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Una granja de Cornualles crea un kit para convertir las emisiones de los purines en combustible
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Las emisiones de gases de efecto invernadero de la ganadería no suelen ser una lectura agradable, pero una pequeña empresa de Cornualles ha ideado una serie de técnicas inteligentes para capturarlas y convertirlas en un activo rentable.
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En la actualidad, la agricultura produce alrededor del 10% del total de las emisiones de gases de efecto invernadero del Reino Unido -la mayor parte de las cuales son de metano- y una gran parte de ellas procede del estiércol de los almacenes de purines y los montones de estiércol.
En la actualidad, la atención se centra en la modificación de las prácticas agrícolas para reducir la cantidad de gases producidos, pero el planteamiento de Bennamann requiere pocos cambios en el funcionamiento de las explotaciones.
"En los próximos 20 años, el metano tiene un potencial de calentamiento global 86 veces mayor que el dióxido de carbono, pero es un gran combustible, con una densidad energética volumétrica muy superior a la del hidrógeno", afirma el cofundador y director tecnológico Chris Mann.
"Al capturarlo y utilizarlo para sustituir los combustibles fósiles, podemos frenar rápidamente el cambio climático y ganar dinero para nosotros y para la granja en el proceso"
Cuando el combustible a base de metano se quema en los últimos motores de combustión eficiente, la única emisión es una cantidad de dióxido de carbono equivalente a la absorbida por la materia orgánica utilizada para producirlo.
Por lo tanto, en su forma pura, el ciclo regenerativo de Bennamann, consistente en convertir la hierba en leche y purines, capturar el metano y quemarlo en un motor de combustión, se afirma que es mejor que el carbono neto cero.
Acerca de Bennamann
Bennamann fue fundada en 2011 por los emprendedores y compañeros de surf Michael Bennett y Chris Mann, que estaban dispuestos a encontrar fuentes locales de energía limpia que no dependieran de las subvenciones del gobierno.
Estudiaron varios tipos de energía renovable, antes de darse cuenta de la cantidad de energía que se desperdiciaba simplemente por la descomposición de la materia orgánica.
"La primera vez que me di cuenta de esto fue en Estados Unidos, donde hay que tener cuidado al almacenar los recortes de hierba en los garajes, ya que pueden emitir suficiente gas como para volar el lugar cuando se encienden las luces", dice el Dr. Mann.
"Me di cuenta de la cantidad de energía que se almacena en la materia orgánica y, a partir de ahí, fuimos descubriendo más oportunidades"
Al principio, el plan consistía en utilizar materia orgánica, como los recortes de hierba, para fabricar biometano, pero luego pensaron que ya había tanto gas que sólo había que capturarlo en lugar de producirlo.
Las lagunas de purines eran un buen punto de partida, ya que liberan grandes cantidades de gas y, una vez adaptadas, generarán energía sin que los agricultores tengan que cambiar su forma de operar.
La formación del Dr. Mann en física aplicada y en el sector aeroespacial le proporcionó el bagaje tecnológico necesario para desarrollar los complejos sistemas necesarios para llevar a cabo el proceso.
Ahora cuenta con el apoyo de un equipo de 35 personas repartidas en dos sedes: una instalación de diseño y fabricación en el Aerohub, junto al aeropuerto de Cornualles (Newquay), y otra de investigación en la granja Chenoweth, cerca de Truro.
La empresa está creciendo a tal ritmo que está previsto duplicar la plantilla en los próximos tres años.
Combustible a partir de los purines
Las lagunas de purines son el primer objetivo de la empresa, que ha diseñado un nuevo tipo de almacén cubierto que recoge el metano cuando burbujea de la parte superior del líquido.
Una vez que hay un volumen suficiente de gas por encima de la laguna, se lleva un camión de procesamiento para convertirlo en gas limpio y comprimido o en combustible líquido de metano que puede utilizarse para alimentar motores de combustión.
Es esencialmente lo mismo que el biometano comprimido o licuado (CBG y LBG), pero como se aprovechan los gases residuales en lugar de descomponer intencionadamente la materia orgánica, se les ha dado un nombre diferente.
"Lo llamamos metano fugitivo y los productos en los que lo convertimos son metano fugitivo comprimido y líquido [CFM y LFM]", explica el doctor Mann.
Beneficios económicos
Además del beneficio medioambiental, el valor del combustible producido debería permitir a las pequeñas explotaciones lecheras familiares justificar la inversión en un mejor almacenamiento de los purines.
La laguna de Bennamann cuesta aproximadamente el doble que la construcción de un banco de tierra convencional y un 30% más que un almacén sobre el suelo, pero la empresa afirma que el valor del combustible producido significa que la inversión debería amortizarse en cuatro o seis años, dependiendo del tamaño de la explotación.
"Una granja lechera típica produce seis veces la cantidad de metano fugitivo que necesita para funcionar, por lo que el resto se puede capturar, vender y compartir el beneficio con el ganadero", afirma el Dr. Mann.
También es posible utilizar algunos vehículos de la granja con este combustible, como los nuevos tractores de gas de la marca New Holland, o la maquinaria existente a la que se le ha instalado un kit de conversión. Y también puede utilizarse para la calefacción o para alimentar un generador que cargue los vehículos eléctricos.
El sistema se ha diseñado para que la distribución de la energía producida no requiera que la explotación esté situada cerca de una red de gas. También es rentable para las explotaciones de 50 o más vacas, y habrá varias opciones de financiación para los ganaderos que quieran participar en el proyecto.
Para los que ya tienen una tienda de buena calidad, existe una marquesina de captación de gas de adaptación que puede colocarse encima con mínimas modificaciones.
Debido a la complejidad de la instalación, Bennamann planea tomar el control de los almacenes de purines que instala y gestionar el proceso de conversión a gas. Esto significa que la granja sólo tiene que preocuparse del llenado y el vaciado.
Una vez recogido el gas del almacén, el purín puede esparcirse de la manera convencional, o puede someterse a un proceso adicional para mejorar sus propiedades nutritivas para el suelo. Para ello, se eliminan las bacterias anaerobias con aire antes de introducir bacterias aerobias procedentes del compost o del estiércol, cuyos efectos se están probando actualmente.
Granjas de prueba
El trabajo de desarrollo de Bennamann -financiado en parte por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional- se ha llevado a cabo en la granja Chenoweth, cerca de Truro, gestionada por la familia Foote.
La siguiente fase es un proyecto piloto de dos años con el Consejo de Cornualles para recoger el gas de seis de sus granjas lecheras arrendadas con rebaños de entre 70 y 300 vacas. Cada granja tendrá una laguna de purines con espacio para almacenar una semana o más de gas, que se convertirá en una unidad móvil de procesamiento.
El gas producido se utilizará para hacer funcionar una flota de camiones de mantenimiento de carreteras Iveco Daily operados por el contratista Cormac.
Estos camiones tienen un motor de gas de 3 litros que desarrolla 136 CV y 350 Nm de par motor.
Bennamann tiene previsto perfeccionar el proceso a lo largo del proyecto antes de extenderlo a las 58 explotaciones lecheras del ayuntamiento.
También tiene planes ambiciosos para dar servicio a todo el Reino Unido y ofrecer sus servicios a nivel mundial.
La empresa ya ha atraído a varios inversores, y Case IH Industrial adquirió una participación minoritaria este año.
Tecnología
La influencia de un gran fabricante ayudará a Bennamann a expandirse a escala mundial y a adoptar un modelo de franquicia para producir gas.
La tecnología está preparada para supervisar a distancia cientos de almacenes de purines, pero la organización necesita apoyo adicional para operar los vehículos de procesamiento y distribuir el gas.
Se anima a los agricultores que deseen participar en el proyecto a que se pongan en contacto con la empresa y registren su interés. A continuación, la empresa elaborará un cuadro de la demanda y determinará las zonas en las que es mejor centrarse.
Uno de sus camiones móviles de conversión de metano servirá para unas seis explotaciones de tamaño medio, por lo que serán necesarias agrupaciones para que la economía funcione.
Otro proyecto es un cargador de vehículos eléctricos alimentado con metano que puede instalarse en lugares remotos sin necesidad de tomar energía de la red.
El último motor de metano de FPT alimentará un generador y tendrá capacidad suficiente para cargar un Tesla en menos de una hora.
Una vez instalados, el calor generado por el motor puede calentar las casas locales, los locales comerciales o los almacenes.
Gas comprimido frente a combustible líquido
Inicialmente, Bennamann se centra en producir una versión comprimida del gas, que se distribuye en botellas y tanques fuertemente reforzados. Con ella se pueden alimentar los nuevos vehículos de biometano, como la gama de furgonetas y camiones de biogás de Iveco.
Con unas pequeñas modificaciones, también funcionará en coches de gasolina equipados con conversiones a GLP, y hay kits disponibles para convertir los diésel también.
Uno de estos proveedores es Landi Renzo, que ofrece equipos para convertir coches de gasolina y diésel para que funcionen con gas. También ha firmado recientemente un acuerdo para fabricar pequeños tractores a gas para Mahindra.
En el caso de la maquinaria más pesada, la densidad energética relativamente baja del metano comprimido hace que sea necesario transportar un gran número de depósitos de gas para conseguir una autonomía suficiente; éste es el caso del actual tractor T6 Methane Power de New Holland.
Bennamann ya dispone de la tecnología para fabricar la versión licuada del gas, que tiene una densidad energética seis veces mayor.
Esto lo sitúa en un nivel similar al del gasóleo, y significa que los vehículos pesados pueden utilizar un depósito de combustible de tamaño similar al de un tractor convencional.
Esta tecnología ya se utiliza con éxito en algunos camiones, pero el combustible debe gestionarse con cuidado para evitar que hierva y emita gases a la atmósfera. "En cuanto estos tanques empiezan a liberar, da igual que se esté quemando combustible fósil", dice el Dr. Mann.
Bennamann dice que ha resuelto este problema diseñando un tanque con un dispositivo de refrigeración integrado que mantiene el combustible a una temperatura constante de -164C. Este dispositivo puede alimentarse de una fuente externa o funcionar con el metano del tanque.
Otras fuentes de energía de la granja
Los ingenieros de la empresa también han trabajado en una técnica para capturar el metano de los residuos de los piensos y los abonos sólidos.
Se trata de añadir agua al material y dejarlo reposar durante un par de días hasta que se forme un lodo, que luego se puede extraer en una laguna cubierta, donde se puede capturar el gas. El material fibroso restante puede esparcirse como acondicionador del suelo o pasteurizarse y utilizarse como cama.
También se está estudiando la posibilidad de proporcionar una fuente de combustible similar a partir de lechos de hierbas biodiversas gestionadas, que pueden incorporarse a las empresas ganaderas o agrícolas.
La explotación cuenta con un ensayo de 1ha con nueve parcelas cuidadosamente gestionadas, con las que están cosechando 20 toneladas de materia seca al año.
No tienen insumos artificiales, pero maximizan el rendimiento controlando el crecimiento de cada parcela desde el espacio y comprobando la densidad con un medidor de placas.
"Esperamos llegar a producir una cantidad de metano equivalente a la energía de un litro de gasolina por cada metro cuadrado de tierra", dice el Dr. Mann.
Beneficios medioambientales
Según Bennamann, dos tercios de las emisiones de metano del mundo son producidas por el ser humano, y sus diversas formas de tecnología de captura de metano podrán eliminar una cuarta parte y utilizarla para sustituir directamente a los combustibles fósiles.
"Este trabajo por sí solo reduciría drásticamente el ritmo del calentamiento global y nos daría una ventana para solucionar otros problemas", afirma el Dr. Mann.
La empresa también puede almacenar grandes volúmenes de metano sobre las lagunas -hasta varios meses en algunos casos-, por lo que existe la posibilidad de quemarlo a demanda y poner energía adicional en la red, sin utilizar combustibles fósiles.
Otro ámbito clave es la industria del petróleo y el gas, responsable del 30% de las emisiones de metano del mundo.
Juntos, el Dr. Mann y el consultor en cambio climático Tim Fox han creado la Asociación Internacional para la Reducción de las Emisiones Fugitivas (IFEAA), cuyo objetivo es concienciar sobre el metano fugitivo y presionar a la industria para que cambie.
"Ahora disponemos de la tecnología necesaria para vigilar las emisiones de metano desde el espacio e identificar a los responsables de su emisión", afirma el Dr. Mann.
Construir un almacén de purines Bennamann
El punto de partida para una captura eficaz del gas metano es la laguna de purines de Bennamann, construida a medida y basada en una construcción estándar de banco de tierra.
Sin embargo, lo más inteligente es su sistema de membrana de tres capas, que atrapa el gas y lo mantiene separado del líquido.
La primera capa es un revestimiento convencional en la base de la fosa y la segunda es una membrana flexible que se asienta sobre el líquido para evitar que se forme una costra.
La empresa también ha añadido un par de chorros en la fosa para que el lodo se mueva lentamente.
A medida que los purines liberan metano, éste es capturado por una tubería perforada que recorre el perímetro de la laguna, justo debajo de la segunda membrana.
A continuación, se conduce a un par de filtros de carbón activado que eliminan las toxinas nocivas, como el sulfuro de hidrógeno.
El gas limpio vuelve a la laguna y se almacena en una bolsa entre la segunda y la tercera membrana. A medida que aumenta la cantidad de gas, la tercera membrana se expande con él, proporcionando al menos una semana de almacenamiento.
Las membranas están selladas en una bandeja llena de agua alrededor del perímetro que alertará al equipo de cualquier fuga.
En el caso de los almacenes existentes de buena calidad, se puede instalar una membrana de retroalimentación ponderada con mínimas modificaciones. Esta no está tan bien sellada como la opción a medida, pero capturará la mayor parte del gas liberado.
Todas las lagunas están equipadas con una serie de sensores inteligentes que controlan parámetros como la cantidad, la calidad y la temperatura del gas.
De este modo, las lagunas se pueden supervisar constantemente sin necesidad de tener un operario en la granja.
Bennamann fabrica las membranas en la propia empresa y actualmente está construyendo una instalación de producción más grande y personalizada en la granja Chenoweth.
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