Gestionar las excretas: situación de excedente de nutrientes

Xavier Flotats Ripoll
30-mar-2022 (hace 6 meses 7 días)

En esta situación, la primera opción a estudiar es el transporte de las excretas excedentarias para su aplicación a cultivos lejanos. La existencia de excedentes, ya sea a nivel de explotación agrícola o de área geográfica, o de asociación de productores, obliga a su transporte a zonas deficitarias, y el costo del transporte suele ser el limitante más importante para la toma de decisiones.

Este costo varía en función de la distancia y el volumen transportado, y su incidencia cambia considerablemente en función del valor económico de los nutrientes transportados. Así, la distancia máxima de transporte permisible depende del valor económico de lo que se transporta, y debe evaluarse en cada caso. Mientras que para unas excretas diluidas, como los de gestación y primera edad, se puede igualar el costo de transporte con su valor fertilizante para una distancia alrededor de 5-7 km, para unos de engorde esta distancia puede superar los 15 km. Estas distancias pueden aumentar considerablemente si se utiliza un servicio centralizado o colectivo de transporte, ya que permite optimizar la logística, el tiempo de utilización de los equipos y su amortización, siempre cumpliendo las restricciones sanitarias necesarias.

El transporte de excretas mediante tubería puede representar una alternativa económica en zonas de alta densidad ganadera o en situaciones de larga distancia entre granja y cultivo, reduciendo el tráfico por carretera, riesgo de accidentes, generación de malos olores, emisiones de CO2 y resistencias vecinales.

El costo de transporte y aplicación que se haya estimado ofrece un criterio simple para decidir la conveniencia de una tecnología de tratamiento de los excedentes. Un tratamiento puede ser atractivo si el coste global de tratamiento, transporte y aplicación agrícola de los efluentes tratados es menor que el del transporte y aplicación directa a cultivos lejanos, a las dosis apropiadas. O, en otras palabras, el tratamiento será rentable como método de reducción de costes de gestión. Este coste de referencia puede ser ficticio, pero necesario, porque si hacer una mala gestión de las excretas no implica un costo, ya sea una penalización por parte de las autoridades ambientales, una pérdida de ingresos por falta de competitividad, o una pérdida de imagen y prestigio en la comunidad, la gestión de purines continuará siendo un problema sin resolver.

Análisis de los posibles tratamientos a aplicar

Una vez estimado el costo de referencia se puede empezar el análisis de los posibles tratamientos a aplicar. No hay ninguna estrategia que elimine o haga desaparecer completamente las excretas. Los únicos componentes eliminables, mediante su transformación en compuestos gaseosos inocuos para el medio ambiente, son parte del carbono orgánico y parte del nitrógeno, los cuales pueden pasar finalmente a CO2 y N2, respectivamente. Todo lo demás sólo se puede separar o concentrar.

Un tratamiento es un proceso unitario que modifica las características de las excretas. Existen muchos procesos de tratamiento, los cuales se pueden clasificar según diferentes criterios. El hecho que el nitrógeno sea el único elemento fertilizante que pueda recuperarse o eliminarse explica que a menudo se clasifiquen los tratamientos según este objetivo (Tabla 1).

Una estrategia de tratamiento es una combinación de procesos con el objetivo de adecuar las excretas a la demanda como productos de calidad. La demanda corresponde a necesidades de fertilizantes, enmiendas o sustratos, los cuales deben tener una calidad/composición determinada, dependiendo del cultivo, o del mercado de los fertilizantes si se pretende producir productos para este. La definición de la estrategia adecuada depende de la problemática que se debe resolver, por lo que no hay soluciones únicas aplicables en cualquier circunstancia.

Tabla 1. Procesos de tratamiento basados en la gestión del nitrógeno

Proceso Objetivo Comentario
Tratamientos basados en la recuperación o conservación del nitrógeno
Separación de fases Separación de deyecciones en una fase líquida y una fase sólida, para favorecer otros tratamientos o para una gestión diferenciada. Aplicable a deyecciones líquidas (excretas).
Digestión anaerobia Producción de metano (CH4) para su valorización energética. Presenta otras ventajas, como la reducción de malos olores, la mineralización, la higienización parcial, etc. No afecta a la concentración de nitrógeno total.
Stripping de amoníaco y absorción Recuperación de nitrógeno en forma de sal amoniacal o aguas amoniacales. Aplicable a fracciones líquidas. La digestión anaerobia previa favorece el proceso.
Concentración de nutrientes (separación por membrana, evaporación, secado) Favorecer el transporte y exportación de nutrientes en forma concentrada. La evaporación o los procesos de membrana se aplican a fracciones líquidas y el secado a concentrados y fracciones sólidas. La digestión anaerobia previa favorece los procesos.
Precipitación de sales de amonio (estruvita) Recuperación de nitrógeno en forma de sales de fósforo y amonio. Aplicable a fracciones líquidas. Procesos previos de reducción en el contenido de materia orgánica (digestión anaerobia) favorecen el proceso.
Compostaje Recuperación de nitrógeno en forma orgánica y estabilización de la materia orgánica. Aplicable a fracciones sólidas. Deben prevenirse las pérdidas de amonio por volatilización.
Tratamientos basados en la eliminación del nitrógeno
Nitrificación-desnitrificación (NDN) Eliminación mediante oxidación del amonio a nitrito/nitrato y posterior reducción a N2 gas Aplicable a fracciones líquidas. Se requiere materia orgánica biodegradable para la desnitrificación.
Nitrificación parcial - oxidación anaerobia de amonio (NP - anammox) Eliminación mediante nitrificación parcial del amonio a nitrito y posterior reducción a N2 gas Aplicable a fracciones líquidas. Debe eliminarse la materia orgánica. Menores requerimientos energéticos que el NDN convencional.

En la Tabla 2 se sintetizan estrategias de tratamiento para tres grupos de procesos tecnológicos, en orden creciente de complejidad y costo. Es conveniente empezar analizando las estrategias basadas en la digestión anaerobia, las cuales contribuyen, además, a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y facilitan los procesos posteriores que requieran la mineralización de los nutrientes. Seguidamente las estrategias de recuperación de nutrientes sin digestión anaerobia (procesos físico-químicos), y finalmente las estrategias basadas en eliminación de nitrógeno.

El nitrógeno amoniacal es un recurso y, por tanto, su eliminación no debería ser nunca prioritaria. De hecho, la eliminación biológica de nitrógeno no es considerada una mejor tecnología disponible por este motivo, aunque puede ser una opción que permita un plan de choque drástico en la reducción del nitrógeno de las excretas, hasta que el mercado de los fertilizantes recuperados o producidos a partir de deyecciones esté consolidado.

Tabla 2. Estrategias de tratamiento en situación de excedentes, según si se recupera el nitrógeno (con o sin digestión anaerobia) o se elimina, en orden creciente de coste de inversión y complejidad para cada grupo de estrategias.

Recuperación de nutrientes con digestión anaerobia
  • Digestión anaerobia (DA) para producir energía y exportación de parte del digerido
  • DA combinada con compostaje de fracción sólida del digerido, para exportar el compost
  • DA combinada con stripping y absorción de amonio de la fracción líquida para exportar el amonio (agua amoniacal o sales de amonio)
  • DA combinada con separación por membrana de la fracción líquida y compostaje de la fracción sólida, para exportar concentrados y compost
  • DA combinada con evaporación, modificación de pH, evaporación y secado, para exportar el producto seco
Recuperación de nutrientes sin digestión anaerobia
  • Separación sólido/líquido (S/L) para exportar la fracción sólida
  • S/L con uso de coagulantes o floculantes para mejorar rendimiento y exportar el sólido
  • S/L combinada con compostaje de la fracción sólida, para reducir volumen, producir compost y exportarlo
  • S/L combinado con separación por membranas de la fracción líquida, para concentrar nutrientes y exportarlos
  • S/L combinada con membranas y otros procesos para exportar el concentrado
Eliminación de nitrógeno

Separación sólido/líquido (S/L) combinada con NDN de la fracción líquida
S/L combinada con NDN, con o sin compostaje y exportación de fracción sólida o compost
S/L combinada con NDN, exportación de fracción sólida, compostada o no, y separación por membrana de la fracción líquida, con exportación del concentrado
Combinaciones anteriores substituyendo NDN por nitrificación parcial y desnitrificación anammox, con eliminación anterior de materia orgánica (aerobia o anaerobia)

Una opción alternativa a las anteriores es ceder o pagar a una empresa especializada en la gestión de residuos para que retire las excretas excedentarias. Es conveniente que la transacción quede documentada mediante contrato, así como la masa de nutrientes (nitrógeno, fósforo,…) que son exportados de la explotación por este método, mediante albaranes y analíticas. También debería asegurarse que el gestor de residuos está autorizado legalmente y utiliza las mejores técnicas disponibles.

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