INTRODUCCIÓN.
El desarrollo de plantas industriales de biogás se ve limitado por muchos factores que dificultan el desarrollo de estos proyectos y los limitan a aquellos casos donde se cumplen una serie de requisitos técnicos y económicos. La economía de escala juega un papel decisivo, haciendo más rentable los proyectos más grandes, que son los más complicados de ejecutar por el suministro de materia prima y la financiación.
A su vez, hay mucho pequeño productor de residuo orgánico en España al que el coste de gestión le sale muy caro o que ni siquiera puede gestionarlo y tiene que ir a vertedero junto con los residuos urbanos. Muchas industrias, incluidas aquéllas de producciones estacionales, generan pequeñas cantidades de residuos cuyo coste logístico encarece o imposibilita la gestión, mientras que la cantidad total disponible no justifica un proyecto industrial de biogás. Suelen ser las empresas pequeñas y aisladas las que tienen una mayor dificultad para gestionar sus residuos correctamente y soportan frecuentemente una energía más cara, por lo que son éstas las que pueden conseguir una mayor ventaja económica con un proyecto de biogás diferente y escalado a sus necesidades.
En países en vías de desarrollo la falta de gestión de los residuos orgánicos deriva con frecuencia en un incremento de problemas sanitarios y sociales, por lo que la gestión de estos residuos excede una componente económica o energética.
A nivel nacional, además de las industrias productoras de pequeñas cantidades de residuos orgánicos, la principal fuente de residuo orgánico disperso y sin tratamiento suele ser la Fracción Orgánica de los Residuos Sólidos Urbanos, la FORSU. Su gestión en el mejor de los casos no pasa de una recogida selectiva y un compostaje, siendo el envío a vertedero la solución más extendida, lo que no supone una gestión óptima.
CADENA DE GESTIÓN. LA ECONOMÍA CIRCULAR DEL RESIDUO ORGÁNICO.
Todo residuo orgánico, y principalmente el residuo alimentario comestible que tiene un alto grado de humedad, puede entrar en un proceso de economía circular siguiendo las siguientes etapas por orden de preferencia jerárquica.
- Reducir su producción. Es aconsejable reducir la cantidad de residuo generado en los casos que sea posible.
- Uso alimentario preferente. En caso de que se puedan utilizar para alimentar personas o animales deben ser empleados para estos usos prioritariamente.
- Proceso anaerobio. Producción de biogás/energía. Aquellos residuos que no puedan ser empleados en el caso 2 deben ser utilizados preferentemente para la producción de biogás. Este proceso convertirá la materia prima de nuevo en compuestos inocuos elementales siguiendo los procesos naturales de cierre de ciclo de la naturaleza. Además de cerrar el ciclo del carbono generará un combustible como el metano con versatilidad de uso en distintas aplicaciones. El proceso anaerobio es el óptimo para residuos con humedad, ya que convierte la fracción sólida en gas, haciendo una eliminación efectiva de la materia sólida y produciendo un líquido que contiene toda la humedad del material de entrada. En este caso la humedad no se pierde y se genera como un subproducto de la planta que puede tener distintos usos. En zonas desérticas, el proceso de producción de biogás es un proceso que también recupera agua de una forma utilizable.
- Compostaje. En aquellos casos donde no se puedan llevar a cabo el caso 2 o el 3, lo conveniente es emplear el residuo orgánico para compost. El compost es un proceso de mineralización, que transforma el carbono orgánico en inorgánico cerrando el ciclo del carbono produciendo CO2 y evaporando la humedad presente en el material. Este proceso no permite el uso energético de la materia, genera un sólido mineralizado y se pierde la recuperación de agua. Aún así es la mejor solución en caso de que no sea posible un tratamiento previo.
- Vertedero. Es la última alternativa. Únicamente en aquellos casos donde no sea posible ninguna otra alternativa previa, ya sea por una cuestión económica, geográfica o social, entre otras.
Se desecha su uso como combustible directo de estos residuos por el elevado grado de humedad que presentan. La combustión ha de reservarse a residuos o materiales lignocelulósicos o muy secos, y la producción de biogás es la mejor opción de gestión y energética para aquellos materiales con alto grado de humedad.
Por lo tanto, puede concluirse que la gran mayoría de los residuos orgánicos se producen de forma dispersa, por lo que para darles un buen tratamiento es necesario descentralizar la gestión, huyendo del cajón de sastre del vertedero, tan negativo ambientalmente, y dejando a los procesos de compostaje a aquellos lugares donde no sean rentable o posible la producción energética del gas.
Para hacer posible una gestión más amplia de los residuos con recuperación energética, AGF PROCESOS BIOGAS SL está desarrollado un modelo de Mini Planta de Biogás, la MPB.
EL RETO TÉCNICO.
AGF lleva años queriendo enfrentar el reto de hacer una planta de biogás pequeña y rentable. Muchas empresas europeas lo han intentado, y han conseguido productos y resultados diversos en diseño y configuración; pero la mayoría de estas plantas presentan problemas de funcionamiento estable, tienen problemas técnicos de diseño y, además, tienen un coste entre 500.000-800.000€ por unidad, lo que dificulta en gran medida la rentabilidad de este negocio. Algunas son empresas grandes del sector del biogás de aquellos países donde éste tuvo un auge durante finales de la primera década y principios de la segunda del siglo presente. Estas empresas ofrecen un producto nuevo a pequeña escala que es un diseño a escala de las plantas industriales. También hay, a su vez, y es lo que más abunda actualmente, empresas únicamente dedicadas a este sector de plantas de biogás a pequeña escala, sin ninguna relación previa o más amplia con el sector del biogás y, por consiguiente, sin su imprescindible base de conocimientos tecnológicos.
Además de estas empresas, y debido a la situación del mercado previamente comentado, se han llevado a cabo muchos proyectos de investigación y desarrollo que han desarrollado diseños propios en este sector. En España hay distintos casos de estos proyectos de I+D liderados por centros tecnológicos, empresas y universidades.
Es posible que todos estos diseños no hayan conseguido aún productos que sean rentable, ya que no parece estar teniendo un recorrido empresarial acorde. Por lo tanto, en la actualidad solucionar este problema es un reto tecnológico debido tanto a la dispersión y minifundismo en la generación de residuos, el escaso margen de rentabilidad, la complejidad de mantener una planta dentro de un funcionamiento óptimo y, sobre todo, la falta de una conciencia ambiental a nivel particular y de las diferentes Administraciones.
DISEÑO Y DESARROLLO INDUSTRIAL.
Normalmente, diseñar a pequeño nivel tecnologías industriales suele ser muy difícil por el elevado peso de la economía de escala, que acaba haciendo estos diseños no rentables. AGF espera conseguir aplicar a pequeña escala una tecnología de alta eficiencia, como la que desarrolla en las instalaciones industriales, que sea capaz de aumentar el número de casos en los que este producto es rentable y financiable.
Se va a aplicar un diseño de ingeniería exigente desde el punto de vista de automatización, que permita un funcionamiento autónomo de la instalación y que sea capaz de producir biogás controladamente. De esta manera no será necesario la instalación de un almacén de biogás, pudiendo reducir el coste de inversión, la huella de implantación de la planta y los elementos externos a ésta, como es el almacenamiento de gas.
El diseño de la planta busca ser ordenado, minimalista y amable con el operario, combinando un diseño industrial complejo pero simplificado al máximo, buscando la sencillez. Busca no tener ningún elemento externo innecesario, ser transportable y capaz de dejar totalmente recogidos todos sus elementos una vez se ha terminado de trabajar con ella.
El diseño básico de la planta, el Modelo 01.19, se ha efectuado para sustratos que no necesiten ningún tipo de tratamiento previo, como lodos orgánicos industriales, subproductos o FORSU. Sí que se ha pensado en el diseño modificado de la planta para poder procesar SANDACH que necesiten higienización previa. A su vez, esta planta puede combinarse con la planta de esterilización de cadáveres por Método 1 que ha desarrollado AGF y que es pionera en España. Esta planta lleva a cabo un proceso de esterilización que permite procesar los cadáveres en una planta de biogás, pudiendo ser una buena combinación con la MPB.
En el diseño de la MPB se ha tenido en cuenta la posibilidad de su transporte por vía marítima a cualquier parte del mundo, siendo el mercado internacional el principal mercado de la planta. En ese sentido se tienen avanzadas negociaciones de proyectos en Reino Unido, así como en países africanos e hispanoamericanos, por lo que el transporte marítimo va a ser parte fundamental del proceso de entrega de las plantas.
Para que esta planta cumpla sus objetivos de producción, AGF ofrecerá el servicio de operación remota de la planta, de manera que el promotor sólo tenga que encargarse de la alimentación y de los mantenimientos generales de la planta. Mediante esta operación se controlará el proceso para poder llegar a niveles óptimos de producción de biogás. Las plantas pequeñas necesitan un seguimiento similar al de una planta industrial, ya que se llevan a cabo procesos en condiciones similares; aunque la MPB necesitará menor actividad humana que en una instalación industrial.
Una vez que AGF decidió acometer el diseño y la inversión para el montaje de la MPB 01.19, surgieron distintas ubicaciones posibles para la planta piloto. Se tenía la posibilidad de instalar esta planta en la parcela de plantas industriales, actualmente AGF dispone de instalaciones industriales en Burgos, Zaragoza y Tarragona. En estas ubicaciones sobra a diario materia orgánica para poder alimentar la planta y están ubicados en grandes ciudades o cerca de estas.
Sin embargo, AGF dispone de su Centro de Investigación Aplicada y Desarrollo (CIAD) y de su Centro de Operación de Plantas (COP) en el municipio de La Lapa, en Badajoz. Es aconsejable poder ubicar la planta MPB en esta localización por las sinergias que pueda tener con el CIAD y las capacidades de I+D que aporta el tener una planta preindustrial, así como la cercanía con el COP, que es el responsable de la operación de la MPB.
AGF como empresa está comprometida con el desarrollo de la zona y busca ser una empresa de base tecnológica, generadora de conocimiento de alto valor añadido, que desarrolle parte de su actividad en el mundo rural. Con todo esto, AGF habrá realizado una inversión en La Lapa cercana a los 500.000€ en estos cinco años de vida de la empresa y paulatinamente va creando puestos de trabajo estables entre el CIAD y el COP.
Pero ubicar la planta en La Lapa presentaba una serie de problemas. El principal es la falta de residuo orgánico para poder alimentar la MPB. No hay productores de residuos orgánicos industriales en la zona, ni por consiguiente gestores autorizados. La mayor fuente de residuo es el FORSU, que lleva asociado un problema de gestión. Para poder alimentar la planta hay que contar fundamentalmente con el FORSU, cuya gestión es competencia de las Administraciones. Para ello se contactó con los ayuntamientos y la Diputación de Badajoz. La respuesta de estos ha sido positiva y han sido proactivos para poder participar en este proyecto.
Por este motivo se le ha dado una vertiente social mayor al proyecto, pues necesita la implicación de otros sectores sociales, no únicamente empresas. Aunque el proyecto de construcción y diseño de la MPB es un proyecto que espera tener repercusión nacional e internacional, el proyecto de demostración de gestión de basura orgánica mediante economía circular supone un ejemplo de vanguardia de gestión sostenible a nivel nacional. Esto debería posicionar a un pequeño municipio de la provincia de Badajoz a la cabeza de la gestión descentralizada de residuos urbanos en España.
El objetivo es que los ayuntamientos faciliten la recogida de la FORSU y la Diputación modifique la ruta de un camión para recoger el material seleccionado y ser transportado hasta la planta. AGF ha preparado una propuesta de línea de recogida tras hablar con los principales productores de residuo orgánico de la zona, aunque la idea es expandirlo a la ciudadanía en general, sobre todo con la participación general del mayor productor de FORSU: los ciudadanos. Inicialmente se ha buscado la participación de grandes productores, como restaurantes, comedores, hospitales y supermercados, pero los ayuntamientos deben colaborar para intentar ampliar la participación social en el proyecto.
Con esta experiencia también se busca averiguar cuál es la cantidad de FORSU que realmente genera una población rural por conocimiento directo, para poder estudiar alguna inversión futura en este sector. Según ciertos estudios extraídos de experiencias prácticas reales en España, la producción de basura orgánica es muy baja, de unos 150 gramos por habitante equivalente al día. Por lo que una planta MPB pudiera dar servicio a poblaciones en torno a los 10.000 habitantes equivalentes.
La basura orgánica no se recoge por separado en la actualidad por dos problemas principales: la falta de un punto de tratamiento final y el coste logístico de la recogida selectiva. Proceder a su recogida selectiva sin un punto de tratamiento final obliga a que la fracción separada sea mezclada de nuevo con todas las otras fracciones y sea enviada a vertedero. Además, en caso de hacer una separación propia, sería necesario realizar la inversión en nuevos camiones de recogidas o destinar camiones a recoger esta fracción, incrementando el coste de la recogida para gestionar la misma cantidad que previamente se hacía de forma mezclada.
La solución al primer problema puede pasar por disponer de una planta de tratamiento descentralizada, como es una MPB. En los casos donde sea posible, por un mayor volumen de población concentrada, será mejor acometer una inversión superior en una planta industrial de biogás o biometano.
La solución al segundo problema es disponer de una planta cercana que sirva como punto final de gestión, a una distancia que justifique la recogida por separado de la FORSU y que incluso disminuya los costes totales en aquellos casos en que el envío a vertedero quede a una gran distancia.
Por lo tanto, la MPB puede ser una solución para la recogida de basura, así como para pequeños productores de residuos orgánicos.
DEMOSTRACIÓN DE ECONOMÍA CIRCULAR.
La MPB debe ser un eslabón de la cadena de un ciclo de economía circular. Uno de los más importantes, pues cierra el ciclo natural del carbono generando energía.
Todo lo anteriormente expuesto no tiene mucho recorrido empresarial si no se alcanza una rentabilidad económica que en el peor de los casos sostenga la actividad y que en el mejor genere una rentabilidad suficiente para que este tipo de proyectos pueda ser financiado. El objetivo último es evaluar de qué manera este nuevo sector puede ser económicamente sostenible mediante un nuevo ciclo económico claramente circular.
Para conseguir esta rentabilidad es necesario generar un ingreso tanto del biocombustible gaseoso generado como por la gestión del residuo.
Para poder rentabilizar la planta en países en vías de desarrollo, es posible que sea suficiente con la producción eléctrica o térmica. Por ello, la MPB está pensada para producción de agua caliente y de electricidad para autoconsumo o exportación. Su diseño se puede modificar para añadir grupos CHP y adaptarla a las necesidades de cada proyecto, tanto en el sistema de alimentación como en la producción de energía.
Pero para rentabilizar este nuevo negocio en los países desarrollados es necesario el enriquecimiento del gas hasta calidad de biometano. Para ello, AGF ha desarrollado conjuntamente la Mini Planta de Biometano. Integrando la MPBiogás con la MPBioCH4 se tiene el modelo MP2B, que integra una planta de enriquecimiento a la MPB. La separación de gases se realiza en una planta de biometano a baja presión, que funciona por absorción en agua sin reacción química en ciclo cerrado de agua. Esta planta, en caso de demostrarse su funcionamiento, deberá dejar el gas hasta niveles válidos para su compresión y uso como gas vehicular o su inyección a un gasoducto.
Este nuevo mercado, en caso de alcanzarse una solución técnica válida y un balance económico rentable, puede dar lugar al concepto de biogasinera. Puntos de llenado de combustible vehicular de gas renovable que se ha generado a escasos metros del punto de llenado, sin ningún coste ni huella de transporte en el combustible; sino que, muy al contrario, es un combustible que no emite CO2 de ciclo largo y cuyo proceso de producción conlleva una reducción de emisiones.
Las distintas opciones disponibles para la MPB y la MP2B buscarán adaptarse a un mercado potencialmente enorme y de alcance internacional, siendo de especial interés los productores de un residuo con elevado coste de gestión.
AGF PROCESOS BIOGAS SL irá actualizando en el blog de su página web oficial el estado de este proyecto.
