Comparison based on environmental effects of nitrogen management techniques in a manure digestate case study

Abstract

Due to climate issues and favourable energy market, biogas is spreading as a manure management technique. Digestate is rich in nutrient and has to be handled in order to respect the 'nitrate directive' that limits nitrogen field application in areas defined as vulnerable. In this study, we compared different nitrogen management scenarios: a non-treatment option, a biological short-cut nitrification, a complete autotrophic process (anammox) and ammonia stripping from membrane filtration concentrate. The environmental effect comparison was obtained with 'Cross media effects analysis' and life cycle assessment (LCA). The results were different in some aspects, especially the impacts on eutrophication. According to cross media, the best process is DENO 2, while LCA shows similar impacts for all techniques and the best solution would be the no-treatment option. The main reason to adopt a digestate treatment technique is the lack of area for a correct disposal. If LCA eutrophication results are multiplied with the hectares necessary for each technology, a result similar to that of cross media is obtained.

Evaluación de los co-beneficios ambientales y económicos del aprovechamiento energético de las excretas porcinas

“…La mayoría de los artículos no reportan emisiones de N2O durante el almacenamiento del digestato, ya que la mayor parte del nitrógeno se libera como NH3, debido a sus altos contenidos de N-NH 4+ generado durante el proceso de digestión anaerobia (Paccanelli et al, 2015). Sin embargo, en el presente análisis se consideró el factor de emisión para N2O reportado por el IPCC (2006b) de 0.1% del total del nitrógeno.…”

“…En diversos estudios se evalúan las mejores prácticas de manejo y las mejores técnicas de tratamiento del digestato para evitar emisiones durante su manejo. Para controlar las emisiones de CH4 y NH3 durante el almacenamiento o tratamiento del digestato es importante considerar procesos cerrados y controlados como lo propone Paccanelli et al (2015). El compostaje y la separación sólido-líquido con tratamiento de flujos gaseosos previo al tratamiento biológico de los compuestos nitrogenados, son técnicas propuestas (Vazquez-Rowe et al, 2015).…”

“…El almacenamiento de las excretas líquidas y sólidas es una de las principales prácticas que han mostrado impactos sobre eutrofización y acidificación, Paccanelli et al (2015) reportan que el almacenamiento de la fracción sólida tiene impactos sobre formación de partículas, acidificación terrestre y eutrofización marina, debido a las mayores emisiones de amonio en comparación con el almacenamiento de la fracción líquida. Otro estudio ha reportado cargas ambientales sobre acidificación terrestre por el almacenamiento de las excretas de aproximadamente 4 kg SO2 eq por 1000 kg de excretas húmedas (Hoeve et al, 2014), valores comparables con los obtenidos en el presente estudio En esta categoría los impactos evitados se generan principalmente por la sustitución de los fertilizantes minerales, para el sistema S1 la sustitución representó el 66% de los impactos evitados; mientras que en S2 sólo 40% proviene de la sustitución de fertilizantes y 60% de la sustitución de energía fósil.…”

“…De los cuatro sistemas evaluados ninguno muestra beneficios en todas las categorías de impacto evaluadas, lo cual se presenta en la mayoría de los artículos publicados (Paccanelli et al, 2015;Hoeve et al, 2014;Lijo et al, 2014). Existen diferentes formas de normalizar los resultados para determinar el impacto o beneficio ambiental total de un sistema, una opción es traducir el impacto en un valor monetario aplicando métodos de valoración económica, esta monetización ayuda a definir y concluir sobre la importancia de cada categoría.…”

“…En los países de la Unión Europea existe una regulación (EU Water Framework Directive, Nitrates Directive) sobre el uso de fertilizantes orgánicos como estiércoles y digestato con la finalidad de controlar y evitar problemas de contaminación de aguas superficiales y subterráneas y de sobrefertilización de los campos de cultivo en países como Dinamarca, Holanda, Bélgica, Irlanda entre otros; la regulación establece límites de aplicación principalmente en las zonas vulnerables de nitratos (Lijo et al, 2014;Hoeve et al, 2014;Paccanelli et al, 2015).…”