El círculo perfecto del estiércol
Purines que se vuelven ecológicos y fertilizantes
El éxito de la transferencia. Tratar el contaminante amoníaco de los residuos ganaderos para recuperar el nitrógeno y convertirlo en un demandado (y cada vez más caro) fertilizante es el proyecto Ammonia Trapping, que ya se aplica en explotaciones
Una tecnología capaz de capturar el amoníaco que se almacena en las aguas residuales y los purines de las explotaciones ganaderas, y que además recupera el nitrógeno que puede utilizarse después como fertilizante, es el trabajo en el que ha investigado en los últimos años la doctora Cruz García González, que actualmente desarrolla su actividad en la Línea de Tratamiento de Residuos Ganaderos y de la Industria Agroalimentaria del Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León (Itacyl). El desarrollo tiene una doble ventaja: elimina la emisión a la atmósfera de una de las sustancias más contaminantes de la actividad ganadera, y obtiene una sustancia demandada en los trabajos agrícolas. Además la tecnología se ha llevado ya al campo de la empresa, con lo que se consigue la tan demandada transferencia de tecnología de los laboratorios a la práctica industrial.
El método en el que ha investigado Cruz García consigue capturar el amoníaco a través de unas membranas tubulares transpirables, «que se fabrican en materiales similares al teflón o el goretex». Un ácido diluido dentro de esos tubos consigue atrapar el amoníaco y transformarlo «en un fertilizante líquido convencional, de alto valor económico por su aplicación en la agricultura».
La bióloga, nacida cerca de Corullón y que estudió Biología en la Universidad de León, ha recibido además por este trabajo el galardón Federal Federal Laboratory Consortium de EE UU, en los Premios por la Escelencia en la Transferencia de Tecnología de 2020. La distinción reconoce los estudios que llevó a cabo en el Centro del Servicio de Desarrollo de la Agricultura ARS-USDA, junto con el doctor Matias Vanotti, una de las principales autoridades en esta materia a nivel internacional, con el que García colabora desde 2003. «De esos estudios en EE UU ha derivado el proyecto Ammonia Trapping, que nos concedieron en la convocatoria de los Proyectos Life en 2016. El proyecto utiliza la tecnología de membranas permeables a los gases para caputar el amoníaco del purín, digestado y gallinaza, con lo que se consigue recuperar el nitrógeno fertilizante y evitar la emisión a la atmósfera del amoníaco, que es un gas con alto poder contaminante».
Los purines son uno de los grandes contaminantes a nivel general. JESÚS F. SALVADORES
El proyecto Life está dotado con 1,7 millones de euros y se ha desarrollado en colaboración entre la Universidad de Valladolid y la Fundación General de la Universidad de Valladolid, y las empresas Deporcyl, Enusa, Inderen y La Cañada. Se ha desarrollado a través de más de diez años de colaboración entre los investigadores del Itacyl y la Universidad de Valladolid con el grupo de investigación sobre Gestión y Tratamiento de Purines del Servicio de Desarrollo de Agricultura de Carolina del Sur y Washington.
Una membrana tubular transpirable contiene un ácido que atrapa el amoníaco de aguas, purines y aire de la granja
«El proyecto diseña y construye un prototipo basado en los resultados obtenidos en el laboratorio para recuperar el amoníaco de varios tipos de residuos ganaderos. El prototipo se basa en la tecnología de membranas permeables a los gases. Se trata de una membrana que tiene forma tubular, está sumergida en el purín y por su interior discurre una solución ácida, de manear que el amoníaco que se encuentra en el purín en forma gaseosa puede atravesar la membrana y combinarse con la solución ácida del interior, para formar una sal de amonio (sulfato de amonio), que es un fertilizante».
Por otro lado, esta membrana puede colocarse en el interior de la nave donde se alojan los animales, y así puede captar también el amoníaco volatilizado, «que al combinarse con la solución ácida del interior forma también sulfato de amonio».
Transferencia tecnológica
Los prototipos son desarrollados por los investigadores y la empresa Ingeniería y Desarrollos Renovables (Inderen), que han realizado dos mecanismos para la reducción de las emisiones de amoníaco. Uno de ellos se ha instalado en una de las naves de la empresa Avícola Ciria, que está en la localidad soriana de Aldealafuente; y otro en la explotación Desarrollos Porcinos de Castilla y León (Deporcyl), ubicada en Guardo.
La investigadora explica que se realizan estudios para recuperar amoníaco a partir de dos procesos de gestión de estiércoles: el compostaje y la digestión anaerobia. «En el primer caso se trata de mejorar el proceso de compostaje recuperando la sustancia que se volatiliza durante este proceso, y devolviéndolo al compost, que incrementa así su valor fertilizante porque incrementa su contenido en nitrógeno». En el segundo de los casos «se trata de recuperar el exceso del gas que se genera durante la digestión anaerobia para mejorar el rendimiento del proceso, así como de equilibrar el contenido en nutrientes».
Entre los beneficios que el proyecto destaca del desarrollo está «la contribución a la protección del medio ambiente y a la sostenibilidad del sector agroganadero a través de la reducción de emisiones de amoníacos, y la disminución del potencial de eutrofización (contaminación de las aguas) en el medio rural. Además, la exportación del nitrógeno excedente en zonas con alta carga ganadera hacia otras con alta demanda de fertilizantes nitrogenados».
El prototipo tecnológico se aplica ya en varias industrias. DL
En el momento actual la producción de fertilizantes nitrogenados inorgánicos se basa en la síntesis de amoníaco, y a partir de éste derivan la urea y el nitrato. La síntesis de amoníaco se lleva a cabo mediante el proceso Haber-Bosch, basado en la combinación de nitrógeno gaseoso con hidrógeno bajo condiciones de alta presión y temperatura, y en presencia de un catalizador.
El equipo de investigadores explica que este proceso «es muy caro, y muy dependiente además del precio del gas natural. De manera que para producir una tonelada de amoníaco anhidro se requieren 949 metros cúbidos de gas natural, y se emiten 1,6 toneladas de CO2 a la atmósfera, un gas de efecto invernadero».
La síntesis del amoníaco consume un 87% del total de la energía utilizada en la industria de los fertilizantes, «lo que convierte a este producto en el que tiene un mayor requerimiento tanto de combustible como de materias primas».
Encarecimiento
Además, los investigadores recuerdan que el coste de los fertilizantes, especialmente de los nitrogenados, ha experimentado un rápido incremento en los últimos años: más del 50% en la última década. «Por ejemplo, el precio de la urea aumentó un 54% en España entre 2002 y 2013, y el sulfato de amonio se encareció un 53%».
Además, señalan que «el previsible incremento de la demanda futura de los tres principales nutrientes, estimada en un 1,5% anual de promedio para el nitrógeno, un 1,8% para el fósforo y un 3% para el potasio, supondrá incrementos adicionales en los costes de los fertilizantes en los próximos años».
El residuo de amoníaco forma aerosoles y contamina suelos y aguas, además de formar partículas que atacan el sistema respiratorio y cardiovascular
Por lo que consideran necesario buscar nuevas fuentes alternativas de producción de fertilizantes, entre ellos los nitrogenados, que contribuyan tanto a reducir el impacto ambiental asociado a su producción como el coste.
Por eso la innovadora tecnología del proyecto Life Ammonia Trapping para la recuperación del nitrógeno amoniacal derivado de la actividad ganadera tiene dos ventajas muy destacadas: por un lado la reducción de las emisiones del amoníaco a la atmósfera, y por otra la recuperación del nitrógeno como un alto valor tanto en lo agronómico como en lo económico.
Más información
Carrera investigadora
Cruz García estudió Biología en la Universidad de León, y en 1998 recibió una beca predoctoral para hacer su tesis en el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Valladolid, en colaboración con la ULE. Ha realizado varias estancias en el ARS-USDA de Carolina del Sur.
Una competencia del más alto nivel
Cruz García ha recibido el galardón del Federal Laboratory Consortium de EE UU en los Award for Excellence in Tecnology Transfer 2020, en el que ha competido con proyectos presentados por la Nasa, la EPA o el CDC entre otros. El comité ha premiado la calidad del estudio y la tecnología desarrollada, así como la capacidad de transferencia de esta tecnología a las empresas de sectores tan diversos como la ganadería, el tratamiento de aguas residuales, lixiviados y otras corrientes industriales con alta carga en nitrógeno. La tecnología permitirá a las explotaciones resolver sus problemas de excedentes de amoníaco.