros dos objetivos indicativos que hacen referencia a la generación de electricidad con fuentes renovables y al consumo de biocarburantes, que es necesario contemplar en el Plan de Energías Renovables 2005-2010: •

La Directiva 2001/77/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 27 de septiembre de 2001, contempla una serie de actuaciones, tanto por parte de los Estados miembros, como por parte de la Comisión Europea, para promocionar la electricidad generada con fuentes de energía renovables en el mercado interior de la electricidad. Objetivos indicativos nacionales para 2010. Caso de España: ⇒ La electricidad generada con fuentes de energías renovables alcance el 29,4% del consumo nacional bruto de electricidad.

•

La Directiva 2003/30/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, del 8 de mayo de 2003, relativa al fomento del uso de biocarburantes u otros combustibles renovables en el transporte, establece unos objetivos indicativos, calculados sobre la base del contenido energético, de la gasolina y el gasóleo comercializados con fines de transporte en los respectivos mercados nacionales. La directiva ha sido transpuesta a la legislación española a través del Real Decreto 1700/2003, de 15 de diciembre Objetivos indicativos. Caso de España: ⇒ 2% finales de 2005 ⇒ 5,75% finales de 2010

3.1.3

ELABORACIÓN DEL PER 2005-2010

Para la elaboración del Plan de Energías Renovables 2005-2010 se ha llevado a cabo un estudio específico sobre los diversos escenarios que cabría considerar: Escenarios energéticos generales: • Escenario Tendencial P á g i n a | 236


•

Escenario de Eficiencia

Escenarios de desarrollo de las energías renovables: • Actual • Probable • Optimista Habiéndose elegido como referencia para el establecimiento de objetivos del Plan, el escenario energético “Tendencial”, y como escenario de energías renovables, el llamado “Probable”, cuyos objetivos dan cuerpo a este Plan de Energías Renovables 2005-2010. A esta referencia común la denominaremos en adelante Escenario del Plan de Energías Renovables o Escenario PER.

Se estima pues, en principio, que ambos escenarios, considerados simultáneamente, permitirán alcanzar un nivel adecuado de cumplimiento de los compromisos para 2010 y pueden, por tanto, conformar una referencia común para el análisis sectorial detallado que se presenta a continuación.

3.1.4

EVOLUCIÓN ENERGÍAS RENOVABLES EN ESPAÑA.

P á g i n a | 237


El Plan de Energías Renovables abarca el periodo 2005-2010 y utiliza, por tanto, como año base o de referencia el año 2004. La tabla siguiente recoge datos reales de producción con energías renovables en 2004, así como del consumo de energía primaria, elaborados por el IDAE y el Ministerio de industria, Turismo y Comercio, respectivamente, con la información disponible a fecha de elaboración del presente documento. Como puede observarse, las energías renovables representan a finales del 2004 el 6,5% del consumo de energía primaria en España, aunque es necesario señalar que 2004 no fue un buen año hidráulico y eso ha reducido la contribución de estas fuentes con respecto a la producción potencial en un año medio. Por ello, para la comparación de escenarios y para los trabajos de planificación es más representativo considerar la producción teórica correspondiente a un año medio, calculada a partir las potencias reales existentes en cada área, y no la producción real. De esta manera, se consigue filtrar el sesgo que introduciría la mayor o menor disponibilidad de recursos hídricos, eólicos o solares, en el año de referencia y en los sucesivos años de planificación. Y así se ha hecho para el establecimiento de objetivos del nuevo Plan, como también se hizo cuando se elaboró el Plan de Fomento y, por tanto, en el balance del mismo. La tabla siguiente recoge la situación de las energías renovables a finales de 2004, pero en esta ocasión con producciones teóricas para un año medio.

PRODUCCIÓN CON ENERGÍAS RENOVABLES EN 2004 TÉRMINOS DE ENERGÍA PRIMARIA (ktep)

(AÑO MEDIO)

GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD Hidráulica (>50 MW) incluye producción con bombeo puro Hidráulica (entre 10 y 50 MW) Hidrálulica (<10 MW) Biomasa R.S.U. Eólica Solar Fotovoltaica Biogás Solar Termoeléctrica TOTAL…………………………………………………………………………………….. USOS TÉRMICOS Biomasa Biogás Térmico Solar térmica de baja temperatura Geotermia TOTAL…………………………………………………………………………………….. BIOCARBURANTES (Transportes) Biocarburantes (transportes) TOTAL……………………………………………………………………………………..

P á g i n a | 238

EN

1.978,6 498,2 466,2 680,0 395,1 1.683,1 4,8 266,7 0 5.973 3.487 28 51 8 3.574 228 228


TOTAL ENERGÍAS RENOVABLES CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA ENERGÍAS RENOVABLES / ENERGÍA PRIMARIA (%)

9.774,9 141.567 6.9%

En este caso, la participación de las energías renovables asciende, a finales de 2004, al 6,9% del consumo de energía primaria. Y estos son los datos de partida considerados en el nuevo Plan —con la excepción de las pequeñas contribuciones del biogás para usos térmicos y la energía geotérmica, para las que no se establecen objetivos—

213.34 0

ARAGÓN

7%

1.154

194,3

12.473

ASTURIAS

5%

145

90,3

475, 8 52,8

9.022

BALEARES

1,4%

3

XX

XX

78.362

CANARIAS

0,2%

139

1,4

XX

95.731

CANTABRIA

1,0%

0

53,5

12,8

1.501

CASTILLA Y LEÓN

17,1%

1.543

263,8

377, 6

34.646

CASTILLA LA MANCHA

3,5%

1.534

105,1

154

7.845

CATALUÑA

12,9%

94

232,4

670

82.358

COMUNIDAD VALENCIANA

3,9%

21

44,7

69,3

58.199

EXTREMADURA

4,4%

0

25,2

112

3.310

GALICIA

20,7%

1.830

214,9

432, 4

8.911

LA RIOJA

0,6%

356

45,9

XX

204

P á g i n a | 239

AREA DE BIOCARBURANTES Consumo de biocarburantes en España . A finales de 2004 (tep)

284, 8

AREA DE BIOGAS Consumo de biogás (ELÉCTRICO) en España . A finales de 2004 (tep)

197,7

7,86

937.260

8.456

XXX

0,673

173.919

5.910

XXX

0,340

227.862

24.956

3.600

1,327

49.801

1.106

XXX

1,196

2.608

xxx

XXX

0,068

48.910

3.719

XXX

2,729

448.210

14.483

XXX

1,778

284.971

1.523

36.000

4,107

298.015

55.271

50.400

2,827

229.420

16.783

XXX

0,538

119.810

405

XXX

0,506

683.497

27.875

64.500

0,151

34.826

1.765

XXX

AREA DE BIOMASA. Consumo de biomasa en España . A finales de 2004 (tep)

350

SECTOR SOLAR FOTOVOLTAICO Potencia instalada 2004 (MWp)

12,9%

SECTOR SOLAR TERMOELÉCTRICO 2004

ANDALUCÍA(Ceu ta y Melilla)

A FINALES DE 2004 NO SE HA PUESTO EN MARCHA EN ESPAÑA NINGÚN PROYECTO DE ENERGÍA SOLAR TERMOELÉCTRICA

SECTOR EÓLICO Potencia acumulada a finales de 2004 (MW)

SECTOR HIDROELÉCTRICO Potencia acumulada con Centrales Hidroeléctricas entre 10 y 50 MW a finales 2004 (MW) SECTOR SOLAR TÉRMICO Distribución de la superficie instalada a 2004 (m2)

1998 Situación año medio Plan Fomento de las Energías Renovables en España 20002010

SECTOR HIDROELÉCTRICO Potencia acumulada con Centrales Hidroeléctricas <10MW a finales 2004 (MW)

PARTICIPACIÓN DE LAS COMUNIDADES AUTÓNOMAS AL BALANCE DE ENERGÍAS RENOVABLES EN ESPAÑA . REFERENCIA PER 2005-2010. PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 7. EVOLUCIÓN DEL BIOGÁS MADRID

2,6%

0

45,5

53,4

56.204

2,384

79.937

88.265

4.500

MURCIA

1,1%

49

18,3

14,4

19.321

1,032

65.709

4.896

51.200

NAVARRA

2,7%

854

161,2

19,6

11.661

5,443

313.303

2.824

XXX

PAIS VASCO

3%

85

54,8

28,8

4.849

2,400

168.977

8.492

18.000

TOTAL

100%

8.155

1.749

2.897

700.433

37,0

4.167.035

266.724

228.200

PRODUCCIÓN CON ENERGÍAS RENOVABLES EN TÉRMINOS DE ENERGÍA PRIMARIA (ktep) PFER 2000-2010 Plan de Fomento de las Energías Renovables en España. Escenario de Ahorro Base PER 2000-2005 Plan de Energías Renovables. Escenario Tendencial/PER PFER RESULTADOS A finales 1998 (7.173 ktep)

[Año medio (7.114 ktep) Lo que supone un 6,2% del consumo total de energía primaria (113.939 ktep)] BIOMASA

PFER OBJETIVO DE INCREMENTO Periodo 1999 2010 (9.525 ktep)

PFER OBJETIVO 2010 (16.639 ktep) 12,3% del consumo total de energía primaria (134.965 ktep)

RESULTADOS INCREMENTO Periodo 1999-2004 (2.701 ktep)

PER RESULTADOS 2004 Año medio (9.739 ktep) 6,9% del consumo total de energía primaria (141.567 ktep)

PER OBJETIVO DE INCREMENTO 2010 Periodo 20052010 (10.481 ktep)

PER OBJETIVO 2010 (20.220 ktep) 12,1% del consumo total de energía primaria (167.100 ktep)

(Usos termicos/Generación electricidad)(Centrales Biomasa, Co-combustión biomasa)

3.644,6

6.000

9.640

538

4.167

5.040

9.208

BIOCARBURANTES

XXX

500

500

228

228

1.972

2.200

BIOGÁS

En Biomasa

150

150

186

267

188

455

EÓLICA

123,37

1.680

1.852

1.511

1.683

2.231

3.914

3,58

3

0

4

0

482,03

192

594

64

No contemplada 466

No contemplada 575

2.644,69

No contemplado 542

No contemplado 7

No contemplada 498

No contemplado

XXX

No contemplado 60

59

No contemplado 557

XXX

-

2.121

-

1.979

0

1.979

246,75

436

681

134

395

0

395

26,54

309

335

25

51

325

376

1,43

17

19

4

5

48

52

XXX

180

180

0

No contemplada

509

509

GEOTERMIA HIDRÁULICA (<10MW) (Minihidráulica) HIDRÁULICA (>10MW) HIDRÁULICA 10-50 MW HIDRÁULICA >50 MW RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS SOLAR TÉRMICA SOLAR FOTOVOLTAICA SOLAR TERMOELÉCTRICA

P á g i n a | 240

109


3.1.5

GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE FUENTES DE ENERGÍAS RENOVABLES. GENERACIÓN BRUTA DE ELECTRICIDAD 2004 2010 Datos reales OBJETIVO Plan de Energías Renovables 2005-2010 provisionales. ESCENARIO Tendencial/PER Estimación IDAE

Carbón Petróleo Gas Natural Nuclear Hidráulica (>10 MW) Hidráulica (<10 MW) Biomasa Residuos Sólidos Urbanos Eólica Solar fotovoltaica Biogás Solar termoeléctrica TOTAL SALDO ELÉCTRICO (Imp-Exp) CONSUMO BRUTO DE ELECTRICIDAD

3.1.6

GWh 80.254 24.037 54.831 63.523 28.770 4.729 2.193 1.223 15.056 57 825 0 275.497 -3.030 272.467

% 29,1 8,7 19,9 23,1 10,4 1,7 0,8 0,4 5,5 0,0 0,3 0,0 100

GWh 46.616 9.150 111.877 63.705 31.494 6.692 14.015 1.223 45.511 609 1.417 1.298 333.607 3.800 337.407

% 14,0 2,7 33,5 19,1 9,4 2,0 4,2 0,4 13,6 0,2 0,4 0,4 100

ANÁLISIS SECTORIAL. ÁREA DE BIOGÁS

La justificación actual para la producción de biogás a partir del tratamiento de residuos biodegradables es principalmente medioambiental, considerándose por tanto un subproducto P á g i n a | 241


del proceso de tratamiento. El posible aprovechamiento energético del biogás (tanto térmico como eléctrico) tiene su punto de partida en cuatro tipos de residuos biodegradables: 1. Residuos Ganaderos La digestión anaerobia es una tecnología interesante para tratar los residuos producidos en explotaciones ganaderas intensivas con alta concentración de ganado. No obstante, y debido a la competencia de otras tecnologías, como el secado térmico de purines empleando gas natural como combustible, esta aplicación tiene en nuestro país un nivel de utilización muy bajo en la actualidad. 2. Lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) Los lodos de depuración procedentes de los tratamientos primario y secundario que se realizan en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales pueden someterse a tecnologías de digestión anaerobia para producir biogás, lo que resulta especialmente interesante, cuando de considerar una aplicación energética del biogás producido se trata, a partir de la cifra de 100.000 habitantes equivalentes. En la actualidad, y fruto de la propia evolución de este sector de tratamiento de residuos en nuestro país, la utilización energética del biogás generado a partir de este tipo de residuo ha alcanzado un importante grado de desarrollo. 3. Residuos industriales biodegradables El empleo de tecnologías de digestión anaerobia para el tratamiento de los residuos biodegradables generado en industrias como la cervecera, azucarera, alcoholera, láctea, oleícola, etc., es bastante común en nuestro país, y sus perspectivas de desarrollo son consistentes por cuanto este tipo de tecnologías están insertas perfectamente dentro del propio proceso industrial. 4. Fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (RSU). Este tipo de residuos pueden emplearse para producir biogás de dos maneras principales: a través de la desgasificación de vertederos o bien mediante la digestión anaerobia en biorreactores. En el primer caso se trata de una tecnología de interés a partir de un volumen de capacidad de 200-250 t/día de capacidad, tecnología que ha experimentado un interesante despegue en España en los últimos años. En cuanto a la digestión anaerobia de estos residuos en biorreactores, se trata de una tecnología que, hoy por hoy, resulta menos interesante para tratar estos residuos que otros procesos más simples como el compostaje aerobio. EVOLUCIÓN DEL CONSUMO DE BIOGÁS En términos de Energía primaria (ktep)

P á g i n a | 242

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

80

105

116

126

161

248

267


En términos de potencia instalada (MW)

33

45

50

55

73

125

141

CONSUMO DE BIOGÁS EN ESPAÑA A FINALES DE 2004 (tep) TOTAL: 266.724 tep ANDALUCÍA/MELILLA 8.456 ARAGÓN 5.910 ASTURIAS 24.956 BALEARES 1.106 CANARIAS XXX CANTABRIA 3.719 CASTILLA Y LEÓN 14.483 CASTILLA LA MANCHA 1.523 CATALUÑA 55.271 COMUNIDAD VALENCIANA 16.783 EXTREMADURA 405 GALICIA 27.875 LA RIOJA 1.765 MADRID 88.265 MURCIA 4.896 NAVARRA 2.824 PAIS VASCO 8.492

3.1.6.1 OBJETIVOS El desarrollo por Comunidades Autónomas del cumplimiento del objetivo durante el periodo 2005-2010 aparece recogido en el cuadro que se muestra a continuación. Con respecto a él debe tenerse en cuenta que, si bien el objetivo nacional final ha sido fijado, la distribución por Comunidades tiene un carácter estrictamente indicativo. No obstante, y a este respecto, debe hacerse notar que dicha distribución se ha hecho considerando criterios de localización del recurso, tanto en lo que se refiere a la localización de la cabaña ganadera como a la distribución de población o la presencia de industrias generadoras de residuos industriales biodegradables BIOGÁS POR COMUNIDADES

CONSUMO DE BIOGÁS OBJETIVO DE OBJETIVO EN ESPAÑA INCREMENTO 2010 (tep) A FINALES DE 2005-2010 (tep) 2004 (tep) ANDALUCÍA/MELILLA ARAGÓN ASTURIAS P á g i n a | 243

8.456 5.910 24.956

26.480 6.487 5.323

34.936 12.397 30.279


BALEARES CANARIAS CANTABRIA CASTILLA Y LEÓN CASTILLA LA MANCHA CATALUÑA COMUNIDAD VALENCIANA EXTREMADURA GALICIA LA RIOJA MADRID MURCIA NAVARRA PAIS VASCO TOTAL

1.106 XXX 3.719 14.483 1.523 55.271 16.783 405 27.875 1.765 88.265 4.896 2.824 8.492 266.724

8.100 5.650 3.708 14.358 5.834 40.920 11.449 3.890 6.817 4.705 18.842 13.472 6.472 5.492 188.000

9.206 5.650 7.427 28.841 7.357 96.191 28.232 4.295 34.692 6.470 107.107 18.368 9.296 13.984 454.728

A continuación se recogen los objetivos energéticos propuestos por tipo de residuo empleado para la producción de biogás. Corresponden a incremento de energía primaria durante el periodo 2005-2010. PER 2005-2010 RESIDUOS (tep) RESIDUOS GANADEROS FRACCIÓN ORGÁNICA DE R.S.U. RESIDUOS INDUSTRIALES BIODEGRADABLES LODOS DE DEPURACIÓN DE APLICACIONES APLICACIONES ELÉCTRICAS

3.1.6.2

8.000 110.000 40.000 30.000 188.000

PROYECTOS DE BIOGÁS

PROYECTOS EUROPEOS Referencia Informe Vigilancia Tecnológica Sectorial elaborado por CIEMAT, Universidad Rey Juan Carlos y Universidad de Alcalá

1998 1999 2000 2001 2002 Evolución de la concesión de proyectos en Europa

2

3

5

13

5

2003

2004

2005

7

6

2

2003

2004

2005

87

19

PROYECTOS ESPAÑA Referencia PER 2005-2010

1998 1999 2000 2001 2002 No P á g i n a | 244

25

11

9

36


Entrada en explotación de proyectos de biogás en términos de energía primaria (ktep) en España

datos

PROYECTOS ESPAÑA Referencia PER 2005-2010

Número de proyectos

Energía primaria (tep)

Objetivo del Plan 2010 (tep)

Cumplimiento del objetivo (%)

Tratamiento de aguas residuales

3

3.222

59.832

5,4%

Residuos ganaderos Residuos industriales Gas de vertedero TOTAL

2 1 24 30

3.875 1.798 177.438 186.333

7.643 26.539 55.986 150.000

50,7% 6,8% 316,9% 379,8%

3.2

3.2.1

ANÁLISIS PANER 2011-2020. PLAN DE ACCIÓN NACIONAL DE ENERGÍAS RENOVABLES

DIRECTIVA 2009/28/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO, DE 23 DE ABRIL DE 2009

La Directiva de 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de abril de 2009, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, fija como objetivos generales conseguir una cuota del 20 % de energía procedente de fuentes renovables en el consumo final bruto de energía de la Unión Europea (UE) y una cuota del 10 % de energía procedente de fuentes renovables en el consumo de energía en el sector del transporte en cada Estado miembro para el año 2020. Y para ello, establece objetivos para cada uno de los Estados miembros en el año 2020 y una trayectoria mínima indicativa hasta ese año. En España, el objetivo se traduce en que las fuentes renovables representen al menos el 20% del consumo de energía final en el año 2020 —mismo objetivo que para la media de la UE—, junto a una contribución del 10% de fuentes de energía renovables en el transporte para ese año. P á g i n a | 245


La Directiva establece la necesidad de que cada Estado miembro elabore y notifique a la Comisión Europea (CE), a más tardar el 30 de junio de 2010, un Plan de Acción Nacional de Energías Renovables (PANER) para el periodo 2011-2020, con vistas al cumplimiento de los objetivos vinculantes que fija la Directiva

3.2.2

ANTICIPO PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2011-2020

El Plan de Acción Nacional de Energías Renovables 2011-2020 se encuentra actualmente en proceso de elaboración, por lo que tanto el escenario como los objetivos para cada una de las tecnologías renovables durante este periodo pueden ser objeto de revisión. Para la formación del escenario del mapa energético en 2020, se ha tenido en cuenta la evolución del consumo de energía en España, el alza de los precios del petróleo en relación a los mismos en la década de los noventa y la intensificación sustancial de los planes de ahorro y eficiencia energética. Las conclusiones principales son las siguientes: •

•

•

En una primera estimación, la aportación de las energías renovables al consumo final bruto de energía sería del 22,7% en 2020—frente a un objetivo para España del 20% en 2020—, equivalente a unos excedentes de energía renovable de aproximadamente de 2,7 millones de toneladas equivalentes de petróleo (tep). Como estimación intermedia, se prevé que en el año 2012 la participación de las energías renovables sea del 15,5% (frente al valor orientativo previsto en la trayectoria indicativa del 11,0%) y en 2016 del 18,8% (frente a al 13,8% previsto en la trayectoria). El mayor desarrollo de las fuentes renovables en España corresponde a las áreas de generación eléctrica, con una previsión de la contribución de las energías renovables a la generación bruta de electricidad del 42,3% en 2020.

Los datos están contenidos en el anticipo del Plan de Renovables 2011-2020, enviado por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio a la Comisión Europea en cumplimiento de la propia directiva comunitaria sobre la materia (2009/28/CE), que contempla objetivos obligatorios de energías renovables para la UE y para cada uno de los Estados miembros en el año 2020, y la elaboración por parte de éstos de planes de acción nacionales para alcanzar dichos objetivos. España hace saber en el informe enviado a Bruselas que está interesada en aprovechar las oportunidades que ofrecen los mecanismos de flexibilidad recogidos en la Directiva, en especial las transferencias estadísticas basadas en acuerdos bilaterales y proyectos conjuntos con terceros países. No obstante, para el aprovechamiento de los excedentes de energía renovable estimados, sobre los que España puede obtener significativos beneficios por su transferencia mediante los mecanismos de flexibilidad previstos en la Directiva, y habida cuenta que alrededor de dos tercios de la generación eléctrica renovable en 2020 se estima sea de carácter no gestionable, P á g i n a | 246


resulta indispensable un mayor desarrollo de las interconexiones eléctricas de España con el sistema eléctrico europeo, circunstancia sobre la que se ha llamado especial atención en el informe remitido a Bruselas.

CONSUMO FINAL DE ENERGÍAS RENOVABLES EN ktep 2008 Energías renovables para generación eléctrica 5.342 Energías renovables para calefacción/refrigeración 3.633 Energías renovables en transporte 601 Total en Renovables en ktep 9.576 Total en Renovables según Directiva 10.687

2012 8.477 3.955 2.073 14.504 14.505

2016 10.682 4.740 2.786 18.208 17.983

2020 13.495 5.618 3.500 22.613 22.382

CONSUMO DE ENERGÍA FINAL EN ktep 2008 2012 2016 2020 Consumo de energía bruta final 101.918 93.321 95.826 98.677 % Energías Renovables/Energía final 10.5% 15.5% 18.8% 22.7%

3.2.3

RESUMEN DE LA POLÍTICA NACIONAL EN MATERIA DE ENERGÍAS RENOVABLES

En el ámbito de la Unión Europea, cada vez ha sido más evidente la necesidad de un avance coordinado en la liberalización de los mercados, en la garantía del suministro, el desarrollo de las infraestructuras de interconexión y la reducción de emisiones contaminantes, entre otras materias. La política energética en España ha avanzado a lo largo de estos ejes comunes de manera armonizada con los países europeos, pero al mismo tiempo se ha singularizado para dar repuesta a los principales retos que han caracterizado tradicionalmente el sector energético español y que, de manera resumida, pueden sintetizarse en los siguientes: • Un consumo energético por unidad de producto interior bruto más elevado. • Elevada dependencia energética • Elevadas emisiones de gases de efecto invernadero, Para dar respuesta a estos retos, la política energética en España se ha desarrollado alrededor de tres ejes: el incremento de la seguridad de suministro la mejora de la competitividad de nuestra economía la garantía de un desarrollo sostenible económica, social y medioambientalmente. El camino emprendido por España, y por la mayoría de países desarrollados, para afrontar los retos señalados, se basa en el desarrollo de estrategias que de manera P á g i n a | 247


simultánea permitan el avance a lo largo de los tres ejes señalados: en el caso de España, de manera prioritaria la política energética se ha dirigido hacia → la liberalización y el fomento de la transparencia en los mercados → el desarrollo de las infraestructuras energéticas → la promoción de las energías renovables y del ahorro y la eficiencia energética.

3.2.4

ANÁLISIS AÑO 2009 (REFERENCIA DEL PANER 2011-2020)

En 2009, las energías renovables han supuesto el 9,4% del abastecimiento de energía primaria, y han representado un 12,2% de la energía final bruta consumida en España de acuerdo a la nueva metodología de cálculo de la participación de energías renovables sobre el consumo final bruto de energía. En los últimos diez años, la producción eléctrica de origen renovable ha experimentado un incremento superior al 40%, alcanzando a en el año 2009 el 24,7% de la producción eléctrica bruta de España. En este último año 2009, las plantas de biocarburantes de nuestro país alcanzaron una capacidad de producción anual de más de 4 millones de tep

P á g i n a | 248


3.2.5

ESCENARIOS ENERGÉTICOS

El consumo mundial de energía de aquí al 2030 aumentará alrededor del 40% según las previsiones de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), impulsado fundamentalmente por la creciente demanda de las economías emergentes, especialmente China e India. Los combustibles fósiles seguirán aportando el 80% de la demanda energética mundial desplazándose su consumo a Asia y el Oriente Medio, dónde se localizará la mayor parte del incremento de la demanda de gas natural. P á g i n a | 249


España ya viene realizando históricamente planificaciones en eficiencia energética y energías renovables, estando vigentes en la actualidad la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 2004-2012 (E4), instrumentada a través de sus Planes de Acción 20052007 y 2008-2012, y el Plan de Energías Renovables 2005-2010. Para la elaboración de los escenarios a futuro de consumo energético, se ha realizado un ejercicio de prospectiva basado en dos escenarios energéticos: uno llamado de referencia, y el otro, de eficiencia energética adicional. Ambos escenarios comparten la evolución futura de las principales variables socioeconómicas —población y producto interior bruto (PIB) —, así como la evolución prevista de los precios internacionales del petróleo y del gas natural, diferenciándose en las medidas de ahorro y eficiencia energética consideradas En relación con los precios de las principales materias primas energéticas, petróleo y gas natural, aunque se han barajado tres posibles escenarios (alto, base y bajo), en línea con las previsiones de los principales organismos internacionales, los análisis para la elaboración del PANER se han llevado a cabo a partir del escenario base, con un crecimiento moderado de los precios durante el horizonte temporal del plan. El precio del crudo de petróleo Brent se situaría en 2020 alrededor de los 100 $ a precios constantes de 2010. El gas natural importado en España alcanzaría un precio en 2020, también a precios constantes de 2010, de 23 €/MWh, para una tasa de cambio de 1,35 dólares USA por euro. P á g i n a | 250


3.2.5.1 ESCENARIO DE REFERENCIA El Escenario de referencia asume la hipótesis energética de que hasta 2009 se mantienen las medidas previstas por la E4 y su Plan de Acción 2008-2012, para, posteriormente, no incorporar ninguna medida de eficiencia energética adicional en el periodo 2010-2020. A continuación se muestran los objetivos en este escenario:

P á g i n a | 251


3.2.5.2 ESCENARIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA ADICIONAL El escenario de eficiencia energética adicional incluye nuevas medidas de eficiencia energética adoptadas a partir de 2010 para hacer posible una reducción de la demanda de energía primaria, desde unos 157 millones de tep en 2020 del escenario de referencia, a casi 140 millones de tep, lo que supone una reducción, en términos relativos, del 11%. Las medidas específicas que se proponen por sectores son adicionales a las incluidas en el Plan de Acción 2008-2012 de Ahorro y Eficiencia Energética, que deben seguir ejecutándose a partir de 2010, y que deben ser dotadas de los recursos necesarios para hacer posible la consecución de sus objetivos, respetando la estabilidad presupuestaria. Medidas contempladas en : ⇒ Sector Industria ⇒ Sector Transporte ⇒ Sector Edificación ⇒ Sector Servicios Públicos ⇒ Sector Agricultura y Pesca ⇒ Sector Transformación de la Energía P á g i n a | 252


A continuación se muestran los objetivos en este escenario:

P á g i n a | 253


3.2.6

PREVISIONES DE CONSUMO FINAL BRUTO DE ENERGÍA EN ESPAÑA 2010-2020 (ESCENARIO DE REFERENCIA Y ESCENARIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA ADICIONAL)

3.2.7

OBJETIVOS Y TRAYECTORIAS DE LAS ENERGÍA RENOVABLES

PREVISONES DE CONSUMO FINAL BRUTO DE ENERGÍA DE ESPAÑA EN CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN, ELECTRICIDAD Y TRANSPORTE HASTA 2020, TENIENDO EN CUENTA LOS EFECTOS DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA Y DE LAS MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO 20102020 (ktep) Ver anotaciones PANER pag 44 Ver datos demás años PANER pag 44/45 AÑO 2020 HIPÓTESIS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA REFERENCIA ADICIONAL CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN 31.837 29.849 ELECTRICIDAD

35.816

32.269

TRANSPORTE CONFORME AL ART. 3.4 a)

39.410

31.681

CONSUMO FINAL BRUTO DE ENERGÍA

112.530

97.041

P á g i n a | 254


OBJETIVO DE ESPAÑA PARA 2020 Y TRAYECTORIA ESTIMADA DE LA ENERGÍA PROCEDENTE DE FUENTES RENOVABLES EN LOS SECTORES DE CALEFACCIÓN Y LA REFRIGERACIÓN, LA ELECTRICIDAD Y EL TRANSPORTE Ver anotaciones PANER pag 47 Ver datos demás años PANER pag 47 AÑO 2020 FUENTES ENERGÍAS RENOVABLES.CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN (%) FUENTES ENERGÍAS RENOVABLES. ELECTRICIDAD (%) FUENTES ENERGÍAS RENOVABLES TRANSPORTE (%) CUOTA GLOBAL DE FUENTES DE ENERGÍAS RENOVABLES (%) EXCEDENTE PARA EL MECANISMO DE COOPERACIÓN

18,9%

40,0% 13,6% 22,7% 2,7%

TABLA DE CÁLCULO PARA LA CONTRIBUCIÓN DE LAS FUENTES DE ENERGÍAS RENOVABLES DE CADA SECTOR AL CONSUMO FINAL DE ENERGÍA (ktep) Ver anotaciones PANER pag 48 Ver datos demás años PANER pag 48 AÑO 2020 Previsiones de consumo final bruto de fuentes de energías renovables para calefacción y refrigeración Previsiones de consumo final bruto de electricidad producida a partir de fuentes de energías renovables Previsiones de consumo final de energía procedente de fuentes de energías renovables en el sector del transporte Previsiones de consumo total de fuentes de energías renovables. EXCEDENTE PARA EL MECANISMO DE COOPERACIÓN

P á g i n a | 255

5.654 12.903 3.885 22.057 2,7%


3.2.8

EVOLUCIÓN DEL AREA DE BIOGÁS

La evolución prevista para las instalaciones de generación eléctrica a partir de biogás tiene en cuenta que el biogás agroindustrial jugará un papel predominante, y que su actual escasa implantación irá aumentando de forma sustancial a lo largo del periodo de vigencia del Plan, hasta suponer más del 50% del total en el año 2020. La previsión de crecimiento es más lenta en los primeros años, y se considera que, a medida que se vaya instalando la potencia, la velocidad de instalación de potencia irá aumentando. No obstante, también se ha contemplado que las ayudas del Plan de Biodigestión de Purines 2009-2012 pueden contribuir positivamente a facilitar el desarrollo de plantas de biogás agroindustrial en los primeros años. En cuanto a otros tipos de biogás, se ha considerado que el biogás de vertedero crecerá inicialmente para después sufrir un retroceso (debido a las políticas de desvío de residuos biodegradables de los vertederos), y que el biogás de FORSU y de lodos EDAR también crecerá, aunque de una forma sustancialmente inferior al biogás agroindustrial (debido a las dificultades técnicas que suelen presentar este tipo de plantas, en el caso del biogás de FORSU, y debido a la baja productividad de biogás de los lodos de depuradora en el caso del biogás de lodos EDAR).

Estimación de la contribución total previsible de cada tecnología de energía renovable en España encaminada al cumplimiento de los objetivos vinculantes para 2020 y la trayectoria intermedia indicativa correspondiente a las cuotas de energía procedente de recursos renovables en DIVERSOS SECTORES. Ver anotaciones varias PANER pag 162/163 Ver otros años

2020 SECTOR DE LA ELECTRICIDAD (Capacidad instalada, generación bruta de electricidad) MW Energía Hidroeléctrica 22.362 Energía Geotérmica 50 Energía solar: 13.445 --Energía solar fotovoltaica 8.367 --Energía solar concentrada 5.079 --Energía solar hidrocinética, del oleaja, maremotriz 100

P á g i n a | 256

GWh 39.593 300 29.669 14.316 15.353 220


Energía eólica: --Energía eólica en tierra --Energía eólica mar adentro Biomasa: --Biomasa sólida --Biogás --Biolíquidos TOTAL (sin bombeo) De las cuales en cogeneración SECTOR DE LA CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN (Consumo final de energía) Energía geotérmica (excluyendo el calor geotérmico de temperatura baja en aplicaciones de bomba de calor) Energía solar Biomasa: --Biomasa sólida --Biogás --Biolíquidos Energía renovable a partir de bombas de calor: --de la cual aerotérmica --de la cual geotérmica --de la cual hidrotérmica TOTAL De la cual calefacción urbana De la cual biomasa en los hogares SECTOR DEL TRANSPORTE Bioetanol / Bio-ETBE De los cuales biocarburantes del artiículo 21.2 De los cuales importados Biodiesel De los cuales bioocarburantes del artículo 21.2 De los cuales importados Hidrógeno procedente de fuentes renovables Electricidad procedente de fuentes renovables De la cual transporte por carretera De la cual transporte no por carretera Otros (como biogás, aceites vegetales etc.) especifíquese De los cuales biocarburantes del artículo 21.2 TOTAL

3.3

CONCLUSIÓN

P á g i n a | 257

38.000 35.000 3.000 1.587 1.187 400 0 69.844 423

78.254 70.502 7.753 10.017 7.400 2.617 0 150.030 2.551 ktep 9.5

644 4.950 4.850 100 0 50,8 10,3 40,5 0 5.654 38,6 2.117 400 52 0 3.100 200 310 0 381,2 122,9 258 4 0 3.885

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 7. EVOLUCIÓN DEL BIOGÁS Fuente: España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino

Para el caso del biogás, los objetivos del PER 2005-2010 eran incrementar en 94 Mw. la potencia instalada en 2004 que era de 141 Mw. para de esa forma alcanzar al final del 2010 los 235 Mw. No obstante, de acuerdo con datos del IDAE la potencia instalada de biogás en 2009 es de 159 MW y por tanto el nivel de cumplimiento actualmente es del 68%, siendo necesaria la instalación de 76Mw. adicionales durante el año 2010 si se quieren alcanzar las previsiones del PER 2005-2010. La referida potencia instalada de 159 Mw., que generan aproximada 600 GWh. de electricidad, procede fundamentalmente de biogás de tres fuentes: residuos sólidos urbanos, lodos de depuradoras de aguas residuales urbanas (EDAR) y de subproductos orgánicos agroindustriales. En la tabla mostrada a continuación se reseñan los porcentajes de cada una de estas fuentes.

DISTRIBUCIÓN DE BIOGÁS EN ESPAÑA PROCEDENCIA 2010 (MW) 2010 (%) Vertederos de RSU 115 72,3 Digestores FORSU 19 12,0 Lodos de EDAR 11 6,9 Digestores Agroindustriales 14 8,8 Tabla 3.1. Distribución de biogás en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Fuente: IDAE

Las previsiones del PER 2005-2010 establecían los siguientes objetivos según sustrato y potencial de producción de biogás: 110.000 tep procedentes de la fracción orgánica de los RSU, 40.000 tep procedentes de residuos industriales biodegradables, 30.000 tep procedentes de lodos EDAR y 8.000 tep procedentes de las deyecciones ganaderas. No obstante, aunque actualmente el 72,3% de la producción de biogás en España tiene su origen en los vertederos, esta proporción deberá disminuir en los próximos años, debido a que la nueva Directiva sobre vertederos pretende conseguir, entre otros objetivos, que la cantidad de materia orgánica que se deposite en los mismos sea cada vez menor. Estas restricciones legales de los vertederos, unido a la tendencia descendente de la curva de generación de gas de los mismos, van a reducir considerablemente la producción de biogás en un inmediato futuro y por otra parte se debe tener en cuenta que el biogás de lodos de depuradoras se mantendrá en los niveles actuales de producción, una vez que ya se han finalizado en España los planes de depuración de aguas residuales urbanas en los principales núcleos urbanos.

P á g i n a | 258


En consecuencia, si se quiere mantener o incrementar la generación de energía a partir del biogás en España, deberá procederse al impulso de la digestión anaerobia de los estiércoles ganaderos en codigestión con residuos agroindustriales.

4 EVOLUCIÓN DE EXTREMADURA

LA

PRODUCCIÓN

DE

BIOGÁS

EN

Fuente: Acuerdo para el Desarrollo Energético Sostenible de Extremadura (ADESE)

4.1.1

PREVISIÓN DE LA PRODUCCIÓN ELÉCTRICA EN RÉGIMEN ESPECIAL EN EXTREMADURA. 2008-2012

Considerando la potencia instalada y las horas de funcionamiento estimadas para cada tecnología, la situación de generación de energía eléctrica en régimen especial se recoge en la siguiente tabla. En la misma se aprecian los aumentos de potencia anuales como consecuencia de la construcción de las instalaciones que se exponen en el apartado anterior. En 2012 se prevé una producción bruta de energía eléctrica en régimen especial con fuentes renovables sobre el consumo final de energía eléctrica del 58,5%.

PREVISIÓN DE LA PRODUCCIÓN ELÉCTRICA EN RÉGIMEN ESPECIAL EN EXTREMADURA 2008-2012 2008 2009 2010 2011 2012 Producción (GWh)

Potencia (MW)

Producción (GWh)

Fotovoltaica 306 403 820 Eólica Termosolar 300 Biomasa Minihidráulica 20 20 20 Biogás 25 4 23 Cogeneración 13 18,59 15 TOTAL (GWh) 364 1.178 Fuente. Agencia Extremeña de la Energía

Potencia (MW)

Producción (GWh)

Potencia (MW)

Producción (GWh)

Potencia (MW)

Producción (GWh)

Potencia (MW)

420

900 360 750 120 20 34,5 15 2.199,5

450 200 250 15 20 6 18,59

960 540 900 200 30 46 15 2.691

480 300 300 25 30 8 18,59

1.040 720 1.200 200 30 46 15 3.251

520 400 400 25 30 8 18,59

100 20 4 18,59

PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN RÉGIMEN ESPECIAL 2008 Producción 2008 Régimen especial (GWh) Fotovoltaica 306 Minihidráulica 20

P á g i n a | 259


Biogás Cogeneración TOTAL

25 13 364

Fuente: Acuerdo para el Desarrollo Energético Sostenible de Extremadura (ADESE)

P á g i n a | 260

CAPITULO 8.

BARRERAS Y MEDIDAS DEL BIOGÁS

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 8. BARRERAS Y MEDIDAS DEL BIOGÁS

1 BARRERAS Y MEDIDAS FUENTE: PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2005-2010 1.1

BARRERAS

Se distinguen aquí los principales problemas que dificultan el desarrollo del uso energético del biogás, distinguiendo la problemática relativa a la producción del recurso de aquella ligada a su transformación energética. 1.1.1

BARRERAS EN LA FASE DE PRODUCCIÓN:

Alternativas de interés económico, en especial el secado de purines empleando como combustible gas natural.

La inclusión en el régimen especial de producción eléctrica del secado de purines con gas natural ha alejado a los posibles inversores del uso de la tecnología de digestión anaerobia para el tratamiento de este tipo de residuos, por razones puramente económicas, de rentabilidad de los proyectos.

Complicación tecnológica, con relación a la actividad tradicional del productor del residuo

En el ámbito del empleo de los residuos ganaderos, cabe señalar que el desarrollo de tecnologías de digestión anaerobia dista mucho de ser algo habitual en el medio rural, siendo percibido por parte de los ganaderos como algo ajeno a su actividad. Difundir las posibilidades de esta tecnología en las zonas productoras del residuo resultará ser algo fundamental de cara al futuro de estas aplicaciones. Por otro lado, algo similar ocurre con el aprovechamiento de los residuos industriales biodegradables o los lodos de depuración de aguas residuales urbanas para la producción de biogás con fines energéticos, pues en ambos casos la aplicación energética suele ser algo ajeno a la actividad tradicional del productor del residuo.

Cumplimiento de lo dispuesto en la Directiva 1999/31 acerca de la eventualidad de depositar materia orgánica en vertederos

La Directiva sobre vertederos pretende conseguir, entre otros objetivos, que la cantidad de materia orgánica que se deposite en los mismos sea cada vez menor. Esto tiene una repercusión innegable sobre las posibilidades futuras del desarrollo de aplicaciones de aprovechamiento de biogás procedente de la desgasificación de vertederos, pues aquel se produce precisamente por la fermentación de la materia orgánica.

Página | 262


1.1.2

BARRERAS EN LA FASE DE APLICACIÓN:

Elevadas inversiones

El interés fundamental de desarrollar proyectos de uso energético de biogás parte de una motivación ambiental, no energética. Ello es así por la propia naturaleza de los proyectos, ligados al tratamiento de un residuo, pero también por las altas inversiones por unidad de potencia instalada. Éstas provocan además que los proyectos sean viables sólo a partir de determinada escala de tratamiento de residuos.

1.2

MEDIDAS

El progreso experimentado por esta área durante los últimos años, con ser importante, presenta puntos débiles que deben ser tenidos en cuenta. Así, este avance se ha producido de forma prácticamente única mediante el desarrollo de proyectos ligados a la desgasificación de vertederos, mientras que el uso energético de biogás producido a partir de otro tipo de residuos ha experimentado pocos avances. Y esto es especialmente cierto en el caso del tratamiento de los residuos ganaderos por digestión anaerobia, aplicación que ha sido desplazada en nuestro país por el secado térmico con gas natural en lo que es una alternativa muy discutible desde el punto de vista de la eficiencia energética. En vista del razonamiento recogido en el párrafo anterior, las medidas de promoción para el sector que se proponen son:

Difusión de las tecnologías existentes entre estamentos afectados, como Ayuntamientos, Diputaciones y otros.

Está demostrado que, pese al avance registrado en términos relativos por las aplicaciones de uso energético del biogás en nuestro país durante los últimos años, este tipo de tecnologías siguen siendo en buena parte desconocidas para muchos de los agentes implicados en un posible desarrollo de las mismas. Esto es especialmente significativo cuando de entidades públicas se trata, lo que supone un problema pues son éstas precisamente las que deberán actuar como promotoras de los proyectos en la mayor parte de los casos.

Promoción de aquellas tecnologías, que han demostrado su viabilidad técnica y sus ventajas medioambientales, para el tratamiento de los residuos de la actividad agrícola-ganadera, mediante la digestión anaerobia de los mismos, generando biogás, y su posterior valorización energética.

El empleo de tecnologías de digestión anaerobia para el tratamiento de los residuos de la actividad agro-ganadera deberá suponer en un futuro cercano una de las mayores áreas de Página | 263


expansión de esta actividad en nuestro país. El empleo del secado de este tipo de residuos, y en especial de los purines, a partir de la combustión de gas natural, es poco eficiente desde el punto de vista energético y económico, por lo que debería convertirse en una prioridad el conseguir que en el corto plazo se produzca un cambio hacia un mayor empleo de la digestión anaerobia en estas aplicaciones.

Mantenimiento sin variaciones del régimen económico aplicable a las instalaciones de generación eléctrica con biogás, tal y como se redactó en su día en el RD 436/2004, de 12 de marzo.

La publicación del Real Decreto 436/2004, de 12 de marzo, supuso dentro del ámbito de la generación eléctrica con biogás la consolidación de un régimen económico favorable al desarrollo de este tipo de aplicaciones. Teniendo esto en cuenta, así como la positiva evolución del sector durante estos últimos años, no parece adecuado promover alteraciones en el régimen económico que afecta a la electricidad vendida a la red por este tipo de instalaciones.

Desarrollo de procesos de co-digestión.

De cara al futuro el desarrollo tecnológico resulta fundamental para conseguir unos mayores rendimientos de las instalaciones, que permitan mayores rentabilidades. Dentro de este interés, el desarrollo de procesos de co-digestión, en los que se someten a un proceso de digestión anaerobia residuos de diversas procedencias, resulta fundamental, y para conseguirlo se deberá realizar aún una importante tarea en el ámbito del I+D.

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El siguiente cuadro resume las medidas planteadas, asociándolas con las barreras mencionadas anteriormente sobre las que inciden: MEDIDAS PLANTEADAS BARRERAS

MEDIDAS

RESPONSABLE

COSTE (€)

Alternativas de interés económico, en especial el secado de purines empleando como combustible gas natural

Promoción de aquellas tecnologías, que han demostrado su viabilidad técnica y sus ventajas medioambientales, para el tratamiento de los residuos de la actividad agrícola ganadera, mediante la digestión anaerobia de los mismos, generando biogás, y su posterior valorización energética

Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación Ministerio de Medio Ambiente Ministerio de Industria, Turismo y Comercio

Calcular el coste durante el periodo

Complicación tecnológica, con relación a la actividad tradicional del productor del residuos

Difusión de las tecnologías existentes entre estamentos afectados

Cumplimiento de lo dispuesto en la Directiva 1999/31 acerca de la eventualidad de depositar materia orgánica en los vertederos

Desarrollo de procesos de codigestión

Elevadas inversiones

1.- Mantenimiento sin variaciones del régimen económico aplicable a las instalaciones de generación eléctrica con biogás, tal y como se redactó en su día en el RD 436/2004, de 12 de marzo. 2.- Desarrollo de procesos de codigestión

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CALENDA RIO

20052010

Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación Ministerio de Medio Ambiente Ministerio de Industria, Turismo y Comercio Ministerio de Industria, Turismo y Comercio

Calcular el coste durante el periodo

20052010

Pendiente de evaluar

20072010

Ministerio de Industria, Turismo y Comercio

Pendiente de evaluar

20052010


2 BARRERAS Y MEDIDAS FUENTE: PLAN DE ACCIÓN NACIONAL DE ENERGÍAS RENOVABLES, PANER 2011-2020 2.1

MEDIDAS

Las medidas específicas que se proponen por sectores son adicionales a las incluidas en el Plan de Acción 2008-2012 de Ahorro y Eficiencia Energética, que deben seguir ejecutándose a partir de 2010, y que deben ser dotadas de los recursos necesarios para hacer posible la consecución de sus objetivos, respetando la estabilidad presupuestaria

2.1.1

MEDIDAS ESPECÍFICAS EN LOS SECTORES DE LA BIOMASA, EL BIOGÁS Y LOS RESIDUOS

MEDIDAS PLANTEADAS

3.- Fomento del desvío de los vertederos de la fracción combustible mediante su separación

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5.500.000 t/año

Administración pública, propietarios forestales y agricultores. Producción de biomasa agroforestal

Disminuación de las altas tasas de vertido actuales y aumento de las de valorización energética

Administración pública, empresas gestoras de residuos, empresas potenciales consumidoras

En proyecto

Empresas logísticas, empresas consumidoras

Fechas de inicio y final de la medida 20132020

20142020

En proyecto

Reglamentaria

Disminución del coste del transporte

Exist ente o en proy ecto

En proyecto

2.- Desarrollo normativo de planes plurianuales de aprovechamiento forestales o agrícolas con uso energético de productos, subproductos o restos y fomento de las repoblaciones forestales energética.

Grupo y/o actividad a la que se destina

Reglamentaria

1.- Modificación normativa para el transporte de productos relacionados con la biomasa

Tipo de medida

Reglamentaria

Denominación y referencia de la medida

Resultado esperado

20162020


6.- Impulso a la regulación y normalización de los combustibles de biomasa

2.1.2

Normalización de los distintos tipos de biomasa para usos domésticos, incluyendo reglamentos y normas específicas para pellets, etc.

Administración pública, AENOR

En proyecto

Administración pública, sector ganadero y agroindustrial

En proyecto

Normalizar el uso de los digestatos como abonos o enmiendas orgánicas

Reglamentaria

Administración pública, empresas gestoras de residuos, empresas potenciales consumidoras

20122020

20122020

20002020 En desarrollo

5.-Fomento de la aplicación de los digestatos procecentes de procesos de digestión anaerobia

Creación de un mercado de combustible producidos a partir de residuos

Reglamentaria

4.- Creación de un registro de Combustible Sólidos Recuperados (CSR) e implantación de un sistema AENOR de aseguramiento de la calidad en los procesos de producción de CSR

Reglamentaria

CAPÍTULO 8. BARRERAS Y MEDIDAS DEL BIOGÁS

MEDIDAS ESPECÍFICAS EN EL SECTOR DE LOS BIOCARBURANTES

Entre otras medidas podemos destacar dentro del área de biogás MEDIDAS PLANTEADAS

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Grupo y/o actividad a la que se destina

Diversificación de la oferta de biocarburantes

Sector industrial, petrolero y logístico

Exist ente o en proy ecto

En proyecto

1.- Modificación de la legislación de impuestos especiales que permita el uso del biogás como carburante en vehículos de transporte en condiciones similares al bioetanol y el biodiésel

Tipo de medida

Reglamentaria

Denominación y referencia de la medida

Resultado esperado

Fechas de inicio y final de la medida 20102011


3 BARRERAS Y MEDIDAS FUENTE: ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DEL BIOGÁS. “EL FUTURO DE BIOGÁS, EN ESPAÑA” 07 DE ENERO 2010 3.1

INTRODUCCIÓN

Debemos preguntarnos por qué el biogás de digestor, a sensu contrario de lo que ocurre en los países de nuestro entorno, es una energía renovable por desarrollar en España. Y esto no podemos sino achacarlo al desconocimiento del potencial que del mismo se tenía en el momento en que se redactó el PER anterior, desconocimiento que hoy, afortunadamente, se ha superado. En efecto, en el PER 2005-2010 se consideraba al biogás como una solución medioambiental y un subproducto, y no una fuente generadora de energía renovable, transmitiendo esta opinión a gran parte de lo legislado, desde aquel momento, en relación con el biogás de digestor.Buen ejemplo de ello se contempla en la Pág. 57 del RESUMEN DEL PER, donde de modo palmario, se constata que el biogás es la energía renovable, aunque en él no se contempla así como ya se ha dicho, que sufre el mayor agravio comparativo entre todas las descritas. Observamos en el mismo que la Ayuda Pública es de 0 Euros; la prima es la menor de todas las renovables y a la que no se le otorga ningún incentivo fiscal. Asimismo, en las páginas 58 y ss. del mencionado RESUMEN DEL PER, apartado “6.3 Ayudas Públicas requeridas por el Plan”, no se contempla en lugar alguno al biogás, al que ni siquiera se menciona. Hoy sabemos que el potencial de generación de energía eléctrica del biogas de digestor en España, se eleva a la nada despreciable cantidad de 5,2 Millones de MW/h, sí se empleasen los residuos agrícolas y ganaderos accesibles y disponibles en el país (Fuente “PSE Probiogás”, AINIA 2009). Ello sin contar las posibilidades de generación de energía térmica, equivalente a la ya reflejada para la energía eléctrica.

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Tal como se reconoce en la Resolución del Parlamento Europeo de 12 de Marzo de 2008, sobre la agricultura sostenible y el biogás, de que es un recurso energético vital que contribuye al desarrollo económico, agrícola y rural sostenible (ofreciendo a la agricultura nuevas perspectivas de ingresos) así como a la protección del medio ambiente, destacando la contribución que puede aportar a la reducción de la dependencia energética del exterior de la Unión Europea. La producción de electricidad y calor a partir del biogás, podrá contribuir significativamente al objetivo de que a partir del año 2020, el 20 % de la energía consumida en la UE proceda de fuentes renovables. Lo que se recoge textualmente en la Directiva 2009/28/CE de 23 de abril del Parlamento Europeo, en su epígrafe 12: “teniendo en cuenta el importante ahorro en materia de emisiones de gases de efecto invernadero, la utilización de materias agrarias, como el estiércol y los purines, así como otros residuos de origen animal u orgánico para producir biogás ofrece ventajas medioambientales notables tanto en lo que se refiere a la producción de calor y de electricidad como a su utilización como biocarburante. Como consecuencia de su carácter descentralizado y de la estructura de las inversiones regionales, las instalaciones de biogás pueden aportar una contribución decisiva al desarrollo sostenible en las zonas rurales y ofrecer a los agricultores nuevas posibilidades de ingresos”. El concepto de que se trata de una solución medioambiental y un subproducto debe pues cambiar en el PER 2011-2020, y tratar al biogás de digestor como una verdadera fuente de energía renovable, como ya hace el MARM en su documento “LA DIGESTION ANAEROBIA EN LA DIRECTIVA MARCO DE RESIDUOS”. Sin olvidar lo que ya se contempla en estos momentos como solución medioambiental, mayor aún que la que se desprendía del antiguo PER, por su contribución a la reducción de emisión de gases de efecto invernadero, metano, CO2, partículas y monóxidos de nitrógeno, menos olores, higienización de purines, etc Dados los avances en investigación, en estos momentos existen en España varias empresas y proyectos que contemplan el tratamiento final de la materia orgánica allí donde se requiera. Es imprescindible una apuesta pública de la Administración para que este nuevo enfoque del biogás de digestor sea suficientemente conocido, y como consecuencia de ello, suficientemente apoyado por todos los estamentos de la propia Administración. Y ante esta situación, la ASOCIACION ESPAÑOLA DE BIOGÁS (AEBIG), ha identificado las barreras que, como decíamos antes, han imposibilitado el desarrollo del biogás de digestor en España, QUE SON SUSTANCIALMENTE DIFERENTES DE LAS QUE SE CONTEMPLABAN EN EL ANTERIOR PER y propone soluciones para que el desarrollo del mismo sea una realidad.

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3.2

BARRERAS

3.2.1

A.- CON RELACION A LAS TARIFAS

3.2.1.1

LAS TARIFAS REGULADAS EN LA ACTUAL LEGISLACIÓN NO SON PROGRESIVAS NI ACUMULATIVAS Esto debe modificarse en la nueva legislación, evitando así la penalización que hoy se produce debido a la caída de ingresos al exceder la potencia instalada de 500 kW/h, por lo que no resulta viable la construcción de plantas de determinada potencia en el rango entre 500 kW/h y 1 MW/h. 3.2.1.2 FALTA DE TRAMOS EN LAS TARIFAS E IMPORTE DE LAS MISMAS La existencia de únicamente dos tramos en la actual legislación, no contempla la realidad agroindustrial de España, ni la viabilidad de plantas de pequeña escala. 3.2.1.3 INVERSIÓN La inversión es muy superior a la que se contempla en el PER, según la experiencia acumulada por nuestro asociados (prácticamente todo el sector), desde la publicación del Real Decreto 661/07. Dichas estimaciones están reflejadas en la siguiente TABLA, elaborada, por los socios de AEBIG, en comparación con la publicada en la Pág. 308 del PER 2005-2010, asumiendo 7.000 horas anuales de funcionamiento.

Nota: No se contemplan los costes de logística (entradas y salidas). En esta tabla se contempla la inversión total (sin impuestos), desde la primera concepción hasta su puesta en marcha (llave en mano). Como puede apreciarse la inversión necesaria para una planta de 2.000 kW/h es muy superior a la estimada en el PER 2005-2010. Dado que la economía de escala juega negativamente para plantas más pequeñas, se desprende fácilmente la dificultad para hacerlas rentables, y teniendo en cuenta además que serían las más apropiadas por el tamaño medio de nuestras explotaciones agropecuarias. Página | 270


Es obvio pues, que desde ahora deben contemplarse los costes de inversión de forma diferente a como se contemplaban en el actual PER. En este sentido, y a fin de proporcionar confianza a inversores y promotores, las nuevas tarifas deberían estar garantizadas durante 20 años, tiempo medio de vida estimado de este tipo de instalaciones, con lo que los créditos y las inversiones tendrían unas expectativas de retorno con menos incertidumbres. 3.2.1.4

INSUFICIENCIA DE APOYO PÚBLICO AL DESARROLLO DEL SECTOR DE BIOGÁS DE DIGESTOR En el anterior plan, partiendo de las cantidades que figuran en la Pág. 46 in fine, y comparándolas con las que figuran en la Pág. 36 in fine, ambas del RESUMEN del PER, observamos que de la ayuda pública destinada al biogás, vía prima eléctrica, de 49´4 M€, al biogás procedente de residuos ganaderos y agroindustriales le corresponderían 12´6 M€ en todo el periodo, que repartidos entre los cinco años de duración del PER significarían 2´5 M€ anuales, cantidad a todas luces insuficiente para lograr el objetivo de desarrollo del sector del biogás industrial y ganadero. 3.2.1.5

EXCESO EN LOS REQUERIMIENTOS PARA CALIFICACIÓN COMO COGENERACIÓN Y BAJA COMPENSACIÓN EN LAS TARIFAS En estos momentos dichos requerimientos hacen de difícil consecución la mencionada calificación, dado que el REE útil que se exige es muy elevado, teniendo en cuenta que hay que deducir el autoconsumo térmico de la planta, que oscila entre un 20% y un 30% del calor efectivamente generado. Pero es más, aún en el caso de poder cumplir los requerimientos, el incremento de las tarifas no llega a compensar la inversión necesaria para lograr este aprovechamiento. Todo ello agravado por las barreras impuestas por las distancias mínimas a núcleos de población. Este factor dificulta alcanzar los objetivos impuestos por la Comisión Europea en materia de eficiencia energética, la cual es clave para incrementar la energía procedente de energías renovables 3.2.2

RELATIVOS A LA CONEXIÓN ELÉCTRICA

3.2.2.1

FALTA DE DESARROLLO DE LA DISPOSICIÓN ADICIONAL DECIMOTERCERA DEL DECRETO LEY 661/07. En ella se insta a los operadores de las redes de transporte y distribución a elevar una propuesta para el reparto de costes y gastos, como consecuencia de la ejecución de las Página | 271


instalaciones de conexión y refuerzo o modificación de red, requeridos para asignarles capacidad de acceso a la misma. Ello repercute en una extrema dificultad para el cálculo del coste de una instalación de biogás, para poder adecuarla a lo exigible en el Art. 4 del Decreto Ley 6/2009. También repercute de una forma notoria en el coste de la instalación, sí el productor es el único que debe soportar los mencionados costes y gastos. En resumen, la conexión a las redes para la evacuación de la energía eléctrica producida, debe efectuarse sin discriminaciones ni costes que hagan inviable la planta. 3.2.3

RELATIVOS A LA ADMINISTRACIÓN.

3.2.3.1 DISPERSIÓN DE ADMINISTRACIONES. La falta de un único interlocutor dificulta de una manera importante la creación y desarrollo de los proyectos a realizar. El tener que aplicar normas emanadas y aplicadas por varios Ministerios y Consejerías Autonómicas (Industria, Ganadería, Sanidad animal, Urbanismo, Medio ambiente, etc.), con los problemas que ello conlleva, y de un territorio a otro, complican, retrasan y a veces hasta impiden el desarrollo del biogás en España. La falta de una autoridad competente, de la que dependa en exclusiva este desarrollo, hace más visible esta barrera debida a procedimientos y reglamentaciones burocráticas innecesariamente prolijas. 3.2.3.2 REAL DECRETO 6/2009 DE MEDIDAS ENERGÉTICAS. En el que se contempla la creación de un registro de preinscripción, con condiciones gravemente limitadoras para el desarrollo del biogás de digestor, que hacen que suimplantación sea mucho más difícil, cuando no imposible, por los requisitos que en el mismo se exigen. La eliminación de estas barreras es requisito indispensable para que una energía renovable de notoria importancia, tanto por su contribución energética y medio ambiental, como de ayuda al desarrollo rural, pueda desarrollarse en España y alcanzar la totalidad del potencial existente, que como ya hemos apuntado anteriormente, asciende a la importante cantidad de 5,2 Millones de MW/h eléctricos y una potencia térmica similar. Para conseguir este propósito, la ASOCIACION ESPAÑOLA DE BIOGÁS (AEBIG), plantea las siguientes propuestas, capaces de derribar las barreras antes señaladas y desarrolladas de forma correlativa a aquellas:

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3.3

MEDIDAS

3.3.1

3.3.1.1

CON RELACIÓN A LAS TARIFAS

LAS TARIFAS REGULADAS EN LA ACTUAL LEGISLACIÓN NO SON PROGRESIVAS NI ACUMULATIVAS SITUACION ACTUAL:

Planta de 500 kW/h, (7.000 horas anuales) = 3.500.000 kW/h de producción bruta 3.500.000 kW/h x 0´139533 € / kWh (Tarifa según R.D. 661/07) = 488.365 € / año Planta de 600 kW/h, (7.000 horas anuales) = 4.200.000 kW/h de producción bruta 4.200.000 kW/h x 0,103350 € / kWh (Tarifa según R.D. 661/07) = 434.070 € / año Nos encontramos pues con la paradoja, de que por culpa de la no progresividad de las tarifas, una planta que genere más energía, y que requiere mayor inversión, produce menos ingresos en términos absolutos que una de menor potencia e inversión. PROPUESTA DE AEBIG: APLICACIÓN PROGRESIVA Y ACUMULATIVA

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3.3.1.2 FALTA DE TRAMOS EN LAS TARIFAS Y AUMENTO DE LA MISMAS Se trata de establecer nuevos tramos de aplicación, con diferentes tarifas para cada uno de ellos, que deberían ser progresivos y acumulativos. Se proponen los siguientes tramos de tarifas de acuerdo con la potencia instalada:

Con estas tarifas se obtendría una Tasa Interna de Rentabilidad sobre fondos propios en el entorno del 12 %, mínimo exigido para un planteamiento de inversión, teniendo en cuenta que son proyectos a gestionar. Este esquema de tramos y tarifas, reforzaría además el carácter descentralizado de las instalaciones de biogás productoras de energía, estimulando una mayor utilización de los purines, y reduciendo por tanto considerablemente las emisiones de metano en el almacenamiento o transporte de los mismos. Esto ayudaría a que los agricultores que no disponen de capacidad suficiente para almacenar el estiércol, solucionasen el problema de manera económicamente viable, en instalaciones de biogás de menores dimensiones.

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3.3.1.3 INVERSION A la vista de la tabla confeccionada por AEBIG y situadas en el correlativo de BARRERAS, es de observar que nada tiene que ver los costes de inversión, previstos en su día en el PER 20052010, con los costes de inversión reales. Hay que actualizar dichos costes de inversión, a los que habrá que añadir los de explotación y mantenimiento, pero teniendo además en cuenta, que los mismos van a sufrir una variación al alza durante la vida del PER, por lo que habrá que indexar las tarifas con las variaciones del IPC correspondiente. 3.3.1.4 INSUFICIENCIA DE APOYO PÚBLICO AL DESARROLLO DEL SECTOR DEL BIOGÁS En el correlativo de Barreras se explica la carencia de estas ayudas, salvo el apoyo a las tarifas, que en la práctica han sido nulas debido a la casi inexistencia de plantas de biogás que hubieran podido recibir ingresos por su producción energética. Por tanto, deberían financiarse mediante programas nacionales o europeos, aquellos proyectos e instalaciones que por su singularidad, como por ejemplo innovación o eficiencia, puedan servir como referente y estimular las inversiones en el sector del biogás de digestor. Para poder seguir avanzando en materia de biogás se precisará financiación adicional para investigación, desarrollo e innovación de nuevos procedimientos técnicos para el tratamiento de materias primas abundantes en nuestro país, como residuos vitivinícolas, olivareros, pulpas de frutos, purines ovinos y gallinazas, etc. Este requerimiento es también aplicable a los digestatos resultantes de los sustratos tratados en las instalaciones de biogás, aparte de la revisión de la legislación vigente en materia de fertilizantes, como por ejemplo, no favorecer el uso de fertilizantes artificiales por encima del uso del estiércol y del digestato procedente de las instalaciones de biogás. 3.3.1.5

EXCESO EN LOS REQUERIMIENTOS PARA CALIFICACIÓN COMO COGENERACIÓN Y BAJA COMPENSACIÓN EN LAS TARIFAS Proponemos el establecimiento de un nivel intermedio en la consecución del REE, que estimule el aprovechamiento de la energía térmica, dado que el alto nivel exigido ahora, teniendo en cuenta además la deducción del calor necesario para los digestores, es prácticamente disuasorio. Esta deducción no debería ser aplicada cuando el residuo a tratar sean purines. Para favorecer el aprovechamiento de la totalidad de la energía producida, es necesario que desaparezcan las barreras de distancia que ahora constriñen a las plantas de biogás de digestor, lo que además evitaría la utilización de combustibles fósiles en los entornos próximos a la planta. El establecimiento de un bono como alternativa, por el aprovechamiento de la energía térmica, como ya sucede en otros países de nuestro entorno, simplificaría de manera importante la problemática de la doble tarificación, estimulando el aprovechamiento Página | 275


energético del proceso cualquiera que fuese su magnitud, sin limitaciones impuestas por umbrales de rendimientos eléctricos equivalentes (REE). Dicho bono debería establecerse en el entorno de 2 c€/kWh térmico utilizado.

3.3.2

RELATIVOS A LA CONEXIÓN ELÉCTRICA

3.3.2.1

FALTA DE DESARROLLO DE LA DISPOSICIÓN ADICIONAL DECIMOTERCERA DEL DECRETO LEY 661/07 En el que se establece el plazo de un año para elevar al Ministerio de Industria, por parte de las operadoras de transporte y distribución, una propuesta de los mecanismos tipos para el reparto de gastos y costes a aplicar a los productores de régimen especial, como consecuencia de la ejecución de instalaciones de conexión y refuerzo o modificaciones de red requeridos para asignarles capacidad de acceso a la red. Hoy en día, junto con las tarifas, es la barrera mas importante y en la mayoría de ocasiones insuperable, con que se enfrentan los proyectos de plantas de biogás, que por su tamaño, (ninguna de las que se conoce que están en estudio supera los 3 MW/h), no pueden hacer frente a las desorbitadas cantidades que, en ocasiones, les plantean las compañías de transporte y distribución, para poder acceder al punto de evacuación. Es necesario, urgente y vital para el desarrollo del biogás de digestor en nuestro país, que se regule este importante aspecto, tal como se recoge en el Artículo 16 de la Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de fecha 23 de Abril de 2009, sobre Acceso a las redes y funcionamiento de las mismas. En dicho artículo se establece que deberá exigirse a los operadores de los sistemas de transporte y distribución, el establecimiento y hacer públicas las normas y el reparto de costes de adaptación técnica, conexiones a red y refuerzos de la misma, que sean necesarios para la integración de un nuevo productor que alimente la red interconectada mediante electricidad generada a partir de fuentes de energías renovables. Dichas normas se basarán en criterios objetivos, transparentes y no discriminatorios y tendrán especialmente en cuenta todos los costes y beneficios asociados a la conexión de dichos productores a la red, así como los beneficios que reportarán dichas conexiones a los productores conectados inicial y posteriormente, y a los operadores de los sistemas de transporte y de distribución.

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Se contempla incluso la posibilidad, cuando proceda, de exigir a los operadores de sistemas de transporte y de distribución que asuman, total o parcialmente dichos costes. Además de poder disponer de una estimación pormenorizada de los costes, el solicitante deberá recibir del operador, un calendario razonable y preciso de la recepción y tramitación de su solicitud, y un calendario indicativo razonable de las conexiones propuestas. Los productores podrán lanzar licitaciones para los trabajos de conexión. Deberían establecerse además los mecanismos de control necesarios para que las respuestas de las compañías eléctricas puedan ser supervisadas por un organismo independiente de estas y de los productores, caso de que existieran desacuerdos. 3.3.3

RELATIVOS A LA ADMINISTRACIÓN

3.3.3.1 DISPERSIÓN DE ADMINISTRACIONES La dispersión de administraciones y direcciones a las que hay que acudir, desde que se intenta poner en marchar una planta de biogás de digestor, para las diversas tramitaciones (industria, urbanísticas, medioambientales, jurídicas, etc.), hace que dicha tarea sea un esfuerzo descomunal y una barrera, a veces insalvable, para lograr el objetivo. La creación de comisiones interministeriales e inter consejerías, al objeto de tener un interlocutor único tanto en la administración central como en las autonómicas, podría paliar la complejidad de la tramitación administrativa a la que actualmente nos enfrentamos. Los procedimientos administrativos de autorización para instalaciones de biogás han de racionalizarse con calendarios transparentes. Dicha simplificación estaría en línea con lo pretendido por la U.E. que recomienda la creación de un procedimiento simplificado para la construcción de instalaciones de biogás, a fin de que los procedimientos en vigor dejen de constituir obstáculos innecesarios. 3.3.3.2 REAL DECRETO 6/2009 DE MEDIDAS ENERGÉTICAS Aplicar el apartado 9 del Art. 4 del R.D. 6/2009, adaptando la legislación a las necesidades especificas del sector del biogás de digestor.

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3.4

OTRAS PROPUESTAS

3.4.1 SEPARACION DE CUPOS El cupo está condicionado por un sector distinto al biogás de digestor, como es el biogás de vertederos, que lo agota por la propia dimensión de este tipo de proyectos. Resulta obligado por tanto, la creación de un cupo específico para el biogás de digestor, único para él y suficiente para el desarrollo del sector, sin que sea causa limitadora del crecimiento del mismo. 3.4.1.1 RELATIVOS A SANIDAD ANIMAL La eliminación de las distancias, estipuladas por las diferentes normas jurídicas, a lugares habitados, explotaciones ganaderas y otras plantas de tratamientos de residuos, significaría que las posibilidades de utilización de la energía térmica generada por las plantas de biogás pudiera desarrollarse al máximo, empleando en beneficio de las comunidades próximas la energía térmica, que en estos momentos se desperdicia en casi todas las ocasiones, debido a las trabas impuestas por la mencionada legislación. Es necesaria una definición clara de las instalaciones de biogás en la normativa de sanidad animal. Actualmente existen dos conceptos con diferentes requisitos cada uno, bajo los cuales podrían englobarse este tipo de instalaciones: “instalación ganadera para el tratamiento de subproductos animales no destinados a consumo humano” y “planta de tratamiento de estiércoles”. Por otra parte, deberían sustituirse los SANDACH por “Biorresiduos”, según la nueva DMR. Asimismo, el pequeño tamaño de la mayoría de las explotaciones agrícolas ganaderas en España y su extrema concentración en determinados territorios, hace muy difícil, si se mantiene lo legislado sobre distancias, que las plantas puedan ubicarse en lugares donde el coste del transporte no sea un impedimento más para la construcción de plantas de biogás. No tratándose de industrias contaminantes, sino neutras, y en la mayoría de los casos descontaminantes, no tiene sentido que se mantengan dichos condicionamientos de distancias para las plantas de biogás de digestor, si se establecen los suficientes mecanismos de control para la entrada y salida de residuos.

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3.4.1.2 RELATIVOS A SANDACH Desarrollo completo de la Directiva Europea 1069/2009 del 21 de Octubre del 2009, ya iniciado por el MARM, fundamentalmente la incorporación como SANDACH a la Categoría 3 de los canales y partes de animales sacrificados según el Articulo 10, Apartado a), de la mencionada Directiva. 3.4.1.3 RELATIVOS AL DIGESTATO Para asegurar una viabilidad técnica y económica de las instalaciones de biogás en digestor, resulta de extrema necesidad la aplicación de la nueva Directiva Marco de Residuos (DMR) en lo referente a los criterios de calidad para el digestato procedente de biorresiduos. Según la DMR todos los sustratos tratados en una planta de biogás serán definidos como “biorresiduos”. Dadas las diversas interpretaciones del Reglamento 509/2007 de 20 de Abril para el desarrollo y ejecución de la Ley 16/2002 de 1 de Julio, sobre prevención y control integrados de la contaminación respecto al sometimiento de Autorización Ambiental Integrada de las instalaciones de biogás, es necesaria una definición más exacta según el tipo y cantidad de sustratos que sean valorizados en una instalación de biogás. No obstante, con la legislación actual y considerando por tanto los materiales de entrada en una planta de biogás como SANDACH (y no como Biorresiduos), la Directiva Europea 1069/2009 (mencionada en el apartado anterior), ya legaliza el uso del digestato como enmienda orgánica en su articulo 32: “además, los residuos de fermentación procedentes de la transformación en biogás y compostaje, pueden introducirse en el mercado y utilizarse como abonos y enmiendas del suelo de origen orgánico”.

3.4.1.4 RELATIVOS A CULTIVOS ENERGÉTICOS Cabe remarcar que en la mayor parte de países europeos los cultivos energéticos se consideran sustratos agrícolas y entran en la misma categoría que los purines. En nuestro caso están reconocidos para su empleo como biomasa (grupo b.6.1) pero no como biogás, cuando esta última tecnología es más eficiente y satisface mejor los mismos requerimientos medioambientales. Su utilización como co-sustrato aportaría ventajas considerables: - Supliría la carencia de co-sustratos en muchas zonas - Garantizaría la disponibilidad de biomasa asegurando las inversiones - Haría viables proyectos limitados por tamaños insuficientes Página | 279


- Compensaría dificultades y carencias biológicas en el caso de sustratos muy ricos en nitrógeno, como purines porcinos y gallinazas - Evitaría graves erosiones del suelo - Aportaría ingresos adicionales y seguros para los agricultores No se precisarían grandes extensiones, simplemente cultivar en tierras no aprovechadas siempre como complemento a explotaciones ganaderas donde el tratamiento de purines en instalaciones de biogás sea problemático por no disponer de ningún otro co-sustrato y con tipos de plantas no competidoras con la cadena alimentaria. Resulta por tanto de absoluta necesidad la implantación de criterios de sostenibilidad para dichos cultivos energéticos, tal y como establece la Directiva Europea de 2009/28/CE de 23 de Abril, del Parlamento Europeo. 3.4.1.5 OTROS USOS DEL BIOGÁS El biogás no solo puede utilizarse para la producción de energía eléctrica. Otros usos del mismo, sin ánimo de ser exhaustivos son: - Energía térmica (Calor-frío). - Vapor. - Inyección en red de gas natural - Combustible para vehículos a motor. - Pilas de combustible. - Productos químicos. El próximo PER debería crear un espacio que permita el desarrollo de la normativa que regule esta potencialidad, que elevaría, aun más, la condición de energía renovable del biogás de digestor, tendiendo a aprovechar la totalidad de su potencialidad.

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CAPITULO 9.

EMISIONES DE CO2

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 9. EMISIONES DE CO2

1 INTRODUCCIÓN Fuente: Plan de Biodigestión de purines

El cambio climático es una de las principales amenazas para el desarrollo sostenible y representa uno de los mayores retos ambientales con efectos sobre la economía global, la salud y el bienestar social. Por ello, es necesario actuar para reducir las emisiones a la atmósfera de gases de efecto invernadero (GEI), buscando a la vez formas de adaptación a las nuevas condiciones que su impacto está determinando, y que sin duda afectarán aún con mayor intensidad a las futuras generaciones. Según el Grupo Intergubernamental de Expertos de Cambio Climático (IPCC), en la contribución del Grupo de Trabajo I al Cuarto Informe de Evaluación, aprobado en París el 2 febrero de 2007, el calentamiento global es inequívoco y se atribuye a la acción del hombre con una certidumbre superior al noventa por ciento. No obstante, de acuerdo con las conclusiones del Grupo de Trabajo III adoptadas en Bangkok, Tailandia, el día 4 de mayo, una actuación decidida que emplee las tecnologías hoy disponibles permite alcanzar los objetivos de estabilización a coste inferior al previsto con anterioridad. Es imprescindible adoptar medidas de gran calado de modo urgente, pero la solución está al alcance de una voluntad conjunta decidida. En el año 2005 las emisiones totales de GEI alcanzaron en España las 440,6 Mt de CO2equivalente. Esta cifra supone un 52,2 por cien de aumento respecto a las emisiones del año base, o lo que es lo mismo, casi 37,2 puntos porcentuales de exceso sobre el compromiso adquirido en el Protocolo de Kyoto, de 1997. El Plan Nacional de Asignación (PNA) de derechos de emisión de gases de efecto invernadero, 2008-2012, aprobado por Real Decreto 1370/2006, persigue que las emisiones globales de GEI en España no superen en más de un 37 por cien las del año base en promedio anual en el período 2008-2012, alcanzándose esta cifra a través de la suma del objetivo Kioto (15 por cien), la cantidad absorbida por los sumideros (2 por cien) y el equivalente adquirido en créditos de carbono procedentes de los mecanismos de flexibilidad del Protocolo de Kioto (20 por cien). Para alcanzar este objetivo de +37 por cien, el PNA 2008-2012 requiere un importante esfuerzo adicional de reducción mediante la puesta en marcha de medidas adicionales a las ya previstas, aunque los datos del balance energético de 2006 muestran que parte de esas reducciones ya se han producido y que, por tanto, el escenario proyectado ahora se sitúa por debajo del anterior marco de eficiencia. En esta línea, el 20 de julio de 2007 el Gobierno informó favorablemente, para su remisión al Consejo Nacional del Clima y a la Comisión de Coordinación de Políticas de Cambio Climático la Estrategia Española de Cambio Climático y Energía Limpia (Horizonte 2007-2012-2020), la cual define el marco de actuación que deben abordar las Administraciones Públicas en España para Página | 282


asegurar el cumplimiento por nuestro país de sus obligaciones en el Protocolo de Kioto e incluye un Plan de Medidas Urgentes de la Estrategia de Cambio Climático y Energía Limpia (EECCEL) que contempla más del 65 por ciento de las medidas contenidas en la Estrategia, entrando en acción antes de finales de 2007 y para cada una de las cuales se establece el Ministerio responsable, el plazo y los recursos requeridos y las emisiones de GEI evitadas en el periodo 2008-2012. A su vez, dicho Plan de Medidas Urgentes recoge la elaboración del Plan de Biodigestión de Purines, aplicable tanto en instalaciones con digestores rurales sobre balsas como en instalaciones con digestores industriales en régimen centralizado o para explotaciones individuales, cuyo objeto principal es la reducción de emisiones de GEI en la gestión de purines y, al mismo tiempo, en las zonas vulnerables o con alta concentración ganadera, se facilitará, para el caso de las instalaciones con digestores industriales, la gestión del nitrógeno contenido en el digestato mediante postratamientos como por ejemplo separación sólido-líquido, la eliminación o reducción-separación de nitrógeno de los purines.

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2 EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO FUENTE: EL SECTOR DEL BIOGÁS INDUSTRIAL EN ESPAÑA. MESA SOBRE MATERIA PRIMA AGRARIA Y BIOCOMBUSTIBLE. MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE Y MEDIO RURAL Y MARINO. MADRID 16 SEPTIEMBRE DE 2010 2.1

INTRODUCCIÓN

En el Plan de Energías Renovables (PER) 2005-2010 se considera la producción de biogás como una energía renovable que además representa una solución medioambiental y de tratamiento de residuos. Así mismo, en los países de nuestro entorno, también se considera el biogás en general y el del sector agroindustrial en particular como una energía renovable, que además tiene una componente medioambiental de reducción de emisiones evitadas de Gases de Efecto Invernadero (GEI) en el sector eléctrico. Además del potencial energético del biogás, se debe tener en cuenta también la importancia medioambiental y económica de esta fuente de energía renovable, tanto en la reducción de emisiones evitadas de CO2 de la producción eléctrica como en la reducción de los costes de la compra de derechos de emisión para el cumplimiento de los compromisos de España en relación con el Protocolo de Kyoto, así como la inherente eliminación de emisiones de metano, óxido nitroso y emisiones radiactivas de alta actividad. En este sentido según los datos del último Inventario Español de Gases de Efecto Invernadero (GEI) de 2008, en la Tabla mostrada se pueden observar las emisiones totales y en la Figura 15 su evolución porcentual en el periodo 1990-2008 tomando como base 100 el Año Base del Protocolo de Kyoto. De ello se desprende que en el año 2008 las emisiones totales de GEI alcanzaron en España las 405,1 Mt de CO2-equivalente, lo que supone un 39,8% de aumento respecto a las emisiones del año base de 1990, o lo que es lo mismo, 24,8 puntos porcentuales de exceso sobre el compromiso adquirido en el Protocolo de Kyoto (15%).

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En la Tabla 11 y Figura 16 se reseñan la distribución de emisiones totales, porcentaje de las mismas en los distintos sectores, así como se evolución en el periodo 1990-2008 y se puede observar que la principal fuente de emisión de CO2 es el sector energético con el 78,46% de las emisiones totales, por lo que sus incrementos anuales en el periodo considerado tiene una mayor incidencia que para el caso del tratamiento de los residuos ,que pese a haber tenido una similar evolución temporal, representan únicamente el 3,84% de las emisiones totales de GEI. Las emisiones en 2008 del sector agrario (9,6%), procesos industriales (7,72%) y usos de disolventes (0,38%) se han mantenido prácticamente constante desde el año 1998.

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En consecuencia, actuaciones que potencien la producción de energías renovables como el biogás, permitirán reducir las emisiones del capítulo de generación energética del Inventario Nacional de GEI, que representan unas emisiones para el Mix energético español del entorno de 400 gramos de CO2equivalente por kilowatio hora generado. Ello ayudará a cumplir con el Plan Nacional de Asignación (PNA) de derechos de emisión de GEI 2008-2012, aprobado por Real Decreto 1370/2006, en donde se ha marcado como objetivo que las emisiones globales de GEI en España no superen en más de un 37% las del año base en promedio anual en el período 2008-2012 (actualmente son del 39,8%). Se prevé alcanzar esta cifra a través de la suma del objetivo Kyoto (15%), la cantidad absorbida por los sumideros (2%) y el equivalente adquirido en créditos de carbono procedentes de los mecanismos de flexibilidad del Protocolo de Kyoto (20%). Otro factor que tiene una importancia capital a la hora de marcar las prioridades de inversión en el sector energético PER 2011-2020, será el cálculo del sobreprecio de la tarifa eléctrica de la producción energética del biogás respecto al precio de la tarifa eléctrica del pool español y que permita rentabilizar las instalaciones de producción. Este sobrecoste deberá ser justificado en cualquier caso con los costes de la compra de derechos de emisión que España deberá asumir para cumplir con los compromisos del Protocolo de Kyoto, teniendo en cuenta que actualmente la tonelada de CO2 equivalente se sitúa en el entorno de los 20 euros. Página | 287


3 EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO FUENTE: PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2005-2010 La creciente preocupación por las consecuencias ambientales, sociales y económicas del cambio climático, su reflejo en los compromisos derivados del protocolo de Kioto, y el hecho de que la producción y el consumo de energía sean los principales responsables de las emisiones de gases de efecto invernadero, sitúan al sector energético como clave para alcanzar los objetivos. La utilización de energías renovables presenta múltiples ventajas de tipo medioambiental frente al uso de otras fuentes —combustibles fósiles y energía nuclear—. Si bien los beneficios medioambientales de la utilización de energías renovables afectan a un buen número de contaminantes, en este epígrafe se evalúa únicamente la contribución de este Plan a la limitación de emisiones de CO2, principal gas de efecto invernadero10 De acuerdo con los objetivos de crecimiento de las distintas áreas renovables definidos en este Plan, se ha efectuado una doble evaluación de las emisiones de CO2 evitadas por el mismo. La primera se refiere a las emisiones evitadas en al año 2010 por el crecimiento previsto de las energías renovables entre 2005 y 2010. Y la segunda, es la suma del total de emisiones evitadas desde 2005 a 2010 por el crecimiento de las energías renovables en ese periodo. En ambos casos, se ha hecho la evaluación económica de esas emisiones evitadas, considerando un precio de 20 € por tonelada de CO2. La tabla que figura en la página siguiente, contiene la estimación de las emisiones de CO2 evitadas en 2010 por el crecimiento previsto de las energías renovables entre 2005 y 2010, así como, su evaluación económica. En el caso de la generación eléctrica, la comparación se hace con respecto a las emisiones asociadas a una moderna central de ciclo combinado a gas natural, con un rendimiento del 54%, salvo en el caso de la co-combustión (combustión conjunta de biomasa y carbón en centrales de este combustible fósil), en el que se comparan con las emisiones correspondientes a una central convencional de carbón.

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De acuerdo con la hipótesis conservadora utilizada para el cálculo de las emisiones evitadas en generación eléctrica, es decir, frente a las de una moderna central de ciclos combinados a gas natural, se alcanza un volumen de emisiones evitadas por el Plan en el año 2010 de 27,3 millones de toneladas de CO2 anuales. En cuanto a la valoración económica de estas emisiones evitadas, considerando un precio de la tonelada de CO2 de 20 euros asciende, en 2010, a 547 millones de euros. De igual forma, la tabla que figura a continuación, presenta la evaluación de las emisiones totales de CO2 evitadas por el Plan hasta el año 2010, es decir, las emisiones acumuladas, entre 2005 y 2010, evitadas por el incremento de las fuentes renovables previsto en el Plan.

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Como se puede observar en la tabla, las emisiones evitadas por el Plan hasta el año 2010 ascienden a 77 millones de toneladas de CO2, bajo la hipótesis, como en el caso anterior, en la parte de generación eléctrica, que se compara con una central de ciclos combinados a gas natural, salvo en lo que respecta a la co-combustión. En cuanto a la valoración económica de estas emisiones evitadas considerando, como en la tabla anterior, un precio de la tonelada de CO2 de 20 euros asciende, hasta 2010, a 1.540 millones de euros.

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Emisiones evitadas y generación de empleo La siguiente tabla muestra las emisiones evitadas de CO2 únicamente en el año 2010, debido al incremento de potencia de 94 MW previsto. Se ha tomando como referencia una central de generación eléctrica de ciclo combinado con gas natural, con un rendimiento del 54% (372 tCO2 por GWh producido):

En la misma tabla se indica la generación de empleo estimada a finales de 2010. Estos datos de empleo se refieren a la suma de todos los puestos de trabajo de duración anual generados durante los seis años de período, e incluyen la suma de los puestos de trabajo debidos a la inversión en la implantación del proyecto, así como los derivados de la explotación del mismo.

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4 EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO EN EL SECTOR AGRARIO Y GANADERO. FUENTE: PLAN DE BIODIGESTIÓN DE PURINES 4.1

4.1.1

SITUACIÓN ACTUAL

LA GESTIÓN DE ESTIERCOLES COMO SISTEMA DE REDUCCIÓN DE GEI.

Dentro del sector agrario, la ganadería es uno de los subsectores que pueden contribuir a la reducción de las emisiones de GEI mediante el fomento de tecnologías de tratamiento de estiércoles por fermentación anaeróbica. La posterior combustión del biogás producido en estos procesos biológicos, permite reducir las emisiones de metano del capitulo "Gestión de estiércoles" del Inventario Nacional de Gases y en función del tipo, tamaño y rentabilidad de la instalación de metanización, la combustión del biogás puede efectuarse directamente en antorcha o, en otros casos, ser aprovechado para la producción de energía térmica únicamente o la producción combinada de energía térmica y eléctrica. Estas últimas instalaciones podrán beneficiarse de la financiación que supone la prima eléctrica del biogás contemplada en el Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial. Por otra parte, el aprovechamiento o la eliminación de los estiércoles de las explotaciones ganaderas, constituye, actualmente, un factor que reclama la atención del sector que las agrupa, especialmente en algunas zonas de alta concentración pecuaria. En España, y teniendo en cuenta el importante crecimiento de la producción ganadera en los últimos años, en particular del porcino, ha sido necesario estudiar este asunto desde diferentes enfoques. La primera opción es la utilización de los purines como abono orgánico, dentro de los límites que permite la normativa comunitaria, fijados por la Directiva 91/676/CEE del Consejo, de 12 de diciembre de 1991, relativa a la protección de las aguas contra la contaminación producida por nitratos utilizados en la agricultura (conocida como "Directiva de Nitratos"), no existiendo en la mayor parte del territorio español dificultades para darles este destino, consiguiendo un beneficio para los ganaderos y para las tierras agrícolas. El problema se plantea en las denominadas áreas de alta concentración de explotaciones, donde no existe suficiente superficie agrícola próxima para una adecuada valorización de los purines como abono. Encontrar una solución para estas áreas es una iniciativa positiva para el sector ganadero español, si bien es importante señalar que las crecientes exportaciones del mismo, Página | 292


obligan a tener en cuenta las repercusiones sobre los costes de producción. En este sentido, para las zonas vulnerables o con alta concentración ganadera, el Plan contempla también procedimientos complementarios a la biodigestión anaeróbica para mejorar la gestión del nitrógeno del digestato, entre los que se incluyen la separación sólido-líquido y los tratamientos de eliminación o reducción-recuperación. 4.1.2

LAS EMISIONES DE GEI EN EL SECTOR AGRARIO Y LA GANADERÍA.

Conforme a los datos disponibles del 2006 en el Inventario Nacional de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero, la contribución del sector agrario a las emisiones de GEI representa el 10,70 por cien de las emisiones totales y el 26,65 por cien de las emisiones procedentes de fuentes denominadas difusas (transporte, residencial, comercial e institucional, agrario, residuos y gases fluorados). Su incremento respecto al año base ha sido del 14,50 por cien. La distribución de emisiones de GEI de los diferentes subapartados del epígrafe "Agricultura" del Inventario Nacional del año 2006, se recoge en el cuadro siguiente.

De estos datos se desprende, que las posibles actuaciones para reducir emisiones de GEI en el sector agrario deben centrarse en la evaluación de proyectos de reducción en el ámbito de los "Suelos agrícolas" y en la "Gestión de estiércoles", dado que las posibles medidas de reducción de emisiones por "Fermentación entérica" son prácticamente inviables en la ganadería española, por el carácter extensivo de una alta proporción de las especies rumiantes a los que sería prácticamente imposible aplicar mejores técnicas nutricionales para la reducción de emisiones de metano. Página | 293


Las emisiones de GEI del sector agrario son debidas únicamente al metano (CH4) que representa el 61,6 por cien de sus emisiones totales y al óxido nitroso (N2O) que supone el 75,0 por cien de sus emisiones totales. Para el caso del metano, el porcentaje del 61,6 por cien se reparte entre la fermentación entérica con el 35,7 por cien, la gestión de estiércoles con el 25,6 por cien y la quema de residuos más el cultivo del arroz que representan un porcentaje del 1,5 por cien. En el subapartado de gestión de estiércoles (25,6 por cien), al tener en cuenta las diferentes especies ganaderas, se observa que los estiércoles líquidos o purines del sector porcino son los que contribuyen en un mayor porcentaje (el 90,2 por cien) a las emisiones de metano, representando los estiércoles del resto de especies ganaderas únicamente el 9,8 por cien. Respecto a las emisiones del N2O, el porcentaje del 75 por cien se reparte entre la gestión de estiércoles que representa aproximadamente el 10 por cien, los suelos agrícolas que suponen el 64,6 por cien y la quema de residuos agrarios con un insignificante 0,01 por cien. Teniendo en cuenta el tipo de estiércol en las emisiones de óxido nitroso de la gestión de estiércoles (10 por cien) la mayor contribución se debe al almacenamiento de los estiércoles sólidos con el 96.3 por cien, siendo la contribución de los purines de porcino del 4,0 por cien.

Así mismo, en el subapartado de suelos agrícolas, en el que el N2O contribuye con el 65 por cien de las emisiones totales, se pueden subdividir las emisiones de acuerdo con las diferentes fuentes de fertilización nitrogenada, resultando que el 14,2 por cien de las emisiones son atribuibles a la aplicación de estiércoles como abonos (el 5,7 por cien es debido a los purines de porcino), el 8,0 por cien al estiércol del ganado en pastoreo y el restante 77,8 por cien son debidas fundamentalmente a las emisiones procedentes de la fertilización con abonos minerales nitrogenados. En consecuencia, una vez reseñadas las principales actividades emisoras de GEI por el manejo de estiércoles en las granjas y por su aplicación a los suelos como abono, se puede concluir que: En la gestión de estiércoles, es el almacenamiento de los estiércoles líquidos o purines del sector porcino el que contribuye en un mayor porcentaje (90,2 por cien) a las emisiones de metano y que suponen en términos absolutos unasemisiones de 8,8 M T CO2 eq. Así mismo, en menor cuantía, el 4,0 por cien del N2O emitido en este capítulo equivale en términos absolutos a unas emisiones de 0,12 M T CO2 eq. Respecto a la aplicación al suelo de los purines de porcino como abono, el porcentaje de emisión de N2O del 5,7 por cien, se corresponde, en términos absolutos, con una emisión de 1,1 M T CO2 eq. de N2O.

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CAPITULO 10.

INSTALACIONES EN EXTREMADURA

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 10. INSTALACIONES EN EXTREMADURA

1 INSTALACIONES EN EXTREMADURA:BIOGÁS DE VERTEDERO INSTALACIÓN DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA MEDIANTE LA CAPTACIÓN DEL BIOGÁS DEL VERTEDERO CONTROLADO DE BADAJOZ.

1.1

DESCRIPCIÓN

La planta instalada en Badajoz se trata de una Instalación de producción de energía eléctrica mediante la captación controlada del biogás generado en el depósito controlado, de 15 hectáreas y una cantidad de residuos de 1.300.000 toneladas y su conducción hasta la instalación de aprovechamiento, donde se realiza su valoración energética mediante combustión del mismo en un grupo moto-generador. INSTALACIÓN: • EMPRESA GESTORA: Gespesa S.A.U. • CONSTRUCTOR: Grupo Hera Ener-g • UBICACIÓN: Ecoparque de Badajoz • RESIDUO: Residuos Sólidos Urbanos. Capacidad vertedero 1.300.000 toneladas • TECNOLOGÍA: Desgasificación en vertedero • APLICACIÓN: Producción de Energía Eléctrica, 8.500.000 Kw/h.

1.2

FUNCIONAMIENTO

En las siguientes imágenes se muestra el funcionamiento de la instalación existente en el vertedero de Badajoz

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1.3

COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN

La instalación se encuentra dividida en: 1.3.1

POZOS DE CAPTACIÓN, DEPÓSITO CONTROLADO.

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1.3.2

PLANTA DE SELECCIÓN DE RESIDUOS Y COMPOSICIÓN.

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1.3.3

SOPLANTE.

1.3.4

MOTO-GENERADOR.

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1.3.5

CENTRO DE TRANSFORMACIÓN

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1.3.6

ANTORCHA (DONDE SE QUEMA EL EXCEDENTE DE GAS)

1.3.7

BALSA DE LIXIVIADOS A la que se envían los condensados del biogás, para su correcto funcionamiento. Los

vertederos con residuos biodegradables generan lixiviados cuyas características varían dependiendo de su antigüedad. En general, se trata de lixiviados que inicialmente tienen pH ácido (aunque con el paso del tiempo años tienden al pH de equilibrio), tienen altísimas tasas de DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) y DQO (Demanda Química de Oxígeno), y pueden contener un alto número de contaminantes peligrosos, al movilizarlos por disolución a causa de su pH ácido. Los lixiviados con estas características, si no se recogen de forma controlada, son una fuente potencial de contaminación para las aguas superficiales, subterráneas y el suelo en el entorno del vertedero, por su elevado potencial de ecotoxicidad.

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1.4

CARACTERÍSTICAS DE LA INSTALACIÓN Las características de la planta son: •

1 grupo con 2 moto-generadores de 400 kW cada uno sin aprovechamiento de

calor residual •

Características del moto-generador: potencia 400 kW, fdp 0,9, frecuencia 50

Hz y 1.500 rpm (400/415 V). •

La producción de energía eléctrica es de 8.500.000 Kw/h.

•

El caudal de entrada de biogás a la planta es de 350 m3/h.

•

El número de funcionamiento de la planta es de 8.000 h/año.

•

Se estima una vida útil de la planta de 10 años.

•

Los auto-consumos de la instalación son 70 kW.

Las instalaciones de enlace estarán compuestas por: •

1 Centro de transformación (CT).

•

La Línea de evacuación de media tensión (MT) de 20 kV

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1.5

OBJETVO DE LA INSTALACIÓN La finalidad de la instalación descrita es la generación de energía eléctrica en régimen

especial para una instalación que utilizará como energía primaria para la generación de electricidad el biogás extraído del antiguo vertedero de Badajoz. A medida que se agote la capacidad de recepción de cada vaso de vertido en el que se depositan los rechazos de la Planta de selección de residuos y composición (Ecoparque) se tomarán las medidas precisas para sellar ese vaso; extraer el biogás generado en la descomposición anaerobia de los residuos depositados en el mismo; y conducirlo hasta el sistema de aprovechamiento. Los rechazos son transportados a la celda de vertido del vertedero mediante camiones, la cual se encuentra impermeabilizada Una vez en el vertedero, los camiones descargan su contenido para que la compactadora reparta el material al tiempo que lo compacta. Diariamente, los residuos compactados son cubiertos. La celda de vertido cuenta asimismo con un sistema de recogida de los lixiviados producidos como consecuencia de la lluvia o de las transformaciones fisicoquímicas que puedan sufrir los residuos. Estos lixiviados se bombean hacia una balsa de almacenamiento para, posteriormente, ser tratados Una vez finalizada la vida útil del vertedero, se procederá a su sellado definitivo, empleando para la impermeabilización superior los mismos materiales que en la impermeabilización de la base. Asimismo, se dispondrá de un sistema para la desgasificación del vertedero y el tratamiento de los gases de vertedero.

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2 BIOGÁS DE DIGESTORES EQUIPO DE PLANTA PILOTO FORMADO POR BIODIGESTOR DE 1.500 LITROS DE CAPACIDAD A INSTALAR EN CENTRO DE INVESTIGACIÓN AGRARIA LA ORDEN- VALDESEQUERA.

2.1

DESCRIPCIÓN En el Centro de Investigación Agraria La Orden Valdesequera, en coordinación con

profesores investigadores de la Universidad de Extremadura, pertenecientes al grupo Gairber de investigación, se han realizado ensayos de laboratorio en digestores con purines y camalote. Los resultados obtenidos en producción de biogás en la fermentación anaerobia, con contenidos en metano interesantes, permiten abordar una segunda fase, para determinar el potencial de biomasas residuales procedentes de la industria agroalimentaria extremeña, así como de residuos agrícolas y/o cultivos energéticos como el sorgo fbra, o microalgas. En el caso de los residuos de la industria agroalimentaria se consideran importantes residuos a estudiar, el procedente de la industria transformadora de la cebolla, de las empresas transformadoras del tomate, de la industria del biodiésel, etc. Es fundamental trabajar con biomasa de residuos agrícolas frescos y cultivos energéticos en mezclas con los residuos anteriores, y con residuos ganaderos, por ejemplo purines. Las mezclas de purines, que tienen baja relación C/N, con biomasa con alto contenido en carbono permiten aumentar los rendimientos en biogás.

2.2

INSTALACIONES

El grupo Gairber, en el Centro de Investigación Agraria La Orden Valdesequera, va a disponer de 4 biodigestores de 5 litros de capacidad cada uno, que van servir para hacer los estudios de investigación necesarios con las biomasas definidas en el párrafo anterior. Los resultados obtenidos permitirán seleccionar las biomasas que se analizarán en la planta piloto que se pretende instalar en el Centro de investigación Agraria La Orden Valdesequera.

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2.2.1

EQUIPO LABORATORIO

Equipo de laboratorio formado por 4 biodigestores de doble camisa, de 5 litros de capacidad cada uno. Cada biodigestor tiene una paleta agitadora con velocidad regulable, para homogeneizar el sustrato a estudiar. Se pueden aplicar a procesos mesófilos (37 ºC) y termófilos (55 ºC). Con termostatos para regular la temperatura, y calentamiento mediante la doble camisa. Todas las partes en contacto con el sustrato en acero inoxidable.

2.2.2

PLANTA PILOTO

Equipo de planta piloto formado por biodigestor de 1.500 litros de capacidad. Tiene sistema de carga de alimentación directa de sustratos sólidos dentro del digestor. El digestor es alimentado con los sustratos por debajo del nivel de líquido a través de un tornillo sinfín. Adecuado para sustratos como ensilado de maíz, hierba, con fibras de menos de 20 mm y concentración de materia seca entre 25 y 35 %. El sistema de carga de líquidos se bombea con bomba sumergible con triturador dentro de un dosificador de acero inoxidable. Concentración de materia seca inferior al 6%. El biodigestor está equipado con: Sistema de calefacción que mantiene la temperatura estable. Diámetro interno=1,6 m. Altura de tanque=1,25 m. Volumen bruto=2100 litros Volumen neto=1500 litros. Paleta mezcladora para movimiento de sustrato. Conductos de extracción de gas y de alimentación de sustrato. Membrana de depósito de gas de EPDM (etileno, propileno, dieno, monómero). Control visual de gas. Protección contra exceso o déficit de presión con módulo de operación y control montado de manera independiente al biodiegestor. Control de temperatura, pH, punto de muestreo. Compresor para sellado de aire comprimido en la cubierta y para las válvulas de alimentación. Quemador de gas. Página | 307


3 BIOGÁS DE DIGESTORES PROYECTO BIOGASOL, DESARROLLADO POR EL GRUPO DE INVESTIGACIÓN DTERMA (DESARROLLO TECNOLÓGICO EN ENERGÍAS RENOVABLES Y MEDIO AMBIENTE).

3.1

DESCRIPCIÓN El proyecto Biogasol desarrollado por la Universidad de Extremadura y financiado por

Enel Unión Fenosa Renovables (EUFER) lleva ya tiempo biodigestando los residuos de matadero (aguas de lavado, vísceras, contenido de panzas, sangre, etc.), obteniendo buenas producciones de biogás disminuyendo la contaminación de dichos residuos hasta niveles que pueden ser devueltos al medio ambiente sin peligro. Con este proyecto lo que se plantea es integrar dos energías renovables, el biogás y la energía solar, tan abundante en nuestra región. Para ello se debe concentrar la radiación solar a través de un motor Stirling. De esta forma, en los días soleados este motor se alimentará con energía solar. Por la noche, y en los días nublados, el calor necesario para que funcione se puede obtener quemando biogás. Así, se podrá gestionar completamente la instalación híbrida y generar electricidad durante las 24 horas del día. Por tanto, en el proyecto BIOGASOL, para optimizar el proceso de producción eléctrica a partir de biogás, se utilizará de forma conjunta (hibridación) con un sistema que concentra y convierte (a través de un motor Stirling) la radiación solar en energía eléctrica, (Modelo EnviroDish, o similar, modificado).

3.2

DESCRIPCIÓN SISTEMA PRODUCCIÓN ELÉCTRICA CON ENERGÍA SOLAR

El Sistema EnviroDish consta de: Anillo de cimentación. Estructura soporte. Página | 308


Concentrador solar. Sistema de control y seguimiento. Unidad de conversión de potencia. Receptor solar. Controlador de la unidad de conversión de potencia. Motor Stirling (SOLO 161) •

El motor Stirling consta de un cilindro de expansión y otro de compresión. El receptor solar, el regenerador y el enfriador del gas de trabajo se sitúan entre los cilindros.

•

Opera en ciclo cerrado, donde el gas de trabajo se somete a procesos de calentamiento y enfriamiento. Al calentarse, el gas se expande y transmite el trabajo mecánico al cigüeñal a través de los pistones.

•

La energía concentrada por el paraboloide se transfiere al gas a través del receptor.

•

Electrónicamente se controla la presión del gas de trabajo en función de la radiación solar, con el fin de que la temperatura del receptor sea constante.

Esquema 1: motor SOLO 161 con receptor solar

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Esquema 2: Sistema disco parabólico-Stirling

3.3

VENTAJA DE LA INSTALACIÓN PROYECTO BIOGASOL

La implantación de esta tecnología permitiría eliminar la alta contaminación de los residuos producidos por las industrias cárnicas, y que puedan verterse al medio ambiente con garantías. En primer lugar ello ahorraría a las industrias cárnicas el coste que ahora tienen que pagar por retirar los residuos sólidos, tales como grasas, huesos… A través de empresas en degradarlos. En segundo lugar evitaría las sanciones de las diversas administraciones y por último, se generaría electricidad a partir de biogás obtenido, que si se combina con la energía solar puede hacer que la rentabilidad de este tipo de plantas sea interesante. El periodo de amortización de una planta de digestión anaerobia que degrade los residuos de un matadero como el de Badajoz y use el biogás para generar electricidad está en torno a los 6-7años, acogiéndonos, claro está, a las primas a la generación de electricidad de origen renovable (como es el biogás). Si la misma se combina con energía solar térmica de concentración, los retornos de la inversión pueden ser de 3-4 años. Determinar exactamente este periodo de retorno, es uno de los principales objetivos del proyecto Biogasol. Esta planta podría aplicarse en todas aquellas industrias que generen residuos orgánicos. De hecho, con varias cooperativas de la región dedicadas a la producción de tomate triturado y con el Centro Tecnológico Agroalimentario de Extremadura (CTAEX) se está desarrollando un proyecto singular estratégico que tiene como uno de sus fines aprovechar los residuos de esta industria tomatera para generar energía. Página | 310


4 BIOGÁS DE DIGESTORES PLANTA DE BIOGÁS PARA EL TRATAMIENTO Y APROVECHAMIENTO DE LOS PURINES DE CERDO EN LA “FINCA CAMPO LA ESPADA Y BONILLA”

4.1

DESCRIPCIÓN En el año 2004 cuando arrancó la explotación porcina de “Ibérico Comarca de los

Baldíos” en la “Finca Campo la Espada y Bonilla” se proyectó dicha explotación, que cuenta a día de hoy con más de 6.000 mil cabezas de ganado, la instalación de una planta de biogás para el tratamiento y aprovechamiento de los purines de cerdo con el gran fin y propósito, como nos comentó en su momento Don Enrique Señorón, de hacer todo lo posible por el bien del medioambiente haciendo frente al gran problema que conlleva la gestión de los purines y como un proyecto con mucha ilusión e innovador a nivel de Extremadura. INSTALACIÓN: • EMPRESA GESTORA: Ibérico Comarca de los Baldíos S.L. • CONSTRUCTOR: • UBICACIÓN: Olivenza. Finca Campo La Espada y Bonilla • RESIDUO: Ganadero. Purines de cerdo • TECNOLOGÍA: Biodigestores • APLICACIÓN: Producción de calor por combustión directa

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Foto 1: Imágenes de la Explotación Ibérico Comarca de los Baldíos. A día de hoy, la planta cuenta con todos los elementos que hacen posible la producción de biogás, si bien, ahora mismo la caldera no se encuentra en funcionamiento y se están planeando unos pequeños acondicionamientos para la correcta autosuficiencia de la planta.

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Foto 2: Don Enrique Señorón frente a la caseta dónde se encuentran alojadas la caldera y los 2 generadores.

4.2

FUNCIONAMIENTO

Ésta consta de 2 Biodigestores: El primario con una capacidad aproximada de 2 millones de litros. El secundario consta de una capacidad de 1 millón de litros. El 70% de la estructura de ambos se encuentran bajo tierra a unos 6 metros de profundidad y aislados térmicamente por una capa de poliespan entre dos capas de hormigón, lo cual permite las condiciones necesarias de temperatura necesaria para la formación de los microorganismos que en condiciones anaeróbicas son capaces de empezar inmediatamente el proceso de producción.

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Digestor secundario

Digestor primario

Foto 3: Biodigestores primario y secundario. Depósito de recepción Digestor primario

Separador líquido-sólido

Foto 4: Elementos de la planta. Página | 314


Separador líquido-sólido

Foto 5: Detalle separador líquido-sólido. Hemos de tener en cuenta sin embargo, que para mantener las temperaturas óptimas indicadas, durante los meses fríos de invierno se precisa más cantidad de calor en la instalación, aunque las reacciones son ligeramente exotérmicas. Esto se consigue utilizando una parte del gas producido para calentar agua y hacerla pasar por medio de una pequeña bomba a través de un serpentín que está instalado en el interior de ambos digestores y que con el paso de agua caliente cede su calor al medio en fermentación.

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Por tanto, la clave del proceso radica en el mantenimiento de la temperatura óptima, pues en todos los casos la producción del gas está en relación directa con la multiplicación celular del medio. Filtros Digestor primario

Foto 6: 3 filtros por cada digestor que contienen virutas de acero para filtrar y limpiar el biogás. Los filtros se alimentan en serie de manera que entra en gas por la parte inferior del primero saliendo por su parte inferiormente al siguiente.

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superior

y

entrando


5 BIOGÁS DE DIGESTORES PLANTA DE BIOGÁS PARA EL TRATAMIENTO Y APROVECHAMIENTO DE LOS PURINES DE CERDO EN LA “FINCA ARENALEJO”. CENTRO DE INVESTIGACIÓN E INGENIERÍA AMBIENTAL

5.1

INTRODUCCIÓN Fuente: http://www.ci2am.com

El Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental (CI2AM), es una empresa privada que contribuye con el desarrollo sostenible de los sistemas intensivos de producción agropecuaria, agroalimentaria e industrial, mediante la generación y aplicación del conocimiento científico y tecnológico para minimizar el impacto ambiental, incrementar la eficiencia energética y valorizar los residuos que se generan. La actividad principal se centra en aplicar o desarrollar los procedimientos, tecnologías y capacidades disponibles en tratamientos de aguas residuales con contenido orgánico, con el fin de mejorar la calidad o incluso eliminar los vertidos de sus clientes. Trabajan con diferentes sectores, como el agropecuario, el agroalimentario o el industrial. En algunos casos, también se estudia la posibilidad de generar biogás a través de digestión anaerobia que permita financiar la inversión y mantenimiento de la planta de tratamiento de aguas residuales.

5.1.1

ORIGEN

A mediados del siglo XX, Don Saturnino Hernández fundó la empresa Don Saturnino, como compañía dedicada a la producción y elaboración de productos y derivados del cerdo ibérico de alta calidad. Tras años de actividad desde Cataluña y la creación en Guijuelo de la instalación dedicada a la elaboración de productos ibéricos, la compañía se ha consolidado como el Grupo Casa Hernández que ha centrado sus esfuerzos en la calidad del producto y del servicio. Página | 317


5.1.2

VISIÓN TÉCNICA

El afán por mejorar la calidad ha llevado a la empresa a convertirse en la primera compañía española específica en cerdo ibérico homologada en los Estados Unidos de América y en Japón. La culminación de los niveles de excelencia llegan tras el relevo generacional, en el que Diego García aplica su experiencia en procesos de calidad

5.1.3

DEL JAMÓN A LA SOSTENIBILIDAD

El gran desarrollo en la excelencia de procesos de producción y de control de calidad, lleva a Diego García a conocer a grandes expertos en el tratamiento de residuos, la familia Perez Pardo y Ravelo Ron de origen español y cubano aportan a la empresa una nueva visión, en la que los residuos se convierten en recursos, y el problema se convierte en una fuente de sostenibilidad para la empresa. Gracias a esta colaboración, tras años de trabajo conjunto se ha creado el proyecto “PROYECTO S.O.S. ARENALEJO” en el que se ha desarrollado una planta de tratamiento de purín porcino que convierte unos residuos muy perniciosos para el terreno en un abono de alta calidad, agua para limpieza y energía. El éxito en este proyecto ha permitido crear la empresa “Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.” (CI2AM) que cuenta con un nuevo laboratorio de tecnología puntera, y científicos con dilatada experiencia internacional. El objetivo de esta empresa es la solución de problemas de residuos con carga orgánica que permita mejorar la sostenibilidad.

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5.1.4

ANTES-AHORA

Señorío de Arenalejo, la típica dehesa extremeña con encinas sobre tierra yerma, ha aprovechado el tratamiento de purines para convertirse en verdes campos fértiles, gracias al propio abono de alta calidad generado en el nuevo proceso.

Fotografía 6.0.1. Entrada finca ARENALEJO

Fotografía 0.2.En la finca se pueden observar Chopos plantados como medida ambiental

Las choperas son sistemas de depuración riparios (capturan del 70 al 90% de los nitratos procedentes de la agricultura, evitando la eutrofización de los ríos).Disminuyen la erosión del suelo cuando hay avenidas. Disminuyen el efecto del viento, protegiendo los cultivos y mejorando el microclima local. El chopo es una especie ideal para la captación de CO2 por su gran rapidez crecimiento.

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La explotación agropecuaria ARENALEJO está ubicada en el término municipal de Portaje (Cáceres), con una capacidad de 7.642 plazas de cebo y 600 reproductoras, donde se encuentran instaladas tres explotaciones porcinas, a continuación se describirán cada una de las explotaciones.

5.2

EXPLOTACIÓN PORCINA Nº1 El número de cabezas de ganado porcino es de 4.042 animales de cebo. La finca sobre la que se asienta dicha explotación cuenta con una superficie de 324,36 has. Esta explotación consiste en 11 naves, con tres tipos de naves distintas según el tipo de construcción La superficie aprovechable de pastoreo de esta explotación es de 309,5 has. Esta explotación plantea una gestión de los estiércoles sólidos y licuados (purinas) mediante abonado agrícola.

Fotografía 6.0.3. FINCA ARENALEJO. Explotación porcina nº1. Vista general

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En la parte izquierda de la fotografía se pueden observar las naves donde se encuentran los animales de cebo. En la parte central de la fotografía se pueden observar más naves donde se encuentran los animales de cebo y además un pequeño molino para la alimentación de los mismos. En la parte derecha de la fotografía de arriba hacia abajo podemos observar: • Nave donde se encuentran más animales de cebo • Nave abierta donde se depositan los estiércoles que se recogen de los animales para su compostaje • Nave abierta donde se encuentra un incinerador de animales muertos

A continuación se muestran varias fotografías con ampliaciones de la vista general mostrada de la explotación nº1.

Fotografía 0.4.FINCA ARENALEJO. Explotación porcina nº1.Nave de animales de cebo (parte izquierda de la fotografía donde se muestra la vista general de la explotación nº1). Vista desde arriba

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Fotografía 0.5. Explotación porcina nº1.Nave de animales de cebo (parte izquierda de la fotografía donde se muestra la vista general de la explotación nº1). Vista en frente.

Fotografía 0.6. Explotación porcina nº1.Nave de animales de cebo (parte central de la fotografía donde se muestra la vista general de la explotación nº1). Vista en frente.

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Fotografía 0.7.Explotación porcina nº1.Nave abierta donde se encuentra el incinerador de animales muertos (parte derecha de la fotografía donde se muestra la vista general de la explotación nº1. Vista en frente.

Fotografía 0.8.Explotación porcina nº1.Nave abierta donde se depositan los estiércoles que se recogen de los animales para su compostaje (parte derecha de la fotografía donde se muestra la vista general de la explotación nº1. Vista en frente.

El estiércol se transporta hacia la nave de compostaje mediante dúmper desde las naves donde se ubican los animales. El estiércol se va apilando en diversas capas alternadas con paja. En la estación de verano el estiércol es humedecido mediante aspersores.

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Fotografía 0.9.Explotación porcina nº1.Asperor situado en la cubierta de la Nave abierta donde se depositan los estiércoles que se recogen de los animales para su compostaje (parte derecha de la fotografía donde se muestra la vista general de la explotación nº1. Vista en frente.

5.3

EXPLOTACIÓN PORCINA Nº2 El número de cabezas de ganado porcino es de 600 reproductoras, 40 verracos y 1.600 animales de cebo La finca sobre la que se asienta dicha explotación cuenta con una superficie 148,37 has Esta explotación consiste en 15 naves, con cinco tipos de naves distintas según el tipo de construcción. La superficie aprovechable de pastoreo de esta explotación es de 112 has. Esta explotación plantea una gestión de los estiércoles sólidos y licuado (purinas) mediante abonado agrícola.

5.4

EXPLOTACIÓN PORCINA Nº3 El número de cabezas de ganado porcino es de 2.000 cerdos de cebo en régimen de explotación intensiva, quedando el ganado porcino alojado en las mismas instalaciones en las que se suministra la alimentación. La finca sobre la que se asienta dicha explotación cuenta con una superficie de 12,6 has Esta explotación consistirá en 4 naves de 500 m2 cada una con parques de 500 m2.

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La superficie agrícola vinculada a esta explotación es de 11,5 has de cultivos de secano (dehesa) Esta explotación plantea una gestión de los estiércoles sólidos y licuados (purinas) mediante procesos biológicos anaerobios y su posterior gestión como abono agrícola.

Fotografía 0.10. Explotación porcina nº3.Naves y parques donde se ubican los cerdos de cebo en régimen de explotación intensiva

Fotografía 0.11. Explotación porcina nº3.Interior de una nave donde ubican los cerdos de cebo en régimen de explotación intensiva

Las naves se limpian diariamente varias veces al día por medio de agua a presión. El agua de lavado cae bajo unas rejillas situadas en el suelo de la nave, donde además se encuentran ubicados aspersores de agua, que garantizan la limpieza de la nave.

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Fotografía 0.12.Explotación porcina nº3.Interior de una nave donde ubican los cerdos de cebo en régimen de explotación intensiva. Rejillas situadas en el suelo para la recogida del agua de lavado del suelo de la nave.

Fotografía 0.13. Explotación porcina nº3.Llaves de apertura del riego con aspersores ubicados en el suelo de las naves para la limpieza de las mismas

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El agua de lavado es conducido por gravedad hacia la zona de depuración. Una vez depurada el agua en la planta de biometanización, es conducido de nuevo para reutilizar en la limpieza de las naves.

Fotografía 0.14.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Bomba para reciclaje de agua depurada. Equipo destinado al trasiego de agua depurada desde la balsa hacia el depósito de agua reciclada.

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Fotografía 0.15.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. En la parte izquierda de la fotografía se encuentra el depósito pulmón. En la parte derecha superior de la fotografía podemos ver el depósito de agua reciclada que almacena el agua reciclada para su uso en la limpieza del suelo en las naves de la instalación porcina.

5.5

EXPLOTACIÓN PORCINA Nº3. DESCRIPCIÓN PLANTA DE BIODIGESTIÓN ANAEROBIA

Tal y como se comentó anteriormente, la explotación porcina nº3 de 2.000 cerdos de cebo en régimen de explotación intensiva, plantea una gestión de los estiércoles sólidos y licuados mediante procesos biológicos anaerobios y su posterior gestión como abono agrícola. A continuación se pasan a describir los elementos de la instalación y el funcionamiento de la misma.

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5.5.1

PLANTA DE TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN

Fotografía 0.16. Explotación porcina nº3.Planta de tratamiento y depuración

Gráfico 0.1.Explotación porcina nº3.Planta de tratamiento y depuración. Flujo tecnológico

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5.5.2

ETAPA DE PRETRATAMIENTO

5.5.2.1 PRETRATAMIENTO. DESBASTE. CÁMARA DE REJAS Espacio destinado a la remoción de sólidos gruesos (diámetro mayor o igual a 20 mm), que interfieren en el funcionamiento de los equipos electromecánicos de la planta.

Fotografía 0.17.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Cámara de rejas.

5.5.2.2

PRETRATAMIENTO. DESBASTE.TAMIZ ROTATORIO

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5.5.3

ETAPA DE NITRIFICACIÓN Y DESNITRIFICACIÓN. FERMENTADORES

Fotografía 0.18.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Proceso de fermentación

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5.5.3.1 REACTOR AEROBIO Fermentador en el que se verifica la transformación microbiológica del nitrógeno en forma de amonio a nitratos.

Fotografía 0.19.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Reactor aerobio

Fotografía 0.20.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Reactor aerobio

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5.5.3.2 REACTOR ANÓXICO Fermentador en el que ocurre el proceso de transformación microbiológica de los nitratos a nitrógeno molecular.

Fotografía 0.21.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Reactor anóxico

Fotografía 0.22.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Reactor anóxico

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5.5.4

ETAPA DE HOMOGENIZACIÓN

5.5.4.1 TANQUE MEZCLADOR Depósito destinado a la homogenización del producto fermentado en la etapa de nitrificación/desnitrificación.

Fotografía 0.23.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Tanque mezclador

Fotografía 0.24.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Tanque mezclador

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5.5.5

5.5.5.1

5.5.6

ETAPA DE DIGESTIÓN ANAEROBIA

REACTORES ANAEROBIOS DE LODOS

PRODUCTOS OBTENIDOS. BIOGAS

Este gas se purificará (se eliminará el H2S y el CO2) mediante un purificador de Sulfuro de Hidrógeno y se enviará al Gasómetro, de donde se enviará al Centro de Transformación Eléctrica.

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5.5.6.1 GASÓMETRO Modulo destinado al almacenamiento de biogás.

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5.5.6.2 COLUMNA DE PURIFICACIÓN DE GAS Aparato diseñado expresamente para la remoción de H2S (sulfuro de hidrógeno) contenido en el biogás

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5.5.6.3 PLANTA DE COGENERACIÓN Y SALA DE MÁQUINAS Local habilitado para equipos electromecánicos, cuadro eléctrico, autómata y grupo de cogeneración.

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5.5.6.4

ANTORCHA

Equipo diseñado para la combustión eventual del biogás excedente

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5.5.7

PRODUCTOS OBTENIDOS. FANGOS DESHIDRATADOS

Los fangos digeridos y deshidratados se utilizarán para la elaboración de compost. 5.5.7.1 TANQUE DE LODOS DIGERIDOS Depósito para la recepción y estabilización de los lodos digeridos en los reactores anaerobios.

5.5.8

PRODUCTOS OBTENIDOS. EFLUENTES LÍQUIDOS

Este efluente depurado será utilizado para el arrastre de purinas depositados debajo de los pisos ranurados de la instalación de cebo hacia la planta depuradora, limpieza de las áreas de la planta de tratamiento y de los equipos de secado y filtración y fertirriego de áreas agrícolas.

5.5.8.1 BALSA DE ESTABILIZACIÓN Estanque para el pos-tratamiento facultativo del efluente (líquido) digerido en los reactores. Balsa de recogida de agua de lluvia y efluente líquido depurado que será utilizado para la limpieza de las naves donde se encuentran los cerdos de cebo

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Fotografía 0.25.Explotación porcina nº3.Planta de Biodigestión anaerobia. Balsa de estabilización.

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5.5.9

CONTROL PROCESOS DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN

Área para el control automatizado del proceso, mediante SCADA instalado en PC.

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5.6

EXPLOTACIÓN PORCINA Nº3. LABORATORIOS

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CAPITULO 11.

INSTALACIONES FUERA DE EXTREMADURA

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 11. INSTALACIONES FUERA DE EXTREMADURA

1 EUROPA 1.1

INTRODUCCIÓN

El sector del biogás forma parte integrante de la industria de tratamiento de residuos orgánicos y cuenta con empresas europeas de origen y tamaño distintos. En general se tratan de pequeñas y medianas empresas especializadas en la realización de plantas de metanización de residuos orgánicos, aunque existen algunas empresas grandes de tratamiento de aguas residuales y la tendencia reciente parece conducir hacia una mayor concentración. En todos los países europeos se aprovechan los desechos orgánicos y cultivos energéticos (forraje de maíz, pasto, trigo, etc.) para la producción de biogás, energía eléctrica y fertilizantes orgánicos. En estos países se han construido en los últimos 20 años más de 5000 biodigestores a nivel Industrial. Existen más de 500 instalaciones productoras de este gas biológico

1.2

PRINCIPALES FUENTE: EUROBSERV’ER 2009

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EMPRESAS

EUROPEAS


1.3

1.3.1

ALGUNAS REFERENCIAS EN ALEMANIA

INTRODUCCIÓN

Fuente: El sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 Septiembre de 2010. Fuente: Expobioenergía 2009. European Biogas Association.

Alemania es el mayor productor de biogás de la UE, con 2383,1 ktep totales (alrededor del 40% del la producción total europea) y por lo tanto, el país que más ha desarrollado esta tecnología. Aproximadamente, el 70% de la producción total de las energías renovables en Alemania, proviene de la biomasa En Alemania, existen más de 4000 plantas de biogás siendo la mayoría de ellas pequeñas, es decir, con una potencia instalada comprendida entre 50 y 500 kW y con una potencia eléctrica instalada total de unos 1.500 MWh. Esto supone una creación de 10.500 puestos de trabajo y una reducción en las emisiones de CO2, de 6,4 millones de toneladas en el año 2007. En las plantas de biogás alemanas, más del 75% de los sustratos empleados están formados por cultivos energéticos (silo de maíz, cereal, ensilado de hierba…), los cuales presentan unos elevados rendimientos de producción de metano. Por otra parte, el negocio del biogás en Alemania está mucho más desarrollado debido a las elevadas primas y retribuciones de venta de la energía eléctrica (existen primas por el uso de cultivos energéticos). Asimismo, también se incentiva económicamente la incorporación del biogás ya depurado, es decir biometano (biogás con más del 97% de metano), a la red de gas natural La Federación alemana de Biogás (FvB) prevé que para finales de 2010, Alemania cuente con un total de 5.700 instalaciones con una capacidad productiva de 2.200 MW y la potencia instalada media se espera que se reduzca en 2010 a los 430 KW, desde los 500 Kw del 2009. Probablemente esto se debe a un aumento del interés en instalar digestores en los que se fermenten cantidades importantes de estiércol de origen animal y de esta manera, los agricultores alemanes se podrían beneficiar del cobro de una bonificación adicional que ascendería a 4 céntimos/Kwh por el aprovechamiento de este tipo de sustrato. Alemania es el país con mayor producción de energía de biogás por habitante de Europa, con una producción de 29 tep por cada mil habitantes.

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El tamaño más habitual de una planta en Alemania es de unos 400 kW, aunque hay grandes compañías productoras de energía que están proyectando grandes instalaciones de más de 20 MW. Los residuos agrícolas y los cultivos energéticos (fundamentalmente cereales) son los principales sustratos para la producción de biogás y existe una prima para fomentar su uso en la Ley de energías renovables hay materias primas renovables (prima NaWaRo).

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El número de plantas de biogás instaladas en Alemania ha ido creciendo de forma constante, si bien entre 2006 y 2008 el ritmo de crecimiento se había ido ralentizando. Sin embargo, a principios de 2009 volvió a crecer la construcción de plantas de biogás, debido a la enmienda a la Ley Alemana de Energías Renovables (EEG) para incentivar el aprovechamiento de subproductos.

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En enero de 2009 se empezó a aplicar la nueva Ley de Energías Renovables Alemania se planteaba aumentar la eficiencia del uso de biogás, utilización de biometano como combustible para vehículos y mejorar el acceso al biogás (incluso para uso doméstico). La inyección de biometano a la red de gas natural persigue conseguir que en el año 2020 el 6% del gas natural que se consuma sea biometano y en 2030 sea el 10%. Para lograr este objetivo, Alemania se apoya en cuatro bloques normativos: • Ley de Energías renovables de 2009 • Regulaciones de acceso a la red de gas • Ley sobre remuneración de la red de gas • Ley del calor renovable

1.3.1.1 LEY DE ENERGÍAS RENOVABLES DE 2009 En la Ley se contempla una bajada de las tarifas base (del 1%, en el caso del biogás y del 1,5% para otros tipo de gas). Sin embargo, hay un aumento en las primas, así, la prima por utilizar materias primas renovables aumenta hasta ct/kWh, llegando a 8 ct/kWh en plantas de menos de 500 kW. Además, en plantas de menos de 150 kW se puede aplicar una prima de 4 ct/kWh por emplear un mínimo del 30% de estiércol como sustrato (en plantas de hasta 500 kW de potencia, se reduce a 1 ct/kWh).

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Dicho sistema prevé una aplicación por tramos, en la que, en plantas de 150 kW se puede llegar a pagar hasta 30,67 ct/kWh, dependiendo de las primas que se puedan aplicar. La Asociación Alemana de Biogás acogió de forma muy favorable esta nueva ley y calculaba que para finales del año 2009 habría contribuido a que se abrieran 600 nuevas plantas. Para Josef Pellmeyer, presidente de dicha asociación, las pequeñas de hasta 190 kW están recuperándose.

1.3.1.2 REGULACIONES DE ACCESO A LA RED DE GAS El responsable del proyecto es el responsable de la valorización estándar del gas, siendo el dueño de la red el que debe encargarse de la mayor valorización (odorización, mayor compresión del biometano, medida de las características del gas antes de su inyección, etc.). El dueño de la red debe llevar a cabo todas las acciones necesarias (viables económicamente) para permitir la inyección a la red a lo largo de todo el año. El dueño de la red posee la conexión y es responsable de su mantenimiento. Sin embargo, los costes de la conexión a la red (hasta 10 km, incluyendo el sistema de medida y regulación de la presión) deben compartirse al 50% entre el dueño de la red y del proyecto. 1.3.1.3 LEY DE CALOR RENOVABLE Su objetivo es conseguir que en 2020 el 14% de la calefacción en Alemania provenga de energías renovables. Para ello en los nuevos edificios el biometano debería cubrir el 30% de la demanda global de calor. 1.3.1.4 TENDENCIA EN LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN ALEMANIA En la actualidad (y según Asociación Alemana de Biogás) la tendencia entre las plantas de biogás es la siguiente: • •

•

•

Plantas pequeñas de biogás, adaptadas a los sitios locales y que emplean estiércol líquido como cosustrato, para beneficiarse de las primas y que aprovechan el calor Utilización más intensiva del calor para varios conceptos o Uso local y directo (edificios, invernaderos, establos, etc.) o Aportación a sistemas de calor públicos o Distribución con sistemas de microgás y motores satélites o Acumulador de calor o Ciclo orgánico o Etc Alimentación a la red de gas natural o Producción de electricidad y calor con gran eficiencia o Usar como equivalente de gas natural Uso de biogás en vehículos

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• •

1.3.2

Almacén de biogás (por ejemplo, en centrales térmicas combinadas, equilibrio con energías eólicas y solares). Desarrollo de una “marca de calidad” del digestato para certificar su calidad agronómica como fertilizante.

EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN ALEMANIA

1.3.2.1

TECNOLOGÍA DE BIOMETANIZACIÓN, ROS ROCA. PLANTA DE METANIZACIÓN DE VOLKENSHWAND. DATOS GENERALES DEL PROYECTO CAPACIDAD TIPO DE ENTRADA INICIO DE OPERACIÓN DIGESTOR

75.000 Tn/año Residuos orgánicos y residuos orgánicos industriales 2005 4.000 m3

1.3.2.2

TECNOLOGÍA DE BIOMETANIZACIÓN, ROS ROCA. PLANTA DE METANIZACIÓN PARA RESIDUOS ORGÁNICOS EN DEISSLINGEN DATOS GENERALES DEL PROYECTO CAPACIDAD TIPO DE ENTRADA INICIO DE OPERACIÓN DIGESTOR

1.3.2.3

24.000 Tn/año Residuos orgánicos 2005 1.000 m3+1.900 m3

TECNOLOGÍA DE BIOMETANIZACIÓN, ROS ROCA. PLANTA DE TRATAMIENTO PARA RESIDUOS ORGÁNICOS EN GESCHER

DATOS GENERALES DEL PROYECTO CAPACIDAD TIPO DE ENTRADA INICIO DE OPERACIÓN

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17.500 Tn/año Residuos orgánicos, lodos de depuradora 2005


1.3.2.4 PLANTA DE HALLE-LOCHAU Planta de biogás para productos residuales para la producción de biometano. Fermentación simultánea seca-húmeda (Proceso TNS) Loock Biogassysteme GmbH, Hamburg. Potencia eléctrica: 1.052 kW Ejemplos para sustratos de entrada: • Para fermentación en seco: Residuos biológicos de colección separada • Para fermentación húmeda: Residuos de separadores de grasa

1.3.2.5 PLANTA NAWARO BIOENERGIE AG ,PARQUE KLARSEE Esta instalación utiliza maíz y estiércol para producir biogás con el que generar electricidad suficiente como para abastecer una ciudad de unos 50.000 habitantes. Vista desde el cielo, esta planta forma un enorme parque industrial de unas quince hectáreas, compuesto por cuarenta grandes tanques circulares de unos cincuenta metros de diámetro cada uno. Esta planta fue construida por Envitec Biogás. La potencia instalada es de 20 MW

1.3.2.6 GASOLINERA DE BIOGÁS EN JAMEIN En el año 2007 se inauguró en Jamein (distrito de Lüchow-Dannenberg) la primera gasolinera de biogás. Por primera vez, los propietarios de vehículos de gas natural pueden adquirir gas de combustible basado en recursos regenerativos y recorrer con 10 euros aprox. 250 km, lo que implica más del doble que con gasolina convencional. Este proyecto fue fomentado por el Ministerio Federal para Agricultura, Alimentación y Consumidores.

1.3.2.7

1.

EJEMPLO DE OTRAS INSTALACIONES

Descripción: Planta de biogás de cogeneración utilizando materias primas renovables (maíz de silo, centeno verde/resto de inverno-GPS, cereales de grano, estiércol licuado de cerdo/vaca, estiércol seco de pollos. Potencia Instalada: 500 kW de electricidad, 1.350 kW potencia de calefacción Puesta en marcha: Diciembre 2006 Ubicación: Centro escolar de Peckelsheim con escuela elemental y primaria superior, instituto de enseñanza media, piscina cubierta y tres pabellones deportivos en la ciudad de Willebadessen (Alemania)

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2.

Descripción: Planta de biogás de cogeneración alimentada con maíz, estiércol y ensilado de las granjas de 8 agricultores (propietarios de la instalación Wtscher Bruch GmbH & Co KG). Proporciona calor a seis casas y tres granjas de cerdos con un total de 2.000 cerdos. Potencia Instalada: Motor con una potencia eléctrica de 835 kW Ubicación: Wetscher Bruch, Baja Sajonia, municipio de Diepholz (Alemania)

3.

Descripción: Planta de biogás de cogeneración, planta colectiva de cuatro agricultores y la lechería Söbbeke. Conexión de la electricidad a la red pública y abastecimiento de calor a la lechería, para calentar el agua necesaria para limpiar botellas, vasos Potencia Instalada: Planta de cogeneración en contenedor con un motor carburador de gas de 520 kW Puesta en marcha: 2006 Ubicación: Söbeke en Gronau-Epe, Westfalia (Alemania)

1.4

ALGUNAS REFERENCIAS EN BELGICA

1.4.1

EJEMPLOS DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN BÉLGICA

1.4.1.1

TECNOLOGÍA DE BIOMETANIZACIÓN, ROS ROCA. PLANTA DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS EN LOMMEL EN INDUSTRIALPARK MAATHEIDE 73 DATOS GENERALES DEL PROYECTO PROMOTOR CAPACIDAD TIPO DE ENTRADA INICIO DE OPERACIÓN

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BIO-ENERGY 150.000 Tn/año Restos agroalimentarios de producción de patata Marzo de 2008


1.5

ALGUNAS REFERENCIAS EN DINAMARCA

1.5.1

INTRODUCCIÓN


Dinamarca: es el octavo máximo país productor de biogás de Europa, con 97,9 ktep totales. De cualquier forma, sería más indicativo hablar de toneladas equivalentes de petróleo, por cada 1000 habitantes, ya que aunque Dinamarca sea el octavo máximo productor, ocupa el cuarto lugar en producción energética de biogás por habitante, con 18 tep por cada mil habitantes. Del mismo modo debido a la densidad de población, España ocupa el décimo lugar en cuanto a la producción de biogás se refiere, con 7,4 tep/1000 habitantes. En el año 2008, existían en Dinamarca 20 plantas centralizadas y 55 plantas individuales. Las plantas individuales son aquellas en los que la carga diaria de sustrato es menor que 50 m3 y en las que le digestato se reparte en las parcelas próximas como fertilizante; este tipo de plantas presentan un elevado crecimiento desde el año 2000. Por su parte las centralizadas, son las plantas en las que la carga del sustrato es de 60 a 500 m3al día y se purifica posteriormente el digestato. Además, Dinamarca es uno de los países pioneros en la inyección de biogás en la red de gas natural, lo que favorece que se puedan cumplir los objetivos previstos para el año 2025 según el gobierno danés: triplicar la producción actual de biogás.

1.6

ALGUNAS REFERENCIAS EN ITALIA

1.6.1

EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN ITALIA

1.6.1.1

TECNOLOGÍA DE BIOMETANIZACIÓN, ROS ROCA. PLANTA DE METANIZACIÓN DEL COMMUNE DE VOGHERA EN IMPIANTO DI DEPURAZIONE E TRATAMENTO FORSU. VIA DEL POSTIGLIONE. 27058 VOGHERA (IT) DATOS GENERALES DEL PROYECTO PROMOTOR CAPACIDAD TIPO DE ENTRADA INICIO DE OPERACIÓN

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ASM VOGHERA, SPA 27.000 Tn/año Restos agroalimentarios de producción de patata Mayo 2007


1.7

ALGUNAS REFERENCIAS EN POLONIA

1.7.1

EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN POLONIA

TECNOLOGÍA DE BIOMETANIZACIÓN, ROS ROCA. PLANTA DE PRETRATAMIENTO DE KROSNO (PL) DATOS GENERALES DEL PROYECTO 1.7.1.1

CAPACIDAD TIPO DE ENTRADA INICIO DE OPERACIÓN

1.8

1.8.1

10.000 Tn/año Fracción orgánica de RSU después de pretratamiento mecánico 2006

ALGUNAS REFERENCIAS EN AUSTRIA

INTRODUCCIÓN


Austria: es el séptimo país productor de energía primaria de biogás en Europa, con una producción de 139,1 ktep. Al igual que sucedía con Dinamarca, será más indicativo realizar una comparación de las toneladas equivalentes de petróleo por cada mil habitantes, en el que Austria ocupa el quinto lugar detrás de Dinamarca, con una producción de 16,8 tep/1000 hab. En Austria predominan las plantas de biogás pequeñas, aquellas que presentan una potencia instalada menor de 500 kW.

P á g i n a | 358


1.8.2

EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN AUSTRIA

1.8.2.1 PLANTA DE METANIZACIÓN DE VIENA DATOS GENERALES DEL PROYECTO PROMOTOR CAPACIDAD TIPO DE ENTRADA INICIO DE OPERACIÓN

1.9

1.9.1

WKU 17.000 Tn/año Restos orgánicos restos embalados. Residuos verdes Febrero 2008

de

comida,

alimentos

ALGUNAS REFERENCIAS EN ESTONIA

EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN ESTONIA

1.9.1.1 PLANTA DE METANIZACIÓN DE VALJALA DATOS GENERALES DEL PROYECTO CAPACIDAD TIPO DE ENTRADA INICIO DE OPERACIÓN

40.000 Tn/año Restos de engorde porcino, lodos de depuradora 2005

1.10 ALGUNAS REFERENCIAS EN OSLO

1.10.1 EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN OSLO 1.10.1.1 BIOGÁS COMO COMBUSTIBLE En Oslo, se utilizan autobuses con biogás hasta ahora han adquirido 200 unidades, pero tienen previsto ampliar esta cifra hasta 400 una vez que se construyan las instalaciones para la producción del biogás.

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1.11 ALGUNAS REFERENCIAS EN FINLANDIA

1.11.1 EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN FINLANDIA

1.11.1.1 PILAS COMBUSTIBLES En la ciudad finlandesa de Vassa, el metano procedente de un vertedero alimenta las pilas de combustible, y con él se suministra calor y electricidad a aproximadamente 50 viviendas.

1.12 ALGUNAS REFERENCIAS EN SUECIA

1.12.1 EJEMPLO DE INSTALACIONES DE BIOGÁS EN SUECIA

1.12.1.1 BIOGÁS COMO COMBUSTIBLE Suecia ha apostado fuerte por este combustible, son varias las ciudades suecas que utilizan biogás como combustible de sus flotas de autobuses y camiones de recogida de residuos sólidos urbanos. Pero ha ido más allá, no sólo utiliza biogás como combustible de vehículos, también se utiliza para propulsar un tren. Este tren, desarrollado por Svensk Biogas y con un coste de diez millones de coronas (1,08 millones de euros), lleva en funcionamiento desde septiembre de 2005, para recorrer la costa este de Suecia, entre Linköping y Västervik, con 54 pasajeros. Tiene una autonomía de 600 km con el depósito lleno y puede alcanzar una velocidad punta de 130 Km/h. 1.12.1.2 PLANTA VÄXTKRAFT Se está construyendo la primera planta de metanización que satisface completamente las exigencias del Decreto Higiénico de la Unión Europea 1774/2002 (Reglamento (CE) n° 1774/2002 del Parlamento Europeo y del Consejo de 3 de octubre de 2002 por el que se establecen las normas sanitarias aplicables a los subproductos animales no destinados al consumo humano) La planta Växtkraft tratará residuos biológicos, silaje y residuos industriales orgánicos y dispondrá de una capacidad nominal de 23.000 toneladas por año.

P á g i n a | 360


2 ALGUNAS REFERENCIAS EN ASIA 2.1

INTRODUCCIÓN

Asia es el continente que más instalaciones de biogás ha construido. En 1973 se creó la Oficina de Difusión del Biogás y posteriormente el Centro Regional de Investigación en Biogás para Asia y el Pacífico.

2.1.1.1 CHINA En China, el 70% del combustible para uso doméstico en las zonas rurales proviene de la descomposición de la paja y los tallos de cultivos. 2.1.1.2 INDIA En la India, más de medio millón de personas se han servido de plantas de biogás como combustible doméstico, y hoy en día existen plantas demostrativas multifamiliares donde el gas se hace llegar por tuberías a cada vivienda por un precio módico.En países como la India, existen muchas pequeñas instalaciones de biogás para cocinar. Se hacen servir con un triple sentido: • Tratar residuos, evitando posibles enfermedades por la mala gestión de residuos y excrementos. • Aprovechar el producto digerido para abonar los cultivos. • Facilitar la cocina y evitar la tala de bosques. 2.1.1.3 JAPÓN En Japón, presentaron un sistema que consigue fermentar también el hidrógeno, además del metano, separadamente, lo que amplía los residuos a utilizar para la obtención de biogás, como los desechos de las cocinas, por ejemplo.

P á g i n a | 361


3 ALGUNAS REFERENCIAS EN AMERICA 3.1

INTRODUCCIÓN

3.1.1.1 NICARAGUA En los países Latino Americanos también se están desarrollando proyectos industriales de aprovechamiento de desechos orgánicos para la producción de biogás. En Nicaragua, la Licorera (CLNSA), fabricante de Ron Flor de Caña, construyó en el año 2005 una planta de biogás para el aprovechamiento de las vinazas para la producción de biogás. Se trata de una planta de biogás para la producción de 2.5MW de energía. 3.1.1.2 ESTADOS UNIDOS En Estados Unidos, existen incluso algunas plantas da biogás de gran tamaño, mientras que en América Latina se hacen grandes esfuerzos en distintos países. 3.1.1.3 CHILE Ejemplo: Planta Piloto de Biogás en el Liceo Agrícola de Negrete en VIII Región del BioBio DATOS GENERALES CLIENTE INGENIERÍA_CONSTRUCTOR TIPO DE ENTRADA

SEPADE. Servicio Evangélico para el Desarrollo UTEC GmbH, Ingeniería Ecoproy Desechos orgánicos vacunos y desechos de los comedores INICIO DE OPERACIÓN 2008 POTENCIA INSTALADA 40 kW eléctricos HORAS DE OPERACIÓN 5.000 h PRODUCCIÓN DE ENERGÍA 200 MWh ELÉCTRICA PRODUCCIÓN TÉRMICA

DE

P á g i n a | 362

ENERGÍA

100 MWh


4 ALGUNAS REFERENCIAS EN ESPAÑA

4.1

FUENTE: INVENTARIO DE PLANTAS DE BIOMASA BIOGÁS PELLETS DE LOS ASOCIADO DE APPA (ASOCIACIÓN DE PRODUCTORES DE ENERGÍAS RENOVABLES) 2008

Este inventario compila las plantas de biomasa, biogás y pellets de los asociados de la sección de Biomasa de APPA.

4.1.1 4.1.1.1

PLANTAS EN EXPLOTACIÓN INVENTARIO DE PLANTAS

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4.1.1.2

CARACTERÍSTICAS TÉCNICA DE LAS PLANTAS

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P á g i n a | 366


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4.1.1.3

INSTALACIONES POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS. UBICACIÓN

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4.1.2

4.1.2.1

PLANTAS EN FASE DE PROYECTO

INVENTARIO DE PLANTAS

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4.1.2.2

INSTALACIONES POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS. UBICACIÓN

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4.2

4.2.1

OTROS

PARQUE TECNOLÓGICO VALDEMINGÓMEZ (MADRID)

El Ayuntamiento de Madrid produce a partir de los lodos de depuración de las aguas y del tratamiento de residuos el 2,6% del consumo de energía eléctrica de la ciudad Madrid, es la mayor productora de energía renovable procedente de residuos de España. El Parque Tecnológico de Valdemingómez comprende un amplio conjunto de instalaciones integrado por cinco Centros de Tratamiento: La Paloma, Las Lomas, Las Dehesas y La Galiana y el Centro de Biometanización, que constituyen un verdadero escaparate de las más modernas tecnologías al servicio de la gestión de los residuos urbanos. En 2009 el Parque Tecnológico de Valdemingómez trató 1.435.091 toneladas de residuos. El 96,6% de esta cantidad procedió de la ciudad de Madrid y el 3,4% restante de los municipios de Rivas Vaciamadrid y Arganda El Parque Tecnológico de Valdemingómez se extraen anualmente 20.447.000 Nm3 de biogás, que son aprovechados para abastecer el consumo de casi la totalidad de los vehículos de recogida de residuos sólidos urbanos (96,54%) y una parte de los autobuses municipales (17,26%). En total el número de vehículos asciende a 769, de los cuales 418 se dedican a recogida de residuos. Valdemingómez produce una media de 323.000 megawatios/hora al año, es decir el 2,3% del consumo energético de Madrid. Esto equivale al consumo anual del alumbrado y los semáforos de la ciudad

4.2.2

PLANTA DE BIOMETANIZACIÓN, COMPOSTAJE Y APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DEL GAS VERTEDERO DE PINTO (MADRID).

Esta planta consta de 11 motogeneradores de 1.413 kWe, cada uno de los cuáles consta de un motor de explosión en ciclo Otto (encendido por bujía), que lleva directamente acoplado un generador que produce energía eléctrica, que es vertida a la red eléctrica con los dispositivos adecuados. El conjunto motor – generador va montado en una única bancada, formando así módulos motogenerador individuales y perfectamente diferenciados. En la Comunidad de Madrid (CM)existen en la actualidad varias plantas de producción de biogás localizadas en depósitos controlados de Residuos Sólidos Urbanos (RSU), como las de Colmenar Viejo,Pinto, Mejorada del Campo y Alcalá de Henares, y que forman parte del Plan Azul de la Consejería de Medio Ambiente y Ordenación del Territorio, cuyo objetivo es mejorar la calidad del aire que se respira en la región. P á g i n a | 373


4.2.3

PLANTA DE CO-DIGESTIÓN DE ECOLOGIC BIOGÁS

Fuente:IDAE, Instituto para la Diversificación y Ahorro Energético Biomasa, Digestores anaerobios

4.2.3.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA PLANTA Este novedoso proyecto está situado en Vila-sana (Lérida), donde la principal actividad de la zona es la ganadería y la agricultura. Concretamente, la planta está instalada en una explotación de porcino con una capacidad para 600 ma-dres reproductoras, 4.800 plazas de engorde, unos 1.000 lechones y 2.500 plazas para recría.

La clave del éxito de esta planta de biogás se debe al proceso de co-digestión de una mezcla de purines de cerdo con residuos orgánicos de la comarca. El objetivo de esta planta es acabar con el problema de los purines, ya que en dicha explotación se generan aproximadamente 11.500 m3 purines/año, que tradicio-nalmente han sido aplicados en campo, generando grandes problemas de contaminación de las aguas subterráneas.

Ante el excedente de calor del motor, y ante la inminente instalación de otro sis-tema gemelo, se está estudiando la posibilidad de emplear el calor para calefactar algunas de las naves de animales (por ejemplo, lechones), para mejorar las condiciones de desarrollo de los animales. También se piensa aprovechar el calor para mantener caliente un invernadero de productos hortícolas sito en la finca a escasos metros del moto-generador. P á g i n a | 374


Por último, también se va a contemplar la posibilidad de producir frío por absorción para utilizar el calor gratuito en verano y refrigerar las naves, por ejemplo de madres.

4.2.3.2 OPERACIÓN DE LA PLANTA El proceso de digestión anaerobia se inicia con la descarga de la materia a pro-cesar en dos depósitos, uno de sólidos y otro de líquidos. Al tratarse de una co-digestión, el material a digerir es una mezcla del purín (70%) de la propia explotación y de otros residuos orgánicos (30%) de la zona, como derivados de alcohol, derivados de aceites vegetales, lodos de depuradora de aguas industria-les, derivados de frutas, cebolla y leche. Concretamente trata un volumen de 11.500 m3/año de purines y 4.300 t/año de residuos orgánicos. La potencia eléctrica extraíble de la planta se estima en 380 kW, si bien sería ne-cesario instalar otro motor de potencia equivalente al existente.

Desde los depósitos, la materia mezclada en las proporciones adecuadas pasa a la planta de digestión formada por dos digestores anaerobios que trabajan en serie. El primero es el principal y el segundo es de apoyo. Cada digestor tiene un volumen útil de 1.270 m3 que totalizan 2.540 m3. Los productos de este proceso son, por un lado biogás y, por el otro, biomasa digerida. El biogás es introducido en un motor de combustión interna generando energía eléctrica para autoconsumo y exportación a la red. La biomasa digerida será para la aplicación en campo o invernadero.

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4.2.3.3 RESULTADOS DE FUNCIONAMIENTO La operación de la planta es progresiva y actualmente los digestores no están trabajando al máximo rendimiento. Trabaja con 9.000 m3/año de purines y 2.200 t/año de residuos orgánicos, generando una producción de biogás aproximada de 800.000 m3/año. El motor instalado funciona las 24 horas del día, a plena capacidad, dando lugar a: ⇒ Producción eléctrica de 191 kW, que resulta en unos 1.528.000 kWh/año. ⇒ Producción térmica de 214 kW, es decir, unos 1.712.000 kWh/año. Con un incremento de la alimentación hasta el máximo de capacidad de los digestores se producirá prácticamente el doble de biogás y, por tanto, de electricidad y de calor. La inversión realizada hasta el momento ha sido de 1.080.000 €, con una subvención pública del 40%. En un futuro cercano la idea es ampliar la instalación con un segundo equipo de cogeneración, que supondrá una inversión de 300.000 €. Hacer una inversión en una planta de estas características supondrá conseguir unos ingresos fijos derivados de la actividad ganadera, debido a la venta de energía eléctrica a la red y un aprovechamiento térmico para la propia explotación. Según Ángel Porta, gerente de Ecologic Biogás, la amortización de dicha inversión se realizará a los 5-6 años. Además de los beneficios económicos ya mencionados, este proyecto es una so-lución medioambiental para los residuos de la zona, ya que se reduce la carga de olor 95 veces respecto al purín fresco, y este biofertilizante es más homogé-neo, los nutrientes están más mineralizados y la absorción por los cultivos es mejor. De esta manera, se consigue menor uso de fertilizantes de origen quími-co y menor contaminación de suelos y aguas.

P á g i n a | 376


La planta la maneja y opera una sola persona, que dedica de tres a cuatro horas diarias. Sus tareas son: Supervisar las descargas de residuos desde el exterior, es decir, los que provienen de fábricas vecinas. Preparar una mezcla adecuada de sólidos/purines con la que alimentar al proceso de biodigestión. Supervisar la cantidad de aire que se introduce a los gasificadores y, en su caso, reajustarla. Supervisar el funcionamiento del grupo moto-alternador. Esta tarea se puede realizar a distancia a través de una conexión GSM.

4.2.4

PLANTA DE TRATAMIENTO DE PURINES DE TRACJUSA

4.2.4.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES La planta de TRACJUSA está localizada en el término municipal de Juneda (Lérida), y aplica el proceso registrado VALPUREN para el tratamiento de purines de la comarca circundante. Recibe y procesa los purines excedentes de 180 ganaderos asociados. Estos ganaderos han organizado un plan de gestión conjunto que engloba el de todos los purines que se generan en la comarca, distribuyéndolos a los terrenos agrícolas y a las dos plantas de tratamiento de la comarca de Les Garrigues. Del purín total que se produce en la comarca, el 50% se trata en las plantas y el resto se aplica como fertilizante. Un 90% lo gestiona la unión de ganaderos y el resto los ganaderos por su cuenta, pero reportando a la asociación. Esto es fundamen-tal para el éxito de la gestión del aprovisionamiento de purines de la planta. Las ventajas de este proceso son: Resuelve de raíz el problema de los purines excedentes a coste asumible por el ganadero. Recupera más del 95% del N contenido en el purín y prácticamente todo el P y K.

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La biodigestión elimina el mal olor del purín, por lo que no hay emisio-nes de olores que produzcan molestias a la vecindad. Mediante la biodigestión se recupera el contenido energético del purín en forma de biogás, por lo que se reduce el consumo y la factura de gas natural. Las principales características de la planta son: Capacidad de tratamiento: 100.000 t/año. Potencia eléctrica de generación: 16,3 MW (5-8% procedente del biogás y resto de gas natural). Producción de fertilizante: 6.000 t/año, con una composición N-P-K de 8-4-6, y 60% de materia orgánica. Los ingresos de la planta se generan por tres vías: • • •

97% Electricidad. 2% Fertilizante peletizado. 1% Canon de tratamiento y gestión.

4.2.4.2 FUNCIONAMIENTO El proceso comienza cuando el purín es transportado desde las granjas, y llega a la planta en camiones o en tractores con cisterna. Los vehículos son pesados en una báscula, descargan (300 m3/h), y vuelven a la báscula para calcular elpurín descargado. Antes de la salida, el

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vehículo se desinfecta si va a otra granja distinta, para evitar la transmisión de posibles infecciones o enfermedades.

Una vez descargado el purín, este pasa a uno de los tres tanques de almacenamiento; de ahí pasan a los digestores (digestión anaerobia). Los digestores, de 3.000 m3 trabajan a 37,5 oC, con un tiempo de retención de 21 días. Además del biogás, que se almacena en un gasómetro antes de su empleo en el motor, los productos de la digestión son: El digestato, que se concentra por centrifugación, dando lugar a un 25-30% de fracción sólida y el resto de fracción líquida. La fracción líquida, que se neutraliza con ácido sulfúrico(H2SO4), para la fijación del ni-trógeno amoniacal, y luego pasa a un evaporador , donde el agua extraída se reutiliza como agua de aportación a las torres de refrigeración de la planta, en tanto que el jarabes e une al lodo centrifugado. Después, se realiza un secado indirecto de la mezcla en un secadero, que produce vapor de agua y fertili-zante en polvo. Este último se peletiza y tiene un N-P-K 8-4-6 y 60% de materia orgánica. Dicho abono es vendido a un precio del orden de 40-45 €/t (FOB)aproximadamente. La demanda térmica de la planta supera con creces la producción de biogás. Por eso, la unidad de cogeneración de la planta se alimenta con la mezcla de biogás producido en los digestores y gas natural. La cogeneración está constituida por 6 motores de 2,7 MW cada uno. El agua de refrigeración de camisas se aprovecha para calentar los digestores a una temperatura aproximada de 37,5 oC y para concentrar la fracción líquida neutralizada. A su vez, los gases de combustión pasan a la caldera de vapor y de ahí van a la chimenea sin haber entrado en contacto con el purín, por lo que no aportan contaminación del mismo a la atmósfera. El vapor se utiliza para secar la mezcla del lodo centrifugado y del concentrado de la fracción líquida neutralizada, obteniéndose un polvo fertilizante que se peletiza para su comercialización. P á g i n a | 379


4.2.4.3 CONCLUSIONES A la vista de la baja producción de biogás, que se debe a la poca capacidad del purín como generador del mismo, se están utilizando otros residuos como co-sustratos que permiten aumentar la producción de biogás. Los resultados de las pruebas de producción de biogás sin o con co-digestión son contundentes: – Sólo purines: 12 N/m3 biogás/m3 de sustrato – Purines con cosustratos hasta el 10%: 15-25 N/m3 biogás/m3 de sustrato También es de gran interés, por su impacto en la productividad de biogás, que el purín llegue a la planta lo más fresco posible, es decir, que haya transcurrido el menor tiempo posible desde su deposición. Por ejemplo, cuanto más tiempo se almacena en una granja, menos biogás se puede producir con él, hasta el ex-tremo de que un almacenamiento de 2 meses reduce la productividad de biogás en un 75%. La biodigestión de purín fresco en la planta evita las emisiones de efecto invernadero en las balsas de almacenamiento de las granjas, ya que el metano emitido en las mismas tiene un efecto invernadero 21 veces mayor que el del CO2, que se emite en la combustión de dicho metano en la planta. El tratamiento del purín aplicando digestión anaerobia en cabecera produce los siguientes efectos beneficiosos: 1 Se eliminan los olores desagradables del purín tanto en su tratamiento como en el fertilizante obtenido. 2 Se recupera la energía renovable del purín en forma de biogás con el que se genera electricidad y calor útil, que se utiliza en la concentración y se-cado del purín. 3 Permite la fabricación de un fertilizante orgánico y mineral homogéneo y de buena calidad.

4.2.5

4.2.5.1

EJEMPLOS DE UTILIZACIÓN DE BIOGÁS

EJEMPLOS UTILIZACIÓN BIOGÁS COMO COMBUSTIBLE EN VEHÍCULOS

Grupo Heras. En 2005 el Grupo HERA abre la primera estación de servicio de biogás natural para vehículos que actualmente suministra a parte de la flota de las instalaciones del Grupo en Coll Cardús (Barcelona) y a vehículos oficiales del municipio de Vacarisses (Barcelona) P á g i n a | 380


4.2.5.2

EJEMPLOS UTILIZACIÓN BIOGÁS EN MOTORES DE GAS PARA GENERACIÓN ELÉCTRICA

Ecoparque de La Rioja En España, se tiene un ejemplo del uso de turbinas de gas mediante biogás generado en el Ecoparque de La Rioja, un centro de recogida y reciclaje de RSU, compostaje y generación energética con biogás. En marzo de 2005 abrió el Ecoparque de la Rioja. El Ecoparque incluye una instalación de digestores de biogás, con una producción de estimada en 8.000.000 m3 anuales. Con este biogás se alimentan dos motores de cogeneración a gas Jenbacher de GE Energy con una potencia eléctrica unitaria de 1,09 MW, para generar 19 millones de kWh anuales, de los que se vuelcan a la red 15.000.000. Los grupos Jenbacher de GE, provistos de un sistema patentado de combustión de mezcla pobre LEANOX, aseguran la relación aire/gas adecuado para todas las condiciones de fiabilidad

4.2.5.3

EJEMPLOS UTILIZACIÓN BIOGÁS PARA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA CALORÍFICA

Vertedero de La Zoreda (Asturias) Un buen ejemplo de producción de energía calorífica por combustión de biogás es el Horno Incinerador de Residuos Hospitalarios instalado en el vertedero de La Zoreda (Asturias). Construido en 1993, cumple la función de eliminar los residuos clínicos e infecciosos generados en los hospitales asturianos. Se consume un promedio de 300 m3/h del biogás generado en el vertedero, con las que se eliminan unas 1708 t/año de residuos clínicos y 299 t/año de residuos infecciosos.

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CAPITULO 12.

INVESTIGACIONES Y PROYECTOS

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 12. INVESTIGACIONES Y PROYECTOS

1 ANÁLISIS DE LAS INVESTIGACIONES SOBRE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS Fuente: Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d. “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”

1.1

PUBLICACIONES


Para realizar la búsqueda de los artículos científicos que se han publicado en revistas internacionales en el periodo comprendido entre enero de 2000 y Junio de 2007 se ha utilizado la base de datos ISI WEB OF KNOWLEDGE. En un primer análisis de los resultados obtenidos a nivel mundial se han encontrado 1923 publicaciones relacionadas con el biogás en función de los términos o palabras clave utilizados. Entre esas publicaciones se encuentran artículos relacionados con la producción propiamente dicha del biogás, el tratamiento de los gases de vertedero, la posterior utilización del biogás, así como aquellos que claramente hacen referencia al proceso de digestión anaeróbica de diferentes tipos de residuos(residuos agrícolas, lodos o fangos de depuración, residuos urbanos e industriales,residuos ganaderos, etc.

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Gráfico 1.1Número de artículos publicados entre Enero de 2000 y Mayo de 2007 sobre biogás. (a) Anivel mundial, (b) en España

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Gráfico 1.2. Instituciones españolas con publicaciones sobre el biogás en el periodo 2000-2007

En las instituciones españolas cabe destacar el reducido número de artículos escritos con participación conjunta, lo que indica el bajo índice de colaboración entre las mismas Sin embargo, las colaboraciones con centros extranjeros son algo más significativas. El análisis temático de las publicaciones permite conocer las líneas de investigación en que están implicados cada uno de estos centros. Cabe destacar, como ya se comentó anteriormente, que son mayoritarios los artículos que están relacionados con el proceso de digestión anaeróbica de diferentes tipos de residuos.

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En el campo del empleo de las tecnologías de digestión anaeróbica para el tratamiento de los residuos generados en industrias como las agroalimentarias, se han desarrollado investigaciones en industrias como la cervecera, azucarera, láctea, oleícola, etc. Este campo es bastante común y sobre él se han desarrollado investigaciones en la Unidad de Procesos Industriales y Medioambiente del Instituto de la Grasa (IG, CSIC), el grupo de Ingeniería Química de la Universidad de Córdoba, el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS, CSIC), el Centro de Ciencias Medioambientales (COMA,CSIC), la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla, la Universidad de Jaén, la Universidad de Cádiz, la Universidad de Castilla La Mancha y la Universidad de Extremadura. En la investigación de los procesos de codigestión, los cuales permiten mejorar la producción de biogás, tienen actividad las Universidades de Lleida, Girona y Autónoma de Barcelona. Esta última participa en el proyecto europeo “Promotion of Biogas forElectricity and Heat Production in EU Country. Economic and Environmental Benefits ofBiogas from Centralised Codigestion”. Se observan varios artículos de la Universidad del País Vaco y del Instituto de Investigaciones Químicas y Ambientales de Barcelona (IIQAB) basados en un estudio sobre la influencia de los diferentes parámetros de los que depende el proceso anaeróbico(pH, tiempos de retención, contaminantes orgánicos) en la producción de biogás. La Universidad de Sevilla desarrolla su investigación en el estudio de nuevos reactores para el proceso de digestión de las aguas residuales. En este caso cabe resaltar que su objetivo es que toda la tecnología desarrollada a escala de laboratorio se plasme a escala industrial. En este sentido, uno de sus exponentes ha sido el diseño, construcción y puesta a punto del digestor Anaerobio Andaluz (DA1), también se diseñó, a escala industrial, el DA0, de bajo coste y el DA2. En la Universidad de La Coruña el grupo de Ingeniería Ambiental también trabaja en el campo del tratamiento de aguas residuales y en el desarrollo y optimización de biorreactores para el tratamiento de efluentes gaseosos. Parte de los estudios realizados fueron aplicados al tratamiento de efluentesen la industria. El grupo de Biotecnología Ambiental de la Universidad de Barcelona dirige sus líneas de investigación hacía las aguas residuales: eliminación biológica de nutrientes en unReactor Discontinuo Secuencial (Sequencing Batch Reactor, SBR); digestión anaeróbicade lodos de depuradora y de la FORSU; tratamiento de purines por digestión anaerobica y postratamiento en SBR. Aunque en España los proyectos relativos al uso energético del biogás producido en la desgasificación de vertederos son los más destacados (24, entre 1999-2004) (IDAE,2005a), no ocurre así en las publicaciones relacionadas con este tema. En la Tabla dePublicaciones se puede ver que sólo en la Universidad de Oviedo se han producido publicaciones relacionadas con este tema. En esta Universidad destaca el grupo deIngeniería Ambiental (GIA) que realiza Página | 386


investigación en el campo de los RSU en la producción y aprovechamiento del biogás procedente de vertederos, así como en la producción de biogás a través de la digestión anaeróbica de RSU en biorreactores. En el campo de la purificación del biogás, desempeña tareas de investigación la Universidad Complutense, con el estudio de materiales que pueden ser utilizados como adsorbentes en los tratamientos posteriores del biogás. En la Universidad de Cádiz parte de sus líneas de trabajo están enfocadas hacía el diseño de sistemas para la purificación del biogás producido en digestores anaeróbicos de plantas de tratamiento de aguas residuales ,tanto a nivel de laboratorio como semi industrial (Grupo de Investigación en Reactores Biológicos y Enzimáticos) y también a las tecnologías para la reducción o eliminación de la contaminación de residuos líquidos y sólidos (Grupo de Tecnología del Medio Ambiente). Los lodos de depuración procedentes de los tratamientos primario y secundario que se producen en las estaciones depuradoras de aguas residuales pueden someterse a tecnologías de digestión anaeróbica para producir biogás. En este caso destaca laUniversidad de Cádiz, con el desarrollo de sistemas que permitan mitigar los efectosque provoca la evacuación directa al medio de vertidos con alta carga orgánica. Las Universidades de Santiago de Compostela, Cantabria, Navarra, Valencia y Politécnica de Valencia, así como diferentes empresas (SELCO, AGRALCO, CEIT) realizan parte de su investigación en la aplicación de técnicas de ingeniería de sistemas, comunicaciones y control de los procesos de digestión anaeróbica de residuos, producción de biogás, etc. Desarrollan modelos matemáticos y simulación de sistemas complejos, equipos de monitorización avanzada, aplicaciones telemáticas para la supervisión y control de procesos remotos y aplicaciones informáticas para la simulación y optimización de sistemas. En la Universidad de Valladolid destaca el grupo de Tecnología Ambiental delDepartamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. Este grupo estudia los sistemas de tratamiento de la contaminación y la aplicación de herramientas de control y gestión ambiental en los sectores industriales. Sus líneas de investigación van dirigidas hacia la depuración anaeróbica de aguas residuales mediante la eliminación simultánea de nitrógeno y sulfato (SURAMOX), aplicación de procesos anaeróbicos para la gestión de residuos, minimización de fangos, hidrólisis en digestión anaeróbica termofílica y seguimiento y control de instalaciones de tratamiento de la contaminación. Finalmente, con respecto a los usos posteriores del biogás, aunque el número de artículos es muy bajo, destacan la Universidad de Jaén, el CIEMAT y la Universidad de La Laguna.

Página | 387


1.2

PATENTES


La búsqueda de patentes sobre producción de biogás se ha realizado en la base de datos esp@cenet, considerando las invenciones patentadas desde el año 2000 hasta junio de 2007. Las patentes encontradas se diferencian en dos grupos: las que se basan en el proceso de producción y aquellas destinadas a la purificación del biogás. La búsqueda de patentes sobre producción de biogás se ha realizado en la base dedatos esp@cenet, considerando las invenciones patentadas desde el año 2000 hastajunio de 2007. Las patentes encontradas se diferencian en dos grupos: las que se basanen el proceso de producción y aquellas destinadas a la purificación del biogás

1.2.1

PATENTES SOBRE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS

Gráfico 1.3.Distribución de patentes sobre producción de biogás por países.

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1.2.2

PATENTES SOBRE PURIFICACIÓN DE BIOGÁS

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1.3

PROYECTOS EUROPEOS

Otro indicador del nivel en la investigación sobre aspectos del biogás lo constituyen los proyectos europeos. Considerando tanto los proyectos que han estado vigentes durante los últimos 7 años, como los que lo están en la actualidad y seguirán estando durante los próximos años, se han encontrado 43 proyectos con una duración y dotación presupuestaria diferente. En 17 de estos proyectos participan empresas,universidades y OPIs españolas.

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todos los proyectos están recogidos en el Anexo IV Dentro del programa CENIT, se encuentra el proyecto OTERSU, cuyo objetivo es aumentar la cantidad de subproductos valorizables a partir de los residuos depositados en centros de tratamiento. Se investigan procesos que incluyen todas las alternativas en busca de un producto innovador que se adapte a todo tipo de situaciones y necesidades. La obtención de biogás a partir de residuos es una línea de investigación destacada que en el segundo año del proyecto ha dado como resultado el diseño y construcción de una planta de limpieza de biogás, que será utilizada como base para la experimentación, y la realización de los primeros ensayos de limpieza con el biogás procedente de un proceso de digestión anaerobia de residuos de matadero.

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2 REFERENCIAS DE ALGUNOS PROYECTOS 2.1

PROYECTO LIFEBIOCELL

Fuente: www.protecmas.es

El objetivo de este proyecto es demostrar la viabilidad técnica y económica de la producción de energía a partir de biogás, utilizando pilas de combustible tipo PEMFC y tipo SOFC, adaptadas a una EDAR, y desarrollar herramientas adecuadas para su implementación industrial así como la valoración de su impacto medioambiental.

2.2

PROYECTO DE I+D EFECTIVE


Proyecto de I+D Europeo EFFECTIVE con 6 pilas de 300 w..Gases testados: Vertedero, Aguas residuales, Biogás industrial, Agrícola

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2.3

PROYECTO BIOSOFC


• • • • • •

2.4

Proyecto europeo para testar biogás en pilas SOFC Se usará biogás de diferentes procedencias Test en 4 localizaciones en España Participación y apoyo de Siemens Inicio del proyecto: 1/1/2006 Cofinanciado por el programa LIFE

PROYECTO MICROPHILOX


• • •

Testaje con una MT de 60 kW en relleno sanitario de CESPA, Barcelona. Testaje de un sistema innovador de limpieza de biogás para la eliminación de H2S y Siloxanos (15 m3/h). Cofinanciado por el programa LIFE

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CAPITULO 13.

CONCLUSIONES

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. CAPÍTULO 13. CONCLUSIONES

1 CONCLUSIONES. FUENTE: ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DEL BIOGÁS “EL FUTURO DEL BIOGÁS EN ESPAÑA”. 07 DE ENERO DE 2010 La asociación Europea AEBIOM ha estimado que el biogás de digestor puede llegar a producir entre el 2 y el 4 % de la energía primaria consumida en Europa: Recomienda que hasta 2020 se utilice para la producción de biogás un 35 % de los purines, un 40 % de los residuos orgánicos disponibles, así como los lodos de depuradoras de agua. Sí estas materias primas se suplementan con cultivos energéticos producidos en el 5 % de las tierras cultivables, el biogás podría contribuir entre un 2% y un 3% a la producción de energía eléctrica, entre un 1% y un 2% al combustible para transporte, y en un 1% al suministro de energía térmica.

Las medidas a tomar deberían tener en cuenta: La integración de la política de residuos en los planes energéticos El soporte financiero para el desarrollo de las infraestructuras necesarias, tales como redes de tuberías para biogás, estaciones depuradoras, plantas de biogás, y redes de distribución de la energía térmica Incentivos para impulsar el coche ecológico Tarifas que contemplen la utilización de purines junto con podas verdes y cultivos intermedios para la producción de biogás Libre acceso gratuito a las redes de gas natural para la inyección de biometano Subvenciones al biometano, o bonos, por m3 de biometano utilizado como combustible Seleccionar proyectos de biogás para ser elegibles a los fondos de la EU de ayuda al desarrollo rural

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2 CONCLUSIONES. FUENTE: MESA SOBRE MATERIA PRIMA AGRARIA Y BIOCOMBUSTIBLES. MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE, Y MEDIO RURAL Y MARINO. 16 SEPTIEMBRE 2010 1) En el Plan de Energías Renovables (PER) 2005-2010 se justifica la producción de biogás como una solución medioambiental y de tratamiento de residuos. No obstante, como se contempla en los países de nuestro entorno, en el nuevo PER 2011-2020 se debe considerar al biogás en general y el del sector agrario en particular como una energía renovable, que además tiene una componente medioambiental de reducción de emisiones evitadas de Gases de Efecto Invernadero (GEI) en el sector eléctrico y en el caso de los purines también permite reducir el metano del capítulo de “Gestión de estiércoles” del Inventario Nacional de Emisiones. Ello facilitará el cumplimiento de los compromisos de España en relación con el Protocolo de Kyoto. Además permite reducir los malos olores. 2) La producción total de subproductos agroindustriales susceptibles de ser utilizados en la producción de biogás de digestión alcanza la cifra de 78,87 millones de toneladas por año, de las que el 94,09 % corresponde a estiércoles y purines, el 0,15 % a harinas SANDACH y el 5,76 % a diferentes tipos de residuos vegetales y de la industria agroalimentaria. 3) La biodigestión de subproductos agroindustriales generan en general un digestato rico en nitrógeno, por ello para facilitar su gestión y la viabilidad funcional de las instalaciones, en la mayoría de los casos, se deberá complementar el digestor con sistemas de tratamiento del digestato que faciliten su gestión. 4) Teniendo en cuenta el bajo rendimiento energético de los estiércoles y purines, la utilización de las harinas SANDACH como cosustratos potencia la produCción de biogás, mejorando la rentabilidad de las instalaciones. Por ello deben fomentarse las plantas de Categoria 2 para la producción de harinas de esta categoría, ya que actualmente la mayoría de los SANDACH de Categoria 2 se están procesando en plantas de Categoria 1 y las harinas resultantes quedan invalidadas para poder ser utilizadas en plantas de biogás. 5) El potencial de generación de biogás agroindustrial en España es de 1.930 millones de m3/año, para la referida producción total de subproductos de 78,87 millones de toneladas por año. Página | 397


6) En el cumplimiento de los objetivos sobre previsiones de tratamiento de subproductos SANDACH y agroindustriales ha de tenerse muy en cuenta las barreras que deben salvarse sobre capacidad de suministro de los mismos, así como los inconvenientes que se derivan de su producción muy localizada en ciertas áreas que incide sobre los costes de transporte, especialmente en el caso de la subproductos agroindustriales. 7) Considerando un periodo de trabajo de 7.500 horas por año y una producción de 2,8 Kwh/m3 de biogás, los 1.930 millones de m3de biogás por año, equivalen a una potencia teórica instalada total en España de 720 Mw. Estimando que un 30% de la producción de subproductos agroindustriales tiene los mejores condicionantes de tipo técnico, de manejo y económicos para ser utilizados en plantas de biogás, se puede concluir que en España, el cupo de potencia instalada para el biogás de digestión podría fijarse en 216 Mw en el nuevo PER 2012-2020. 8) Teniendo en cuenta entre otros factores el diferente dimensionamiento de las instalaciones de vertederos (RSU) y las de digestión, así como la diferencias tecnológicas entre ambos sistemas de producción de biogás, se hace imprescindible asignar cupos diferentes para cada subgrupo específico de sistema de producción de biogás que facilite el cumplimiento de los objetivos propuestos en cada uno de ellos en el nuevo PER 2012-2020. 9) El proceso de metanización se produce a temperaturas mesófila (37ºC) o termófila (55ºC) y por tanto ineludiblemente deberán calentarse hasta esas temperaturas los subproductos agroindustriales para que tenga lugar el proceso de biometanización. En consecuencia, teniendo en cuenta que la cogeneración genera 2.400 Kcal/m3 de biogás, el autoconsumo medio en energía térmica de la biodigestión de subproductos agroindustriales, en las condiciones productivas españolas, se sitúa en el entorno del 68% del calor efectivo generado. Este condicionante de autoconsumo térmico de la producción de biogás de digestión deberá tenerse en cuenta a la hora de fijar los requerimientos sobre el Rendimiento Eléctrico Equivalente en la codigestión de subproductos agroindustriales. 10) La digestión del 30% de los 78,87 millones de toneladas por año de subproductos agroindustriales reducirían las emisiones de Gases de Efecto Invernadero 3.400.747 t. de CO2-Eq/año (Por emisiones evitadas en la generación eléctrica y “Gestión de Estiércoles”), que a un precio medio del derecho de emisión de 20 €/t de CO2, suponen 68 millones de euros anuales que pueden ahorrarse en la compra de derechos de emisión para el cumplimiento del Protocolo de Kyoto.

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11) Atendiendo al tipo de subproductos agroindustriales y sus mezclas, así como en base a los costes reales de generación eléctrica de biogás de digestores, los ingresos complementarios a las actuales tarifas para rentabilizar las instalaciones, equivaldría a un incremento de tarifas que se situaría entre unos ratios de 12,33 c€/Kwh y 34,34 c€/Kwh, esta última para instalaciones de biogás con tratamiento complementario del digestato, que únicamente traten purín, y para potencias instaladas de menos de 0,5 Mw. Aunque los ingresos se expresen como incremento de la tarifa actual (c€/kwh), ello no quiere decir que su financiación tenga que ser asumida por la misma, sino que se podrán estudiar otras fuentes de financiación complementarias a la tarifa, como puede ser la derivada del ahorro económico de la compra de derechos de emisióndebida a la reducción de emisiones de CO2. 12) Considerando un valor medio de la nueva prima eléctrica de 20,45 c€/Kwh,(Sobrecoste de 10,21 c€/Kwh sobre la actual tarifa de 10,24 c€/Kwh) y se asume la estimación de potencia instalada de 216 Mw para el biogás de digestión, resulta un coste anual total de la tarifa eléctrica de 331 millones de euros en el nuevo PER 2011-2020. Si a esta cifra se deducen los 57 Millones de euros de ahorro por la compra de derechos de emisión, resultan unas previsiones reales financieras anuales de 274 millones de euros para la tarifa eléctrica del nuevo PER 2011-2020. 13) Teniendo en cuenta que la valorizan energéticamente de subproductos agroindustriales tienen un reducido potencial de producción de biogás, las potencias instaladas, en la mayoría de los casos, no sobrepasa 1 Mw/h y por tanto en el nuevo régimen de tarifas se deben hacer más tramos de tarifa, tanto para las potencias instaladas inferiores de 500 kw/h como las mayores de 500 kw/h de los actuales tramos del Real Decreto 661/2007. 14) De forma similar al modelo alemán, sería interesante evaluar la opción de aplicar un sistema en el que las tarifas que puedan acumularse en los distintos tramos. 15) Con el fin de potenciar objetivos muy concretos como, utilización de sustratos de menor rendimiento en el proceso como los purines, tratamientos de valorización del digestato para su posterior uso como estiércol, mayor purificación del biogás para inyección en la red de gas natural, etc. se podría implementar un sistema de bonificación complementario a las tarifas, tal y como se está realizando en Alemania. 16) Para proporcionar confianza a inversores y promotores, así como para facilitar el acceso a los créditos a la inversión, las nuevas tarifas deberían estar garantizadas durante el tiempo medio de vida de estas instalaciones.

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17) La conexión a las redes para la evacuación de la energía eléctrica producida por el biogás debe efectuarse mediante una distribución de cargas que hagan viable las instalaciones de digestión, por ello es necesario el desarrollo de la Disposición adicional decimotercera del Real Decreto Ley 661/07, en donde se prevé el reparto de costes y gastos entre los operadores de las redes y los productores, en este caso los de biogás. 18) Deberá homogeneizarse y simplificarse en lo posible la tramitación de las autorizaciones de las plantas de biogás, haciendo más fácil la aplicación de las diferentes normas aplicables por los distintos Departamentos ministeriales y Consejerías de las CCAA implicadas en la autorización de las mismas.

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3 CONCLUSIONES. FUENTE: GNERA ENERGÍA Y TECNOLOGÍAS S.L. EXPOBIENERGÍA 2010, JORNADAS TÉCNICAS “BIOGÁS:VISIÓN GLOBAL” 27 DE OCTUBRE 2010. LA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE BIOGÁS. MARCO LEGAL Y ESTRATÉGICO A pesar de los objetivos muy altos para biogás agroindustrial para 2020, el nuevo RD que se prepara (y cuya publicación se espera para antes del final del año) no deja ver las mejores previsiones para la implementación de nuevas plantas El RD 661/2007 ha mejorado la situación para el biogás frente a la normativa anterior (en particular el RD 436/2004) pero no parece haber sido suficiente para un aumento significativo de la potencia/del número de plantas de biogás:

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BIBLIOGRAFÍA

BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

1 PRINCIPALES DOCUMENTOS •

Acuerdo para el Desarrollo Energético Sostenible de Extremadura (ADESE)

•

Directrices para la utilización del efluente de la digestión anaerobica como biofertilizante” proyecto de investigación colectiva agrobiogas

•

El Sector del biogás agroindustrial en España. Mesa sobre materia prima agraria y biocombustibles. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. Madrid 16 de Septiembre de 2010.

•

Estudio de Soluciones viables para el aprovechamiento del biogás en Extremadura. ALTERCEXA.

•

Estudio del Impacto Macroeconómico de las Energías Renovables en España. Año 2009

•

Informe de Vigilancia Tecnológica Madri+d “Situación actual de la producción de biogás y de su aprovechamiento”

•

Inventario de plantas de biomasa biogás pellets de los asociado de appa (asociación de productores de energías renovables) 2008

•

Jornadas técnicas “biogás: visión global 27 de octubre 2010” Gnera energía y tecnología s.l. la producción de electricidad a partir de biogás. marco legal y estratégico.

•

Manual para la producción de biogás. Instituto de Ingeniería Rural, INTA Castelar.

•

Plan de Energías Renovables 2005-2010

•

Plan de Acción Nacional de Energías Renovables 2011-2020

•

Plan de Biodigestión de Purines. Ministerio de medioa ambiente y medio rural y marino

•

Tecnologías avanzadas de generación eléctrica.Plantas biogás vertedero. Octubre 2001. Ente Vasco de la Energía

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INFORME COMPLEMENTARIO A ESTUDIO DE SOLUCIONES VIABLES PARA EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS EN EXTREMADURA. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

•

Taller Demostrativo sobre el aprovechamiento energético de purines en Extremadura. 13,14,15 de Diciembre 2010. Proyecto ALTERCEXA

•

III Jornada, biocombustibles, aplicaciones prácticas en la industria agroalimentaria. Finca la Orden, 18 de noviembre 2009

2 PRINCIPALES PÁGINAS WEBS • • • • • • • • • • • • •

www.aebig.org www.agenex.es www.ainia.es www.appice.es www.ci2am.es www.eurobserv-er.org www. extremambiente.es www.expobioenergia.com www.idae.es www. marm.es www.probiogas.es www.protecma.es www. utec-bremen.de

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Estudio Biogas

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