Los procesos de digestión anaeróbica que mejoran radicalmente la calidad de las aguas residuales a la vez que proporcionan energía verde extraída de los flujos de residuos biológicos están surgiendo como una forma rentable para que las industrias agrícolas y de procesamiento de alimentos puedan hacer frente al doble impacto de la sequía y la contaminación.
Las tecnologías de digestión anaeróbica termofílica de alta temperatura, que normalmente funcionan a 55 grados C, forman parte de una combinación de procesos que digieren el contenido orgánico de las aguas residuales para producir energía verde (metano) al mismo tiempo que logran unas excelentes cualidades de los efluentes de las aguas residuales.
Las medidas de tratamiento post-anaeróbico también pueden aumentar aún más la calidad del agua para su reciclaje extensivo, lo que también se está volviendo particularmente relevante para países y regiones enteras que sufren sequías o que se ven cada vez más afectados por el cambio climático, incluyendo el suroeste de los EE.UU., Australia, África, el sur de Europa y el sureste y el este de Asia.
Las tecnologías son particularmente efectivas para industrias como la de carnes rojas, aves, lácteos, cervecerías, enlatados, papel y empaques, procesamiento de alimentos y agroindustria, incluyendo muchos de los cultivos más importantes del mundo, incluyendo frutas, caña, granos, maíz, ñames, sorgo, papas, frijoles y mandioca
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Los resultados obtenidos en cientos de plantas en todo el mundo han logrado la eliminación de residuos orgánicos de las aguas de descarga de entre el 70% y el 99%, y muchas de las plantas instaladas por Global Water Engineering también capturan los residuos orgánicos convertidos en metano y los utilizan para alimentar calderas y generadores de electricidad. Los siguientes pasos de tratamiento para el reciclaje del agua después del tratamiento anaeróbico también pueden tener como resultado que hasta un 75 por ciento del agua tratada esté disponible para su reutilización.
El último éxito de GWE en una zona propensa a la sequía fue el del principal procesador de carne japonés NH Foods en Oakey Beef Exports en Australia, donde CST Wastewater Solutions empleó la tecnología de digestión anaeróbica de Global Water Engineering para convertir los residuos orgánicos del agua de descarga en energía verde (metano), que representa el 40 por ciento de las necesidades de gas natural de la planta. Se espera que el costo de la construcción se pague en un plazo de cinco años, para luego aumentar la rentabilidad a perpetuidad, dice el Gerente General de Oakey Beef Exports, Pat Gleeson.
La planta COHRALplant de Oakey – la laguna anaeróbica de alta tasa cubierta por GWE más grande del mundo – producirá 183,3 gigajulios de energía al día cuando alcance la capacidad de diseño a través de la combustión del metano producido, dice el Director General de CST Wastewater Solutions, Sr. Michael Bambridge, cuya empresa representa a las tecnologías de GWE en Australia. GWE, con sede en Tailandia, está dirigida por el Director General y Presidente de Green Global Water Engineering, Jean Pierre Ombregt, que ha sido líder mundial en la digestión anaeróbica de efluentes industriales y soluciones de energía verde durante más de 35 años y cuya empresa ha participado en más de 300 proyectos de agua y aguas residuales en Asia, África, América del Norte y del Sur, Australia, China, Europa (incluyendo Europa del Este) y Rusia.
Muchos de estos proyectos han logrado una eficiencia excepcional en el procesamiento de aguas residuales de hasta un 99% de eliminación de carga orgánica mediante la aplicación de nuevas medidas en el proceso anaeróbico. Las buenas soluciones no tienen por qué ser extorsionadamente costosas para la gran variedad de industrias que pueden emplearlas. Estas industrias incluyen la carne roja, las aves de corral, los productos lácteos, las cervecerías, las conservas, el papel y el embalaje, el procesamiento de alimentos y la elaboración de productos agroindustriales, incluidos muchos de los cultivos más importantes del mundo, como la fruta, la caña, los cereales, el maíz, el ñame, el sorgo, las patatas, los frijoles y la mandioca.
Un primer paso excelente en muchos casos puede darse al cubrir y revestir lagunas e incorporar procesos anaeróbicos con sistemas de alimentación y reciclaje adecuadamente diseñados, como los del proceso COHRAL.
Una segunda opción progresiva puede implicar el uso de tanques para contener procesos anaeróbicos y de otro tipo, minimizando el uso de la tierra, reduciendo las huellas de las plantas y proporcionando una alta seguridad contra las fugas y la contaminación de las aguas subterráneas. Los procesos anaeróbicos también se pueden controlar de forma más eficiente en entornos tan cercanos, optimizando la purificación del agua y la producción de energía verde.
Una tercera etapa óptima puede ser la incorporación eventual de las tecnologías anaeróbicas más avanzadas en entornos de tanques sellados, como el sistema de tratamiento RAPTOR de GWE para residuos orgánicos, por ejemplo, que puede convertir casi cualquier residuo orgánico o cultivo energético en biogás, electricidad valiosa o calor.
La eficiencia y versatilidad del proceso RAPTOR quedó demostrada recientemente con una instalación innovadora de GWE que le valió a GWE un importante premio internacional de ingeniería química otorgado por el Instituto de Ingenieros Químicos (IChemE), que representa a más de 40.000 ingenieros químicos de todo el mundo. Este último, el Premio de Energía 2014, fue una primicia mundial con Chok Chai Starch en Tailandia, donde se utiliza un sistema GWE RAPTOR para convertir un producto de desecho de pulpa húmeda del procesamiento de raíces de mandioca en biogás.
Generadores de energía verde alimentados por biogás (metano) de aguas residuales y pulpa húmeda, transformando un problema en beneficio. El proyecto Chok Chai (derecha) ganó un premio global por GWE
La tecnología instalada en Chok Chai Starch ayuda a la fábrica a lograr una conversión mínima del 80% de los orgánicos presentes en la pulpa al biogás (metano), tratando un máximo de 370 toneladas diarias de pulpa húmeda con 68.700 kg de DQO al día (demanda química de oxígeno).
La producción diaria de biogás supera los 30.000 Nm3 con un contenido de CH4 del 60 por ciento. La planta Chok Chai Starch RAPTORstarch produce suficiente biogás para generar 3,3-3,4 MW de electricidad renovable para su venta a la red local, mientras que el biogás producido por los reactores ANUBIXB previamente instalados está calentando las dos calderas de aceite térmico de la fábrica utilizando energía verde producida a partir de la digestión de materia orgánica en sus aguas residuales.
Las instalaciones de digestión anaeróbica han sido reconocidas por el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo como una de las fuentes descentralizadas de suministro de energía más útiles, ya que requieren menos capital que las grandes centrales eléctricas. También pueden beneficiar a las comunidades locales al proporcionar suministros de energía local y eliminar la necesidad de grandes y a menudo malolientes lagunas de asentamiento que representan un desafío para el medio ambiente.
Eliminar los gases del cambio climático quemando el metano generado en Oakey Beef Exports en Australia ahorrará el equivalente a 12.000 toneladas de CO2 en la atmósfera, lo que equivale a eliminar 2.700 coches de la carretera, dice el Director General de Nippon Meat Packers$0027 Oakey Beef Exports, Pat Gleeson, a la izquierda. Se le ve en la ceremonia de inauguración de la planta con (de izquierda a derecha) el Ministro Federal Australiano de Industria y Ciencia, Sr. Ian Macfarlane, felicitando al Director Gerente de NH foods Australia, Sr. Takeo Kudo y (derecha) al Director General del Departamento de Operaciones en el Extranjero de la División de Negocios de Carne Fresca, NH Foods, Sr. Norio Itazaki.
La tecnología anaeróbica es particularmente aplicable a los países que sufren sequía, donde las aguas residuales tratadas no sólo proporcionan energía verde para sustituir a los combustibles fósiles que emiten gases del cambio climático, sino que también procesan los flujos de residuos con altos estándares de reciclaje.
Los sistemas anaeróbicos y anaeróbicos termófilos han sido probados internacionalmente en residuos de mataderos, incluyendo la digestión de residuos como estiércol, contenido estomacal, sangre y exceso de lodos biológicos, que se transforman en biogás (metano), fertilizantes y efluentes de aguas residuales ambientalmente excepcionales.
“Las cantidades de metano producidas por la digestión anaeróbica pueden disminuir o incluso reemplazar completamente el uso de combustibles fósiles en el proceso de producción”, dice Mike Bambridge.
Tecnología GWE desplegada en el proyecto Cayuga Milk Ingredients (CMI) en los Estados Unidos, a la izquierda, y en la planta de papel Viña Kraft en Vietnam. El CMI cuenta con un sistema SUPERFLOT-BIOGAS completamente cerrado para la eliminación de biomasa anaeróbica de alta eficiencia. Vina Kraft fue una empresa conjunta entre Siam Cement Group y la empresa japonesa Regno Co Ltd, construida para alcanzar los mejores estándares ambientales del mundo
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Una tonelada de DQO (demanda química de oxígeno) digerida anaeróbicamente genera 350 Nm3 de metano, equivalente a aproximadamente 312 litros de fuel-oil, o genera unos 1.400 kWh de electricidad verde. Multiplicada por más de un año en una planta, esta producción puede sumar y de hecho suma millones de dólares ahorrados en combustibles fósiles, dice el Sr. Bambridge.
Ganancia a perpetuidad
Dependiendo de la escala de la planta anaeróbica empleada, la energía verde generada puede reembolsar el coste de la planta anaeróbica en tan sólo dos años, y seguir generando beneficios prácticamente a perpetuidad.
El Presidente y Director General de GWE, Jean Pierre Ombregt, afirma que la tecnología anaeróbica avanzada es muy aplicable a cualquier fábrica o proceso con uno o más flujos de residuos sólidos digeribles.
“Las alternativas de energía verde como la energía eólica y la energía solar ocupan la mayor parte de los titulares por sus logros, pero los procesos anaeróbicos son aún más adecuados para la industria en muchos casos, dado que proporcionan una potencia de carga base fiable y, al mismo tiempo, tratan las aguas residuales con altos estándares de vertido.
“El biogás de aguas residuales es una fuente excepcional de energía de carga base. Como parte de una combinación de energías renovables -complementando, por ejemplo, la generación eólica y solar-, la electricidad generada con biogás es altamente fiable y consistente. Como el componente principal del gas natural, el metano es una alternativa ambientalmente atractiva a los combustibles fósiles”.
