Green corn field growing up

Electricidad limpia desde la pila de compost

El biogás está de moda. Cada vez más agricultores dependen de esta fuente de energía extremadamente respetuosa del medio ambiente. Eso no es sorprendente, ya que el principio detrás de biogás es simple, al igual que la tecnología necesaria para aprovecharla. El biogás puede generar grandes beneficios, así como electricidad limpia e incluso un buen fertilizante.

 La “mejor vaca” no da leche

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Verdes prados en los que pastan vacas y gansos, árboles cargados de frutas en el verano y el otoño, largos caminos bordeados de árboles, y un castillo de ensueño sobre la única elevación importante en este campo. La gente que trabaja en Kleve realmente lo tienen fácil – especialmente si te gusta vivir en el campo.
Ionel Constantin es una de esas personas. Este hombre con el pelo fino y una chaqueta de cuero marrón nos lleva a lo largo del terreno de Haus Riswick, una especie de granja de investigación operada por la Cámara de Agricultura del estado alemán de Renania- Westfalia del Norte, en el centro de este pintoresco paisaje. Aquí, en una de las zonas más occidentales de la República Federal de Alemania, a sólo unos pocos kilómetros de la frontera con Holanda, se puede percibir un olor en el ambiente que huele a una mezcla de aire fresco del campo y al silo que alimenta a más de 200 bovinos alojados en establos abiertos.

Constantin mira los compartimientos en los cuales los animales permanecen en silencio comiendo la paja. Difícilmente se escuche un sonido de las vacas. Constantin está satisfecho con lo que ve. Él se mueve, y de repente se para delante de algo que a primera vista no parece encajar con el entorno idílico. Es una estructura de seis cilindros, cada una quizás de unos cinco metros de altura. Dos de ellas tienen techos cónicos, lo que recuerda vagamente a chozas africanas gigantes. Delante de ellas se encuentra un edificio verde del tamaño de un garaje para dos automóviles. Desde el interior puede escucharse un zumbido bajo. “Esta es nuestra planta de biogás”, dice Constantin. “Es la mejor vaca de nuestra granja”, añade después con una sonrisa. Nosotros, sin embargo, al pensar en biogás arrugamos la nariz – pero es imposible oler algo, salvo por el suelo, el silo, y las hojas húmedas. Eso es todo.

Electricidad a partir de estiércol

La electricidad verde se produce aquí: Los contenedores redondos son parte de la planta de biogás.

La electricidad verde se produce aquí: Los contenedores redondos son parte de la planta de biogás.

La electricidad verde se produce aquí: Los contenedores redondos son parte de la planta de biogás.

En el interior de las dos “cabañas” hay una gran actividad, son los fermentadores – los reactores de la estructura. El biogás es definitivamente el mejor ejemplo de cómo se puede ganar dinero con barro. Esto se debe a que los fermentadores “alimentan” todos los posibles materiales orgánicos que surgen de una operación agrícola.

Por día, los trabajadores agrícolas en Kleve ponen alrededor de una tonelada de restos de alimento en los 578 metros cúbicos del contenedor. También añaden una tonelada y media de pastos y maíz; y de cinco a seis metros cúbicos de abono de vaca. El resltado final es la electricidad – cada día, la planta de 75-kW produce alrededor de 1.800 kWh. Como si esto no fuera suficiente, la instalación también genera calor suficiente para todo el sitio en Kleve.

Uno de los subproductos causa problemas

Fermenting plants such as corn produces the combustible gas methane, which can be used to drive an electricity generator.

Fermentación de plantas tales como el maíz produce el combustible de gas metano, que puede ser usado para hacer funcionar un generador de electricidad.

Es fácil de explicar cómo funciona una planta de biogás. En primer lugar, las bacterias en una pasta que tiene una temperatura de 38 ° C consumen todo lo que de otro modo se pudriría a cielo abierto. Las bacterias luego excretan metano al final del proceso metabólico. Constantin nos muestra lo que se puede hacer con ese gas al abrir la puerta del contenedor verde misterioso. El zumbido bajo ahora suena como el ruido de un tractor y ahí está nuevamente el ligero olor a aceite de máquina en el aire. El piso del contenedor vibra bajo nuestros pies. “El metano es combustible”, explica Constantin. En efecto, el gas puede ser usado en lugar de gasolina o diesel para el funcionamiento de un motor de combustión – que es exactamente lo que hace en Kleve en un motor del tamaño de los que se encuentran en camiones. Este motor acciona un generador que produce electricidad. Eso es básicamente el secreto detrás de una planta de biogás.

Sin embargo, las cosas son un poco más complicadas cuando se trata de la operación real. Como siempre, el diablo está en los detalles, y los detalles aquí se encuentran debajo de la pantalla de plástico de un pequeño dispositivo de medición montado junto a la puerta del contenedor que alberga el motor. “25 ppm”, dice Constantin con una voz satisfecha. “Ese es un buen valor, las cosas comienzan a ponerse críticas a 40 ppm”.

Gregor Hermanns, consultor técnico de clientes en la compañía de especialidades químicas LANXESS con sede en Leverkusen, Alemania, es capaz de explicar a lo que se refiere Constantin: ppm, lo que significa partes por millón, es una medida usada en la ciencia y la tecnología. Cada parte representa un número, un millón, apenas el uno por ciento se refiere de una centésima. En otras palabras, ppm expresa el número de unidades de la sustancia A por millón de unidades de la sustancia B.

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“Aquí estamos hablando del contenido de sulfuro de hidrógeno del biogás”, dice Hermanns, que ha visto el interior de una gran cantidad de plantas de biogás durante los últimos años. El se para con una pizarra en frente del dispositivo de medición de Constantin en Kleve y toma nota de las lecturas. “El sulfuro de hidrógeno es un subproducto que se forma automáticamente cuando la biomasa se fermenta,” dice Hermanns. “Si no hacemos nada al respecto, puede terminar con un máximo de 5.000 ppm, que es más de cien veces más que el nivel tolerable.”

El sulfuro de hidrógeno es uno de los pocos compuestos químicos que todo el mundo conoce – es el gas que huele a huevos podridos. Sin embargo, el olor no es el problema porque los reactores de biogás están sellados, de lo contrario no serían capaces de recoger metano, ya que el gas se escaparía. El problema, como explica Hermanns, es que “el sulfuro de hidrógeno puede dañar el motor y finalmente destruirlo”.

“Cuando el gas interactúa con el agua que siempre está presente en un reactor de biogás, se forma ácido sulfuroso, que no es tan agresivo como el ácido sulfúrico – un ácido muy conocido que se usa en las baterías de coche y que incluso puede disolver el hierro. No obstante, el ácido sulfuroso es lo suficientemente agresivo para con el tiempo dañar el fermentador, las líneas de gas, y los pistones del motor. “El sulfuro de hidrógeno por lo tanto tiene que ser eliminado,” Hermanns explica, “y eso es exactamente lo que hacemos con nuestro producto Bayoxide E 16”.

 Cómo limpiar el gas

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Los químicos de LANXESS utilizan un truco para eliminar el sulfuro de hidrógeno no deseado, mientras aún está en la sopa de fermentación de lodo burbujeante: ellos agregan a la pasta, al forraje y a sobrantes de alimentos una sustancia con la cual el gas reacciona incluso mejor que con el metal en el motor de gas – cristales finos de un mineral conocido como goetita. Químicamente hablando, la goetita es un compuesto de óxido de hierro que se convierte rápida y fácilmente en sulfuros de hierro inofensivos cuando entra en contacto con sulfuro de hidrógeno. El mineral de sulfuro de más prominente que se encuentra en la naturaleza es la pirita, que también se conoce como el “oro de los tontos”.
La goethita real es un mineral anodino que forma una estructura de aguja cuando se cristaliza. Sin embargo, no hay necesidad de extraerlo para el proceso de desulfuración del biogás. Esto se debe a Hermanns y sus colegas han creado Bayoxide E 16 – un asesino de sulfuro de hidrógeno producido industrialmente a partir de sustancias sintéticas. “Queríamos desarrollar una solución de desulfuración que cumpliera con la Orden de Fertilizantes,” Hermanns explica. “Nuestro material por lo tanto, tenía que ser especialmente limpio, por lo que el reto era llegar a un proceso de fabricación que mantuviera bajo el precio del producto a pesar de su alto grado de pureza. Después de mucho trabajo de investigación, hemos tenido éxito en hacer precisamente eso. Después de todo, ahora tenemos una gran experiencia en la producción de óxidos de hierro, como Bayoxide E 16. De hecho, hemos estado utilizando óxidos de hierro para la fabricación de pigmentos ecológicos y resistentes a la intemperie por más de 85 años, y nos hemos beneficiado mucho de nuestra experiencia aquí”.
Además de utilizar óxido de hierro para desulfurar el biogás, LANXESS ha desarrollado pigmentos de óxido de hierro para una amplia variedad de aplicaciones. El espectro abarca desde productos para el teñido del cemento, airbags, frenos, convertidores catalíticos hasta pigmentos para toners usados en fotocopiadoras e impresoras láser. Los pigmentos también se pueden utilizar como medios de absorción para la purificación de agua potable o aguas residuales.

Una solución ideal de desulfuración

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Bayoxide E 16 es una verdadera bendición para los operadores de las plantas de biogás porque anteriormente había muy pocas alternativas que fueran ambientalmente amigables, económicas, limpias, y, sobre todo, seguras. Esa es una consideración muy importante, ya que la solución más económica – bombeo de aire en el fermentador para que las bacterias puedan descomponer el gas en un inofensivo azufre – no sólo es ineficiente debido a que el biogás se diluye, sino que también es peligroso. “No se puede mezclar el metano y el oxígeno, ya que podría explotar”, dijo Constantin. Algunas plantas gotean pequeñas cantidades de goethita en la bebida burbujeante de biomasa. Pero existen muchas dudas si el residuo fermentado realmente beneficia al medio ambiente cuando se extiende posteriormente en los campos. Esto se debe a que los minerales no tratados, a veces contienen metales pesados que es preferible no mezclar con los alimentos.

La agitación en soluciones de sales de hierro tampoco es una buena idea, ya que la mayoría de estas soluciones contienen cloro y son muy corrosivas. “Y esto es incluso sin tener en cuenta el hecho de que las soluciones acuosas contienen relativamente poco hierro”, dice Gregor Hermanns. “Por el contrario, Bayoxide E 16 en polvo consiste en un 60 de hierro, lo que significa que la concentración es mucho mayor.” Otro beneficio es que Bayoxide E 16 es extremadamente fácil de usar. Los trabajadores del campo sólo tienen que utilizar algunas bolsas del producto en el sistema de alimentación fermentador. Las bolsas de papel se disuelven con el tiempo, por lo que no se requieren costosos sistemas de dosificación.

 Energía verde para todo el mundo

Biogas is one of the key elements of Germany’s “energy transition.” The environmentally friendly method of generating electricity and gas in simple fermenters is gaining more and more adherents worldwide.

El biogás es uno de los elementos clave en la “transición energética” alemana. Este método para la generación de gas y electricidad en simples fermentadores está ganando más adeptos en todo el mundo.

Por el contrario, las instalaciones  de  prueba de Constantin utilizaron carbón activado por un largo tiempo con el fin de extraer el gas con molesto olor a huevos podridos del fermentador antes de que pueda causar algún daño.

El proceso era caro y consumía mucho tiempo, y requería cambiar los filtros cada cuatro o seis semanas. Sin embargo, todavía se utiliza de carbón con Bayoxide E 16, “nos permite desulfurar el gas antes de que se agregue el carbono activado,” dice Constantin.

Si se toma en cuenta el tiempo y los gastos que implican el uso de grandes cantidades de carbón activado, el producto Bayoxide E 16 es mucho menos costoso. También es probable que se necesite mucho menos carbón activado si se utilizar la goetita artificial de LANXESS en el reactor. “Vamos a probar esta teoría pronto”, dijo Constantin.

Aunque todavía deba usarse carbón activado, el material fermentado que los colegas de Constantin extraen del fermentador secundario de la planta de biogás puede sin aplicarse a los campos, dice Hermanns. Esta idea es compartida por Constantin, quien explica que “es uno de los mejores fertilizantes porque el residuo de la fermentación todavía contiene nitrógeno, que las plantas necesitan para crecer. De hecho, el nitrógeno está incluso más concentrado que antes. ”

 Una tecnología madura

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¿El biogás es rentable para todos los agricultores? “Sí”, responde Constantin inmediatamente. “La tecnología está completamente madura. Nuestra planta fue una de los primeros sistemas de este tipo en Alemania, cuando entró en operación en 2002. No teníamos mucha experiencia en ese momento, por lo que desde entonces hemos llevado a cabo muchos experimentos. La inversión en nuestra planta se amortizó hace mucho tiempo y ahora genera un beneficio. “En principio, cualquier persona que tiene una granja lo bastante grande y el suficiente capital para cubrir la mitad de los costos de inversión puede operar una planta de biogás”, asegura Constantin.

Muchas personas han llegado a una conclusión similar, por lo que el número de plantas de biogás se ha multiplicado por diez en Alemania, en los últimos 13 años. Como resultado, los motores propulsados con biogás alimentaron con casi 3.000 megavatios de electricidad a la red eléctrica alemana en 2011 – el equivalente de dos grandes plantas de energía nuclear. Esta tecnología también es cada vez más popular en otras partes del mundo, donde se utiliza tanto en aplicaciones a pequeña y gran escala. China y la India, por ejemplo, ya operan plantas de biogás a gran escala casi sin emisiones de CO2, mientras que algunas familias en Camboya utilizan fermentadores pequeños en sus hogares para producir gas para cocinar. De hecho, un agricultor sólo necesita 500 gallinas para obtener los suficientes residuos para operar una planta de biogás pequeña con un volumen de unos pocos metros cúbicos.

Constantin dice adiós. El motor en el contenedor verde continúa a tarareando en voz baja. El ganado en los establos cercanos ha terminado de comer. Constantin utilizará cualquier posteriormente el sobrante de alimento para generar electricidad. Tomamos una última bocanada de aire. ¿Se huele el olor del sulfuro de hidrógeno o a huevos podridos? No, en absoluto. Sólo aire del campo y el olor de la tierra húmeda.