CASOS D’ÈXIT

• Substrats i abastiment: Fems de gallina provinents de granges avícoles de la zona (dezenes de milers de tones/any), subministrats diàriament i a curt radi de transport. S’hi afegeixen pellets de palla (residu de cereal compactat) com a co-substrat ric en carbonienergetische-biomassenutzung.de. Aquest mix aprofita nutrients d’un residu problemàtic (gallinassa) i la palla com a font d’energia addicional.
• Composició i nutrients: El fem de gallina és molt ric en nutrients (N total ~2–4%, P₂O₅ ~2%, K₂O ~2% en pes fresc) i en matèria orgànica, mentre que la palla aporta carboni estructural. Destaquen continguts elevats de proteïna i urea que resulten en alta concentració d’amoni i baix relació C/N, factors que poden dificultar la digestió anaeròbia link.springer.com. També conté altes concentracions de calci i fòsfor (per l’alimentació de les aus) que poden precipitar en el bioreactor.
• Característiques físiques: La gallinassa fresca té una humitat moderada (~55–65%), amb textura semisòlida i partícules fines barrejades amb restes de llit (palla picada), pinso no digerit i algunes plomes. Els pellets de palla, pel contrari, són un material sec (>90% MS) i fibrosament dens. La combinació d’ambdós facilita un substrat amb consistència bombejable un cop diluït amb una mica d’aigua.
• Reptes i solucions: L’elevat nitrogen amoniacal del fem pot inhibir els metanògens si s’acumula en excéslink.springer.com. Per mitigar-ho, a ReGeB es practica la co-digestió: la palla (i altres residus orgànics com menjar descartat en etapes recents) dilueix la concentració d’amoni i equilibra el C/N, reduint la toxicitat i millorant la producció de biogàslink.springer.com. A més, es pot ajustar la càrrega orgànica i aportar aigua per mantenir el medi del reactor en condicions òptimes (pH neutre i amoni per sota del llindar inhibitòri). La presència de calci i fosfats es gestiona amb neteges periòdiques dels digestors per retirar sediments (sals precipitades com estruvita o carbonats).

• Configuració dels digestors: El sistema consta de digestors anaerobis de mescla completa (CSTR) funcionant en continu. S’instal·laren probablement dos reactors en sèrie per assegurar temps de residència suficient. Operen en règim mesòfil (~37–40 °C) per compatibilitat amb fems (a temperatures termòfiles el risc d’inhibició per amoni augmenta). Cada digestor disposa d’agitadors i jaquetes de calefacció, aprofitant la calor del motor de cogeneració per mantenir la temperatura òptima.
• Gestió de les emissions i seguretat: Els tancs de càrrega i els digestors estan tancats per controlar olors i emissions d’amoníac. El biogàs generat (principalment metà i CO₂) s’acumula sota cúpules de doble membrana que fan de gasòmetre flexible i regulador de pressió. Un sistema de desulfuració biològica i/o filtres de carbó actiu s’encarrega d’eliminar el sulfur d’hidrogen (H₂S) del biogàs abans del seu ús com a combustible, protegint així els motors i complint els límits de corrosió. La planta disposa d’una torxa de seguretat per cremar excés de gas en cas necessari, garantint la seguretat.
• Ús del biogàs – evolució: Inicialment, el biogàs produït (uns 600–700 m³/h en condicions originals) alimentava motors de cogeneració de 1,3 MW_el que produïen electricitat (abocada a la xarxa amb tarifa FIT) i calor per a usos interns yumpu.com. Posteriorment, amb la modernització, la planta s’ha adaptat per upgrading del biogàs a biometà: es purifica el biogàs fins a >97% CH₄ i s’injecta directament al gasoducte natural d’alta pressió (50 bar) nowega.de. Des de 2024, la capacitat d’injecció és d’aproximadament 114 GWh/any, suficient per abastir ~7.000 llars amb gas renovable nowega.de. Aquest canvi ha anat acompanyat d’una diversificació de substrats (incloent residus alimentaris municipals) per augmentar la producció de metà nowega.de. El biogàs s’envia a una unitat d’upgrading (membranes o escurat químic, segons disseny) situada al complex, on s’eliminen el CO₂, l’H₂S i altres impureses per obtenir biometà d’alta puresa, apte per la injecció.
• Disseny per a manteniment: Considerant la naturalesa del fem, el sistema de digestors de ReGeB va ser concebut per facilitar tasques de neteja i manteniment. S’incorporaren accessos amplis i vàlvules de purga de sediments, permetent retirar acumulacions de sorres, calç fosfatada i altres sòlids inerts que es dipositen amb el temps (una problemàtica habitual quan es digereixen dejeccions amb molta cendra mineral). Això assegura la continuïtat operativa i la capacitat efectiva dels reactors a llarg termini.

En termes generals:

1. Separació mecànica prèvia del digestat fermentat per obtenir les fraccions líquida i sòlida.
   • La fracció sòlida es pot:
     • Emmagatzemar per aplicació directa com a fertilitzant.
     • Barrejar posteriorment amb el concentrat per assecatge si cal.
   • Evaporació al buit
2. El filtrat líquid es tracta mitjançant evaporació al buit, utilitzant l’energia tèrmica residual de la unitat de cogeneració a través d’intercanviadors de calor. El filtrat líquid s’acidifica amb àcid sulfúric per, Evitar la volatilització de l’amoniac (NH₃) i facilitar la conservació de nutrients.
3. Sistema d’evaporació multietapa (Arnold & Partner AG) que permet una elevada capacitat de concentració del digestat amb un consum energètic molt eficient: només 0,3 kWtérm per litre d’aigua evaporada. El vapor generat en una etapa serveix per escalfar la següent (gràcies a la reducció progressiva de la pressió). Redueix el consum tèrmic fins a 0,25 kWₜ/l (fins a 4 litres d’aigua evaporada per kWₜ). El vapor d’amoni lliure es pot recuperar com a solució de sulfat d’amoni (SSA) si es desitja.
4. El producte concentrat resultant conté tots els nutrients del digestat original excepte l’amoni, que és convertit en solució de sulfat d’amoni (SSA). És molt net (NH₄-N < 5 mg/l, DQO < 30 mg/l).
5. El condensat net, lliure d’amoni, es condensa i es pot abocar directament a una massa d’aigua receptora (aigua vertible). També es pot reutilitzar com a aigua de procés
6. Reducció del volum del digestat líquid en un 70%, el que redueix significativament els costos de transport i aplicació.
7. Gestió de gasos residuals:
   1. El conducte de la bomba de buit es connecta a la cambra de gas del biodigestor:
      1. Els asos residuals (H₂S, CH₄) es reincorporen al procésg → es metabolitzen o es cremen.
8. Control i automatització:
   1. Tot el sistema és controlat automàticament mitjançant PLC.:

Opció de combinació amb assecador:

• Es pot integrar amb un assecador de cinta o similar per:
  • Granular el concentrat.
  • Utilitzar el vapor del secador com a font tèrmica addicional (optimitzant eficiència).
  • Evitar neteges de vapor complicades.

En resum, la planta Bersenbrück integra un sistema complet de valorització del digestat per reduir volums i convertir-lo en fertilitzants utilitzables. El flux general és:

1. Separació sòlid-líquid: En sortir del digestor final, el digestat (pasta amb ~5-8% de sòlids) es dirigeix a un equip de separació de fases (per exemple, un torn de screw press o centrifugadora). Aquest pas divideix el digestat en una fracció sòlida (fems digerit amb alt contingut de matèria orgànica i fòsfor) i una fracció líquida (rica en nitrogen amoniacal i potassi)yumpu.com. La separació s’efectua aprofitant l’emmagatzematge final dels reactors (end storage) i és clau per tractar cada corrent de manera òptima: la part sòlida es pot manejar com a adob orgànic semi-sec, i la part líquida es pot concentrar eficientment.
2. Tractament de la fracció líquida: Consisteix en concentrar els nutrients dissolts i extreure’n aigua neta, mitjançant una instal·lació d’evaporació al buit multi-etapa subministrada per Arnold & Partner AG yumpu.com. Els sub-etapes principals són:
   1. Tanc de regulació: La fracció líquida separada es recopila en un dipòsit de buffer, que alimenta de forma constant l’evaporador. Això garanteix un flux homogeni i permet desacoblar les variacions de la separadora respecte l’evaporador.
   2. Aport de calor: S’utilitza la calor residual dels motors de cogeneració (o una caldera auxiliar) per generar aigua calenta o vapor. En intercanviadors de calor, aquesta energia s’aplica al digestat líquid. L’objectiu és escalfar-lo suficientment com perquè l’aigua continguda pugui evaporar-se sota pressió reduïda.
   3. Evaporador al buit (multi-etapa): El líquid s’introdueix en un circuit d’evaporació al vacuü on bull parcialment a baixa temperatura gràcies al buit. El sistema instal·lat a Bersenbrück és de quatre etapes (multi-efecte), de manera que el vapor generat en una etapa serveix per escalfar la següent, aprofitant al màxim la calor. Aquest disseny multiplica la capacitat d’evaporació sense augmentar proporcionalment l’energia requeriday yumpu.com. Com a resultat, el consum energètic és molt baix – al voltant de 0,3 kWh_therm per litre d’aigua evaporada yumpu.com – indicant un ús molt eficient de l’energia. Abans d’entrar a l’evaporador, s’addiciona àcid sulfúric al líquid per reduir-ne el pH: això transforma l’amoníac dissolt en forma de sulfat d’amoni no volatil, evitant pèrdues de nitrogen durant l’ebullició yumpu.com. El procés d’evaporació concentra els nutrients en menys volum de líquid i elimina aigua.
   4. Productes finals (líquid): De l’evaporador surten dos corrents: (i) un concentrat de digestat líquid espessit i ric en nutrients, i (ii) aigua condensada pràcticament neta. Tots els nutrients que estaven en la fracció líquida inicial es mantenen al concentrat resultant yumpu.com, aconseguint una separació gairebé total entre els nutrients i l’aigua i sense generar residus addicionals (només es treu aigua) yumpu.com. El condensat obtingut és aigua de baixa càrrega que es pot reutilitzar (per exemple per diluir el fem fresc als digestors) o abocar complint la normativa, atès el seu baix contingut en contaminants yumpu.com. La reducció de volum assolida és d’aproximadament un 70% sobre el digestat líquid tractat yumpu.com, fet que disminueix enormement els costos de transport i permet gestionar de manera més econòmica els nutrients concentrats. (Per cada 10 m³ de digestat líquid, ~7 m³ es treuen com aigua i ~3 m³ queden com a concentrat fertilitzant.)
3. Tractament de la fracció sòlida El sòlid separat (fems digerit amb ~25–30% de matèria seca) s’acumula per al seu ús com a esmena orgànica. Com que prové principalment de dejeccions ramaderes, sol destinar-se directament a camps agrícoles propers, substituint el fem fresc tradicional. Abans de l’aplicació, es pot millorar la seva manejabilitat i higiene:
   • Higienització: Si la fracció sòlida o el digestat provinguessin de residus d’alt risc sanitari (com matèries fora de l’àmbit ramader), caldria una pasteurització (p.ex. 70 °C durant 1 hora) per eliminar patògens i llavors de males herbes. En el cas de ReGeB, tractant principalment fems, aquesta etapa no és estrictament necessària per normativa quan el fertilitzant es retorna als mateixos camps d’origen. Tanmateix, la planta disposa de tancs tancats que podrien escalfar el material si calgués complir requisits sanitaris en tractar residus externs.
   • Opcions d’assecat i granulació: Encara que la major part del sòlid es fa servir tal qual (o compostat de manera simple) a nivell local, existeix la possibilitat de assecar i pelletitzar aquesta fracció per obtenir un fertilitzant orgànic estabilitzat. Durant un projecte d’innovació (anomenat STEP), es van dur a terme proves pilot d’assecatge mitjançant l’energia tèrmica disponible i de granulat en pèl·lets de la fracció sòlida, obtenint grànuls < 5 mm rics en fòsforenergetische-biomassenutzung.de. Fins i tot es va explorar la barreja del concentrat líquid ric en nitrogen amb les cendres riques en fòsfor (provinents de la combustió de biomassa) per produir un granulat N-P balancejat fòsforenergetische-biomassenutzung.de. No obstant, aquests processos addicionals no formen part de l’operació rutinària actual, sinó que eren assajos per a valoritzar al màxim els nutrients. Actualment, la fracció sòlida s’utilitza majoritàriament sense pelletitzar.
4. Emmagatzematge i logística: Tant el biogàs com els fertilitzants produïts es guarden temporalment en instal·lacions adequades. El biogàs disposa d’un gasòmetre flexible (cúpula de membrana) que en regula l’estoc. El concentrat líquid de digestat es desa en dipòsits tancats o cisternes a l’espera de ser distribuït en camp o transportat. La fracció sòlida es pot emmagatzemar en sitges, en coberts o en contenidors tipus big-bag per a la seva manipulació. Gràcies a la reducció de volum aconseguida (només un ~30% del volum original requereix transport fora de la planta), es facilita portar els nutrients concentrats a zones més llunyanes amb dèficit fertilitzant, si cal. Abans de l’aplicació agrícola, el concentrat s’homogeneïtza i s’aplica amb sistemes de baixes emissions (manguera de rastreig, injectors), i el sòlid es reparteix amb escampadors de fem incorporant-lo després al sòl. Això assegura un ús eficient dels nutrients i minimitza pèrdues per volatilització d’amoníac o escorrentia.

• Concentrat líquid (sulfat d’amoni): La fracció líquida concentrada mitjançant l’evaporació és un fertilitzant nitrogenat líquid d’alt valor. Presenta ~27% de matèria seca yumpu.com i conté pràcticament tot el nitrogen del digestat original en forma amoniacal estabilitzada (pH àcid). La concentració de nutrients en aquest líquid concentrat és elevada: per exemple, el nitrogen total se situa al voltant de 25–30 kg per tona (dels quals la major part és N-NH₄ disponible) yumpu.com. També inclou fòsfor, potassi, sofre i micronutrients dissolts en proporcions significatives. En essència, és similar a una solució de sulfat d’amoni diluïda que pot emprar-se en fertilització. La seva composició típica podria correspondre aproximadament a un NPK ~3-1-3 en pes líquid, amb un ~2–3% S. El contingut alt en nitrogen (aprox. 3% en pes) fa que cada metre cúbic substitueixi una quantitat important de fertilitzant mineral convencional (urea, etc.). A més, el fet d’haver estat acidificat impedeix emissions massives d’amoníac durant l’emmagatzematge i aplicació. Per seguretat ambiental, es recomana aplicar-lo amb sistemes de baixa emissió (manguera o injectat) tal com es fa a la planta yumpu.com, garantint que els nutrients penetrin al sòl i reduint olors.
• Fracció sòlida orgànica: El digestat sòlid separat s’assembla a un compost fresc ric en matèria orgànica humificada. Conté la major part del fòsfor (P) del substrat original i una fracció del nitrogen orgànic i micronutrients. En termes de riquesa fertilitzant, si es dessequés i formulés com a pellet, podria tenir una composició al voltant de N 2–3%, P₂O₅ 6–8%, K₂O 1–2% (orientativa, similar al fem digerit de gallina) amb més d’un 60% de matèria orgànica. En format humit (30–35% MS) el contingut en nutrients per tona és més baix però la seva aplicació al camp aporta carboni orgànic de lenta descomposició que millora l’estructura del sòl, augmenta la capacitat de retenció d’aigua i afavoreix l’activitat biològica del terra. A més, aporta calci (el fem d’aus és ric en Ca) i altres oligoelements com magnesi, zinc o coure beneficiosos per als cultius en petites quantitats. Absentant-se pràcticament patògens després de la digestió (la temperatura mesòfila i el temps de residència els redueix dràsticament), aquest fertilitzant sòlid es pot utilitzar de forma segura en conreus locals.
  • Estabilitat i manejo: Tant els pèl·lets de fem digerit (si es produeixen) com el concentrat líquid tenen una olor reduïda respecte al fem fresc, gràcies a la degradació anaeròbia prèvia i a l’acidificació. El producte concentrat és estable si es guarda en tancs tancats. Els pèl·lets, en cas d’haver-n’hi, serien estables, secs (< 10% humitat) i de llarga conservació, fàcils de transportar i aplicar amb abonadores convencionals. Cal destacar que en el procés d’evaporació s’eviten pràcticament les emissions a l’atmosfera de metà, amoníac i altres gasos, ja que el sistema està segellat i disposa de tractament dels vapors. El resultat final són biofertilitzants amb menor empremta olorosa i ambiental, aprofitant al màxim els nutrients inicials i reduint la càrrega contaminant.

• Economia circular i simbiosi agrícola La planta ReGeB Bersenbrück exemplifica un model d’economia circular en una zona ramadera intensiva. Converteix els residus de les granges (femta de gallina, residus orgànics) en energia renovable (electricitat verda o biometà injectable) i en biofertilitzants reutilitzables, tancant el cicle dels nutrients dins la regió. Això aporta beneficis múltiples: es genera energia neteja que contribueix als objectius climàtics, i alhora es resol un problema ambiental (excés de purins i fems) transformant-lo en adob utilitzable. El projecte compta amb suport públic i privat, i reforça la valorització regional del biogàs: “el gas verd produït s’utilitza eficientment i beneficia el subministrament sostenible local” destacava el operador en la posada en marxa de la injección owega.de
• Diversificació d’ingressos: Inicialment, els ingressos provenien principalment de la venda d’electricitat a tarifa regulada (EEG) i de la tarifa de calor utilitzada. Amb la transició al biometà, la planta obté ingressos per la venda de gas renovable al mercat (incloent certificats verds de biometà). Addicionalment, la planta pot percebre taxes per tractament de residus orgànics externs (per exemple, rebre restes de menjar o fems d’altres explotacions, amb pagament per tona tractada). D’altra banda, els estalvis en fertilitzants són significatius: els agricultors socis redueixen la compra d’adobs químics gràcies als nutrients reciclats, i es pot comercialitzar l’excedent de fertilitzants orgànics concentrats a altres zones. Encara que ReGeB no comercialitza els fertilitzants sota una marca pròpia al detall, sí que distribueix el concentrat i el digestat sòlid en l’àmbit majorista/agropecuari: bé a través de cooperatives agràries o acords amb explotacions que necessiten nutrients. Això genera un valor afegit indirecte i s’emmarca en l’estratègia de sostenibilitat de la regió.
• Gestió ambiental i normativa: La implantació del tractament del digestat respon també a les exigències legals a Alemanya (Düngeverordnung) que limiten l’aplicació de nitrogen per hectàrea en zones vulnerables. Concentrant i exportant els nutrients fora de les zones saturades (Baixa Saxònia té excedents de N i P), ReGeB evita penalitzacions i contribueix a l’equilibri territorial de nutrients arnold-partner.ch. L’aigua neta obtinguda redueix volum d’efluent a gestionar i minimitza riscos de contaminació de naps freàtics. A més, la planta serveix com a exemple demostratiu de bones pràctiques ambientals en l’àmbit de l’economia circular, fet que ha atret visites tècniques i reconeixement en fires del sector biogàs.
• Innovació i col·laboracions: ReGeB participa activament en projectes d’R+D i cooperació. En el projecte STEP (Verwertung strohbasierter Energiepellets und Geflügelmist…), juntament amb instituts com Fraunhofer i DBFZ, va investigar la millora del procés (eficiència termo-autònoma de l’evaporació, noves rutes de producte fertilitzant) energetische-biomassenutzung.de. Aquesta implicació li ha permès accedir a tecnologies capdavanteres (el primer evaporador multi-etapa de la seva classe) i optimitzar els paràmetres operatius abans que altres instal·lacions similars. També ha establert aliances amb empreses especialitzades (Arnold & Partner, BioConstruct) garantint suport tècnic continu.
• Perspectives de mercat: El biometà injectat gaudeix de demanda creixent per part de distribuïdores de gas i consumidors que busquen gas d’origen renovable, especialment a Alemanya que impulsa la descarbonització del gas. Al mateix temps, els fertilitzants orgànics de la planta poden guanyar valor en el mercat en combinar-se amb iniciatives d’economia circular (per exemple, etiquetes d’agricultura ecològica si es compleixen estàndards). ReGeB estudia opcions per granular part del digestat i vendre’l com a adob orgànic pelletitzat estabilitzat, tal com es fa en altres països, si bé de moment la sortida principal és en forma desfeta. La viabilitat econòmica global de la planta es fonamenta en la suma de tots aquests vectors: energia, gestió de residus i fertilitzants. En conjunt, la planta de Bersenbrück s’ha convertit en un model integrat on es maximitza l’ús de cada unitat de residu d’entrada (energia del biogàs + nutrients del digestat), proporcionant beneficis econòmics i ambientals a la comunitat local i contribuint als objectius de sostenibilitat regionals.