Modeling and optimization of systems for nutrient recovery from livestock waste

Resumen

La contaminación por nutrientes de las masas de agua es uno de los principales problemas de calidad del agua en todo el mundo. El uso excesivo de nutrientes da lugar a la eutrofización de aguas dulces y marinas, resultando en problemas medioambientales relacionados con la proliferación de algas y la hipoxia de las aguas, así como problemas de salud pública y escasez de agua potable. Las actividades agrícolas son uno de los principales contribuyentes a las emisiones antropogénicas de nutrientes. Si nos centramos en la industria ganadera, las liberaciones de nutrientes (principalmente fósforo y nitrógeno) son el resultado de la producción de grandes cantidades de residuos orgánicos. En particular, las deyecciones ganaderas provenientes de grandes instalaciones de ganadería intensiva son un reto de considerable importancia debido a las grandes cantidades de residuo generadas y su alta concentración espacial. Esta tesis tiene como objetivo llevar a cabo una evaluación holística de los procesos de tratamiento y los procedimientos de gestión de residuos para la recuperación efectiva de nutrientes de los residuos ganaderos. Se han realizado estudios tecno-económicos de las tecnologías de recuperación de fósforo y nitrógeno con el fin de determinar los sistemas cuya implementación en las instalaciones ganaderas es más viable, así como la posible integración de estos sistemas con procesos de producción de biogás. A partir de la información obtenida en estos estudios, se ha realizado una evaluación geoespacial del impacto de la recuperación de fósforo en instalaciones ganaderas en las diferentes cuencas hidrográficas de Estados Unidos. Tras establecer el tipo de procesos más adecuados para la recuperación de fósforo, se ha desarrollado una herramienta de soporte a la toma de decisiones para la selección de tecnologías comerciales de recuperación de fósforo acorde a criterios técnicos, económicos y ambientales de cada instalación ganadera. Por último, esta herramienta se ha utilizado para el diseño y análisis de políticas de incentivos para promover la implementación de estos procesos en instalaciones de ganadería intensiva, incluyendo la distribución equitativa de incentivos en escenarios de presupuesto limitado. Se pretende que estos estudios contribuyan al desarrollo y aplicación de estrategias de gestión de los nutrientes liberados por la industria ganadera, abordando uno de los principales problemas globales relacionados con la calidad del agua, y promoviendo la transición hacía un paradigma para la producción de alimentos más sostenible.