R6- Cuantificación del impacto ambiental y económico de la solución propuesta en el proyecto.

Para demostrar la sostenibilidad de las tecnologías desarrolladas en AVIENERGY se estudió el impacto ambiental de la producción de carne de pollo y pavo mediante Análisis de Ciclo de Vida, una metodología internacionalmente aceptada que permite determinar los impactos ambientales potenciales de un producto o servicio. En concreto, se determinó el perfil ambiental de un escenario representativo de la situación convencional en relación con el consumo energético y gestión de deyecciones ganaderas de producción de carne de pollo y pavo (escenario base) y del correspondiente al escenario tras implantar las tecnologías del proyecto, así como una evaluación comparativa entre ambos.

Los resultados de este estudio muestran que, las tecnologías y procesos desarrollados en AVIENERGY, pueden reducir significativamente el impacto ambiental de la producción de las granjas de aves, hasta un 60%, debido a la valorización energética del estiércol y a los beneficios asociados: eliminación de las emisiones derivadas de su gestión convencional, reducción del uso de combustibles fósiles y reducción del consumo eléctrico de la red. Además, en función de la cantidad de estiércol producida puede generarse energía excedente, lo que implicaría beneficios ambientales capaces de compensar de manera significativa, hasta un 48%, los impactos negativos derivados de los restantes procesos en las granjas en las que se introduzcan las nuevas tecnologías desarrolladas en el marco del proyecto.

R5 - Desarrollo de un protocolo de utilización agrícola de las cenizas producidas en la combustión.

Se han definido unas pautas generales para la utilización de las cenizas de combustión procedentes de estiércol avícola en la agricultura, de forma que permitan el aprovechamiento eficiente de sus nutrientes por las plantas, reduciendo a la vez la necesidad de fertilizantes minerales de síntesis. Los pasos a seguir para la utillización de dichas cenizas son:

1. Determinación de las unidades fertilizantes de las cenizas (P2O5 y K2O)

2. Identificar los requisitos nutricionales del cultivo

3. Establecer las necesidades de fertilización (fondo y cobertera)

4. Dosificar la ceniza en función de la demanda de fósforo en fertilización de fondo y comprobar el aporte de potasio

5. Complementar con la fertilización nitrogenada (y de potasio si fuera necesario)

6. En suelo ácido, reducir la dosis de cal en un 30 % del peso de ceniza aplicada

Estas pautas están desarrolladas en base a las cenizas de fondo de horno procedentes de la combustión de gallinaza de pollos de engorde, en mezcla con madera en proporción desde 100% gallinaza hasta 40/60 gallinaza/madera. Podrían ser de aplicación a cenizas originarias de la combustión de otros estiércoles. Quedan excluidas las cenizas volantes.

 

 R4- Reducción costes de calefacción en granjas de al menos un 50% y evaluación del porcentaje de ahorro en los costes energéticos globales usando las deyecciones para la obtención de electricidad, en su caso.

Los valores tanto de eficiencia eléctrica, como térmica como de microcogeneración obtenidos han sido de 7,31%, 88,69% y 96%, respectivamente, esto es, próximos a 9% en el primer caso, valor máximo admisible para eficiencia eléctrica en el equipo empleado e igual al máximo en el caso de la eficiencia de microcogeneración. Esto confirma que la implantación de los sistemas propuestos en AVIENERGY podría suponer el ahorro de costes de entre 18.000 y 27.000 euros en relación a las necesidades de calor y entre 2.000 y 6.000 euros en relación al consumo eléctrico, en las granjas de pollo y pavo respectivamente. Además, los rendimientos obtenidos (eléctrico y térmico) así como los valores de potencia eléctrica neta cuantificados se aproximan a los máximos del equipo empleado. Por lo tanto,  en las condiciones empleadas en el presente trabajo se pueden obtener rendimientos de cogeneración próximos a un 96%, valores que permiten afirmar que el residuo avícola objeto de estudio resulta totalmente factible para la producción de energía eléctrica.

R3- Un sistema de combustión optimizado para su uso en el sector avícola.

Se han alcanzado diversas mejoras del quemador así como en el proceso del combustión hasta llegar a un sistema optimizado para su uso en el sector avícola. Concretamente, la adición de inyecciones de aire secundario y de cúpulas que aumenten el tiempo de residencia de los gases permiten reducir emisiones contaminantes.

Las condiciones óptimas de operación de la instalación se han alcanzado bajo las siguientes codiciones: alimentación de la cámara de combustión con un 100% de  pollinaza, sin mezclar con otro combustible aunque arrancando en frío con pellet  agroforestal, funcionando el ventilador de primario a un 10% de su capacidad máxima y  el secundario a un 3%. El tornillo sin fin alimentaba la instalación durante 2,2 segundos  con un tiempo entre alimentaciones de 45 segundos. El intercambiador de calor producía una corriente de gases a 60 ºC con una velocidad de 4 m/s y un caudal aproximado de 0,1 m3/s.

Adicionalmente, para reducir las emisiones contaminantes, se puede recurrir a la cocombustión de la gallianza o pavinaza con otro combustible biomásico de mayor calidad, como los pellets de madera. De este modo se incrementa el poder calorífico del combustible, 

aumentando las temperaturas de llama y reduciendo las concentraciones de dioxinas, furanos y compuestos aromáticos. Este método también facilitará los procesos de arrancado de la planta de combustión.

R2- Recuperación de al menos el 50% de la energía térmica contenida en las deyecciones de partida.

Se han obtenido valores de eficiencia superiores a un 50% en el proceso de combustión con un 100% de pollinaza, por lo que se demuestra la recuperación de al menos un 50% de la energía térmica de partida contenida en las deyecciones. Se han recogido y analizado los datos de emisiones de partículas y gases, así como las temperaturas registradas en la instalación. El análisis de dichos datos experimentales revela que el combustible es técnicamente viable.

Los ensayos realizados con éxito en la instalación demuestran su versatilidad, y el intento constante de ajuste realizado para llevar los parámetros a su punto óptimo, para poder garantizar una combustión sostenida en el tiempo y lo más limpia posible. Los resultados atestiguan que se ha conseguido estabilizar la combustión, aunque las emisiones son elevadas. Asimismo, las revisiones realizadas en el diseño de la instalación han demostrado su eficacia en la reducción de emisiones contaminantes, con la segunda revisión siendo la más eficaz en este aspecto. Las emisiones de CO y CO2 han descendido un 10% respecto al sistema original, mientras que los NOx se han reducido un 69%. Las temperaturas del gas en chimenea también han bajado, aprovechándose mejor el calor aportado por la combustión y cambiando el rendimiento de un 67% con 1/3 de pollinaza a un 51% con un 100% de pollinaza. Las emisiones de PM han descendido un 62% respecto a las de la instalación original, pero continúan siendo muy elevadas.

R1-Reducción de al menos un 20% del contenido en humedad del biocombustible de partida.

Se ha alcanzado un biocombustible optimizado para su valorización energética. Asimismo, las principales conclusiones del análisis de los métodos de secado natural y/o forzado empleados son:

- Las experiencias con aireación forzada reducen de forma significativa los tiempos de secado, alcanzado contenidos de humedad finales comprendidos entre el 10-25% establecido como estándar para clases de propiedad A1 en la norma de astillas de madera clasificadas según a la norma ISO 17225-4:2014 (4) para astilla de madera.

- Destacar la capacidad de remoción del contenido de humedad de la pollinaza por medios mecánicos, para conseguir una mayor superficie de contacto con el aire y aumentar la evaporación.

- Una de las medidas a tener en cuenta es la granulometría presente en la pollinaza, donde es necesario evaluar la oportunidad de implementar un proceso intermedio para obtener una partícula adecuada para el procesado logístico y de alimentación en los equipos de combustión y mejorar la calidad del biocombustible.

- Los costes asociados a la utilización de sistemas de secado forzado, pueden presentar un inconveniente a la hora de implementar su utilización (sobre todo en el uso de sistemas de ventilación forzada) por lo que será de interés establecer un análisis de las posibilidades de aprovechamiento de fluidos energéticos residuales (aire de escape) presentes en el acondicionado térmico de la propia explotación y la consecución de energía eléctrica en base a fuentes renovables.