Antecedentes
El año 2013 fue proclamado como el “Año del Aire”, una fecha clave en la que la Unión Europea se propuso revisar la Política de Calidad del Aire con el objetivo de definir una nueva estrategia que mejorase la calidad del aire y por tanto, el bienestar de todos los ciudadanos. Este nuevo Programa "Aire Puro" para Europa con vigencia hasta 2030 presenta un conjunto de actuaciones que incluye medidas para ayudar a reducir la contaminación atmosférica, centradas en la mejora de la calidad del aire en las ciudades, el apoyo a la investigación y la innovación, y la promoción de la cooperación internacional.
Según la Unión Europea, el número de víctimas causadas por debido a la mala calidad del aire es superior al de los accidentes de tráfico, lo que convierte a esta en la primera causa medioambiental de muerte prematura en la UE. Las nuevas medidas adoptadas van destinadas a conseguir un aire más limpio y suponen una actualización de las normas vigentes, cuya finalidad es reducir las emisiones nocivas procedentes de la industria, el tráfico, las centrales de producción de energía y la agricultura, con vistas a aminorar sus efectos sobre la salud humana y el medio ambiente.
Sin embargo, la contaminación atmosférica no solo causa problemas de salud sino también causa daños en los ecosistemas. Los contaminantes atmosféricos más dañinos para los ecosistemas son el ozono (O3), el amoníaco (NH3) y los óxidos de nitrógeno (NOx). Estos dos últimos gases junto con el SO2 contribuyen a la acidificación de suelos, lagos y ríos, causando la pérdida de animales y plantas. Además de causar la acidificación, las emisiones de NH3 y NOx también causan desequilibrios en los ecosistemas acuícolas y terrestres debido a la introducción de nitrógeno en exceso, originando cambios en la diversidad de especies y la invasión de especies nuevas.
Según diversos estudios llevados a cabo en varios países, el sector agrícola, y concretamente el ganadero, está directamente relacionado con la emisión de diferentes tipos de gases emitidos a la atmósfera, siendo uno de los más importantes el NH3, que se genera por la descomposición de la urea y del ácido úrico contenidos en los residuos. Las emisiones dependen de la especie animal, su edad, peso, dieta, alojamiento y el tipo de almacenamiento y gestión de las excretas. La importancia del NH3 radica en su capacidad para formar aerosoles, su capacidad para acidificar suelos, aguas subterráneas y superficiales y su potencial de eutrofización. Además contribuye a la formación de partículas PM2.5, que resultan dañinas para las personas ya que atacan al sistema cardiovascular. En Europa, la mayor fuente de emisiones de NH3 sigue siendo el sector agroganadero, con una contribución del 94% del total de emisiones, aunque se han reducido un 10% desde el año 1990 como resultado de la reducción de la cabaña ganadera y cambios en el manejo y gestión de los residuos ganaderos y los fertilizantes.
Proyecto Life Ammonia Trapping
El proyecto Life Ammonia Trapping tiene por objetivo contribuir a la reducción de las emisiones de NH3 a la atmósfera generadas por los residuos ganaderos que se producen en las granjas de ganado porcino y avícola, y recuperar dicho NH3 en forma de una sal de amonio que es un fertilizante de alto valor. Para cumplir con este objetivo, los investigadores del ITACyL y de la UVa junto con la empresa Ingeniería y Desarrollos Renovables S. L. (Inderen) desarrollan dos prototipos para la reducción de las emisiones de NH3 que se instalarán y ensayarán en una explotación avícola ubicada en Aldealafuente en la provincia de Soria (Avícola Ciria S. L.) y en una de las explotaciones de la empresa Desarrollos Porcinos de Castilla y León (Deporcyl), ubicada en Guardo (Palencia).
Además, se realizan estudios para recuperar NH3 a partir de dos procesos de gestión de estiércoles como son el compostaje y la digestión anaerobia. En el primer caso se trata de mejorar el proceso de compostaje recuperando el NH3 que se volatiliza durante dicho proceso y devolviéndolo al compost, incrementando así su valor fertilizante al incrementar su contenido en nitrógeno. En el segundo caso, en el que está implicada como socio beneficiario la empresa Enusa Industrias Avanzadas, S. A., se trata de recuperar el exceso de NH3 que se genera durante la digestión anaerobia para mejorar el rendimiento del proceso y de equilibrar el contenido en nutrientes de dicho digestado.
Funcionamiento de los prototipos
Los prototipos desarrollados se basan en la tecnología de membranas hidrófobas permeables a los gases. El proceso se basa en la capacidad que tiene el NH3 de atravesar la membrana pudiéndose recuperar en una solución ácida al otro lado de dicha membrana. Una vez el NH3 se concentra en la solución ácida, se combina con los iones H+ para formar iones amonio (NH4+) no volátiles, convirtiéndose en una sal de amonio que se puede usar como fertilizante, y neutralizando el ácido, de manera que la solución producida no tendría que ser neutralizada para su uso posterior. Este producto fertilizante se puede exportar fuera de la granja hacia regiones donde sea necesario, lo cual evitaría la contaminación nitrogenada al suelo, agua y al aire en zonas con exceso de nutrientes, como por ejemplo las zonas vulnerables.
A lo largo del proyecto se van a diseñar dos prototipos: uno para líquidos y otro para gases. El prototipo para líquidos se utiliza para capturar el NH3 del purín y del digestado, de tal manera que las membranas van sumergidas en estos líquidos. Y el prototipo para gases captura el NH3 del interior de los alojamientos y del compostador donde se lleva a cabo el proceso de compostaje de gallinaza.
La recuperación de NH3 con la tecnología de membranas permeables a los gases a partir de los residuos ganaderos porcinos y avícolas contribuye, no solo a disminuir las emisiones de NH3 a la atmósfera, sino también a recuperar el nitrógeno en forma de un fertilizante de alto valor económico, fácilmente exportable desde zonas con exceso de nitrógeno hacia zonas con demanda nitrogenada. En estos momentos el proyecto Ammonia Trapping está es su fase inicial de diseño y fabricación de los prototipos.
Ejemplo de aplicación del prototipo de membranas para la recuperación de amoníaco del purín
Autoría de las fotografías: Cristina Seco. Ubicación: Granja Deporcyl