Plantas de biogás a partir de la paja del arroz

El arroz es el segundo cereal de mayor producción del mundo, cultivándose cada año cerca de unos 500 millones de toneladas de este grano.

Esta gran cantidad de cultivo genera también un gran volumen de biorresiduos, la paja del arroz. Un biorresiduo difícil de gestionar que supone un problema para los agricultores de todo el mundo.

Los métodos tradicionales empleados para su gestión traen consigo graves consecuencias medioambientales y para la salud, como son las emisiones de gases de efecto invernadero y serias afecciones respiratorias.

Esto ha supuesto la necesidad de encontrar soluciones alternativas a estos métodos tradicionales que se enmarquen dentro de la perspectiva del desarrollo sostenible y la economía circular. 

Darle un nuevo uso a este biorresiduo mediante su valorización energética en una planta de biogás puede ser una de ellas.

 

Problemáticas que genera la paja del arroz 

La paja del arroz es un volumen de residuo que se genera en un periodo de tiempo muy corto, ya que el arroz se cosecha en unas pocas semanas, llegando a producir una media de 5-6 tn de paja por hectárea de cultivo.

Esta paja no resulta ser un buen ingrediente para la alimentación animal y su alto contenido en fibras lignocelulósicas dificultan su picado (se necesita tres veces más energía para picarla que cualquier otro cereal).

Por ello, las soluciones que hasta ahora se han dado para la gestión de este residuo para los agricultores son el quemar los rastrojos o bien dejar que se descompongan sobre el terreno. Algo que provoca problemas ambientales, más aún en entornos naturales y con alto valor ecológico, como suelen ser los humedales donde se desarrolla el cultivo.

 

La quema del arroz

La quema del arroz es una de las prácticas tradicionales. Los agricultores consideran que favorece la destrucción de esporas de hongos, así como de bacterias y semillas de malas hierbas. Además, facilita la incorporación de determinados nutrientes al suelo.

Pero la realidad es que esta práctica, muy generalizada, provoca problemas graves de contaminación por emisiones de CO2, metano (CH4), óxidos de nitrógeno (NOx), óxidos de azufre (SOx), hidrocarburos, dioxinas y partículas de distinta naturaleza. 

Esta contaminación afecta a la salud de las zonas circundantes a los cultivos (poblaciones), así como considerables problemas medioambientales.

La alta concentración temporal de estas emisiones puede ocasionar problemas de contaminación local, incrementando los problemas respiratorios agudos, asma o alergias en la población.

Es por esto que la quema de la paja del arroz ha sido restringida en muchos países del mundo y que la Política Agrícola Común (PAC) condiciona la entrega de las ayudas agroambientales a la utilización preferente de sistemas de gestión alternativos.

 

Triturado y descomposición de la paja del arroz sobre el terreno

La otra forma de gestión de la paja del arroz que se viene empleando, el triturado y descomposición sobre el terreno, tiene también sus problemas.

Este sistema solo es viable si se realiza adecuadamente, ya que las consecuencias son la generación de malos olores, emisiones de gases de efecto invernadero y la degradación de las aguas de los arrozales por contaminación y anoxia.

El suelo debe laborarse a poca profundidad para trocear la paja, lo que favorece su descomposición, y facilitar la aireación de los restos orgánicos que quedan mezclados con el suelo un mínimo de 30-40 días antes de la inundación de los campos.

Un proceso necesario para evitar parte de la toxicidad y los problemas generados por la descomposición, y reducir así las emisiones de metano.

Además, este sistema debe realizarse en unos tiempos determinados para completar la incorporación de los restos orgánicos al suelo. Si el tiempo que se da no es suficiente, repercutirá negativamente en el crecimiento del cultivo siguiente.

Del mismo modo, se debe controlar la cantidad de paja que se tritura e incorpora al suelo. Un exceso de esta puede generar deficiencias nutricionales, aumentar la salinidad del medio, producir toxicidad por azufre, lo que afecta al rendimiento de los cultivos y aumenta las emisiones de H2S a la atmósfera.

Las consecuencias ambientales, para la salud y para el propio rendimiento de los cultivos de estos dos sistemas tradicionales de gestión de la paja del arroz han hecho necesario el plantear otras alternativas que den solución a su gestión. 

Alternativas que den un nuevo uso a este biorresiduo, considerándolo como un recurso del que obtener un aprovechamiento, como puede ser el energético.

 

¿Quieres saber más sobre como aprovechar los residuos agroindustriales?

 

Las plantas de biogás como alternativa a la gestión de la paja del arroz 

Convertir la paja del arroz en biogás mediante un proceso de biodigestión anaerobia es una alternativa válida para dar una solución sostenible y de economía circular a los problemas que genera este residuo.

La materia orgánica (paja del arroz) sometida a biodigestión anaerobia se transforma en gas metano (biogás).

Si el biogás se somete a un proceso de purificación (upgrading) se obtiene el biometano, un gas renovable de calidad y usos similares al gas natural, que puede inyectarse en las redes de distribución y transporte de este.

Una fuente de energía renovable almacenable, que se puede usar para producir electricidad, calor o como carburantes.

Además, en el proceso también se generan productos derivados (digestatos) como fertilizantes y compost orgánico que pueden ser empleados en los campos para la recuperación de los suelos.

Aplicar esta tecnología para la gestión de la paja del arroz es ya una realidad en la India, donde se instalarán las primeras plantas de biogás industrial para transformar este biorresiduo en biometano.

Gracias al acuerdo firmado por Genia Bioenergy con una compañía india, se diseñarán once plantas de biogás para la gestión de la paja del arroz que se instalarán en este país, el segundo productor mundial de este cereal.

Cada planta de biogás tendrá la capacidad de tratar 48.000 tn/año del biorresiduo y producir unos 16,5 millones de Nm3/año de gas de origen renovable, lo que equivale a unos 92 GWh anuales de energía.

El biogás, sometido a upgrading y convertido en biometano será inyectado a la red de gas y usado como combustible en algunos de los más de cuatro millones de vehículos pesados y turismos movidos a gas en el país.

El conjunto de las 11 plantas de biogás proyectadas, y puestas en marcha a partir del 2023, serán capaces de valorizar hasta 66.000 hectáreas de arrozales (el equivalente a 60% de todos los cultivos de arroz de España) y producir energía anual suficiente para que circulen durante un año 69.000 vehículos. 

Esto supone conseguir evitar la emisión de 342.540 tn de CO2 a la atmósfera cada año, el equivalente a lo que absorbería un gran bosque de 42.800 árboles.

Una solución tecnológica que permite obtener valor económico, de lo que antes era un residuo, en forma de biogás y productos fertilizantes, y además evita la emisión de gases de efecto invernadero a gran escala y la degradación de las aguas.

El proyecto piloto que permitió el desarrollo de esta tecnología fue promovido por la Conselleria de Agricultura, Medio Ambiente, Cambio Climático y Desarrollo Rural de la Generalitat Valenciana, en el que Genia Bioenergy participó junto a Enagás, Naturgy y Nedgia para resolver la gestión de la paja del arroz en la Albufera de Valencia.

Llevar esta tecnología hasta la India ha supuesto que la búsqueda de una respuesta a un problema local se haya convertido en una solución global.

Plantas de biogás