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La separación de la parte sólida y líquida del purín presenta importantes ventajas para el manejo del mismo, sobre todo en aquellas ganaderías más dimensionadas. En el mercado ya existe una amplia oferta de sistemas de separación, pero las características del purín, el tamaño de la explotación y su coste hacen precisa una labor de análisis de cada uno de ellos.
Este fue el trabajo que realizó la Asociación Gallega de Cooperativas Agrarias (AGACA) en el proyecto “Reducción del impacto ambiental de los purines vacunos en las granjas gallegas”, una iniciativa financiada por los fondos FEADER y que se realizó entre los años 2018 y 2020 con la participación de las empresas gallegas EnergyLab e Inxenium, así como la ganadería pontevedresa SAT O Chope, donde se realizaron distintos estudios para mejorar la gestión de los purines ganaderos y reducir su impacto ambiental.
Así, ademáis de evaluar la aplicación del purín mediante sistemas de tubos colgantes o medir las emisiones de amoniaco dentro del establo y en la fosa de purín, también se analizaron los sistemas de separación sólido-líquido, que permiten dividir el abono en dos fracciones diferentes, una fase sólida y una líquida.
La fase sólida generada presenta un alto contenido en nutrientes, entre los que destaca el nitrógeno orgánico y el fósforo, presentando una concentración más elevada que las deyecciones de origen. La fase líquida, libre de sólidos, resulta más fácil de manejar y también presenta una menor concentración de materia orgánica.
En concreto, las principales ventajas de esta técnica son:
– Reciclar agua
– Un transporte y manejo más fácil
– Reducir la emisión de malos olores
– Reducir el contenido de materia orgánica en la fracción líquida
– Concentrar los nutrientes en la fracción sólida
Sin embargo, hay importantes variaciones entre los distintos sistemas. “Existen diferentes sistemas de separación, desde los más sencillos y con un coste asumible hasta los más complejos y caros. Las principales diferencias entre un tipo de sistema de separación y otro es el tamaño de partícula y la cantidad de la materia seca (MS) que puede eliminarse, lo que puede afectar a la concentración de nitrógeno (N) y fósforo (P) presente en las corrientes líquidas y sólidas generadas”, explican los autores del estudio.
En este sentido, como criterio de selección recomiendan tener en cuenta la eficacia de la separación referida al porcentaje de sólidos separados así como el porcentaje de materia seca alcanzada. “Estas dos variables son las que se deben contemplar junto con otras para la toma de decisión: la dimensión de la explotación, el tipo de ganado, el coste de inversión y mantenimiento del sistema, facilidad de manejo, adaptabilidad ante variación en el abono, capacidad de procesado, concentración de nutrientes en la fracción sólida y nivel de reducción de olores, entre otras”, añaden.
A modo de resumen estos son los principales aspectos a destacar de las técnicas de separación sólido-líquido más comunes:
1)Sedimentación:
-Tipo de abono: Vacuno y porcino
-Contenido en sólidos: La eficiencia de separación disminuye en estiércoles con un contenido en sólidos <1% y >4%. En este intervalo, la eficiencia aumenta con el aumento de los sólidos. No recomendada cuando los sólidos totales son >4%.
-Tiempo de sedimentación: La mayoría de los sólidos sedimentan en la primera hora.
Esta decantación consigue separar entre un 45% y un 57% de las partículas en suspensión susceptibles de sedimentarse que tengan una dimensión superior a las 400 μm, ya que de manera general, se considera que las partículas de menor tamaño no sedimentan.
Para conseguir buenos resultados con este sistema, debe tenerse en cuenta lo siguiente: la entrada de abono se realizará por debajo de la capa superior para reducir los olores y mejorar el proceso, evitar la presencia de bactericidas ya que pueden provocar la paralización del proceso impidiendo la decantación, la fosa deberá tener una capacidad tal que permita mantener el líquido 30 días como mínimo (puede variar en función de las características del abono), la salida de líquido deberá ser continua y los sedimentos de la capa inferior deben retirarse periódicamente. Se trata de una técnica muy simple y con bajo coste de operación.
Aunque este sistema presenta la ventaja de ser barato en relación con otros sistemas de separación, el sedimento obtenido cuenta con un alto contenido en humedad y bajo contenido en materia seca (8-12%) lo que hace necesario un proceso complementario de deshidratación o secado. La eficiencia de separación puede mejorarse mediante la adición de agentes de coagulación/floculación a la suspensión. Para conseguir un residuo sólido con bajo contenido en humedad se precisa la utilización de separadores mecánicos.
2) Tamizado:
-Tipo de abono: Vacuno y porcino.
-Contenido en sólidos: Tecnología no recomendable para contenido en sólidos totales en el abono de entrada >6%.
-Tamaño de poro del tamiz: Con abono porcino, tamices con tamaños de poro <0,5 mm causa continuos problemas operativos. Con abono vacuno, normalmente se emplean tamices de 1,5-1,7 mm.
En el caso de los tamices fijos, es un sistema muy utilizado para separar las partículas fibrosas y gruesas del abono vacuno. Tiene como principal inconveniente la obstrucción del tamiz de manera que necesita un sistema de retirada adicional en la parte inferior, y que el tamiz debe ser limpiado con frecuencia para mantener la eficacia del sistema. Esta eficacia varía también con el tipo de abono, pero en condiciones óptimas de trabajo puede llegar a separar hasta el 60% de los sólidos totales presentes en el abono de ganado vacuno. Este sistema presenta la ventaja de ser muy sencillo y permite el tratamiento de caudales elevados, que deberán ser controlados para el correcto funcionamiento. Los tamices vibrantes evitan que se produzcan problemas de obstrucción como los que ocurren en los tamices fijos. En estos sistemas, la suspensión de entrada es vertida en un tamiz horizontal, dotado con un motor eléctrico capaz de transmitirle vibraciones a una velocidad controlada, de forma que los movimientos cortos y rápidos hacen que los sólidos resbalen al borde del tamiz mientras que el líquido lo atraviesa (2).
En ensayos realizados con abono de ganado vacuno y porcino, con un contenido en sólidos entre el 4%-15%, utilizando tamices con malla de 0,75 y 1,5 mm, observaron que el sistema era ineficaz cuando los sólidos superaban el 8%, ya que la fracción sólida se acumulaba en la parte superior del tamiz. Con estiércoles en torno al 7% de sólidos, los rendimientos son elevados, y pueden alcanzar valores de hasta el 50%, aunque disminuyen rápidamente a medida que también desciende el porcentaje de sólidos. Con un contenido del 4% de sólidos, la eficacia desciende hasta el 15%.
3) Filtro con presión:
-Tipo de abono: Vacuno y porcino.
-Contenido en sólidos: Tecnología no recomendada cuando el contenido de sólidos totales en el abono de entrada es menor del 2%.
-Presión aplicada: Al aumentar la presión aplicada aumenta el contenido de materia seca en la fracción sólida.
La eficacia de separación depende del tipo de abono, de su contenido en sólidos, del tamaño de apertura de la criba, del flujo, de la presión y de la velocidad de giro. En pruebas realizadas con abono porcino con un 5% de sólidos, se logró una eficacia del 67% con cribas de 0,75 mm y del 79% con cribas de 0,5 mm. En caso de abono de ganado vacuno, se alcanzó una eficacia del 24 al 69% en función del nivel de presión del tornillo, porcentaje de sólidos y del modelo de separador. Este sistema presenta ventajas como obtener un sólido bastante seco, contar con un manejo sencillo y presentar altos rendimientos con bajos requisitos de potencia y mantenimiento en comparación con otras técnicas de separación S/L. Sin embargo, en estiércoles diluidos pueden surgir problemas como los de caer líquido en la pila del sólido.
4) Centrifugación:
-Tipo de abono: Vacuno y porcino y digerido procedente de la digestión anaerobia.
-Contenido en sólidos: La eficiencia de separación aumenta con el incremento del contenido de materia seca (MS) del abono. Tecnología no recomendable para contenidos de sólidos totales en el abono de entrada >10%.
-Velocidad: El aumento de la velocidad de la centrífuga aumenta el contenido de MS de la fracción sólida, aunque no tiene efectos en la separación de K y N.
-Tiempo de retención: Un aumento del tiempo de retención con una tasa de alimentación volumétrica reducida, aumenta la eficiencia de la separación del abono.
El proceso de centrifugación es muy empleado en la industria para la deshidratación de lodos (principalmente en estaciones depuradoras de aguas residuales), obteniéndose buenos rendimientos y eficacia de separación. En el sector ganadero no son muy empleados debido a que los costes energéticos y de mantenimiento son elevados, por lo que solamente resulta competitivo en plantas con capacidad superior a 20.000 m3/d.
Como principal ventaja de este tipo de sistemas se encuentra su sencillez y robustez.
Costes de las principales técnicas de separación sólido-líquido:
-Separación por tamizado:
Costes de implantación: Un tamiz hizo puede tener un coste entre 3.500 y 8.000 €. Un tamiz vibrante entre 15.000 y 18.000 €
-Filtro banda:
Costes de implantación: Coste medio-alto. Entre 25.000-125.000€ dependiendo de las dimensión y tipo de separador
Costes de aplicación del purín: 1,5€/tonelada de purín de entrada
-Tamiz rotativo:
Costes de implantación: En torno a 25.000 € para un sistema de tratamiento de 2-3 m3/h
Costes de aplicación del purín: En torno a 0,35€/m3
-Separación de tornillo prensa:
Costes de implantación: Entre 17.000 y 21.000 €. En la explotación de Calldetenes (Barcelona), para un tratamiento de 10.000m3 de purines se estima un coste de 28.000 €
Costes de aplicación: Entre 0,5 y 0,9 €/m3 de purín de entrada. En la explotación de Calldetenes (Barcelona), para un tratamiento de 10.000m3 de purines se estima un coste de 0,66 €/m3
-Separación por centrifugación:
Costes de implantación: Coste medio-alto. Entre 40.000- 60.000 € para un sistema de 1,5-2 m3/h.
Costes de aplicación: Entre 0,6-2,3 €/m3
Aplicación en la ganadería SAT O Chope:
En el caso de la ganadería que participó en el proyecto, SAT O Chope, tiene 220 cabezas de ganado vacuno y produce anualmente más de 7.000 m3 de purines. El contenido aproximado en materia seca es de 10.2% por lo que un sistema de tamizado o de centrifugación no serían adecuados. Teniendo en cuenta el concepto de trabajar manteniendo los costes operativos y de implantación en un rango bajo, es preciso la búsqueda de un sistema que resulte económico.
En este caso, se le recomendó la selección de un sistema separador de tornillo prensa.
