Recuperación del amoníaco presente en la atmósfera de las granjas porcinas y avícolas mediante la

tecnología de membranas permeables a los gases. Proyecto Life Ammonia Trapping

Mercedes Sánchez Báscones

CENSO EN CASTILLA Y LEÓN 567 instalaciones, fundamentalmente del sector del porcino. 82 instalaciones sector avícola (Solo 2 son de especies distintas a pollos/gallinas. La cabaña ganadera de porcino total es de cerca de 4 millones de animales

Antecedentes

0 5.000.000 10.000.000 15.000.000 20.000.000 25.000.000 30.000.000 35.000.000

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

5.000.000

2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015

Evolución del censo de porcino (número de animales)

Castilla y León

Castilla y León España

CENSO AVÍCOLA España es la tercera productora después de Francia y Reino Unido.

Antecedentes

1

3

2

Fuente: El sector de la avicultura de puesta en cifras. Subdirección General de Productos Ganaderos. Mayo 2017

• La mayor fuente de emisiones de NH3 en Europa es el sector agro- ganadero, con una contribución del 94% del total de las emisiones (año 2011.

• Alrededor del 80% de estas emisiones provienen de los estiércoles y purines en sus diferentes fases de gestión

Alojamiento de animales

Almacenamiento de estiércoles y purines

Aplicación en el campo

Antecedentes

Antecedentes

PRODUCCIÓN DE AMONÍACO Granja de 100 cerdas en ciclo cerrado

Kg NH3/año % Alojamiento de animales 2265 44,5 Almacenamiento de estiércoles y purines 1268 24,9 Aplicación al campo 1558 30,6 TOTAL 5091 100

Emisiones

Emisiones de amoniaco por sectores (2016)

[NOMBRE DE

CATEGORÍA]

[PORCENTAJE]

[NOMBRE DE

CATEGORÍA]

[PORCENTAJE]

[NOMBRE DE

CATEGORÍA]

[PORCENTAJE]

[NOMBRE DE

CATEGORÍA]

[PORCENTAJE]

[NOMBRE DE

CATEGORÍA]

[PORCENTAJE]

[NOMBRE DE

CATEGORÍA]

[PORCENTAJE]

Vacuno lechero 10%

Vacuno no lechero

21%

Ovino 10%

Porcino 39%

Equidos 2%

Gallinas ponedoras

4%

Broilers 9%

Otras aves 5%

Fuente: Subdirección General de Calidad del Aire y Medio Ambiente Industrial (Datos 2016)

Problema EFECTO DEL AMONIACO

Acidificación de suelos, aguas superficiales y subterráneas Eutrofización de las aguas Malos olores que causan molestias a las poblaciones cercanas Consecuencias negativas sobre la salud de animales y

trabajadores, fruto de su exposición a altas concentraciones y/o exposiciones prolongadas 4 ppm causan irritación ocular 25 ppm irritación de tejidos sensibles

Emisiones de NH3 1,4 Millones

toneladas/año

Costes asociados a la acidificación (salud humana y ecosistemas): 3000 €/t NH3

(Brick and Van Grinsven, 2011)

4.200 M€/año

Emisiones

Emisiones de NH3 Normativa de base para la adopción de medidas en el sector agroganadero: Directiva de Emisiones Industriales Protocolo de Gotemburgo 2012 (pendiente de ratificación para entrada

en vigor) Modificación de Directiva Techos (en fase de discusión) • Actualmente ya se tienen algunas medidas orientadas a reducir la emisión de contaminantes que han sido tenidas en cuenta al elaborar las proyecciones de emisiones

Nueva Directiva de Techos. Emisiones y techos para el NH3 Inventario

2005 Inventario

2012 2020 2030

Proyecciones Techo Proyecciones Techo 376,4 375,3 396,3 365 393,7 267,2

Emisiones (Última normativa)

Legislación relacionada con la ganadería y medio ambiente

Fuente: Problemática y soluciones de las emisiones de amoníaco en el sector Agropecuario. Odón Sobrino

Soluciones al problema del amoníaco

Alojamiento

de animales

Almacenamiento de estiércoles y purines

Aplicación

en el campo

Emisiones Cubrir la fosa

Disminuir la cantidad de amoníaco Espacio

Cómo

Cuánto

Prototipo de atmósfera

• Características del suelo: Suelos con escasa capacidad de retención requerirán un mayor fraccionamiento del aporte nitrogenado

• Balance de nitrógeno • Disponibilidad del nitrógeno de los fertilizantes: las

fracciones disponibles son la nítrica y la amoniacal • Dosis suministradas. • Métodos de aplicación • Época de aplicación • Tipo de cultivo y producción • Condiciones de suelo y clima

Prototipo de líquidos

Disminuir la cantidad de amoníaco

Emisiones y olores

Moratoria en C y L (1 enero 2019) Orden AYG/330/2018

Idea para solucionar el problema

Escalado a piloto: Life

Prototipo de líquidos

Prototipo de atmósfera

¿Cómo disminuir las emisiones de NH3?

Almacenamiento Alojamiento

Financiación para solucionar el problema

Duración: 1/Octubre/2016 – 30/Septiembre/2019 Presupuesto: 1.765.527 euros

Socios del proyecto

Coordinador administrativo

Coordinadores científicos

Prototipo de gases

Ingeniería encargada del diseño y construcción de los prototipos

Prototipo de líquidos

Prototipo de gases y compostaje Granja avícola (Soria)

Prototipo de gases y prototipo de líquidos. Granja porcina. Guardo (Palencia)

Prototipo de líquidos para digestión anaerobia Juzbado (Salamanca)

Objetivos Ofrecer una solución medioambiental, económicamente viable y sostenible para reducir las emisiones de amoniaco procedente de las deyecciones ganaderas en explotaciones ganaderas, en procesos de digestión anaerobia y compostaje mediante la utilización de dispositivos de captura de amoniaco, obteniéndose como producto final un fertilizante nitrogenado.

B1. Diseño y desarrollo de los prototipos móviles para absorción de amoniaco en medios líquidos y en la atmósfera

B2. Instalación, puesta en marcha y evaluación del funcionamiento del PROTOTIPO MÓVIL DE CAPTURA DE AMONIACO PARA ATMÓSFERA

Actividades:

Resultados (prototipo de gases) Ensayos en laboratorio: atmósfera

Montaje experimental recuperación nitrógeno en atmósfera

Eliminación de amonio en la atmósfera y recuperación en la solución ácida. Datos correspondientes a experimentos triplicados funcionando en discontinuo.

Tasa recuperación de amonio ZM 28 g m-2 d-1

Tasa recuperación de amonio PM 25 g m-2 d-1

0

20

40

60

80

100

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

NT

recu

pera

do (%

)

NT

emiti

do (m

g)

días

PM ZM

PM ZM

g/m2*d-1 24,98 28,17

Resultados (prototipo de gases)

PROTOTIPO MÓVIL DE CAPTURA DE AMONIACO EN ATMÓSFERA

CUADRO DE CONTROL

Tanque del ácido Paneles con membrana

Esquema Prototipo

Resultados (prototipo de gases)

PROTOTIPO MÓVIL DE CAPTURA DE AMONIACO EN ATMÓSFERA

Características del prototipo y condiciones de operación

Características membrana PTFE (Politetrafluoroetileno) 3,99 mm Φ interior y 0,635 mm espesor

Cantidad de membrana operativa 512 m (32 paneles con 16 m membrana/panel) 7,439 m2 de superficie

Dimensiones tanque de ácido 40X60X100 cm

Volumen del tanque de ácido 240 L

Volumen de ácido operativo 150 L

Velocidad de flujo 0,18 bar (3,08 L min-1)

Controles pH solución ácida, Tª ácido, Concentración de amoníaco a la entrada y salida del prototipo

CUADRO DE CONTROL

Resultados (prototipo de gases)

PROTOTIPO MÓVIL DE CAPTURA DE AMONIACO EN ATMÓSFERA

Resumen de resultados (57 días de operación)

Concentración de N en el tanque ácido 6378,3 mg L-1

Cantidad de N en el tanque ácido 956,7 g

Captura media diaria de N 15,2 g dia-1

FECHA DÍAS [Nt] mg/L Gr 09/08/18 1 875,0 Gr 10/08/19 2 983,0 Gr 13/08/18 5 1234,8 Gr 14/08/18 6 1491,0 Gr 16/08/18 8 1640,7 Gr 17/08/18 9 1561,5 Gr 20/08/18 12 1875,3 Gr 21/08/18 13 2037,9 Gr 23/08/18 15 2066,7 Gr 24/08/18 16 2167,4 Gr 27/08/18 19 2335,8 Gr 28/08/18 20 2432,2 Gr 29/08/18 21 2630,9 Gr 30/08/18 22 2687,0 Gr 31/08/18 23 2812,2 Gr 03/09/18 26 2897,1 Gr 04/09/18 27 3013,7 Gr 05/09/18 28 3196,5 Gr 06/09/18 29 3246,8 Gr 07/09/18 30 3446,9 Gr 10/09/18 33 3646,9 Gr 11/09/18 34 3847,0 Gr 12/09/18 35 4047,0 Gr 13/09/18 36 3848,4 Gr 16/09/18 39 4248,9 Gr 17/09/18 40 4389,9 Gr 18/09/18 41 4436,0 Gr 19/09/18 42 4359,2 Gr 20/09/18 43 4436,0 Gr 24/09/18 47 4672,7 Gr 25/09/18 48 4878,8 Gr 27/09/18 50 5122,9 Gr 01/10/18 54 5302,7 Gr 02/10/18 55 5508,8 Gr 03/10/18 56 5719,2 Gr 04/10/19 57 5519,3 Gr 05/10/19 58 5708,3 Gr 08/10/19 61 6049,8 Gr 09/10/20 62 6197 5

y = 85,295x + 828,3 R² = 0,9959

0,0

1000,0

2000,0

3000,0

4000,0

5000,0

6000,0

7000,0

0 10 20 30 40 50 60 70

Nt (

mg/

L)

Tiempo (d)

Nt recuperado en solución ácida

Resultados (prototipo de gases)

PROTOTIPO MÓVIL DE CAPTURA DE AMONIACO EN ATMÓSFERA

PARÁMETROS DE CONTROL

y = 0,005x + 0,4242 R² = 0,8703

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0 10 20 30 40 50 60 70

pH

Tiempo (d)

pH solución ácida

y = -1,0133x + 258,58 R² = 0,7493

0

50

100

150

200

250

300

0 10 20 30 40 50 60 70

CE (m

S/cm

)

Tiempo (d)

Conductividad eléctrica de solución ácida

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30 40 50 60 70

Volu

men

(L)

Tiempo (d)

Pérdidas de volumen en el tanque

Resultados (prototipo de gases)

PROTOTIPO MÓVIL DE CAPTURA DE AMONIACO EN ATMÓSFERA

PARÁMETROS DE CONTROL

0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30 40 50 60 70

NH3

(ppm

)

Tiempo (d)

Salida amonio

0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30 40 50 60 70

NH3

(ppm

)

Tiempo (d)

Entrada amonio

www.ammoniatrapping.com

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