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Cómo maximizar el valor de la digestión anaeróbica

Las tecnologías de calentamiento, pasteurización y concentración pueden optimizar el proceso de digestión anaeróbica en beneficio de los fabricantes y del planeta.

Una planta típica de 1,5 MW genera hasta 44.000 toneladas de digestato líquido cada año.
La pasteurización es fundamental para vender el digestato resultante de la digestión de los residuos de alimentos.

Mediante tecnolog√≠as de intercambiadores de calor y de pasteurizaci√≥n y concentraci√≥n, fabricantes de alimentos pueden llevar sus operaciones anaer√≥bicas al siguiente nivel.

Los procesadores de alimentos y bebidas est√°n a√Īadiendo cada d√≠a m√°s operaciones de digesti√≥n anaer√≥bica a sus plantas de fabricaci√≥n para combatir el creciente problema de los residuos de alimentos y, al mismo tiempo, conseguir ahorros en costos energ√©ticos. Sin embargo, para maximizar el retorno sobre la inversi√≥n de la digesti√≥n anaer√≥bica, necesitan incorporar tecnolog√≠as innovadoras de calentamiento, pasteurizaci√≥n y concentraci√≥n que optimicen este proceso.

Seg√ļn el Servicio de Investigaci√≥n Econ√≥mica del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA), cada a√Īo se desperdician hasta 63 millones de toneladas de alimentos en toda la cadena de suministro. Pero muchos procesadores de alimentos y bebidas est√°n mitigando ese desperdicio mediante el uso de la digesti√≥n anaer√≥bica, que consiste en una serie de procesos biol√≥gicos mediante los cuales los microorganismos descomponen el material biodegradable en ausencia de ox√≠geno. El procesamiento de residuos org√°nicos mediante digesti√≥n anaer√≥bica no solo reduce las emisiones de gases de efecto invernadero al evitar la llegada de los residuos a los vertederos, sino que tambi√©n genera energ√≠a renovable interna y produce un biofertilizante (digestato), rico en nutrientes valiosos, como nitr√≥geno, potasio y f√≥sforo. Los fabricantes pueden vender ese biofertilizante a los agricultores, cultivadores e incluso a los jardineros, obteniendo de esta manera ingresos adicionales.

Pasteurización eficiente del digestato

La pasteurización es fundamental para vender el digestato resultante de la digestión de los residuos de alimentos. Muchos países tienen requisitos legales sobre esta pasteurización, para asegurarles a los agricultores, cultivadores y legisladores que sea segura cuando se aplique a la tierra.

Matt Hale, director internacional de Ventas y Mercadeo de HRS Heat Exchangers, con sede en el Reino Unido, recomienda el uso de un sistema de calentamiento y pasteurizaci√≥n como el sistema de pasteurizaci√≥n de sedimentos de tres tanques de HRS Heat Exchangers, que puede reducir los costos de energ√≠a hasta en un 70 por ciento. Con este sistema de tres tanques, uno de ellos se est√° llenando mientras que el segundo mantiene el digestato por encima de 70¬įC. Al mismo tiempo, el tercer tanque se est√° vaciando.

Los sistemas tradicionales calientan el digestor en un tanque con una camisa de calefacci√≥n ‚Äďalgo similar a esperar a que hierva una tetera gigante‚Äď, y luego vierten el calor una vez que ha cumplido su prop√≥sito original. El sistema HRS, sin embargo, emplea recuperaci√≥n de energ√≠a y es por lo general entre dos y tres veces m√°s eficiente. Al transferir energ√≠a del sedimento m√°s caliente (pasteurizado) al sedimento m√°s fr√≠o (sin pasteurizar), el consumo de energ√≠a se reduce hasta en un 70 por ciento, maximizando el uso de un calor que de otra manera se habr√≠a desperdiciado. Esto tambi√©n evita la necesidad de instalar una fuente de calor adicional, como una caldera de biomasa, que puede aumentar los costos del proyecto.

Flexible y adaptable

De acuerdo con el director de ventas Hale, los fabricantes de alimentos y bebidas tambi√©n pueden aprovechar el calor en su proceso de pasteurizaci√≥n utilizando un intercambiador con tubos internos que tienen un dise√Īo corrugado en lugar de tubos planos, seg√ļn Hale. Los tubos corrugados, como los del sistema de pasteurizaci√≥n de sedimentos de tres tanques de HRS, aumentan la transferencia de calor al crear turbulencia adicional y tambi√©n ayudan a reducir la acumulaci√≥n de residuos. En tanto que el digestato viaje por el sistema, es menos probable que se pegue a la pared del tubo. Esto reduce el tiempo de inactividad y mantenimiento y aumenta la vida √ļtil del sistema.

Debido a que las existencias de digestato pueden fluctuar dependiendo del volumen de materia prima que se procese previamente, Hale dice que es importante que los operadores empleen un sistema de pasteurizaci√≥n capaz de llevar a cabo un proceso continuo, incluso cuando los niveles de existencias desciendan. Por ejemplo, el sistema de pasteurizaci√≥n de HRS utiliza cuatro sondas de temperatura de nivel ‚ÄĒtres en el fondo de cada tanque y una en la parte superior. Esto significa que los tanques pueden llenarse a la mitad de su capacidad en caso de que se produzca una ca√≠da del flujo o de la demanda, lo que permite una producci√≥n continua y flexible del digestato. Sin estas sondas, el sistema funcionar√≠a lentamente mientras espera a que los tanques se llenen, lo que no solo demandar√≠a m√°s calor, sino que tambi√©n implicar√≠a el gasto de ralentizar la producci√≥n o apagar el sistema y reiniciarlo.

Cómo superar los problemas de almacenamiento del digestato

Aunque los intercambiadores de calor y la tecnolog√≠a de pasteurizaci√≥n est√°n ayudando a los procesadores a crear digestato de calidad, los grandes vol√ļmenes pueden ser dif√≠ciles de manejar. Una planta t√≠pica de 1,5 MW genera hasta 44.000 toneladas de digestato l√≠quido cada a√Īo, lo que impone importantes desaf√≠os econ√≥micos y log√≠sticos asociados con su almacenamiento y transporte. El almacenamiento de digestato es una consideraci√≥n importante para los procesadores porque este no debe aplicarse a la tierra durante todo el a√Īo. Regar el digestato en la √©poca equivocada del a√Īo, cuando los cultivos son incapaces de absorber sus nutrientes, puede reducir su valor y contaminar el medio ambiente.

Hale recomienda reducir la porción líquida para superar estos problemas. Por ejemplo, el sistema de concentración de digestato de HRS recalienta el digestato líquido al vacío, aumentando la materia seca típicamente del 4 al 20 por ciento y reduce por tanto el volumen total de digestato producido. Esto significa que se necesita hasta un 60 por ciento menos de capacidad de almacenamiento y menos cargas de camiones, lo que ayuda a reducir los costos de transporte y la huella de carbono de una planta. El agua extraída por el proceso se recupera y puede mezclarse con la materia prima de la digestión anaeróbica, aumentando la eficiencia del digestor y reduciendo la cantidad total de energía y agua utilizada.

Relación gana-gana

Mediante el uso de tecnologías de intercambiadores de calor y de pasteurización y concentración, los fabricantes de alimentos y bebidas pueden llevar sus operaciones anaeróbicas al siguiente nivel, dice Hale. Estas tecnologías optimizan la eficiencia del proceso de digestión anaeróbica, crean otra fuente de ingresos con el biofertilizante resultante y proporcionan ahorros de energía y costos que benefician al procesador y al planeta.