Recuperación de calor del compost: una nueva fuente de energía verde

Con su empresa Agrilab Technologies Inc., Brian Jerose crea equipos automatizados de aireación de compost y recuperación de calor. Habló con Waste Management World sobre esta tecnología y su importancia para un futuro más sostenible.

¿Cómo se te ocurrió la idea de extraer calor del compost?

Inmediatamente después de mi educación universitaria, comencé a trabajar en una granja cerca de Syracuse, Nueva York, y abrimos una instalación de compostaje, que fue la primera en la región de Nueva York en aceptar restos de comida. Me sorprendió la cantidad de calor que producían las pilas de compost activo con una buena formulación y manejo. Esto fue algo que perseguí por mi propio interés con varias granjas en la región de Finger Lakes de Nueva York, pero nunca implementé nada, hasta que mi esposa y yo nos mudamos a Vermont, cuando fui contratado en 2004 por una granja propiedad de Terry. y Joanne Magnan, que intentaban mejorar la gestión del estiércol. Pude trabajar con ellos para financiar, diseñar, construir y operar una instalación de recuperación de calor y aireación de compost. Trajimos a algunos socios diferentes, incluido AcroLab, una empresa con sede en Windsor, Ontario, que tenía tecnología patentada de intercambio de calor. Dentro de su empresa tenían una división llamada Agrilab Technologies, que estaba investigando y desarrollando la transferencia de calor del compost. Fuimos su primera instalación comercial. Cuando no funcionó con un socio internacional para convertirnos en un socio comercial directo de la empresa, nos otorgaron la licencia de la tecnología y usamos el mismo nombre, Agrilab Technologies, para iniciar un negocio con sede en Vermont.

¿Puede describir cómo funciona su tecnología y qué se necesita para construir una instalación como esta?

En primer lugar necesitas un buen proceso de compostaje. Si no tiene una buena mezcla de materias primas, ingredientes de carbono y nitrógeno, y no tiene los niveles correctos de oxígeno y humedad, no será un proceso de compost vigoroso. A través del proceso de descomposición activa, se obtienen temperaturas de 55 a 70 °C (130 a 160 °F) como un subproducto natural del proceso: básicamente esos microorganismos están trabajando y sudando el calor de su cuerpo. Normalmente, esto es solo vapor y evaporación en el aire, un poco en el suelo. Al usar el proceso de aireación negativa, la aireación forzada se está volviendo más común en la industria del compostaje; probablemente sea más común que las personas introduzcan aire en la pila de compost para obtener más oxígeno y apoyar el proceso. Pero siempre ha habido sitios que usan aireación negativa o una especie de vacío para sacar el vapor de la pila; eso es en gran parte lo que hacemos. Utilizamos el proceso de aireación negativa. Tenemos que aislar las tuberías y los conductos, pero extraemos vapor húmedo a 150 °F de la pila de compost, que al mismo tiempo extrae oxígeno del exterior y ayuda al proceso. Bombeamos el vapor caliente a un intercambiador de calor especializado y luego es muy similar a un sistema solar térmico o geotérmico. No estamos creando electricidad; solo estamos capturando la energía térmica renovable. Y a través de la plomería, se puede distribuir a una amplia gama de usos: desde instalaciones de calefacción, calefacción de agua de lavado y otros intercambiadores de calor hasta calefacción de productos secos o calefacción de invernaderos. Dependiendo de las necesidades del lado, hay una gama de aplicaciones. Utilizamos el proceso de aireación negativa. Tenemos que aislar las tuberías y los conductos, pero extraemos vapor húmedo a 150 °F de la pila de compost, que al mismo tiempo extrae oxígeno del exterior y ayuda al proceso. Bombeamos el vapor caliente a un intercambiador de calor especializado y luego es muy similar a un sistema solar térmico o geotérmico. No estamos creando electricidad; solo estamos capturando la energía térmica renovable. Y a través de la plomería, se puede distribuir a una amplia gama de usos: desde instalaciones de calefacción, calefacción de agua de lavado y otros intercambiadores de calor hasta calefacción de productos secos o calefacción de invernaderos. Dependiendo de las necesidades del lado, hay una gama de aplicaciones. Utilizamos el proceso de aireación negativa. Tenemos que aislar las tuberías y los conductos, pero extraemos vapor húmedo a 150 °F de la pila de compost, que al mismo tiempo extrae oxígeno del exterior y ayuda al proceso. Bombeamos el vapor caliente a un intercambiador de calor especializado y luego es muy similar a un sistema solar térmico o geotérmico. No estamos creando electricidad; solo estamos capturando la energía térmica renovable. Y a través de la plomería, se puede distribuir a una amplia gama de usos: desde instalaciones de calefacción, calefacción de agua de lavado y otros intercambiadores de calor hasta calefacción de productos secos o calefacción de invernaderos. Dependiendo de las necesidades del lado, hay una gama de aplicaciones. que a la vez saca oxígeno del exterior y ayuda al proceso. Bombeamos el vapor caliente a un intercambiador de calor especializado y luego es muy similar a un sistema solar térmico o geotérmico. No estamos creando electricidad; solo estamos capturando la energía térmica renovable. Y a través de la plomería, se puede distribuir a una amplia gama de usos: desde instalaciones de calefacción, calefacción de agua de lavado y otros intercambiadores de calor hasta calefacción de productos secos o calefacción de invernaderos. Dependiendo de las necesidades del lado, hay una gama de aplicaciones. que a la vez saca oxígeno del exterior y ayuda al proceso. Bombeamos el vapor caliente a un intercambiador de calor especializado y luego es muy similar a un sistema solar térmico o geotérmico. No estamos creando electricidad; solo estamos capturando la energía térmica renovable. Y a través de la plomería, se puede distribuir a una amplia gama de usos: desde instalaciones de calefacción, calefacción de agua de lavado y otros intercambiadores de calor hasta calefacción de productos secos o calefacción de invernaderos. Dependiendo de las necesidades del lado, hay una gama de aplicaciones. Calentar agua de lavado y otros intercambiadores de calor para calentar productos secos o calentar invernaderos. Dependiendo de las necesidades del lado, hay una gama de aplicaciones. Calentar agua de lavado y otros intercambiadores de calor para calentar productos secos o calentar invernaderos. Dependiendo de las necesidades del lado, hay una gama de aplicaciones.

¿Sería posible generar electricidad?

Potencialmente. Algunas empresas utilizan energía solar de alta temperatura para crear una corriente eléctrica; sus rangos de temperatura son un poco más altos que los que generamos. Pero ese rango se está acercando, por lo que esperamos poder usar esta energía para electricidad de baja corriente en algún momento, tal vez para iluminación y motores pequeños, pero nada como una instalación de biogás o digestión.

¿Este sistema también podría usarse no solo a nivel de granja sino en un municipio o una pequeña ciudad con una gran parte de desperdicio de alimentos en la mezcla?

Absolutamente. Si bien nuestros primeros clientes fueron granjas ganaderas y lecheras, hemos crecido hasta convertirnos en instalaciones comerciales y municipales. Tuvimos un proyecto piloto en Boston. Y tenemos un sitio en Michigan que maneja materiales comerciales y municipales, pasto, astillas de madera y restos de comida. También tenemos algunos otros sitios que incluyen restos de comida en su mezcla. Se puede utilizar cualquier material biodegradable, aunque es posible que sea necesario ajustar ligeramente la formulación.

¿Qué tan pequeñas y qué tan grandes pueden ser sus instalaciones?

Tenemos una línea de productos estándar que se adapta bien a sitios medianos y grandes. Sin embargo, nuestro equipo es modular, por lo que cada unidad básicamente colocará nuestro equipo mecánico en un contenedor de envío de 20 pies o en un marco de metal; esas unidades pueden manejar entre 2,000 y 12,000 yardas cúbicas por año. La conversión a toneladas depende de qué tan denso sea el material, pero tal vez la mitad de las toneladas en promedio.

En sitios más grandes tendríamos varias unidades. Tenemos un sitio en Middlebury, Vermont; en el sitio en Michigan, hay varias unidades. El sitio más grande maneja alrededor de 100,000 yardas cúbicas al año. Nuestro equipo maneja una parte de eso, por lo que podríamos estar manejando de 20 000 a 25 000 yardas cúbicas a través de nuestro sistema de aireación de compost. Es solo un enfoque modular: una cantidad de hileras o celdas para cumplir con la capacidad del sitio.

En cuanto a la escala más pequeña, todavía estamos haciendo algunos prototipos en pequeños contenedores isotérmicos para personas que tienen una granja de caballos, por ejemplo, o para una comunidad rural con un volumen más pequeño. Recién están entrando en uso comercial. Pero, por supuesto, con las pilas más grandes hay mucha más energía para usar, así que ahí es donde está nuestro enfoque inicial.

¿Qué pasa con la entrada y la salida?

Comenzaría diciendo que es variable: el proceso de compostaje es variable de todos modos. Pero también depende de cómo se utilice la energía en términos de la carga de calefacción. El resumen típico más sencillo es decir 1000 BTU/hora/tonelada de compost que se está aireando, y no está aireando una pila de compost las 24 horas del día. Incluso puede rotar cuatro lotes diferentes de compost. Se necesita bastante compost para convertirlo en una fuente de calor viable, pero hay miles de instalaciones en los EE. UU. y probablemente en todo el mundo con esa escala de compostaje. Sin embargo, es más adecuado para sitios medianos a grandes de al menos un par de miles de yardas cúbicas por año.

¿Es viable calentar también las zonas urbanas?

Estamos haciendo ambos. El sitio en Michigan está justo al lado de Flint, que es una ciudad de buen tamaño, por lo que manejan más de 30 000 yardas cúbicas de material por año. Muchas ciudades serían de ese tamaño o incluso más grandes. Solo sería una cuestión de si necesitan 4, 8, 16 o 32 hileras de capacidad, cuánta energía térmica necesitan y si pueden obtenerla en el sistema de calefacción urbana para circular a las oficinas cercanas, edificios comerciales o residencias Eso es absolutamente posible; solo es cuestión de cómo distribuyas la mezcla de agua caliente, agua y glicol.

¿Cuánta inversión se necesita para instalar una instalación?

Eso realmente depende de qué infraestructura ya esté en el sitio. Lo que llamamos nuestro «modelo de agricultor yanqui frugal», solo el enfoque muy básico con la plataforma de grava afuera, podría costar 150,000 dólares. Para un sitio que necesita mucho concreto, drenaje y una cubierta de construcción, podría costar medio millón de dólares. También depende de cuántos módulos necesites. Con una gran instalación municipal, es posible que necesite un par de millones de dólares para el equipo y las mejoras del sitio.

Más allá de vender el equipo, ayudamos a las personas a planificar lo que necesitarían en términos de tuberías, plataformas de trabajo, conexiones eléctricas y de datos, cosas de esa naturaleza. Tenemos un lado de consultoría en el negocio para ayudar a las personas a saber con anticipación qué esperar.En términos de la escala más pequeña, todavía estamos haciendo algunos prototipos en pequeños contenedores aislados. Pero, por supuesto, con las pilas más grandes hay mucha más energía para usar, así que ahí es donde está nuestro enfoque inicial.

Brian Jerose, Tecnologías Agrilab

¿Qué ingresos posibles hay?

Cada modelo de negocio es único, por supuesto. Pero la mayoría de los sitios más exitosos que veo intentan obtener una mayor parte de sus ingresos de las ventas de compost en lugar de sus tarifas de propinas por los materiales entrantes. En términos de calor, es más rentable usarlo inmediatamente en el sitio solo por colocar esa plomería. Tenemos ejemplos de sitios que están justo al lado de otro usuario de energía térmica: un edificio que está en la propiedad adyacente a un sitio de compostaje podría usar esa energía térmica.

Diría que el primer beneficio para la mayoría de nuestros sistemas es la eficiencia del proceso. Estamos ahorrando trabajo a las personas, acelerando el proceso y operando más material en un espacio más pequeño, y luego la recuperación de calor es otra capa de valor. Con los sitios más fríos del norte, podemos ayudar a las personas a mantener las operaciones durante el invierno utilizando este calor en el proceso. Pero también construimos instalaciones que tienen una mayor carga de calefacción, para sus oficinas, tiendas e invernaderos, o para secar el producto antes de pasarlo por un tamiz en la primavera.

Hay diferentes tipos de puntos para diferentes clientes a los que tratamos de dirigir su energía térmica, además de ayudarlos a que su proceso de compostaje sea más eficiente.

¿Hay alguna diferencia entre la cantidad de calor en verano y en invierno?

Sí, en algún nivel hay menos calor en el invierno. Particularmente a través de la aireación negativa, podría estar aspirando aire a 0 °C o más frío en un día fresco y eso podría significar que la pila de compost no está tan caliente. Pero si construye grandes pilas de compost de tres metros de alto por cuatro metros de ancho, es posible que estén frías en el borde exterior, pero hasta cierto punto están autoaisladas, por lo que todavía tiene esos 65 °C (150 °F) en el núcleo incluso con una pila que está cubierta de nieve.

Puedes sobre-extraer, absolutamente. Esa es parte de la razón por la que monitoreamos el sistema en cuanto a temperatura y niveles de oxígeno y tasas de flujo. Y si parece que estamos enfriando una pila, ralentizamos la velocidad del ventilador o acortamos la duración del ciclo de aireación.

¿Qué tan laborioso es mantener una instalación?

En términos generales, requiere menos mano de obra que las hileras volteadas. Muchos de nuestros clientes volteaban originalmente las hileras con un cargador útil grande u otro tipo de equipo de volteo y luego agregaban nuestro sistema de aireación para acelerar su proceso y reducir la mano de obra. Dicho esto, aún necesita mucha mano de obra para mezclar y manipular los materiales. Los sitios son tan pequeños como un solo operador con algunos de nuestros sitios agrícolas, mientras que algunas de nuestras instalaciones más grandes tienen 20 personas. Pero esto es para una serie de tareas que la gente hace. Administrar el sistema es como un proceso por lotes; un tiempo medio de retención es de cuatro semanas. Depende de los objetivos de producción y el tamaño del sitio, pero controlar la configuración es solo una cuestión de mirar las lecturas de temperatura y oxígeno y tal vez ajustar ligeramente la potencia del ventilador o el temporizador.

Algunos de nuestros clientes nos contratan para hacer asistencia remota. Esto significa que puedo sentarme abrigado aquí en nuestro remolque de trabajo y ver lo que está pasando en Michigan o Massachusetts o en cualquier otro lugar de Vermont donde tengamos clientes. Algunos de los clientes operan el sistema por su cuenta después de que les brindamos soporte inicial, mientras que otros sitios continúan contratándonos todos los meses para optimizar sus sistemas, por lo que tenemos diferentes modelos de soporte continuo.

¿Existen sistemas similares en el mercado?

El lado de la aireación del compost lo ofrecen varias empresas en el campo del compostaje. Hay algunas buenas empresas establecidas desde hace mucho tiempo, como Green Mountain Technologies y Engineered Compost Systems, que construyen instalaciones medianas y grandes que incluyen aireación. Somos únicos en el hecho de que hemos comercializado el lado de la recuperación de calor, supongo que ese es nuestro reclamo a la fama; podemos mejorar el proceso de compostaje, pero también obtener un valor adicional para calentar edificios de tiendas, agua, etc. Agregamos otra capa de valor.

¿Hay desventajas en la recuperación de calor del compost?

Solo si enfría demasiado su material. Parte de la tecnología original en torno a la recuperación de calor implicaba el funcionamiento físico de rollos de tubería en una pila de compost. Puede imaginar que eso no era muy práctico para un sitio que maneja miles de metros de material. Ese proceso también puede enfriar el compost y disminuir la descomposición controlada. Así que nuestro enfoque de usar simplemente el calor del vapor combina lo mejor de ambos mundos y ahí es donde creemos que estamos avanzando. Entonces sí, debes prestar atención para no enfriar demasiado la pila. Es evitable pero puede suceder.

La recuperación de calor del compost es una tecnología relativamente nueva y todavía muy rara. ¿Por qué crees que la gente es algo reticente a adoptarlo?

Tengo algunas teorías sobre esto. Una es que estamos ubicados en una pequeña zona rural de Vermont y no hemos tenido un gran esfuerzo de ventas y marketing. Seguimos siendo una empresa relativamente pequeña, aunque hemos tenido una buena fase de crecimiento.

En cuanto a la curva de desarrollo de la tecnología, aunque tuvimos éxito en un par de sitios iniciales, nos tomó algunos años descubrir cómo integrar con éxito esta tecnología y encontrar componentes confiables que estén a la altura de los entornos operativos más hostiles. Nuestro mercado objetivo inicial fue la industria láctea y ganadera, que ha visto una desafortunada caída en los precios de la leche en los EE. UU. en los últimos años, por lo que nuestro mercado objetivo original no estaba en un modo de gasto mientras estábamos aumentando. Afortunadamente lo hemos llevado a ese espacio comercial y municipal y ahora tenemos más sitios en más estados, y esperamos obtener más reconocimiento. Pudimos presentarnos en la conferencia nacional de compostaje en Texas este enero. Así que creo que estamos teniendo más exposición y teniendo conversaciones significativas con instalaciones más grandes. Con suerte no seremos un tema tan pequeño, pero hay que educar al mercado. Sus primeros usuarios deben estar dispuestos a correr un poco de riesgo. Ahora que tenemos sitios con varios años de buen historial operativo, esas conversaciones con nuevos clientes son más fáciles.

¿Cree que puede haber un mercado global para la tecnología de recuperación de calor?

Absolutamente; estamos teniendo conversaciones con personas en Kenia, Noruega y Australia, por ejemplo. Nos encantaría poder entrar en un mercado internacional. Pero hemos tenido que ser estratégicos sobre qué mercados buscar y asegurarnos de tener socios locales para ayudar a instalar y mantener los sistemas. No solo hay escasez de energía; muchos sitios enfrentan escasez de mano de obra y limitaciones de espacio si están operando en un área urbana. «Por lo tanto, las instalaciones deben operar de manera más eficiente y con menos mano de obra».

Acerca de Brian Jerose:

Brian Jerose es cofundador y presidente de Agrilab Technologies Inc., una empresa con sede en Vermont que construye y brinda servicios de compostaje y sistemas de recuperación de calor para granjas e instalaciones comerciales/municipales. Brian tiene más de 25 años de experiencia trabajando en proyectos de compostaje y desarrollo sostenible. Tiene una maestría en Ingeniería Ambiental y de Recursos de SUNY College of Environmental Science and Forestry en Syracuse, Nueva York. www.agrilabtech.com