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