Crédito:Universidad Tecnológica de Michigan
El metano producido por el estiércol y los desperdicios de alimentos en los vertederos no tiene por qué desperdiciarse. Usando digestores anaeróbicos, el gas se puede aprovechar para obtener energía.
El metano es mucho más dañino como gas de efecto invernadero que el dióxido de carbono, 25 veces más. El gas, que se produce al descomponer materiales orgánicos en ausencia de aire, no solo atrapa el calor de manera eficiente, sino que también es un peligro para la salud y la seguridad porque está muy concentrado en los vertederos. Aproximadamente la mitad de los vertederos de EE. UU. Recogen y queman metano, mitigando el peligro pero aún contribuyendo a los niveles atmosféricos de metano y dióxido de carbono. La descomposición del estiércol animal en las granjas es el principal contribuyente de las emisiones de metano en la agricultura.
Reutilizar ese gas desperdiciado es el foco de un nuevo estudio publicado en la revista Progreso ambiental y energía sostenible por ingenieros químicos de la Universidad Tecnológica de Michigan. Específicamente, examinaron la huella de carbono de la digestión anaeróbica (compostaje orgánico sin aire) que se puede utilizar para redirigir el metano hacia una fuente de energía utilizable.
"Descubrimos que el biometano producido a través de la digestión anaeróbica emite mucho menos que su equivalente de gas natural fósil, "dice Sharath Ankathi, autor principal del artículo y estudiante de doctorado en Michigan Tech. Estudiar la huella de carbono de cada producto es una forma de evaluar su impacto social, Impacto ambiental y económico, en otras palabras, cuán sostenible es, que Ankathi dice que "se define como ayudar a las generaciones actuales sin comprometer sus necesidades o las necesidades de las generaciones futuras".
Evaluación del ciclo de vida
El consejero de la facultad de Ankathi es David Shonnard, profesor de ingeniería química que dirige el Sustainable Futures Institute en el campus. También colaboraron con James Potter de AG Energy USA, y juntos, el equipo se centró en un estudio de caso de una instalación de biogás en Colorado. Su herramienta principal es una evaluación del ciclo de vida (LCA).
Un LCA se puede aplicar a cualquier actividad humana con el fin de determinar los impactos ambientales de manera integral. En otras palabras, un LCA examina la vida de una actividad. Las actividades pueden incluir operaciones comerciales, como servicios o bienes, y también se puede utilizar para comprender los comportamientos y las elecciones a nivel individual y familiar. A veces, un LCA es de principio a fin, a veces, solo analiza una parte del ciclo de vida de un producto.
En este caso, Ankathi y Shonnard cavaron en las pilas de desechos orgánicos que ingresan a Heartland Biogas Facility LLC de Colorado y evaluaron el proceso que convierte los desechos de alimentos de los restaurantes en Denver y el estiércol de las granjas lecheras cercanas a las instalaciones en biometano. una fuente de energía. Este es el primer estudio que analiza todo el ciclo de vida de la digestión anaeróbica tanto del desperdicio de alimentos como del estiércol lácteo y que incluye las emisiones de vertederos evitadas.
Residuos a la energía
Las emisiones de metano representan el 11 por ciento de las emisiones totales de gases de efecto invernadero del país; tanto el estiércol como el desperdicio de alimentos contribuyen de manera significativa. En los EE.UU, El 97 por ciento de los desechos de alimentos se entierran y se descomponen en vertederos, mientras que el estiércol se coloca más comúnmente en lagunas abiertas al cielo. pozos de almacenamiento, lodos, camas profundas para bovinos y porcinos, o gallineros de gran altura. Las vacas lecheras son las que más contribuyen a las emisiones de metano por descomposición del estiércol.
Los digestores anaeróbicos toman esas pilas descubiertas de estiércol y las colocan en grandes tanques cubiertos. Las bacterias se utilizan para descomponer los sólidos y líquidos; la clave es asegurarse de que la avería no entre en contacto con el oxígeno. El desperdicio de alimentos por sí solo no es tan eficiente en la digestión anaeróbica, de modo que mezclarlo con estiércol resuelve dos problemas con un solo proceso. Los productos finales son un digestato líquido, que se puede utilizar para fertilizantes o usos industriales, y biometano, que se puede utilizar como gas natural.
En su análisis, El equipo descubrió que el biometano producido anualmente a partir de todos los desechos de alimentos y estiércol lácteo disponibles en los EE. UU. compensaría aproximadamente el 0,74 por ciento de la demanda anual de gas natural. Los mayores ahorros provienen de las emisiones de metano mitigadas; Alrededor de 100 instalaciones de digestión anaeróbica a escala de Heartland pueden eliminar aproximadamente el 0,41 por ciento anual de las aproximadamente siete mil millones de toneladas de emisiones totales de gases de efecto invernadero de EE. UU.
El desafío de mitigar más sigue siendo grande, aunque Shonnard dice que abordar el problema como un ingeniero ayudará a que sea manejable.
"Los ingenieros manejan la complejidad simplificándola en diferentes etapas del ciclo de vida y enfocando sus esfuerzos en una pieza a la vez, ", Dice Shonnard." Las LCA nos permiten analizar el impacto ambiental de un producto, puede ayudar a centrar nuestra atención en cómo mejorar el rendimiento durante todo el ciclo de vida. Esta perspectiva alienta a convertir los desechos generados al final de la vida de un producto en productos útiles, como se muestra en este estudio ".