En los últimos años, la búsqueda de alternativas energéticas más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente se ha convertido en una prioridad a nivel mundial. En este contexto, el metano y el hidrógeno se posicionan como dos de los combustibles agrícolas renovables para cumplir con este objetivo.
El metano se produce a partir de la fermentación de residuos orgánicos, como los desechos de alimentos o estiércol, mientras que el hidrógeno se obtiene a través de la electrólisis del agua utilizando energía renovable. Ambos combustibles tienen la ventaja de ser limpios, renovables y con emisiones prácticamente nulas de dióxido de carbono, algo que encaja perfectamente en el camino hacia la descarbonización en la agricultura.
En este post exploraremos la importancia de estos combustibles agrícolas renovables y cómo están transformando el sector energético en el sector de la maquinaria agrícola. Analizaremos los beneficios ambientales, económicos y sociales que ofrecen, así como los desafíos que deben superarse para su implementación a gran escala.
Soluciones tecnológicas para la sostenibilidad en la agricultura: cómo los fabricantes de maquinaria están ayudando a mejorar la rentabilidad de las explotaciones y a reducir las emisiones.
Los fabricantes de maquinaria ofrecen soluciones tecnológicas para alcanzar la sostenibilidad económica, social y medioambiental.
El mercado actual cuenta ya con tractores y otras máquinas que reducen el consumo de combustible, disminuyendo costos y reduciendo emisiones para cumplir con las normativas en esta materia.
Los ejes suspendidos, la transmisión continua y los sistemas electrónicos de gestión contribuyen a la mejora de la rentabilidad a través de la eficiencia energética o la aplicación correcta de insumos. Por ejemplo, la desconexión del sistema hidráulico durante el transporte, la utilización de transmisiones continuas o sistemas híbridos de transmisión de potencia son avances conseguidos en este campo.
Además, los tractores ofrecen soluciones como la reducción catalítica selectiva de gases de escape, permitiendo la aplicación de sistemas de gestión de potencia y un ahorro de combustible.
La gestión de flotas de maquinaria y herramientas de cálculo de rentabilidad también son soluciones para la eficiencia en el proceso. La tecnología permite a los agricultores incrementar el trabajo de las vides al tiempo que optimiza el uso de insumos, y el protocolo de comunicación ISOBUS facilita el cultivo en un solo pase, preparando el lecho de siembra, cultivando, desterronando y enterrando los restos de cosecha o consiguiendo una siembra de máxima calidad.
EL METANO COMO COMBUSTIBLE. APLICACIÓN PRÁCTICA
El T6 Methane Power de New Holland es el primer tractor de producción en serie propulsado por biometano al 100% del mundo, siendo fundamental para completar el ciclo de explotación energéticamente independiente. Los agricultores y ganaderos pueden utilizar los subproductos procedentes de sus tareas diarias.
Con los mismos niveles de potencia y par que su equivalente diésel, está diseñado para disminuir un hasta un 30% los costes de funcionamiento. Produciendo un 98% menos de partículas, reduciendo las emisiones de CO2 un 11% y las emisiones globales un 80%, el uso de biometano permite obtener prácticamente cero emisiones netas de CO2 .
El motor cumple con la normativa de emisiones Stage 5, y lo hace sin necesidad del sistema de reducción catalítica selectiva (sistema SCR) y sin necesidad de un filtro de partículas.
Respecto a la disposición del metano dentro de la explotación agrícola se pueden diferenciar dos vías: una gasolinera u otras instalaciones que se dedican al depósito de este gas. Estas dos opciones son las más comunes para suministrar gas metano de origen fósil.
Sin embargo, también es posible generar metano desde la propia explotación. Es decir que se puede aprovechar el metano de los residuos ganaderos siguiendo un procedimiento específico. Para ello, hay que empezar por introducir estos desechos en un biodigestor para obtener este gas.
Un biodigestor, explicado de forma simple es un gran recipiente cerrado, hermético e impermeable dentro del cual depositamos materia orgánica (por ejemplo, desechos vegetales, frutales o excrementos-purines-). Esta materia, mediante fermentación anaeróbica (sin presencia de oxígeno) por la acción de bacterias, se degrada para obtener el biogás.
Así pues, el biogás se produce a partir de la descomposición de restos orgánicos (residuos agrícolas o ganaderos…). Debido a la acción de estas bacterias, se genera un gas compuesto principalmente por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2).
Para producir el biometano, el biogás se somete a un procedimiento de depuración. En dicho proceso se elimina principalmente CO2, componente mayoritario, pero también se elimina humedad, sulfuro de hidrógeno, amoníaco, compuestos orgánicos volátiles, O2 y N2, entre otros. Este procedimiento de obtención es un tratamiento conocido como «upgrading».
De este modo, la proporción de metano aumenta hasta que el gas puede considerarse biometano o metano de origen renovable. Por eso el biometano, también es conocido como gas renovable.
EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE.
El tractor de hidrógeno cuenta con una potencia y una autonomía suficientes que le permiten realizar exactamente las mismas tareas, y del mismo modo, que un vehículo propulsado por cualquier tipo de motor tradicional. Estos, además, plantean la enorme ventaja de que el hidrógeno es un gas que no genera emisiones de dióxido de carbono.
¿Cómo funciona el tractor de hidrógeno?
El tractor de hidrógeno cuenta con una potencia y una autonomía suficientes que le permiten realizar exactamente las mismas tareas, y del mismo modo, que un vehículo propulsado por cualquier tipo de motor tradicional. Estos, además, plantean la enorme ventaja de que el hidrógeno es un gas que no genera emisiones de dióxido de carbono.
El funcionamiento de este tipo de tractores es relativamente sencillo. Los modelos más recientes que se han desarrollado hasta la fecha cuentan con un sistema de tracción híbrido en el que un motor eléctrico desarrolla la propulsión mecánica del vehículo y una pila de combustible de hidrógeno se encarga de generar la electricidad necesaria para alimentar al motor. Esta pila de combustible, por supuesto, precisa de un flujo constante de gas para funcionar óptimamente.
El tamaño de la pila de combustible dependerá en última instancia de la potencia media requerida. Asimismo, la autonomía del vehículo estará relacionada con el tamaño del depósito de almacenamiento de hidrógeno a presión. Para aportar los picos de potencia que el tractor puede necesitar en el desarrollo de determinadas tareas, la pila de combustible puede estar complementada por una batería de pequeñas pilas de litio que se encargarán de dicho propósito.
Como media, un tractor de hidrógeno requiere una pila de unos 150 kw. Para aguantar una jornada de ocho horas, el vehículo necesitara aproximadamente unos cincuenta kilos de combustible de hidrógeno, que se consume a una media de 5,8 kilos por cada hora de trabajo. La recarga del depósito, que requiere por lo general de una estación de carga, es bastante rápida y en menos de una hora este puede estar de nuevo al máximo nivel.
Actualmente dos son las marcas que ya tienen en su gama tractores impulsados por hidrógeno: la alemana Fendt y la italiana New Holland.
¿Cómo se obtiene el hidrógeno?
En la Tierra, el hidrógeno suele estar ligado a otros elementos químicos. La asociación más abundante es con el carbono, con el que forma gas metano, y con el oxígeno para formar el líquido más abundante en nuestro planeta, el agua. La forma más limpia para obtener metano sin contaminar durante el proceso industrial es utilizar energías renovables como la eólica o la solar para producir una electrolisis que libere las moléculas de hidrógeno.
Hoy en día, la obtención del hidrógeno proviene en su 95% de fuentes de energía fósiles: el gas natural y el petróleo, o la biomasa derivada de la madera.
Existen 3 métodos industriales para obtener hidrógeno: la transformación molecular, la gasificación del carbón y la electrolisis del agua.
La primera técnica consiste en la utilización de reacciones químicas para obtener hidrógeno a partir del gas natural de los yacimientos petrolíferos. Se recurre a vapor de agua a muy altas temperaturas para disociar el carbono del hidrógeno que componen el gas natural. En dos reacciones sucesivas, éste da lugar a dihidrógeno por un lado y dióxido de carbono por otro.
En el caso de la gasificación del carbón, se utiliza un reactor para quemar el carbón a muy elevadas temperaturas. En la combustión se liberan gases que dan lugar por un lado a dihidrógeno y por otro a monóxido de carbono.
EN RESUMEN
El biometano y el hidrógeno son dos combustibles renovables que pueden ser utilizados como alternativas al diésel en vehículos agrícolas. Ambos combustibles tienen el potencial de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mejorar la sostenibilidad de la agricultura.
Es necesario seguir investigando y desarrollando tecnologías para su producción, almacenamiento y uso en vehículos agrícolas de manera efectiva y rentable.
