Mediante tecnologías de intercambiadores de calor y de pasteurización y concentración, fabricantes de alimentos pueden llevar sus operaciones anaeróbicas al siguiente nivel.
Los procesadores de alimentos y bebidas están añadiendo cada día más operaciones de digestión anaeróbica a sus plantas de fabricación para combatir el creciente problema de los residuos de alimentos y, al mismo tiempo, conseguir ahorros en costos energéticos. Sin embargo, para maximizar el retorno sobre la inversión de la digestión anaeróbica, necesitan incorporar tecnologías innovadoras de calentamiento, pasteurización y concentración que optimicen este proceso.
Según el Servicio de Investigación Económica del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA), cada año se desperdician hasta 63 millones de toneladas de alimentos en toda la cadena de suministro. Pero muchos procesadores de alimentos y bebidas están mitigando ese desperdicio mediante el uso de la digestión anaeróbica, que consiste en una serie de procesos biológicos mediante los cuales los microorganismos descomponen el material biodegradable en ausencia de oxígeno. El procesamiento de residuos orgánicos mediante digestión anaeróbica no solo reduce las emisiones de gases de efecto invernadero al evitar la llegada de los residuos a los vertederos, sino que también genera energía renovable interna y produce un biofertilizante (digestato), rico en nutrientes valiosos, como nitrógeno, potasio y fósforo. Los fabricantes pueden vender ese biofertilizante a los agricultores, cultivadores e incluso a los jardineros, obteniendo de esta manera ingresos adicionales.
Pasteurización eficiente del digestato
La pasteurización es fundamental para vender el digestato resultante de la digestión de los residuos de alimentos. Muchos países tienen requisitos legales sobre esta pasteurización, para asegurarles a los agricultores, cultivadores y legisladores que sea segura cuando se aplique a la tierra.
Matt Hale, director internacional de Ventas y Mercadeo de HRS Heat Exchangers, con sede en el Reino Unido, recomienda el uso de un sistema de calentamiento y pasteurización como el sistema de pasteurización de sedimentos de tres tanques de HRS Heat Exchangers, que puede reducir los costos de energía hasta en un 70 por ciento. Con este sistema de tres tanques, uno de ellos se está llenando mientras que el segundo mantiene el digestato por encima de 70°C. Al mismo tiempo, el tercer tanque se está vaciando.
Los sistemas tradicionales calientan el digestor en un tanque con una camisa de calefacción –algo similar a esperar a que hierva una tetera gigante–, y luego vierten el calor una vez que ha cumplido su propósito original. El sistema HRS, sin embargo, emplea recuperación de energía y es por lo general entre dos y tres veces más eficiente. Al transferir energía del sedimento más caliente (pasteurizado) al sedimento más frío (sin pasteurizar), el consumo de energía se reduce hasta en un 70 por ciento, maximizando el uso de un calor que de otra manera se habría desperdiciado. Esto también evita la necesidad de instalar una fuente de calor adicional, como una caldera de biomasa, que puede aumentar los costos del proyecto.
Flexible y adaptable
De acuerdo con el director de ventas Hale, los fabricantes de alimentos y bebidas también pueden aprovechar el calor en su proceso de pasteurización utilizando un intercambiador con tubos internos que tienen un diseño corrugado en lugar de tubos planos, según Hale. Los tubos corrugados, como los del sistema de pasteurización de sedimentos de tres tanques de HRS, aumentan la transferencia de calor al crear turbulencia adicional y también ayudan a reducir la acumulación de residuos. En tanto que el digestato viaje por el sistema, es menos probable que se pegue a la pared del tubo. Esto reduce el tiempo de inactividad y mantenimiento y aumenta la vida útil del sistema.
Debido a que las existencias de digestato pueden fluctuar dependiendo del volumen de materia prima que se procese previamente, Hale dice que es importante que los operadores empleen un sistema de pasteurización capaz de llevar a cabo un proceso continuo, incluso cuando los niveles de existencias desciendan. Por ejemplo, el sistema de pasteurización de HRS utiliza cuatro sondas de temperatura de nivel —tres en el fondo de cada tanque y una en la parte superior. Esto significa que los tanques pueden llenarse a la mitad de su capacidad en caso de que se produzca una caída del flujo o de la demanda, lo que permite una producción continua y flexible del digestato. Sin estas sondas, el sistema funcionaría lentamente mientras espera a que los tanques se llenen, lo que no solo demandaría más calor, sino que también implicaría el gasto de ralentizar la producción o apagar el sistema y reiniciarlo.
Cómo superar los problemas de almacenamiento del digestato
Aunque los intercambiadores de calor y la tecnología de pasteurización están ayudando a los procesadores a crear digestato de calidad, los grandes volúmenes pueden ser difíciles de manejar. Una planta típica de 1,5 MW genera hasta 44.000 toneladas de digestato líquido cada año, lo que impone importantes desafíos económicos y logísticos asociados con su almacenamiento y transporte. El almacenamiento de digestato es una consideración importante para los procesadores porque este no debe aplicarse a la tierra durante todo el año. Regar el digestato en la época equivocada del año, cuando los cultivos son incapaces de absorber sus nutrientes, puede reducir su valor y contaminar el medio ambiente.
Hale recomienda reducir la porción líquida para superar estos problemas. Por ejemplo, el sistema de concentración de digestato de HRS recalienta el digestato líquido al vacío, aumentando la materia seca típicamente del 4 al 20 por ciento y reduce por tanto el volumen total de digestato producido. Esto significa que se necesita hasta un 60 por ciento menos de capacidad de almacenamiento y menos cargas de camiones, lo que ayuda a reducir los costos de transporte y la huella de carbono de una planta. El agua extraída por el proceso se recupera y puede mezclarse con la materia prima de la digestión anaeróbica, aumentando la eficiencia del digestor y reduciendo la cantidad total de energía y agua utilizada.
Relación gana-gana
Mediante el uso de tecnologías de intercambiadores de calor y de pasteurización y concentración, los fabricantes de alimentos y bebidas pueden llevar sus operaciones anaeróbicas al siguiente nivel, dice Hale. Estas tecnologías optimizan la eficiencia del proceso de digestión anaeróbica, crean otra fuente de ingresos con el biofertilizante resultante y proporcionan ahorros de energía y costos que benefician al procesador y al planeta.
