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Evaporación al vacío para el tratamiento del digestato en plantas de biodigestión

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Situación actual

La actividad ganadera genera gran cantidad de residuos procedentes de la actividad biológica del ganado y una gran parte de los mismos no pueden ser aprovechados como abono, ya que, o bien el ganadero no puede usar la totalidad de los residuos porqué habría una sobre-nitrificación del campo, o bien proceden de la ganadería intensiva donde no existe una actividad agrícola asociada, por lo que se convierten en excedentes.

Según la actual normativa los purines que excedan de los parámetros establecidos y no puedan ser destinados a la actividad agrícola serán considerados como residuos, por lo que deberán ser sometidos a los procedimientos y los criterios de gestión establecidos en las normativas españolas y europeas.

El proceso de biodigestión se lleva a cabo principalmente para la producción de biogás, que puede ser utilizado como combustible, a partir de diferentes residuos orgánicos, entre los que se incluyen los excrementos animales.

Además de la obtención de biogás, la biodigestión también permite reducir el potencial contaminante de los excrementos que se utilizan para generar dicho biogás, disminuyendo la demanda química de oxigeno (DQO) y la demanda biológica de oxígeno (DBO) hasta en un 90%.

Como resultado de este proceso se genera un residuo llamado digestato, que presenta un alto grado de concentración de nutrientes y materia orgánica, y es ideal para ser utilizado como fertilizante.

El digestato es un subproducto semi-líquido y puede aplicarse de forma directa, o previa separación en dos fracciones, sólida y liquida, lo cual aumenta su eficacia.

Las ventajas que presenta el digestato como fertilizante son:

  • Respecto a los residuos orgánicos antes de su digestión, los digestatos son más aptos para uso agrícola, generan menos olores, y presentan una mayor calidad higiénica.

  • El digestato presenta un mayor grado de mineralización al pasar el nitrógeno y fósforo orgánico a mineral tras la fermentación. Esto lo hace asimilable a un fertilizante mineral. El alza en los precios de estos últimos constituye una oportunidad para los digestatos.

Producción de fertilizante
Al generar menos olores, ser más higiénicos y tener mejores propiedades químicas, los digestatos son una gran opción agrícola

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Procesos de separación

Para llevar a cabo la separación de la parte sólida y liquida se puede hacer:

Proceso de separación mecánica

En este caso, se lleva a cabo un tratamiento del purín mediante separación de residuos líquidos y sólidos. La parte sólida sería la que se aprovecharía como fertilizante y la parte líquida habría de ser gestionada como residuo.

El problema de esta tecnología es su baja eficacia a la hora de realmente separar los líquidos de los sólidos y la materia orgánica.

Esto se traduce en dos grandes inconvenientes para la planta de producción de biogás:

  • Desaprovechamiento de una gran parte de los sólidos y de la materia orgánica contenidos en el digestato, que no se consiguen separar, lo cual significa que se está obteniendo una cantidad mucho menor de fertilizante, y por tanto reduciendo los ingresos que se podrían obtener por su venta.

  • Aumento de la cantidad de residuo a tratar, ya que toda esta materia que no se aprovecha para producir fertilizante es un residuo que ha de ser tratado por un gestor y eso tiene un coste económico, es decir, se están convirtiendo lo que podrían ser ingresos en un gasto.

Planta de producción de biogás con evaporación de digestato

Después de analizar brevemente el proceso de separación mecánica, se puede concluir que es más rentable y eficiente reducir el volumen del digestato en la misma planta y recuperar esa gran cantidad de fertilizante que se pierde, ya que gracias a esta medida los costes por gestión de residuos se reducirían, a la vez que se aumentarían los ingresos por venta de fertilizante.

Este proceso se divide en dos partes:

  • En la primera parte los purines son mezclado con biomasa y transformados en biogás en un biodigestor. Posteriormente, este biogás es transformado en energía eléctrica en un combustor.

  • Tras este proceso de valorización se obtiene un efluente no vertible debido a su alta concentración de sales de amoniaco, conocido como digestato. Dicho digestato es tratado en un evaporador al vacío, que permite recuperar un 97% de agua limpia por una parte, y por otra un concentrado que puede ser convertido nuevamente en fertilizante estabilizado en un depósito de compostaje. La evaporación al vacío es la tecnología más adecuada para separar los sólidos de los líquidos del digestato.

El siguiente vídeo muestra el proceso de valorización y tratamiento de purines procedentes de cerdo y vaca mediante una planta de producción de biogás con evaporación de digestato.

Con un evaporador al vacío podemos separar entre un 90% y un 95% del agua de los sólidos y la materia orgánica, lo cual nos da un elevado concentrado de fertilizante.

Aunque su coste de inversión inicial es superior al de la separación mecánica, la mayor producción de fertilizante que se obtiene y los ahorros derivados de entregar una cantidad menor de residuos al gestor, compensan sobradamente dicha inversión inicial y lo convierten en una solución más económica a medio plazo.

Sus ventajas son numerosas:

  • La recuperación del fertilizante se incrementa y se ahorran importantes cantidades de dinero al no enviar digestato líquido al gestor de residuos.

  • El agua limpia (condensado) obtenida en el proceso de evaporación se puede usar como agua de mezcla en el principio del proceso de biogás, o ser vertida sin peligro si se prefiere.

  • El producto fertilizante combinado todavía se puede secar más y convertirse en fertilizante seco.

  • Una planta de evaporación es más eficiente eliminando agua del digestato que si se seca en una planta de secado.

  • Aumento de las ventas de fertilizante, que mejoran la rentabilidad de la planta de biogás.

  • El digestato es una sustancia que ensucia, lo cual alarga el tiempo de la operación. Los evaporadores de superficie rascada garantizan una operación sin paradas.

  • Los evaporadores pueden concentrar el digestato hasta altos niveles de concentración. Se obtienen concentrados viscosos de alta densidad.

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