Tecnologías para el tratamiento de purines porcinos (I): identificación de las principales alternativas
Albert Magrí Aloy. GIRO Centro Tecnológico. España ()
15-nov-2006 (hace 18 años 7 días)Procesos y estrategias de tratamiento
Ningún proceso de tratamiento es capaz de hacer desaparecer completamente los purines. Los únicos componentes que se pueden eliminar mediante su transformación en compuestos gaseosos son el agua (se transforma en vapor de agua), la materia orgánica (se transforma en dióxido de carbono) y el nitrógeno (se transforma en nitrógeno molecular). El resto de componentes únicamente se pueden separar o concentrar.
La implantación de uno o varios procesos combinados dará lugar a estrategias de tratamiento. Sea cual sea la estrategia elegida, el propósito final debe ser aumentar la capacidad de gestión sobre las deyecciones. Algunos problemas particulares a abordar mediante un tratamiento podrían ser: reducir los costes asociados al trasporte, adecuar la capacidad de almacenamiento a las necesidades de los cultivos, valorizar el residuo energéticamente, eliminar o recuperar parte del nitrógeno producido, minimizar las emisiones de malos olores, etc.
Síntesis de procesos aplicables al tratamiento de purines de origen porcino:
Separación sólido-líquido
Proceso que permite separar los purines en dos fracciones distintas: una sólida de tipología similar al estiércol y otra líquida, solución acuosa que contiene elementos disueltos y en suspensión. Aunque la separación no supone una modificación en el contenido de componentes sí permite su redistribución, y por lo tanto, una mejora en las posibilidades de gestión. Con una separación sólido-líquido se propicia la aplicación de líneas de tratamiento, transporte y aplicación distintas para cada una de las fases obtenidas. Para aumentar la eficiencia en la separación es posible utilizar agentes químicos. Según Burton y Turner (2003), en caso de considerar la tecnología apropiada, es posible concentrar en la fracción sólida (10-20% de la masa inicial) hasta el 80% del fósforo y del 50% del nitrógeno.
Compostaje
Proceso aplicable a materiales de tipología sólida (p. ej.: fracción sólida) que consiste en la estabilización de compuestos orgánicos en presencia de oxígeno. Deberán favorecerse condiciones que permitan el desarrollo de temperaturas entre 50-70ºC como resultado de la generación de calor de origen biológico. Al final de este proceso se obtiene un producto estable, libre de patógenos y semillas (compost). El proceso de compostaje requiere de aire, que puede ser suministrado por volteo de las pilas o por sistemas mecánicos más complejos. Son también necesarias unas condiciones iniciales de humedad (entre el 40-65%), estructura y composición (relación carbono/nitrógeno entre 25-35) adecuadas. La preparación de mezclas con material vegetal permite regular estos tres parámetros clave.
Digestión anaerobia
La descomposición microbiológica de la materia orgánica en ausencia total de oxígeno produce un gas combustible (biogás), y por tanto, permite valorizar energéticamente el residuo. Este gas contiene una elevada proporción de metano (concentraciones superiores al 60%) y posee un poder calorífico inferior del orden de 5.500 kcal/m3. La digestión conjunta (codigestión) de dos o más sustratos distintos con características complementarias permite mejorar los rendimientos del proceso.
En situaciones donde exista un excedente de nitrógeno, la digestión anaerobia debe combinarse con algún proceso que permita eliminar o recuperar el nitrógeno de la fase líquida. Serían de aplicación procesos no biológicos que permitan aprovechar como fuente de energía el biogás recuperado tales como stripping-absorción (arrastre del nitrógeno amoniacal mediante una corriente gaseosa y posterior fijación del nitrógeno en una medio líquido acidificado) o evaporación/secado (separación del agua de la matriz sólida). Es habitual que estos procesos se acompañen de sistemas de cogeneración con el propósito de producir energía térmica a bajo coste.
Nitrificación-desnitrificación
El principal objetivo de este tratamiento biológico radica en transformar el nitrógeno amoniacal en molecular, gas inocuo que será transferido a la atmósfera. Únicamente la fracción líquida de purines es susceptible de un tratamiento de este tipo, que debe plantearse para la eliminación de la parte sobrante del nitrógeno generado. Es difícil que el efluente de un tratamiento de nitrificación-desnitrificación cumpla con los límites legales para realizar un vertido a cauce público. Aunque esto es posible mediante un tratamiento terciario de afinado, su coste puede ser prohibitivo. Más interesante parece ser utilizar esta agua para el riego, previa valoración de su aptitud. Así pues, es conveniente buscar un compromiso entre la calidad del agua recuperada y el uso posterior que se haga de ella.
Para finalizar, decir que el desarrollo de tecnologías para el tratamiento de purines está suficientemente avanzado como para poder garantizar unos buenos rendimientos bajo condiciones correctas de operación. No obstante, la implantación de sistemas de tratamiento hasta el momento no se ha generalizado tanto como era de esperar en un principio debido, en la mayoría de casos, a su elevado coste de inversión y explotación.
Ningún proceso de tratamiento es capaz de hacer desaparecer completamente los purines. Los únicos componentes que se pueden eliminar mediante su transformación en compuestos gaseosos son el agua (se transforma en vapor de agua), la materia orgánica (se transforma en dióxido de carbono) y el nitrógeno (se transforma en nitrógeno molecular). El resto de componentes únicamente se pueden separar o concentrar.
La implantación de uno o varios procesos combinados dará lugar a estrategias de tratamiento. Sea cual sea la estrategia elegida, el propósito final debe ser aumentar la capacidad de gestión sobre las deyecciones. Algunos problemas particulares a abordar mediante un tratamiento podrían ser: reducir los costes asociados al trasporte, adecuar la capacidad de almacenamiento a las necesidades de los cultivos, valorizar el residuo energéticamente, eliminar o recuperar parte del nitrógeno producido, minimizar las emisiones de malos olores, etc.
Síntesis de procesos aplicables al tratamiento de purines de origen porcino:
| Objetivo principal | Proceso |
| Procesos que actúan sobre las propiedades físicas y químicas | Incorporación
de aditivos Separación sólido-líquido |
| Procesos para la estabilización de la materia orgánica | Compostaje Digestión aerobia (presencia de oxígeno) |
| Procesos para la producción de energía | Digestión anaerobia (ausencia de oxígeno) |
| Procesos que actúan sobre el contenido en nutrientes | Stripping-absorción Precipitación de estruvita Nitrificación-desnitrificación |
| Procesos que actúan sobre el contenido en agua | Evaporación
y secado Biosecado |
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Separador mecánico tipo prensa de tornillo instalado en una explotación porcina |
Proceso que permite separar los purines en dos fracciones distintas: una sólida de tipología similar al estiércol y otra líquida, solución acuosa que contiene elementos disueltos y en suspensión. Aunque la separación no supone una modificación en el contenido de componentes sí permite su redistribución, y por lo tanto, una mejora en las posibilidades de gestión. Con una separación sólido-líquido se propicia la aplicación de líneas de tratamiento, transporte y aplicación distintas para cada una de las fases obtenidas. Para aumentar la eficiencia en la separación es posible utilizar agentes químicos. Según Burton y Turner (2003), en caso de considerar la tecnología apropiada, es posible concentrar en la fracción sólida (10-20% de la masa inicial) hasta el 80% del fósforo y del 50% del nitrógeno.
Compostaje
Proceso aplicable a materiales de tipología sólida (p. ej.: fracción sólida) que consiste en la estabilización de compuestos orgánicos en presencia de oxígeno. Deberán favorecerse condiciones que permitan el desarrollo de temperaturas entre 50-70ºC como resultado de la generación de calor de origen biológico. Al final de este proceso se obtiene un producto estable, libre de patógenos y semillas (compost). El proceso de compostaje requiere de aire, que puede ser suministrado por volteo de las pilas o por sistemas mecánicos más complejos. Son también necesarias unas condiciones iniciales de humedad (entre el 40-65%), estructura y composición (relación carbono/nitrógeno entre 25-35) adecuadas. La preparación de mezclas con material vegetal permite regular estos tres parámetros clave.
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Planta de tratamiento colectivo de purines en Juneda (en primer plano
se visualizan los digestores anaerobios y detrás la unidad de evaporación
al vacío) |
La descomposición microbiológica de la materia orgánica en ausencia total de oxígeno produce un gas combustible (biogás), y por tanto, permite valorizar energéticamente el residuo. Este gas contiene una elevada proporción de metano (concentraciones superiores al 60%) y posee un poder calorífico inferior del orden de 5.500 kcal/m3. La digestión conjunta (codigestión) de dos o más sustratos distintos con características complementarias permite mejorar los rendimientos del proceso.
En situaciones donde exista un excedente de nitrógeno, la digestión anaerobia debe combinarse con algún proceso que permita eliminar o recuperar el nitrógeno de la fase líquida. Serían de aplicación procesos no biológicos que permitan aprovechar como fuente de energía el biogás recuperado tales como stripping-absorción (arrastre del nitrógeno amoniacal mediante una corriente gaseosa y posterior fijación del nitrógeno en una medio líquido acidificado) o evaporación/secado (separación del agua de la matriz sólida). Es habitual que estos procesos se acompañen de sistemas de cogeneración con el propósito de producir energía térmica a bajo coste.
Nitrificación-desnitrificación
El principal objetivo de este tratamiento biológico radica en transformar el nitrógeno amoniacal en molecular, gas inocuo que será transferido a la atmósfera. Únicamente la fracción líquida de purines es susceptible de un tratamiento de este tipo, que debe plantearse para la eliminación de la parte sobrante del nitrógeno generado. Es difícil que el efluente de un tratamiento de nitrificación-desnitrificación cumpla con los límites legales para realizar un vertido a cauce público. Aunque esto es posible mediante un tratamiento terciario de afinado, su coste puede ser prohibitivo. Más interesante parece ser utilizar esta agua para el riego, previa valoración de su aptitud. Así pues, es conveniente buscar un compromiso entre la calidad del agua recuperada y el uso posterior que se haga de ella.
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Estrategia de tratamiento basada en un proceso de compostaje para la fracción
sólida y de nitrificación-desnitrificación para la
fracción líquida (adaptado de Campos et al., 2004) |
Para finalizar, decir que el desarrollo de tecnologías para el tratamiento de purines está suficientemente avanzado como para poder garantizar unos buenos rendimientos bajo condiciones correctas de operación. No obstante, la implantación de sistemas de tratamiento hasta el momento no se ha generalizado tanto como era de esperar en un principio debido, en la mayoría de casos, a su elevado coste de inversión y explotación.