INTRODUCCIÓN
El presente artículo expone un caso práctico desarrollado en el contexto del sector porcino español, centrado en la reducción de emisiones y el aprovechamiento de energías renovables en sistemas de almacenamiento de estiércoles.
Somos conscientes de que los marcos regulatorios y las exigencias medioambientales varían entre países, especialmente en Latinoamérica. No obstante, consideramos que este tipo de experiencias resultan de gran interés como referencia técnica, ya que permiten anticipar escenarios futuros y reflexionar sobre soluciones potencialmente aplicables, con las adaptaciones necesarias, a distintas realidades productivas de la región.
CONTEXTO AMBIENTAL: IMPACTO DE LA GANADERÍA EN LAS EMISIONES ATMOSFÉRICAS
El principal impacto de la ganadería sobre el medio ambiente son las emisiones de amoníaco (NH3) y las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI), como el metano (CH₄) y el óxido nitroso (N20).
Por otro lado, como informa el Programa Nacional de Control de la Contaminación Atmosférica 2023-2030 del Ministerio para la Transición Ecológica (MITECO)2, las actividades agrícolas y ganaderas son responsables del 96% de las emisiones de amoníaco a la atmósfera en España (Figura 1).
Estas emisiones se deben principalmente a la gestión y almacenamiento de estiércoles del ganado y a su aplicación en el campo como fertilizantes
Figura 1. Emisiones de amon.aco por sector agrario (Actualizaci.n del Programa Nacional de Control de la Contaminaci.n Atmosf.rica 2023-2030. MITECO. 2024).
CONTEXTO LEGISLATIVO: EXIGENCIAS ACTUALES EN MATERIA DE EMISIONES DE AMONÍACO
Como respuesta, se han adquirido compromisos europeos en materia de reducción de la contaminación del aire y acción contra el cambio climático que se traducen en estrategias nacionales y legislación específica.
Para el caso de la ganadería española, en el Real Decreto 306/2020, de 11 de febrero se establece que:
Las granjas de ganado porcino de nueva instalación deberán adoptar medidas para reducir al menos el 80 % de las emisiones de NH₃ en balsas de purines, respecto a su superficie sin cubrir.
Las explotaciones existentes con capacidad productiva superior a 120 UGM deberán cubrir la superficie de almacenamiento de estiércoles con técnicas que reduzcan un 40 % las emisiones, respecto a la superficie sin cubrir.
Figura 2. Esquema del proceso de la volatilizaci.n del amon.aco (NH3). (Adaptado de Snoek et al., 20123).
CONTEXTO ECONÓMICO: IMPULSO A LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN EL MEDIO RURAL
En base a criterios tanto medioambientales como económicos, cada vez más explotaciones agrícolas están apostando por las energías renovables.
De esta manera se consigue:
- Abaratar costes en la factura eléctrica.
- La obtención de energía en caso de explotaciones que se encuentren alejadas de la red nacional.
Fotopur: LA EVOLUCIÓN TECNOLÓGICA DE LA FOTOVOLTAICA FLOTANTE APLICADA AL PORCINO
De la idea a la práctica: primeras pruebas en balsas de purines
Con el objetivo de responder tanto a las necesidades medioambientales y econ.micas como a las obligaciones legislativas, entre 2020 y 2023 se desarroll. en Arag.n el proyecto “Alternativas en el aprovechamiento y control del potencial de las balsas de purines”, en el marco de las subvenciones de apoyo a acciones de colaboraci.n de agentes del sector agrario.
Figura 3. Instalaci.n pionera de fotovoltaica flotante sobre balsa de purines, desarrollada en una granja de madres de Tauste.
Al medir las emisiones y la producción fotovoltaica se alcanzaron resultados positivos:
Pero también se observaron problemas:
Degradación de algunos materiales metálicos (acero), que sufrieron corrosión por la exposición al ambiente amoniacal.
| Se llegó a la conclusión de que, si bien los resultados eran prometedores, resultaban insuficientes, debido a la baja reproducibilidad de los métodos de medición de gases empleados. |
Hacia una solución integrada: energía solar y control de emisiones
A raíz de esta experiencia, algunos de los miembros del proyecto aragonés decidieron continuar explorando esta solución, escalándola a nivel nacional y probándola en distintas tipologías de granjas porcinas.
FOTOPUR se enmarca en la convocatoria 2023 de ayudas para la ejecución de proyectos de innovación de interés general por grupos operativos de la Asociación Europea para la Innovación en materia de productividad y sostenibilidad agrícolas(AEI-Agri).
El Grupo Operativo, del mismo nombre, que se ha conformado para desarrollar el proyecto está coordinado por la A.D.S. de Porcino Nº1 de Tauste. El resto de miembros son as empresas Intergia Energía Sostenible, SL y Tauste Centro Gestor de Estiércoles, la Cooperativa del Bajo Duero (Cobadu) y las Universidades de Zaragoza y Politécnica de Cartagena
| El proyecto tiene como finalidad la búsqueda y el desarrollo de soluciones innovadoras y rentables que permitan al sector porcino reducir la emisión de gases perjudiciales, como el amoniaco y metano, aprovechando la superficie de balsas de purines para la producción d energía eléctrica proveniente de fuentes renovables. |
Sus objetivos son:
- Determinar la aplicabilidad de sistemas fotovoltaicos flotantes, tanto existentes en el mercado como diseñados específicamente para balsas de purines.
- Medir su impacto en las emisiones contaminantes de las balsas.
- Evaluar los impactos sociales, económicos y medioambientales de las soluciones propuestas.
Para ello, se llevarán a cabo dos prototipos demostrativos en los que se cubrirán con sistemas flotantes las balsas de purines de dos granjas de cerdos.
Los primeros pasos del proyecto han sido:
1 Analizar el estado del arte en cuanto a métodos de cubrimiento de balsas de purines e identificar los requerimientos que debe un cumplir un sistema flotante que incorpore fotovoltaica para ser instalado sobre una balsa de purines.
2 Identificar elementos flotantes existentes en el mercado (para fotovoltaica flotante enconcreto y para otras aplicaciones) y estudiar sus características.
3 A partir de las necesidades del prototipo y de las características de cada sistema, identificar los sistemas más adecuados.
4 Plantear modificaciones necesarias para adaptar algunos de esos sistemas a su aplicación en balsas
PROTOTIPO 1 – Fotopur
Granja de madres en Zamora con sistema comercial de FV flotante
Uno de los dos prototipos se desarrolla en una granja de 1.400 madres en el término municipal de Calzada de Tera (Zamora).
Para cubrir la balsa de purines, se utilizará un sistema fotovoltaico flotante comercial de manufactura española, que ya se emplea habitualmente en balsas de agua, adaptado para su aplicación en balsas de purines para asegurar la máxima superficie de cubrimiento posible (Figura 4).
Figura 4. Esquema del sistema fotovoltaico flotante comercial adaptado para su instalaci.n en balsas de purines, con estructura de aluminio resistente a la corrosi.n amoniacal.
Figura 5. Elementos hexagonales de pl.stico con lastre utilizados para cubrir los huecos entre flotadores y aumentar la superficie de cubrimiento de la balsa.
En total, el prototipo a instalar tiene una dimensión de 13,5 x 25 m (Figura 6) y cuenta con pasarela de acceso. Para aumentar la seguridad, el perímetro de la isla flotante y la pasarela incorporan barandillas de aluminio
Figura 6. Vista a.rea del dise.o del prototipo (13,5 Å~ 25 m) sobre la balsa de purines, incluyendo la isla flotante y la pasarela de acceso.
El sistema fotovoltáico cuenta con un total de 56 paneles y una potencia pico de 33,04 kWp.
Con los flotadores se consigue cubrir de manera efectiva en torno al 20% de la balsa, lo que, sumado al cubrimiento proporcionado por los elementos hexagonales, permitirá alcanzar más del 90 % de la superficie.
PROTOTIPO 2 – Fotopur
Granja de cebo en Tauste con un sistema innovador
El otro prototipo se desarrolla en una granja de cebo con 6.038 plazas en el término municipal de Tauste (Zaragoza).
La granja está aislada de la red eléctrica y, hasta el momento, obtenía su energía de un generador diésel y de un pequeño sistema fotovoltaico para el movimiento automático de las ventanas.
El prototipo cuenta con una plataforma modular de muelle flotante conformada por elementos cúbicos de plástico (Figura 7). Sobre esa plataforma se monta una estructura metálica de aluminio (resistente a la corrosión amoniacal) para soporte de los paneles fotovoltaicos inclinados (Figura 8).
Figura 7. Plataforma modular de muelle flotante conformada por elementos c.bicos de plástico.
Figura 8. Estructura met.lica de aluminio dise.ada para soportar los paneles fotovoltaicos inclinados sobre la plataforma flotante.
La distribución e inclinación de los paneles se ha optimizado para asegurar la eficiencia energética a la vez que la estabilidad estructural del sistema.
En total, el prototipo a instalar tiene una dimensión de 10 x 11 m (Figura 9) y cuenta también con una pasarela de acceso y barandillas perimetrales para aumentar la seguridad.
Figura 9. Vista a.rea del dise.o del prototipo (10 Å~ 11 m) instalado sobre la balsa de purines, incluyendo la isla flotante y la pasarela de acceso.
El sistema fotovoltaico cuenta con un total de 16 paneles y una potencia pico de 9,28 kWp
Con este prototipo se consigue cubrir de manera efectiva un 12 % de la balsa.
Los dos prototipos demostrativos se van a instalar a finales de 2025.
Ambos prototipos se han diseñado para soportar adecuadamente el ambiente amoniacal de las balsas y evitar la creación de bolsas de metano. Además, son compatibles con su vaciado y llenado.
PRÓXIMOS PASOS: EVALUACIÓN Y MEDICIÓN DEL IMPACTO REAL
Una vez instalados los prototipos, comenzarán las mediciones de NH₃, tanto en la zona cubierta como en un área de control sin cubrir, empleando un protocolo estandarizado mediante cámara dinámica flotante (Figura 10).
En total, se realizarán 24 mediciones puntuales por prototipo durante las estaciones de primavera e invierno.
Figura 10. Cámara dinámica flotante empleada para la medición estandarizada de emisiones de amoníaco (NH₃) en zonas cubiertas y de control de la balsa.
FOTOPUR busca así aportar al sector porcino una solución eficaz y rentable al problema de las emisiones de amoníaco causadas por los purines