Tecnología que transforma un costo en beneficio

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Energía
Biogás en Chile y el mundo
Tecnología que transforma
un costo en beneficio
En los próximos diez años el sector agrícola de Chile debiera liderar de un crecimiento sin precedentes en la
generación de biogás a partir de materiales que hoy día solo son una molestia. Numerosos factores apuntan
a esta tendencia. Primero, la energía escasea y su valor es alto; segundo, abunda la materia prima; tercero,
la tecnología está disponible en el país; cuarto, resuelve problemas ambientales; quinto, los proyectos
pueden ser muy grandes pero también a pequeña escala.
Por Francisco Fabres
partir de residuos forestales– y la de biogás
es de 16,9 MW –donde resaltan tres proyectos: KDM Loma los Colorados, con 2 MW;
Planta Biogás HBS Los Ángeles, con 2,2
MW; y Loma los Colorados II, con 12,7 MW.
UN 40% DEL BIOGÁS ES
INCINERADO SIN PROVECHO
Planta de biogás de Lácteos y Energía S.A. en Purranque.
U
n reciente estudio de la ONU indica que para el año 2025 se habrán
construido más de 100.000 plantas de biogás en todo el mundo. En Chile,
según un estudio de ODEPA en 2010, 31
empresas utilizan el biogás en su proceso
productivo, de las cuales cinco lo usan para
generación eléctrica.
de la capacidad eléctrica instalada actualmente en el país (17.000 MW); lo suficiente
para multiplicar casi 5 veces los sistemas
que abastecen a Aysén y Magallanes.
Viviana Ávalos A., profesional de la División Energías Renovables del Ministerio
de Energía, ubica el potencial del sector silvoagropecuario chileno en 11 mil gigavatios
hora (GWh) al año, lo que se traduciría en
700 megavatios eléctricos (MWe). Según
un cálculo simple realizado por Redagrícola,
la cifra representaría alrededor de un 4%
Más allá de las cifras, una variable que sin
duda favorecerá el impulso del biogás es la
obligación impuesta por la legislación en
cuanto a incorporar energías renovables no
convencionales (ERNC).
LA LEY EXIGE AUMENTAR LA
PARTICIPACIÓN DE LAS ENERGÍAS
NO CONVENCIONALES
La ley 20.257, de 2008, obligó a las empresas generadoras en el Sistema Interconectado Central (SIC) y en el Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) a acreditar que un 10% de sus contratos afectos
provengan de ERNC. Esta obligación se
está aplicando gradualmente, de manera
que entre 2010 y 2014 es de 5%. A partir
de 2015 se contemplaba aumentar un 0,5%
anual, hasta llegar al 10% en 2024. Pero en
enero de 2013 el gobierno anunció su intención de subir la meta a 15% para 2024.
Hoy día la capacidad instalada de ERNC es de
alrededor de 780 MW, siendo en mayor proporción proveniente de biomasa (figura 1).
Viviana Ávalos, profesional de la
División Energías Renovables del
Ministerio de Energía.
Feb/Mar 2013
De acuerdo a los antecedentes entregados
por Viviana Ávalos, la capacidad instalada de
los proyectos de biomasa que hoy están inyectando a los sistemas interconectados es
de 395 MW –destacando los proyectos a
El mayor número de proyectos de biogás
en Chile, según los datos del estudio “Modelos de negocio que rentabilicen aplicaciones de biogás en chile y su fomento” (Gamma, 2011), citado por la profesional del Ministerio de Energía, corresponden a purines
y estiércoles, así como rellenos sanitarios
y vertederos, con 10 casos cada uno. Los
siguen los de agroindustrias (8) y plantas de
tratamiento de aguas servidas o PTAS (7).
El 60% se encuentra operando o con un proyecto piloto en funcionamiento; un 11% está
en construcción o construido, pero todavía
sin operar; igual porcentaje para los que están en fase de ingeniería básica o ingeniería
de detalle; un 17% se halla en estudio.
¿Qué producen o van a generar las plantas? El 40% corresponde a combustión en
antorcha, o sea apuntan a quemar el gas
para evitar su pernicioso efecto invernadero,
sin aprovecharlo energéticamente. En los
proyectos con objetivo productivo, predomi-
na la cogeneración (34%), seguida por energía térmica (11%) y energía eléctrica (6%);
un 9% se orienta a otros usos diversos.
En cuanto al tamaño, el rango es amplio: desde 5 mil a 55 millones de m3/año.
En una actualización de 2012 (Sustentank,
2012), Viviana Ávalos subrayó la incidencia
del sector agropecuario: de un total de 19
proyectos, 13 correspondían a purines y estiércol y 3 a agroindustrias.
Hasta la fecha los proyectos han sido revisados caso a caso por la Superintendencia de
Electricidad y Combustibles, SEC, a través
de la figura de “Proyecto Especial”. Falta un
buen marco regulatorio del biogás, lo cual
se refleja en la inexistencia actual de una
normativa específica de toda su cadena
de producción, almacenamiento y uso. Por
ejemplo, todavía se trabaja en una norma
técnica de seguridad específica para las instalaciones de biogás.
Las plantas de generación eléctrica de biomasa y biogás que tienen sobre 3 MW de
capacidad instalada deben ingresar al sistema de evaluación de impacto ambiental.
De acuerdo a lo señalado por quienes han
realizado proyectos recientes, junto con el
aspecto de financiamiento, el ámbito normativo e institucional, es donde mayores
escollos han debido enfrentar.
EL MAYOR POTENCIAL ESTÁ EN
LOS RASTROJOS
Observando lo que ocurre en países como
Suecia, podemos tener una idea del rol
Figura 1. Capacidad instalada de energías renovables no convencionales.
Mini Hidro
1,56%
Eólica
Convencional
95,1%
ERNC
1,12%
4,88%
Biomasa
2,21%
CER, Octubre 2012.
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Energía
Figura 2. Uso final de la energía en Suecia, de acuerdo a
su fuente.
Energía
Gas eólica
natural 3,2 TWh
14,4 TWh
4%
1%
Figura 3. Proyección del potencial de producción de biogás,
según fuente del sustrato.
Bombas
de calor
3 TWh
1%
Carbón
23,6 TWh
6%
Desechos
de
alimentos
0,76 TWh
Desechos
industriales
Energía
nuclear
Biocombustibles
50,5 TWh
13%
128,7 TWh
32%
1,06 TWh
Lodo de
aguas
servidas
0,7 TWh
Bus del transporte público en Suecia,
que opera con biogás.
Energía
Energía
hidroeléctrica
hidroeléctrica
59,7
59,7TWh
TWh
15%
15%
lente a 170.000 toneladas de dióxido de
carbono, indicó Schnürer.
Petróleo
119 TWh
30%
Total: 402 TWh
Fuente: SVEBIO and Swedish Energy Agency
que el biogás llegará a jugar en Chile en los
hora (TWh) de un total de 402 TWh, supepróximos años. Anna Schnürer, profesora
rando el aporte del petróleo y la hidroelecdel Departamento de Microbiología de la
tricidad (figura 2).
Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas,
explica que en 2010 los biocombustibles
La producción anual de las 232 plantas de
representaban el 32% del uso final de la
biogás existentes en 2011 alcanzó a 1.473
AvisoQuimetal_RedAgricola.pdf
1
14-02-13gigavatios-hora
13:00
energía en
Suecia, con 128,7 teravatios(GWh), o sea 1,47 TWh.
Aunque la cifra solo corresponde a poco
más del 1% del total aportado por los biocombustibles, en realidad ha significado un
gran desarrollo como etapa inicial, gracias
al apoyo del gobierno en financiamiento de
la inversión entre 1998 y 2008. En el plano
ambiental, se logró una reducción equiva-
El 86% del material usado para producción
de biogás actualmente proviene de lodos
de aguas servidas. Sin embargo, una proyección a partir de las condiciones económicas y técnicas actuales, señala que el
mayor potencial se encuentra en el sector
agropecuario, sin considerar cultivos para
bioenergía. El uso de rastrojos representa
el 70% de ese potencial.
El uso de biogás para combustible ha aumentado notablemente, y hoy su principal
desarrollo se encuentra en Suecia. Antes
.com
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Energía
certificaciones fueron un requisito puesto
por las organizaciones comercializadoras
así como por los agricultores para incorporar estos materiales en su gestión.
El futuro del biogás en el campo se ve como
redes de predios conectados a una instalación acopiadora común y cercana, pues la
logística de transporte de los desechos, del
gas y del digestato es determinante en la
viabilidad del sistema.
Anna Schnürer, de la Universidad Sueca
de Ciencias Agrícolas.
de usarlo como combustible, el biogás
debe recibir un tratamiento para alcanzar un
nivel de metano superior a 95% y ser presurizado a 200 bar. A menudo es licuado para
su empleo en vehículos, siendo destacado
su aprovechamiento en el transporte público.
ELECTRICIDAD, ENERGÍA TÉRMICA
Y FERTILIZANTES
A nivel de predios agrícolas su uso principal es para producción de electricidad y
calor. En ambos casos puede ser utilizado
directamente cuando su nivel de metano
es de 50% o más. Por lo general se aprovecha a través de un generador o de una
turbina. La electricidad puede ser inyectada al sistema interconectado (de acuerdo
a una regulación reciente). En la mayoría
de los casos la energía es autoconsumida,
pero si hay excedentes se pueden vender
al sistema.
El 94% de los digestatos (lodos residuales)
de plantas de codigestión y el 100% de los
provenientes de plantas de predios agropecuarios son aprovechados como fertilizante. De plantas de tratamiento de aguas
servidas y residuos sólidos urbanos solo el
24% del digestato se usa como fertilizante.
Estos materiales deben tener contenidos
específicos de nutrientes, y estar libres de
patógenos, semillas y metales pesados.
Para ser certificadas, las plantas de biogás
han de documentar todos los sustratos ingresados, así como la sanitización. Dichas
LA BIODIGESTIÓN NO SON ES
CIENCIA NUCLEAR
Una experiencia destacable en la generación de biogás es la del grupo de empresas de la familia Briones Saval, tanto por su
nivel de aporte al sistema eléctrico, como
por combinar el rubro ganadero con la producción hortícola.
El proyecto HBS Energía nació de la empresa Chile Beef, según relata Gonzalo Briones, director ejecutivo del grupo Briones
Saval. La engorda de los 2.000 novillos en
Los Ángeles, que son la base para la producción de carne premium, genera 14.000
kilos de estiércol todos los días del año.
“Cuando uno tiene una engorda grande necesita una solución definitiva a la gestión de
los purines. En Chile, en el último tiempo,
hemos tenido experiencias lamentables y
yo creo que con una buena guía se podrían
haber evitado”.
De acuerdo a Briones, para lograr la rentabilidad que justifique la inversión, calcularon
la necesidad de contar con un sustrato que
sirviera de “booster” (potenciador) a la generación de energía sobre la base de excretas animales. Tomaron la opción de adicionar ensilaje de maíz, dado que se producía
en el mismo predio para alimentación del
ganado. Sin embargo, enfatiza sobre la necesidad de tener presente la eventualidad
de cambios en las proyecciones, ya que el
precio del ensilaje de maíz a mediados de
2011 había más que duplicado el de 2006.
En esa época, agrega Briones, no existían
plantas de la envergadura proyectada, por
lo cual buscaron antecedentes en diversos
países. Fue en Alemania donde se encontraron con Felipe Kaiser, quien cursaba un
doctorado. Él les mostró la realidad germana, donde había 4.500 biodigestores
funcionando, con un promedio de cerca de
500 kW por planta.
“El camino fue largo y difícil” reconoce
Briones. A diferencia de Alemania, falta un
“libro” o “manual” donde se indique las
exigencias por cumplir: “todo está entregado al criterio de los funcionarios, el que es
muy variable”. Opina que se está creando
una institucionalidad muy complicada: “los
biodigestores no son ciencia nuclear”, dice.
“En Alemania –añade– empalman e inyectan la energía eléctrica. Yo pregunté si tenía
que hacer un estudio de conexión de redes
para inyectar y creo que todavía me están
mirando con cara de ‘te volviste loco’. En
Chile para un mega no se gasta menos de
120 millones de pesos solo en el empalme,
sin generador. Los alemanes dicen que con
un transformador y el sincronizador basta.
Aquí tiene que estar duplicado, debe haber
un recolectador, y además certificado. Pasar todas las barreras significa al menos un
año. Incorporarse a la matriz de energía es
enredadísimo”.
No obstante Briones considera favorablemente la legislación chilena en la que se
permite la posibilidad de ingreso de pequeños y medianos generadores.
El “Reglamento para Medios de Generación no Convencionales y Pequeños Medios de Generación” se aplica a medios de
generación cuyos excedentes de potencia
sean iguales o menores a 9.000 kW, o a
medios de generación cuya fuente sea no
convencional y sus excedentes de potencia
suministrada al sistema sean inferiores a
20.000 kW.
ENERGÍA TÉRMICA PARA CULTIVO
DE TOMATES HIDROPÓNICOS
En la planta de HBS la capacidad del motor generador es de 1,1 MW eléctricos. Se
encuentran conectados al SIC a través de
la Compañía General de Electricidad (CGE),
de la cual Briones señala haber recibido un
gran apoyo. La venta corresponde al costo
marginal.
Otro aspecto relevante señalado por Briones es la necesidad de considerar la energía térmica al momento de evaluar la factibilidad económica, pues estima difícil obtener los ingresos suficientes solo mediante
la generación eléctrica.
El 100% de la energía térmica que produce el motor del biodigestor de HBS es destinado
a los invernaderos de tomates hidropónicos
Feb/Mar 2013
En su caso invernaderos para producción de
tomates hidropónicos consumen el 100%
de la energía térmica que produce el motor
del biodigestor, con la que se calienta agua.
Gonzalo Briones, director ejecutivo
del grupo Briones Saval.
Respecto al digestato, corresponde a
12.000 m3, lo que alcanza a 300 hectáreas
(ha) a razón de 40 m3/ha. Estima un ahorro
de fertilizante de alrededor de 120 millones
de pesos al año.
“Integramos todas las producciones, nos
cuadró un ciclo cerrado, con autosuficiencia. Es inclusivo, no tóxico, tenemos un sistema realmente muy sustentable”, sintetiza
Briones.
LOS PARÁMETROS PARA EL
FINANCIAMIENTO DEBEN SER
CORREGIDOS
En cuanto al financiamiento, critica la brevedad de los plazos en Chile: “en Alemania
nadie financia un biodigestor por menos de
diez años; aquí con suerte cuatro”.
Añadió que el costo marginal de la energía
eléctrica entregado por las consultoras en
sus informes, en torno a 60 dólares en 6
meses, no coincide con la realidad. Señaló
haber estudiado rigurosamente las planillas
disponibles en la página del CDEC (Centro
de Despacho Económico de Carga) para
Los Ángeles, y el promedio sobrepasaba los
160 dólares. Con proyecciones más realistas, concluyó, es posible conseguir financiamiento en los plazos que el país requiere.
“Íbamos a los bancos y nos decían que la
cifra indicada por los consultores no pasaba
de los 60 dólares. Finalmente el financiamiento lo obtuvimos sobre la base del patrimonio familiar, no la del proyecto”.
En el área ambiental aconsejó asesorarse
con personas experimentadas debido al nivel de tramitación exigida.
Entre los avances resaltó que hoy ya existe
en Chile la capacidad de instalar plantas de
biogás. Proyectó un importante desarrollo
de proyectos: “en los próximos cinco años
debiéramos ver por lo menos diez biodigestores nuevos de distintos tipos”. Y subrayó
el rol que debiera cumplir el sector agrícola
en todas las zonas del país, a todo nivel. A
su juicio INDAP debiera organizar grupos de
agricultores y otorgarles el financiamiento
para esta clase de iniciativas.
Energía
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Vista aérea de la planta de biogás HBS en Los Ángeles.
FUNDO RINCONADA: SOLUCIÓN
DEFINITIVA A GUANOS Y PURINES
Andrés Tamm, gerente del plantel lechero
del Fundo Rinconada (Tinguiririca, Chimbarongo), cuenta que el incremento de su
masa ganadera los llevó a buscar una solución definitiva al manejo de guanos y purines, para disminuir el impacto ambiental de
las sustancias amoniacales y sulfhídricas
que se generan.
El desarrollo de la planta de biogás se realizó con la empresa Genera 4. Resultó un
proceso más dificultoso de lo esperado,
pero ya se encuentra conectada a la Compañía General de Electricidad (CGE).
Junto con los objetivos ambientales,
Tamm espera que el uso de biogás para
la generación de energía eléctrica permita bajar los costos operativos del Fundo
Rinconada y proveer al Sistema Interconectado Central. Los residuos orgánicos serán
utilizados en fertilización y mejoramiento
de suelos.
BIOENERGÍA QUE VIENE DE LA
LECHE
Josefa Gutiérrez es project manager de
Schwager Energy, empresa que ya ha ins-
talado tres plantas de biogás en Chile. Una
de ellas tiene la particularidad de “reciclar
lo reciclado”. Se trata de Lácteos y Energía
S.A. (L&E), dedicada a la producción de
suero y proteína en polvo a partir de aquella parte de la leche no aprovechable en
las fábricas de queso. La materia orgánica
residual de esta actividad recicladora, se
destina a la generación de biogás y energía
eléctrica.
.com
40
Energía
Un factor de éxito en el proyecto, explicó
Josefa Gutiérrez, fue la instalación, primero, de una planta piloto que trataba entre
1 y 2 m3 de biogás al día. Esto les significó
una etapa de aprendizaje muy importante
para detectar y superar los inconvenientes
que se presentaron.
En el caso de L&E la totalidad de la energía térmica y de la electricidad se ocupa en
la propia planta. Apuntan a desconectarse
parcial o totalmente de la red eléctrica, y
en caso de lograr excedentes, entregarlos
a una quesería vecina que les provee de
suero y riles tratados en la misma planta.
Josefa Gutiérrez destacó la calidad del gas
obtenido pues el sustrato no contiene proteína, que es uno de los factores que contribuyen a contaminar el gas. “Este es tan
bueno que es azul, entonces no podemos
sacar las fotos de día, por eso se ve tan
obscura” (ver imagen en esta página).
CULTIVO DE LA TUNA O NOPAL
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
José Manuel González, de la empresa VISORS Generación S.A., explica los resultados de años de investigación para obtener
Andrés Tamm, gerente del plantel
lechero del Fundo Rinconada.
biogás a partir de paletas de nopal (tuna),
que se realizó gracias a un FONDEF junto a
la Universidad Mayor.
Con el objetivo de contribuir a las necesidades de energía de las empresas mineras en
el norte del país, buscaron una fuente de
biomasa que se pudiera producir con rentabilidad positiva en los terrenos desérticos o
José Manuel González, gerente general
de VISORS Generación.
Josefa Gutiérrez, project manager de
Schwager Energy.
semidesérticos de esa zona.
Debieron enfrentar la dificultad de que los
sistemas tradicionales de biodigestión requieren la adición de estiércoles, purines
o guanos al material de origen vegetal,
para estabilizar el pH al nivel requerido por
las bacterias en el proceso anaeróbico de
generación de biogás. Por la lejanía de los
centros ganaderos, esto resultaba inviable
en el norte. Afortunadamente encontraron
en Bélgica una empresa que desarrolló la
tecnología para independizarse del aporte
de residuos animales (ver página siguiente).
Actualmente están haciendo los estudios
de factibilidad para unirse a las termoeléctricas, considerando que el factor de combus-
Lo básico para entender el biogás
Figura 1. Valor energético: un m3 de biogás con un 60% de metano y un 40% de CO2
equivale a 0,7 litros de gasolina; 2,4 kW-hora de electricidad; 0,6 m3 de gas natural o
1,3 kg de madera.
Figura 2. Estudio de caso tomado de María Teresa Varnero, 2012: Manual de Biogás
(MINENERGIA / PNUD / FAO / GEF). Estimación de biogás y bioabonos en una explotación
agropecuaria que dispone de 10 bovinos.
Volumen diario: 100 kg de estiércol + 100 litros de agua = 200 litros.
Tiempo de retención: 200 litros * 40 días.
Volumen del digestor (litros diarios * número de días): 8.000 litros = 8 m³
4 Balones de gas licuado de 15 kg/mes
Biogás: gas combustible que se forma a partir de la descomposición de materia orgánica
(biomasa). El compuesto que le da su valor energético es el metano, CH⁴, el cual representa
entre un 50 y un 75% del gas. Casi todo lo demás corresponde a dióxido de carbono (CO2),
pero suele tener otros compuestos, los cuales actúan como impurezas y puede ser necesario retirarlos, dependiendo del uso final.
Biogás
4 m 3 día
3
120 m mes
2
Efluente
200 l/día
=
N= 0,38 kg/mes
P= 0,07 kg/mes
K= 0,7 kg/mes
100 kg
estiércol
El biogás se produce en ausencia de oxígeno, por la acción de distintos tipos de bacterias,
proceso que se conoce como digestión anaeróbica.
Las fuentes de biomasa para dar origen al biogás son muy versátiles: lodos de plantas de
tratamiento de aguas servidas (PTAS); los residuos sólidos urbanos (RSU) de rellenos sanitarios y vertederos; estiércoles, purines y riles de la actividad pecuaria; los restos de la
actividad agrícola o industrial, y las plantaciones energéticas. Estos materiales se suelen
llamar sustrato orgánico.
PRODUCTOS, SUBPRODUCTOS, USOS Y BENEFICIOS DEL BIOGÁS
El biogás se utiliza en calderas, para producir calor, como combustible para vehículos en
el transporte, en motores o turbinas para generar electricidad, purificado para introducirlo
en redes de gas natural, o como material base para la síntesis de metanol, un producto de
alto valor agregado.
Un subproducto importante es el digestato (o “lodo digerido”), material líquido o sólido
que queda al terminar el proceso. Contiene nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y otros elementos. Se emplea como fertilizante y mejorador del suelo.
Feb/Mar 2013
Para hacerse una idea básica de la productividad del biogás, la figura muestra un ejemplo a
partir de un estudio de caso en el que se aprecia que el estiércol de 10 bovinos permite generar el equivalente a 4 balones de gas licuado de 15 kilos al mes, y fertilizar 300 m2 a razón
de 160 unidades de nitrógeno/ha.
Un impacto ambiental positivo del tratamiento anaeróbico en la producción de biogás es evitar la emisión descontrolada de metano, uno de los gases con mayor efecto invernadero. Por
otra parte, al reemplazar combustibles fósiles el biogás evita el aumento de la concentración
de CO2 que estos provocan en la atmósfera. La digestión anaerobia, además, disminuye la
emisión de malos olores.
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Energía
Imagen actual de la localidad de San Lorenzo en Tarapacá (izquierda) y lo podría llegar a ser al implementar el cultivo de nopal para
generación de biogás.
tión de planta del gas natural permite hacer
“cofiring” (co-combustión) en calderas de
carbón o de gas natural líquido (GNL).
UNA ESPECIE DE GRAN EFICIENCIA
HÍDRICA
La materia prima que correspondía a tunas existentes en el país fue reemplazada
por una genética mejorada. El nopal dio
buenos resultados en los terrenos salinos
regados con aguas también salinas donde
se evaluó, en la zona de Copiapó. La densidad habitual es de 8 a 10 mil plantas/ha
cuando se destina a la producción de fruta, pero los ensayos utilizando distintos tipos de fertilizaciones y riegos permitieron
llevarla a 40.000 plantas/ha e incrementar
considerablemente las toneladas de materia seca (m.s.), así como asegurar el suministro continuo de biomasa que exigen los
generadores. Se fijaron una meta, que han
cumplido en los ensayos, de 40 t/m.s./ha/
año, con dos cosechas anuales. Se tienen
antecedentes de rendimientos mayores en
México, pero no en suelos salinos.
El nopal es muy eficiente en el uso de agua.
Se trata de un tipo de plantas que abre sus
estomas en la noche y hace su captación
de dióxido de carbono (CO2) convirtiéndolo en ácido málico. Durante el día, con los
estomas cerrados para evitar la pérdida de
agua con las altas temperaturas, convierte
el ácido en azúcares.
resulta completamente biodigerible. El digestato es líquido, con un nivel de sólidos
que no alcanza al 2%. Ese líquido contiene
NPK y se emplea para el riego de las plantaciones. El procesamiento de vegetales se
completa por lo general en 30 a 35 días con
el material dentro del sistema, pero la tuna
solo necesita 7 días.
José Manuel González cuenta que han
tomado contacto con las comunidades de
San Lorenzo y de Toconao, donde se ve
factible realizar plantaciones. El resultado
sería no solamente inyectar energía al sistema del norte, sino a los propios poblados,
generando de paso una nueva actividad
económica local.
INNOVACIÓN BELGA ELIMINA
NECESIDAD DE RESIDUOS
Uno de los grandes riesgos en el proceso
de producción de biogás es la acidificación
del estanque, ya que lleva a la muerte de
las bacterias metanogénicas. Para compensar el perfil ácido de sustratos vegetales,
en los sistemas tradicionales se requiere la
adición de estiércol, purines y guano.
Esto puede resultar una complicación para
las empresas que solamente cuentan con
residuos vegetales y que no se encuentran
cercanas de centros de producción pecuaria. Sin embargo, en Bélgica la compañía
GreenWatt desarrolló una tecnología de
biodigestores que permite obviar el problema, la cual se encuentra ya disponible en
Chile. Incluso existe de un biodigestor piloto que ha operado en el proyecto de nopal
para producción de biogás (ver foto abajo a
la derecha) y que ahora se instalará en Ovalle en las etapas iniciales de un nuevo proyecto, con residuos de la pisquera Capel.
Fernando Bas, director del FIA.
una tolva trituradora. En el estanque licuefactor se produce la hidrólisis y la acidogénesis, transformando la materia orgánica en ácidos grasos volátiles, o “licor
ácido”. Este estanque puede tener pH 3 o
4; muy por debajo del pH 7 que necesitan las bacterias metanogénicas capaces
La tecnología de “biodigestión multietapas” de GreenWatt no requiere agregar correctores de pH. Permite transformar también sustratos animales, como sangre de
bovinos, por ejemplo, así como mezclas de
sustratos, líquidos o sólidos. Los proyectos
realizados parten desde los 100 kW eléctricos y pueden llegar hasta 5 MW.
Por ejemplo, describe Benoît Buntinx, gerente de GreenWatt Chile, los residuos
vegetales de una agroindustria alimentan
un primer estanque pasando a través de
Estructura en panal de abeja donde se
albergan las bacterias metanogénicas,
y que permiten una superficie de
contacto de más de 180 m2 por m3 del
estanque.
Entrada del sustrato
Posdigestor (300 litros)
HYFAD (2X 45 litros)
La paleta tiene que entrar tritutada al biodigestor. La tuna no tiene lignina, por lo tanto
Tablero eléctrico
Liquefactor (300 litros)
Como la fábrica produce proteína en
polvo, no quedan rastros de proteína
en el sustrato. Por esta razón, explica
Josefa Gutiérrez, el biogás obtenido es
tan bueno que su color azul solamente
se aprecia en la obscuridad.
Tablero eléctrico
Un modelo piloto del digestor multietapas, que cabe en un contenedor marítimo, se puede instalar en el sitio del solicitante por
2 a 4 meses, y comprobar los parámetros correspondientes a su sustrato antes de construir la planta.
.com
42
Energía
PLANTAS DE BIOGÁS: COMPONENTES Y PUNTOS CRÍTICOS
Las plantas de biogás tienen diseños muy diversos, pero en términos simplificados se componen de las instalaciones de recepción de la biomasa, de los biodigestores o reactores
donde ocurre el proceso anaeróbico, de las estructuras de almacenamiento de biogás y
del digestato, y de los equipos para la generación de energía eléctrica o térmica (figura 3).
El tipo y tamaño de los sistemas es enormemente versátil. Desde el aprovechamiento del
estiércol de una vaca para calentar la leche de terneros, como ocurre en el centro de INIA
Humán, en Los Ángeles, hasta plantas generadoras de 4 MW o más. Los sistemas mayores
son poco comunes en el sector agropecuario o agroindustrial, porque significan desafíos
logísticos y de operación relacionados con el abastecimiento de biomasa. En los campos
alemanes, donde su uso se encuentra muy extendido, la inmensa mayoría de las plantas
se encuentra entre 150 kW y 1 MW.
Cuando se trata conjuntamente sustratos orgánicos de distintos orígenes, como serían
por ejemplo los purines de un plantel pecuario y los desechos vegetales de una planta
conservera, se habla de codigestión.
El término cogeneración se refiere a la producción tanto de energía térmica como eléctrica a partir del mismo combustible. Se habla de trigeneración cuando se obtiene frío a
partir de la energía térmica recuperada en procesos de cogeneración.
Puntos críticos en un el
proceso de generación de
biogás se relacionan con la
concentración de oxígeno,
la temperatura, el control
del pH o nivel de acidez, y
la proporción de nutrientes presentes en el sustrato (C:N:P:S), entre otros
factores.
Figura 3. Esquema simplificado de una planta de cogeneración.
Motor cogeneración
Energía eléctrica
Antorcha de
emergencia
Energía térmica
Deyecciones
ganaderas
Estación de compresión
y tratamiento del biogás
Digestores
Digestato
Materia orgánica
Subproductos de la industria
agroalimentaria o residuos
orgánicos
Fuente: Proyecto Energías Renovables no Convencionales (MINENERGÍA/GIZ, 2012).
de transformar ese licor ácido en biogás.
En la siguiente etapa, el material entra al
biodigestor de lecho fijo HYFAD (high yield
flushing anaerobic digestor) –cuya estructura tiene forma de panal de abeja– donde
se fija las bacterias metanogénicas. El pH
dentro del HYFAD se mantiene siempre
en 7 a través de un sistema automatizado.
Después, en forma idéntica a la tecnología
tradicional, el biogás y los residuos no degradados de los sustratos van a un estanque de postdigestión que también sirve de
gasómetro, para alimentar un motor de cogeneración, por ejemplo. El digestato pasa
finalmente por un separador de la parte
sólida y líquida.
La ausencia de estiércol posibilita trabajar
con espacios más reducidos de reconversión. Gracias a la automatización, afirma
Buntinx, los costos de operación y mantenimiento son comparativamente reducidos.
El gerente de GreenWatt agregó que se
dispone de cierta flexibilidad en la conti-
Feb/Mar 2013
Aplicación como abono
Reducción 90-95% de olores
Producto digerido, nutrientes
más fácilmente asimilables para
las plantas.
Reducción de la contaminación
de nitratos.
nuidad de la operación. Citó el caso de una
planta que opera con 17 toneladas diarias
de residuos de endibias en Bélgica, y que
cierra por tres semanas en el período de
vacaciones de verano:
adicional para garantizar la trazabilidad el
digestato.
“Lo que hicimos fue mantener un flujo de
líquido dentro del digestor HYFAD para conservar vivas las bacterias y en un cierto momento apagar el cogenerador, que no tenía
gas. En las tres semanas no se ingresó sustrato al sistema. A la vuelta de vacaciones
el dueño de la planta cargó la tolva con sus
endibias y ocho horas después ya tenía el
nivel de producción de gas óptimo”.
Fernando Bas, director del FIA explica el
avance alcanzado en el desarrollo de un
proyecto de plantas demostrativas de biogás para la pequeña y mediana agricultura,
ejecutado con la empresa Kaiser Energía.
Se trata de iniciativas que contemplan plantas individuales y también asociativas, en
este último caso de predios cercanos. Se
consideran predios ganaderos (bovinos,
cerdos, caprinos, ovinos), especialmente
con manejo en confinamiento, dada la facilidad de recolección de residuos. El costo
de inversión de cada iniciativa se sitúa en
torno a los 15 millones de pesos.
En el Viejo Continente han desarrollado
plantas para residuos de manzana, maíz,
cereales, remolacha, orujo de uva, entre
otros, e incluso para una fábrica de salsas
proveedora de Mac Donald’s en Francia.
Buntinx acota que al no tener que agregar
sustratos de proveniencia externa, no es
necesario establecer un procedimiento
PLANTAS DEMOSTRATIVAS
PARA LA PEQUEÑA Y MEDIANA
AGRICULTURA
Se ha incorporado el concepto de ecodiseño mediante el uso de paneles solares. El
objetivo es la producción de energía térmica –no de electricidad– con el fin de reducir
los costos energéticos del sistema productivo, generar biofertilizante, y reducir la contaminación (olores, desechos). Entre otros
ejemplos, Bas mostró que un plantel de 25
vacas produciría el equivalente a un cilindro
de 5 kg de gas licuado al día en tanto uno
con 483 cerdos lograría el equivalente a 10
kg de gas licuado diariamente.
El director del FIA señala también que a
partir de 2013, con el apoyo del Ministerio
de Energía, el FIA pondrá en operación un
nuevo instrumento de cofinanciamiento
para proyectos de ERNC en agricultura, con
un subsidio de hasta 100 millones de pesos
para empresas con ventas anuales de hasta 25.000 UF.
Fernando Hertzchel, gerente técnico del
Centro de Energías Renovables, explica
que su institución dispone de un instrumento de apoyo a la preinversión para proyectos
ERNC eléctricos conectados a red, el cual
cofinancia hasta un 40% del costo de los
estudios, con un tope de 1.000 UF. RA

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