La fertilidad de los suelos va a depender de su contenido en materia orgánica. Es decir, esta materia orgánica es la responsable de aportar los nutrientes necesarios a la vegetación, así como de mantener las propiedades físico-químicas adecuadas para el suelo (pH, permeabilidad, absorción, conservación y temperatura).
La materia orgánica contribuye a absorber las radiaciones y regular la temperatura, a estabilizar la estructura y permeabilidad del suelo, aumentar su capacidad de retención de agua, reducir la erosión hídrica y eólica, y proteger de la contaminación al absorber plaguicidas y otros contaminantes que podrían infiltrarse hacia aguas subterráneas.
Su origen natural viene de la descomposición de los restos de seres vivos que se depositan sobre el suelo, en un proceso en el que intervienen la temperatura, el agua y determinados organismos vivos (lombrices, insectos, microorganismos, etc).
Ahora bien, su presencia natural en el suelo es escasa y no suele superar el 2% del peso seco. Un porcentaje que aún es menor cuando se trata de suelos explotados, con la consiguiente pérdida de fertilidad de los mismos.
Debido a esto, en la agricultura siempre ha habido que buscar formas de aportar materia orgánica extra a los suelos.
Este aporte extra de materia orgánica se viene realizando mediante la incorporación de rastrojos, aporte de abonos verdes, cubiertas vegetales, o bien la fabricación y aplicación de compost o fertilizantes orgánicos obtenidos a partir de residuos orgánicos de diferente origen.
Estos últimos, los residuos orgánicos, sometidos al proceso de valorización energética para la producción de biogás (digestión anaerobia), permite la obtención de materia orgánica estabilizada (digestatos o digerido) que pueden emplearse como compost o fertilizantes orgánicos.
Los digestatos son la materia sólida y líquida que queda tras el proceso de digestión anaerobia, rica en materia orgánica y mineral, que tras un adecuado control y tratamiento pueden transformarse en compost orgánico o biofertilizantes.
Así, la valorización energética de los residuos orgánicos mediante digestión anaerobia resulta una forma eficiente y rentable de gestión de estos residuos, permitiendo su reciclaje y reutilización mediante la obtención de energía limpia y renovable, además de materia orgánica de calidad para su uso como recurso en los suelos.
Compost y fertilizantes orgánicos a partir del digestatos
Los digestatos suelen obtenerse principalmente del tratamiento de lodos de depuradoras, purines y estiércol, residuos agroalimentarios o cultivos energéticos.
Estos digestatos presentan un alto contenido en impropios (fibras y partículas grandes), materia orgánica, nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K), por lo que deben someterse a procesos de acondicionamiento y tratamiento.
La normativa establece un valor límite para los Kg de N/ha anuales que pueden ser aplicados en los suelos mediante el uso de fertilizantes orgánicos y minerales, por lo que la aplicación de los digestatos de forma directa en los suelos queda restringida.
Así pues, estos digestatos previamente deben someterse a:
- Separación de fracciones (sólida y líquida) mediante uso de prensas, decanter centrífugo o procesos de membrana (nanofiltración u ósmosis inversa).
- Concentración de la fracción sólida al reducir su humedad mediante secado. Se obtiene un producto más compacto y denso en nutrientes.
- Concentración de la fracción líquida mediante evaporación. El líquido concentrado resultante puede ser empleado en la planta de biogás para diluir la materia orgánica que se incorpora al digestor.
- Pasteurización de las fracciones concentradas mediante un proceso térmico para eliminar la presencia de cualquier agente nocivo (patógeno).
Además, la fracción sólida de los digestatos puede someterse a otro tratamiento alternativo, en el compostaje. Este consiste en la putrefacción aerobia selectiva (adición de material estructural, volteo periódico y aireación opcional) que convierte a los nutrientes solubles y los carbonos contenidos en complejos de humus más estables.
Este proceso se realiza a temperaturas superiores a los 70 ˚C, con lo que el compost que se obtiene se encuentra ya higienizado.
La diferencia entre este compost y los biofertilizantes es que el compost o abono orgánico se considera un mejorador del suelo. Es decir, contribuye al contenido de materia orgánica en el mismo, pero tiene bajos niveles de nutrientes. Su función principal es la de mejorar la estructura y condiciones del suelo.
En cambio, los biofertilizantes tienen como función principal el aporte de nutrientes a las plantas.
La recuperación de nutrientes mediante stripping
Una de las tecnologías empleadas durante el tratamiento y valorización del digerido es el stripping para la recuperación de nutrientes, en este caso del amonio que contiene.
Este proceso se realiza sobre la fracción líquida del digerido y permite recuperar entre un 50-95% del nitrógeno contenido mediante la extracción de amonio y el lavado con ácido nítrico, formando nitrato amónico (NH4NO3).
Durante el inicio del proceso se incorpora óxido de calcio a la fracción líquida del digestato para incrementar el valor de pH. Esta adición de óxido de calcio permite, también, la formación de fosfato de calcio que puede recuperarse mediante precipitación y sedimentación.
De este modo, se reduce el contenido en fosfatos por debajo de los límites requeridos en la fracción líquida del digerido, permitiendo su uso posterior como fertilizante verde, y además, el fosfato de calcio extraído puede ser añadido al compostaje de la fracción sólida con el objetivo de mejorar la calidad.
Esta tecnología del stripping va a permitir, por tanto, la obtención de un fertilizante verde de alto valor y el completo reciclaje de los residuos orgánicos de partida.
Algo que implica una mejora en la eficiencia y rentabilidad de las plantas de biogás.
Beneficios derivados del aprovechamiento del uso del digestato
El aprovechamiento de los digestatos como fertilizantes o enmiendas orgánicas permite reducir la necesidad de usar fertilizantes sintéticos NPK, al tiempo que se mejora la salud de los suelos y se incrementa, a largo plazo, su capacidad para la captura de carbono.
Además, con el tratamiento de los digestatos se reduce el volumen de los mismos y se valorizan económicamente los nutrientes que contiene (N, P, K, entre otros).
Esto implica un menor consumo de combustibles fósiles para su transporte, reduciendo su coste, y un menor gasto asociado al uso de fertilizantes sintéticos. También implica una menor necesidad de espacio de almacenamiento, lo que reduce los costes e incrementa la sostenibilidad económica de la planta de biogás.
Por lo tanto, los digestatos o materia orgánica obtenida tras la producción de biogás constituyen un recurso de valor añadido que permite cerrar el ciclo de los nutrientes, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, recuperar la fertilidad del suelo y su capacidad de captura de CO2, al tiempo que mejora la eficiencia energética y los resultados económicos de las plantas de biogás.
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