Ocho tecnologías innovadoras ofrecen soluciones para la gestión del estiércol

La primavera pasada, el Yield Lab Institute anunció el Manure Innovation Challenge, una competencia de inicio para tecnologías y productos de gestión innovadores que se relacionan con el estiércol, las aguas residuales, los nutrientes o las emisiones residuales.

Hubo 63 solicitantes en todo el mundo, y ocho de ellos fueron elegidos para participar en el desafío, donde se les brindó tutoría, orientación estratégica comercial y acceso a la red durante varios meses.

Al final del desafío, cada una de las ocho nuevas empresas dio un discurso a un panel de partes interesadas globales en tecnología agrícola para tener la oportunidad de ganar un premio de  50.000 dólares.

Estos argumentos, que explican sus soluciones escalables para ayudar a que el estiércol sea más valioso, sostenible y manejable, también se presentaron al público a través de un seminario web el 2 de junio.

Al final del seminario web, Digested Organics fue anunciado como el ganador del desafío. Aquí hay más sobre su tecnología, así como sobre los otros participantes en el desafío.

Con sede en Michigan, Digested Organics ofrece soluciones avanzadas de filtración para transformar el estiércol en agua limpia, fertilizantes concentrados y energía renovable.

Esto se logra a través de dos tecnologías principales de filtración, explicó el CEO de Digested Organics, Bobby Levine.

Después de que el estiércol crudo pasa a través de una prensa de tornillo para eliminar fibras grandes, el líquido se bombea a través de un sistema de ultrafiltración (UF) hecho de tubos de membrana de acero inoxidable poroso. Los sólidos suspendidos, el fósforo y los patógenos permanecen dentro del tubo, mientras que el agua y los componentes disueltos pasan a través de la pared del tubo.

«El sistema es increíblemente simple y robusto», dijo Levine. «No hay partes móviles dentro del filtro, solo una bomba centrífuga para hacer circular el estiércol».

El concentrado de UF resultante se puede usar para fertilizantes o compostaje, o se puede digerir para la producción de biogás.

El permeado UF se puede usar directamente para riego o pasar por la segunda tecnología de filtración: Osmosis inversa de dos pasos (TSRO). Esto da como resultado agua limpia para su reutilización o descarga donde está permitido, y un segundo producto fertilizante que es rico en amoníaco-nitrógeno y potasio.

El sistema está completamente automatizado y puede dimensionarse para diferentes cantidades de flujo de estiércol, por lo que es escalable para granjas grandes o pequeñas.

«En general, podemos lograr un 65 por ciento de recuperación de agua del estiércol crudo», dijo.

Esto da como resultado menores costos de arrastre y dispersión de estiércol, mayor capacidad de almacenamiento en lagunas, menos camiones en las carreteras y campos, y menor consumo de agua dulce en la granja. También puede reducir el costo de llevar estiércol crudo a los digestores al concentrarlo previamente.

«Por lo general, producimos permeado de UF por aproximadamente medio centavo por galón de estiércol o digestato y podemos producir agua por aproximadamente 1.5 centavos por galón, que es mucho menos que la mayoría de los costos de transporte y distribución», dijo.

Actualmente tienen tres instalaciones agrícolas comerciales y varios proyectos grandes en proceso, y esperan filtrar más de 1 millón de galones de estiércol todos los días a principios del próximo año.

BioFiltro

BioFiltro desarrolló un sistema de aguas residuales con gusano capaz de eliminar del 70% al 90% de los nutrientes del estiércol líquido.

Mai Ann Healy, directora de desarrollo comercial de BioFiltro, con sede en California, dijo que su sistema patentado consiste en un recipiente de contención lleno de astillas de madera, roca de río y celdas de drenaje. Introducen gusanos y microbios para crear una biopelícula, que digiere la mayoría de los contaminantes.

El estiércol recogido de un granero fluirá a través de un separador sólido. La porción líquida va a un tanque de ecualización y luego se irriga a través del recipiente de contención. En aproximadamente cuatro horas, se filtra hasta el fondo del recipiente y luego sale a través de tuberías.

El movimiento de excavación de los gusanos airea el sistema, lo que resulta en un 95% menos de uso de energía en comparación con otras tecnologías. Los gusanos también generan caca o moldes, un material que es buscado por los agricultores y jardineros, ya que se ha demostrado que aumenta el rendimiento de los cultivos, la retención de agua y la salud del suelo.

Estudios de terceros concluyeron que este sistema reduce el metano hasta en un 100%, el dióxido de carbono hasta en un 85% y el amoníaco hasta en un 110%.

Los agricultores pueden vender los castings y los créditos de carbono de este sistema.

«Incluso cuando se tiene en cuenta el costo de diseñar, construir y operar nuestro sistema, cada Holstein generará unos 174 dólares por año, mientras que un Jersey generará 145. Simplemente, nuestros gusanos hacen que la sostenibilidad, la gestión ambiental y la salud animal no solo algo correcto y fácil de hacer, pero también rentable”, dijo Healy.

La compañía cuenta con sistemas completos a escala comercial desplegados en Washington, Oregón y California, y hasta la fecha ha tratado con éxito más de 100 millones de galones de lecherías, bodegas, procesadores de alimentos y sistemas sanitarios.

Biomass Controls

Biomass Controls es una corporación de beneficio público que se fundó en 2015 en Connecticut. Desarrolló una refinería descentralizada que utiliza la pirólisis para reducir los sólidos del estiércol en volumen, eliminar los patógenos y preservar el carbono como una enmienda del suelo.

«Nuestra refinería convierte los sólidos de estiércol en productos valiosos que proporcionan beneficios económicos y ambientales a los agricultores», dijo Jeff Hallowell, CEO y fundador de Biomass Controls.

Estas refinerías patentadas han estado operando en los EE. UU. Y la India desde 2016 y procesaron sólidos de lodos fecales de humanos, vacas lecheras y cerdos.

“Importante para el diseño fue una solución escalable que pudiera operar en diferentes climas. Tuvo que configurarse rápidamente para operar en unos pocos días. Los controles tenían que ser fáciles de usar para que los operadores con poca capacitación pudieran iniciar y apagar el sistema ”, dijo Hallowell.

Los beneficios medioambientales incluyen la reducción de los gases de efecto invernadero, el olor y el tráfico rodado debido a la reducción de volumen.

El producto biochar resultante se puede volver a colocar en la tierra para reponer el carbono y mejorar el contenido orgánico del suelo.

Chonex

Chonex es una empresa de reciclaje de nutrientes fundada en Alabama para convertir el estiércol de aves de corral en un fertilizante y proteína de mayor valor. La compañía toma su nombre de los cuatro elementos de las proteínas (carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno) que se extraen del estiércol de aves de corral a través de un proceso biológico utilizando larvas de mosca soldado negra.

En su proceso patentado, el estiércol fresco se recolecta todos los días y se transporta a una instalación de 6.000 pies cuadrados en Robertsville, Alabama. Se agrega una mezcla secreta de inhibidores de amoníaco, probióticos y aditivos para aumentar el valor nutritivo del estiércol.

Las bombas de cavidad progresiva miden el estiércol en un sistema de rejilla y bandeja para alimentar a las larvas de mosca. Una pantalla giratoria separa las larvas y el fertilizante, y se utiliza un secador de calidad farmacéutica para garantizar que se conservan todos los microbios y enzimas beneficiosos.

Recibieron la aprobación de la FDA para producir piensos proteicos hechos de estiércol de aves de corral, pero decidieron centrarse primero en la producción de fertilizantes orgánicos, ya que se prevé que ese mercado se duplique en los próximos cinco años, informó Michael Lynch, CEO y cofundador de Chonex.

La instalación de procesamiento actual recicla una tonelada de estiércol húmedo en $ 1,000 en productos secos y vendibles por día. Planean construir una instalación modular totalmente automatizada de ocho toneladas adyacente al sitio piloto este verano.

Macetas

Matthew Freund, presidente y fundador de CowPots, es un productor lechero de segunda generación en Connecticut. Inventó una maceta biodegradable a base de estiércol.

«Este concepto nació por necesidad hace 20 años, creando una solución que era económicamente viable para nuestra granja, escalable y capaz de cumplir con las regulaciones para el manejo de nutrientes», dijo Freund.

Desarrollaron un proceso patentado para separar las fibras, eliminar el olor y formar un exceso de estiércol de vaca en un producto de valor agregado. Es la única maceta biodegradable de fabricación estadounidense que es 100% renovable, reciclada y ofrece un importante paquete de nutrientes.

El proceso de fabricación tiene cero emisiones y utiliza metano y energía solar para la producción. La instalación de cero desechos se encuentra a unos cientos de pies de la granja donde abunda la materia prima.

La fabricación se ha expandido de un solo producto en 2005 a 14 macetas diferentes vendidas internacionalmente, así como esquinas protectoras y muchos productos personalizados, como tazas de cebo, bandejas de lechuga, camisetas de golf, esqueletos de destino e incluso urnas.

«Nuestro producto desplaza el plástico y reduce el costo de eliminación para los consumidores, productores y municipios porque está destinado a ser plantado directamente en el suelo», dijo Freund.

Se ha demostrado que las macetas a base de estiércol se descomponen tres veces más rápido que otras macetas de siembra biodegradables y mejoran la madurez de la planta y la producción de frutos.

Su mayor obstáculo son los costos de envío, especialmente para clientes internacionales. Están estudiando la licencia de la tecnología.

N2 aplicado

La pérdida de nutrientes por amoníaco volátil conduce a pérdidas económicas e impacta la huella de carbono de la granja. N2 Applied en Noruega ha desarrollado una tecnología que permite a los agricultores agregar nitrógeno del aire al estiércol y convierte el amoníaco en el estiércol en nitrato de amonio.

“Nuestra solución es un tamaño de unidad de un tractor que usa electricidad para separar el aire. Al mezclar el nitrógeno del aire con el estiércol, se obtiene un fertilizante líquido muy eficiente únicamente de los recursos de la granja «, dijo Trond Lund, jefe de desarrollo de negocios de N2 Applied.

Al agregar nitrógeno, mejoran el equilibrio nitrógeno-fósforo de la suspensión, detienen la formación de metano, reducen el olor y reducen la necesidad de fertilizantes químicos.

Tienen unidades que operan en granjas en Escandinavia, el Reino Unido y Sudáfrica. Se ha demostrado que detiene el 90% del amoníaco liberado del estiércol, aumentando la eficiencia del uso de nitrógeno en un 30% y reduciendo la huella de carbono en un 27%.

«La tecnología tiene un potencial global», dijo Lund. «La tecnología puede ampliarse desde pequeñas granjas a grandes granjas y plantas de biogás».

Phinite

Utilizando humedales artificiales, Phinite puede convertir el estiércol en fertilizante y combustible bioenergético.

«El estiércol está mojado, y los sistemas de secado que convierten el estiércol en productos comercializables son demasiado caros», dijo Jordan Phasey, CEO y fundador de Phinite en Carolina del Norte.

«Se necesita la misma cantidad de energía para evaporar una tonelada de agua que para conducir un automóvil a 2,000 millas», agregó.

Como alternativa, creó un humedal de secado de lodos y lo comercializó a gran escala en Carolina del Norte, el segundo estado productor de carne de cerdo más grande.

El sistema tiene una patente y dos pendientes. Ha sido aprobado para su uso en Carolina del Norte con el apoyo del gobierno estatal.

El funcionamiento del sistema es simple. El estiércol se bombea desde la laguna de la granja hasta el humedal artificial, donde las plantas crecen sus raíces a través del material y lo secan naturalmente usando energía solar y evapotranspiración.

«Es un proceso de un solo paso, y el material final es lo suficientemente seco como para ser comercializado directamente como fertilizante y tiene un NPK de 3-12-2», dijo Phasey.

Construyen los sistemas en asociación con los agricultores y están trabajando para llevar el fertilizante al mercado.

Espera ganancias para el agricultor de $ 11,000 al año. A un costo de $ 58,000 para construirlo, hay una recuperación de la inversión de cinco años. «Para los agricultores que enfrentan más de 100,000 dólares en costos de eliminación de lodos, esta es una propuesta de valor espectacular», dijo Phasey.

Los humedales son complementarios con la digestión anaerobia. «Esto significa que el sistema es escalable y adecuado para su uso en casi todas las operaciones de cerdos y productos lácteos, no solo en los Estados Unidos, sino en todo el mundo», dijo.

Estos humedales eliminan la contaminación del agua de la cría de animales y cierran el ciclo del uso de nutrientes del estiércol al devolver esos nutrientes a las regiones de cultivo donde pertenecen.

En combinación con la digestión anaeróbica, el humedal da como resultado una reducción del 70% en las emisiones de gases de efecto invernadero de la producción animal y una reducción del 70% en los olores.

Bioenergía SoMax

La plataforma de reciclaje elemental de SoMax Bioenergía es un conjunto de tecnologías que descompone los materiales orgánicos en sus componentes base. Una vez desglosados, esos elementos se utilizan para crear una variedad de nuevos productos.

Además de tratar las aguas residuales y el desperdicio de alimentos, han desarrollado un sistema para el estiércol lácteo utilizando la carbonización hidrotermal (HTC).

«HTC es un proceso químico térmico que logra más del 90 por ciento de eficiencia de carbono en minutos y horas en lugar de semanas y meses», dijo Dan Spracklin, CEO y fundador de SoMax Bioenergía en Pensilvania, mientras lo comparaba con los más comunes. prácticas de aplicación a la tierra y digestión anaerobia.

HTC descompone los desechos en sus componentes elementales utilizando temperaturas suaves (375 ° F) y presión. El reactor, construido en un contenedor de envío estándar, puede procesar 16.000 toneladas por año. Se puede reducir a tan solo 2,500 toneladas, o aumentar al aumentar el número de reactores.

El sistema está diseñado para funcionar las 24 horas, los 7 días de la semana, con el agricultor a cargo de garantizar que se suministre el estiércol y que los productos finales se retiren y almacenen.

El estiércol se inyecta con un activador químico. Después de cuatro horas, la suspensión se deshidrata y se separan dos corrientes de producto distintas. El producto sólido es carbón activado, y el producto líquido es una suspensión fertilizada para uso en la granja o procesada por tecnologías adicionales.

El carbón activado tiene múltiples usos industriales, y se prevé que su mercado crecerá un 8% de crecimiento anual compuesto en los próximos cuatro años.

Spracklin dijo: “Si tuviéramos que aprovechar solo el 5 por ciento del mercado de productos lácteos [estiércol], veríamos 2,3 mil millones de dólares en ventas. Con solo el 5 por ciento del mercado total direccionable (estiércol animal, desperdicio de alimentos, biosólidos), veríamos 48 mil millones de dólares en ventas”.

Para una granja de 5.000 vacas, esto se traduce en una ganancia anual de poco menos de $ 300 por vaca para la leche y más de $ 450 por vaca para el estiércol. “Al incluir un crédito de carbono de $ 50 por tonelada, el beneficio [del estiércol] aumenta a cuatro veces el de la leche, creando un escenario en el que la leche ya no es el principal impulsor económico de la lechería, sino un subproducto de la producción de carbón activado «, Dijo Spracklin.  marca final

El desafío fue organizado por The Yield Lab con la orientación de World Wildlife Fund, Newtrient y Dairy Farmers of America, y el generoso patrocinio de Cargill, The Maschhoffs y WeWork Food Labs.

Nota: En la portada se ve un collage de fotos de las ocho startups para participar en el Reto de Innovación de Estiércol, anunciado por el Yield Lab Institute la primavera pasada.

FOTO 1: El estiércol líquido se transforma en agua limpia y fertilizantes concentrados mediante un sistema de ultrafiltración y un proceso de ósmosis inversa de dos pasos diseñado por Digested Organics. Foto cortesía de Digested Organics.

FOTO 2: En el sistema BioFiltro, el estiércol líquido se riega sobre recipientes de contención llenos de astillas de madera, rocas de río, gusanos y microbios para reducir las emisiones, limpiar el agua y generar moldes de gusanos que se pueden comercializar como una enmienda del suelo. Foto cortesía de BioFiltro.

FOTO 3: Esta refinería descentralizada de Biomass Controls utiliza la pirólisis para reducir los sólidos del estiércol en biocarbón. Esto reduce el volumen, mata a los patógenos y conserva el carbono para otros usos. Foto cortesía de Biomass Controls .

FOTO 4: En las instalaciones piloto de Chonex, el estiércol de aves de corral se convierte en fertilizante y alimentación de proteínas a través de un proceso biológico utilizando larvas de mosca soldado negra. Foto cortesía de Chonex .

FOTO 5: CowPots crea macetas de siembra biodegradables y ricas en nutrientes y otros productos a partir de sólidos de estiércol. Foto cortesía de CowPots.

FOTO 6: La unidad N2 aplicada extrae nitrógeno del aire y lo agrega a la suspensión de estiércol para crear un fertilizante líquido más eficiente. Foto cortesía de N2 Applied.

FOTO 7: El humedal cubierto cubierto a la izquierda fue diseñado por Phinite para secar naturalmente el estiércol líquido de la laguna.  Foto cortesía de Phinite .

Por Karen Lee – Editora de Progressive Dairy -Publicado en el portal www.progressivedairy.com   

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