En este post, me gustaría hablar de los dispositivos con capacidad de adquisición de imágenes en el rango espectral de los Terahercios, una tecnología emergente con un gran potencial de implantación en la industria, especialmente en el sector agroalimentario.
En la actualidad, los sistemas de visión artificial utilizados en la industria trabajan con diferentes rangos del espectro electromagnético, como la luz visible, infrarroja, ultravioleta, entre otros, que no son capaces de atravesar la materia. Por lo tanto, estas tecnologías solo pueden examinar las características de la superficie de un producto o envase, pero no pueden proporcionar información del interior.
Por el contrario, existen otras tecnologías que sí nos permiten examinar ciertas propiedades en el interior de la materia, como es el caso de los detectores de metales, la resonancia magnética, los ultrasonidos y los rayos X. Los detectores de metales solo tienen capacidad para detectar la presencia de metales. Los equipos de resonancia magnética tienen un alto costo y son de gran tamaño, utilizados básicamente en medicina, siendo prácticamente inviable su integración a nivel industrial. Los equipos de ultrasonido requieren contacto, cierta habilidad en su aplicación y son difíciles de interpretar, por lo que no es factible en el sector industrial. Finalmente, los rayos X son una radiación ionizante muy peligrosa, la cual implica un gran esfuerzo en recubrimientos de protección y un control exhaustivo de la dosis de radiación. Aunque pueden atravesar la materia, los rayos X solo pueden proporcionar información sobre las diferentes partes de un producto que absorben en este rango del espectro electromagnético.
Desde este punto de vista, nos encontramos ante un reto muy importante; investigar en el potencial de nuevas tecnologías con capacidad de inspeccionar, sin peligro y sin contacto, el interior de productos y envases, obteniendo información relevante de las características internas, como pueden ser la calidad, el estado, la presencia o ausencia de elementos en su interior, la homogeneidad, etc.
Estudiando las opciones, la solución puede estar en potenciar la integración en la industria de nuevas tecnologías que trabajen en rangos espectrales no-ionizantes con capacidad de penetrar la materia, como es el caso del rango espectral del terahercio/microondas cercano.
Primera radiografía de la historia. La mano de la mujer de Röngten
En 1985, el profesor Röntgen tomó la primera imagen radiológica en la historia, la mano de su mujer, han pasado 127 años y aún se sigue investigando. En 1995, se captó la primera imagen en el rango del Terahercio, por lo que solo han pasado 27 años desde entonces. Esto muestra el grado de madurez de la tecnología de Terahercios, aún en sus primeras fases de investigación. Esta radiación no es nueva, sabemos que está ahí, pero a día de hoy es muy difícil generarla y detectarla. Los principales trabajos de investigación se han centrado en mejorar la forma de emitir y captar esta radiación de una forma coherente, a partir de equipos desarrollados en el laboratorio.
En los últimos años las cosas han cambiado, se han obtenido nuevos sensores ópticos y nuevas fuentes de terahercios con una capacidad de industrialización muy alta, lo que abre las puertas de la industria a esta tecnología. Ahora queda una labor muy importante de investigación para ver los alcances de esta tecnología en los diferentes ámbitos de la industria.
Desde CARTIF se está apostando por esta tecnología y en la actualidad se trabaja en el desarrollo del proyecto de investigación industrial AGROVIS, «Computación VIsual inteligente para productos/procesos del sector AGROalimentario», un proyecto financiado por la Junta de Castilla y León, enmarcado en el campo de la visión por computador (habilitador digital de la industria 4.0) asociada al sector agroalimentario, donde uno de los principales objetivos es explorar las distintas posibilidades para inspeccionar automáticamente el interior de productos agroalimentarios de forma segura.
Creo que la mayoría de la gente conocemos, de una manera u otra, características de los elementos químicos de los que vamos a hablar en esta publicación: el nitrógeno (N) y el fósforo (P). El nitrógeno en su forma gaseosa (N2) forma parte de la composición del aire atmosférico o incluso lo conocemos en otras de sus formas típicas, el amoníaco (NH3), ya sea como gas o como disolución líquida (en caso como amonio NH4+). Mientras que el fósforoparticipa en funciones vitales de los seres vivos, además de ser uno de los componentes principales de las moléculas de ARN y ADN y de utilizarse para almacenar y transportar energía en forma de adenosín trifosfato (ATP). Pues bien, hoy en esta entrada vamos a profundizar en por qué estos dos elementos son también importantes para otros temas relacionados con los seres humanos y su desarrollo, expondremos cuál es la importancia del nitrógeno (N) y fósforo (P) como nutrientes agronómicos y cómo se relacionan éstos con el concepto de Economía Circular (un concepto de rabiosa actualidad en los últimos años). Por lo tanto, en adelante cuando en esta publicación estemos hablando de nutrientes, siempre estará enfocado desde un punto de vista agronómico y no desde un punto de vista alimentario del propio ser humano. ¡Empezamos!
Tanto el N, como el P junto con el potasio (K), forman el grupo de los macronutrientes agronómicos, éstos son los tres principales macroelementos que las plantas o cultivos necesitan incorporar para su crecimiento. Así, en la mayoría de las ocasiones los fertilizantes que se sintetizan y se utilizan hoy en día en la agricultura presentan una composición importante de dichos elementos (se suele hablar del contenido NPK en dichos productos).
Lo primero que debemos preguntarnos es ¿cómo se sintetizan dichos fertilizantes?
Casi la totalidad del N utilizado en la formulación de fertilizantes es obtenida a partir de la síntesis de amoníaco, el procedimiento clásico de la obtención de amoníaco es el proceso Haber-Bosch. Posteriormente, el amoniaco obtenido mediante Haber-Bosch, se oxida para dar lugar al ácido nítrico (HNO3) y a partir de éste se pueden obtener los principales fertilizantes minerales, sintetizados a partir de nitrato de amonio [(NH4)NO3]. La otra fuente principal de N para la síntesis de fertilizantes es la urea [(NH2)2CO]. En lo que respecta al fósforo, la principal materia prima para su utilización en fertilizantes es la apatita, se trata de un conjunto de minerales obtenidos a través de la extracción de la roca fosfórica mineral. Por lo tanto, lo primero de lo que podemos darnos cuenta es que, en ambos casos, el origen de N y P para la obtención de los fertilizantes tradicionales, es un origen no renovable.
Diagrama del proceso de Haber-Bosch. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_de_Haber
A este factor hay que incluir otro con una gran importancia, y ese no es otro que el aumento de la población mundial. De acuerdo con las previsiones de Naciones Unidas (ONU), la población mundial alcanzará los 8.600 millones en 2030 y los 9.800 millones en 2050. Con lo que queda patente, que estos hechos darán lugar a un importante incremento de presión de la industria alimentaria, que estará abocada a aumentar su producción, lo cual conlleva prácticas agrícolas más intensivas y por tanto un aumento del uso de la tierra y del consumo del agua, la energía y los fertilizantes tradicionales no renovables. Otro hecho preocupante de este escenario es que los países de la Unión Europea (UE), son tremendamente dependientes de las importaciones de estos compuestos que actúan como materias primas para los fertilizantes. Para que nos hagamos una idea, la UE importa alrededor del 30% del N, más del 60% del P y el 70% del K del total de nutrientes que se consumen como productos fertilizantes en sus países. Este asunto, es incluso más dramático para el caso del P, ya que cinco países en todo el mundo poseen el 90% de las reservas mundiales (China, Marruecos, Sudáfrica, Estados Unidos y la región de Jordania). Esto ha hecho que la UE haya clasificado al P como Materia Prima Crítica (COM(2017)490), ya que es crucial para el crecimiento de la propia UE, la competitividad y especialmente para una industria alimentaria sostenible.
Con todo este escenario queda claro que es necesario la búsqueda e introducción de fuentes de N y P alternativas y renovables, a la par que tecnologías novedosas para la obtención de productos fertilizantes sostenibles.
Y aquí es donde entra en escena, por un lado, la Economía Circular y por otro el concepto de recuperación de nutrientes. La recuperación de nutrientes es una de las principales líneas de investigación que llevamos desarrollando en los últimos años dentro del área de Economía Circular del Centro Tecnológico CARTIF. La recuperación de nutrientes consiste en el desarrollo de metodologías, técnicas y tecnologías que permiten obtener de materias primas sostenibles el N y el P que contienen y que estos elementos se encuentren en una forma conveniente y efectiva para su posterior utilización en la síntesis de bioproductos o fertilizantes sostenibles que puedan sustituir a los fertilizantes minerales tradicionales o en su defecto aumentar el componente renovable en la formulación de estos últimos. Es importante destacar que, aunque la recuperación de nutrientes se focalice principalmente en la recuperación de N y P, también se puede conseguir la recuperación de otros macro y micronutrientes agronómicos, como el K, el magnesio (Mg), el calcio (Ca), etc.
Y entonces, ¿qué materias primas o fuentes de origen renovable podemos utilizar para la recuperación de nutrientes?
Principalmente, la recuperación de nutrientes se centra en dos grupos; los residuos agroganaderos y las aguas residuales. Como residuos agroganaderos entendemos cualquier residuo generado directamente en la actividad agrícola o ganadera (estiércoles, purines, etc.), así como aguas residuales (tanto de origen urbano como origen industrial). Además, y relacionado con lo anterior también podrían utilizarse en la recuperación de nutrientes los residuos biológicos o subproductos obtenidos en el tratamiento de dichos residuos (un ejemplo claro sería los digestatos obtenidos del tratamiento de dichos residuos mediante digestión anaerobia o los fangos obtenidos en los procesos de tratamiento de aguas residuales en Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDARs), etc.).
Un aspecto importante a destacar es que las tecnologías de recuperación de nutrientes dependen en gran medida de las características de la materia prima que utilicemos para recuperar el N y el P y cómo se presente dicha materia prima (en estado sólido o líquido). Así, los métodos más sencillos de recuperación de nutrientes son el uso directo como fertilizante de residuos o subproductos sólidos como los fangos activos o los estiércoles y digestatos o el compostaje de éstos. Sin embargo, los aspectos logísticos (coste de transporte y la gestión del residuo, los cuales suelen contener gran humedad), pueden hacer inviable la rentabilidad del proceso. Al mismo tiempo, mediante la aplicación directa de los residuos no se realiza una fertilización efectiva y puede dar lugar a fenómenos de sobrefertilización los cuales pueden desembocar en fenómenos de eutrofización (por la acumulación del N y P presente en el suelo, el cual no ha podido ser asimilado por el cultivo y que posteriormente puede ser arrastrado por la lluvia o la escorrentía y finalmente depositarse e en acuíferos y masas de agua), con el consiguiente daño ambiental. Además, los residuos pueden contener cantidades significativas de contaminantes potencialmente peligrosos, que es necesario eliminar antes de su utilización como fertilizantes. Por esta razón, las tecnologías para el tratamiento de residuos para la recuperación de N y P son cada vez más populares. Existen distintas tecnologías para recuperar el N y el P de residuos líquidos, como los tratamientos biológicos, el stripping, la cristalización, la filtración por membranas, métodos termoquímicos (pirólisis y gasificación) o tratamientos físicos (concentración, secado, etc.).
Pero como todo ello se entiende mejor con un ejemplo, vamos a tratar de explicar uno de los procesos en lo que hemos investigado en CARTIF en alguno de nuestros proyectos.
Se trata de la recuperación de nutrientes a partir de la cristalización. La cristalización es una operación de separación frecuentemente utilizada en la Ingeniería Química, gracias a la cual se produce una purificación de los fluidos mediante la formación de sólidos, teniendo en cuenta la solubilidad de los productos que presentan interés para su separación. Así mediante la cristalización se puede conseguir recuperar N y P a partir de aguas residuales o residuos agroganaderos líquidos (fase líquida de los digestatos y estiércoles o purines) en forma de estruvita.
Pero, un momento, vayamos por partes ¿qué es la estruvita?
Estruvita
La estruvita es una sal (mineral ortofosfato) que contiene magnesio, amonio y fosfato en concentraciones molares iguales, concretamente, la estruvita en forma de fosfato de magnesio y amonio hexahidratado presenta la siguiente fórmula molecular MgNH4PO4·6H20. La cristalización de estruvita ocurre con facilidad cuando se dan las condiciones idóneas (presencia de una concentración importante de Mg, N y P, pH,etc.) De hecho, la estruvita en la década de los sesenta, ganó la atención del público como resultado de la obstrucción de tuberías en EDARs, en las cuales cristalizaba de forma espontánea.
Y ahora, podemos pensar, vale ya sabemos lo que es la estruvita, pero ¿cómo es su proceso de obtención?
Pues simplemente se introduce en un reactor de cristalización el residuo que vamos a utilizar como materia prima para extraer el N y el P (normalmente aguas residuales o digestatos obtenidos de la digestión anaerobia de residuos como el purín de cerdo) y se añade una cierta cantidad de magnesio (normalmente en forma de MgCl2 o MgO) y dependiendo del pH de la mezcla de reacción puede adicionarse una base (NaOH) para elevar el pH (8-9). Una vez que tenemos todos los componentes en el reactor, se aplica una agitación (ya sea mecánica o mediante aireación).
El Mg va entrando en contacto con el N y el P de la materia prima y poco a poco los cristales de estruvita van creciendo, según la siguiente reacción química:
Después de aproximadamente una hora de reacción, se consigue recuperar la mayor parte de P contenido en la materia prima (y lo acompaña una cantidad equivalente de N y Mg), en forma de un cristal sólido blanquecino, la estruvita. Este sólido tiene muy buenas propiedades para ser utilizado como fertilizante, ya que la estruvita presenta una alta concentración de P y por sus características físicas (baja solubilidad), el producto puede utilizarse como un fertilizante de liberación lenta, es decir que, a diferencia de los fertilizantes tradicionales, la estruvita va liberando los nutrientes en función de las necesidades de la planta y de la etapa de crecimiento de ésta, siendo una fertilización más efectiva y evitando fenómenos de eutrofización y similares.
Existen varias tecnologías de cristalización de estruvita en el mercado (con diferentes configuraciones, tipos de reactor, morfologías, etc.), la mayoría centradas en la obtención de estruvita a partir de aguas residuales, sin embargo, en CARTIF hemos desarrollado un reactor de cristalización piloto de 50 L, intentando solventar los impedimentos técnicos que presentaban otras tecnologías. Dicho cristalizador consiste en un reactor de lecho fluidizado, es decir, la agitación de la mezcla reaccionante se consigue mediante la adición de una corriente de aire, que mantiene en suspensión los componentes de la mezcla reaccionante, facilitando su interacción y favoreciendo la formación y crecimiento de los cristales. La tecnología de cristalización de estruvita que hemos desarrollado ha sido probada en varios proyectos en los que me hemos participado, como Nutri2Cycle y Nutriman (ambos proyectos europeos del programa Horizonte2020), con resultados bastante prometedores en el proceso de cristalización (alcanzando rendimientos de recuperación de P superiores al 90%) y un buen comportamiento agronómico del producto final obtenido (estruvita).
Proceso de recuperación de nutrientes en el demostrador de Irlanda del proyecto NUTRI2CYCLE.
Por lo tanto, como hemos podido comprobar, gracias a las tecnologías de recuperación de nutrientes hemos desarrollado procesos sostenibles en los que valorizamos residuos (aguas residuales, digestatos, etc.) siguiendo los postulados de la Economía Circular y obtenemos un biofertilizante de origen renovable con un buen comportamiento agronómico y con características que no presentan los fertilizantes tradicionales de origen mineral no renovable (liberación lenta). Por tanto, la estruvita sería un buen candidato para sustituir o reducir la utilización de los propios fertilizantes no renovables.
En la actualidad en el Área de Economía Circular de CARTIF, seguimos trabajando en el desarrollo de esta línea de investigación y ahora mismo estamos coordinando el proyecto WalNUT (otro proyecto europeo del programa Horizonte2020), en el que junto con otros 13 socios de varios países europeos estamos desarrollando nuevas tecnologías para la recuperación de nutrientes a partir de aguas residuales (tanto urbanas como industriales). Concretamente, en el caso de CARTIF, estamos trabajando en una tecnología de recuperación de N y P mediante el cultivo de microalgas y en otra tecnología en la que los nutrientes se recuperan mediante procesos bioelectroquímicos, esta es, la tecnología de Celdas Microbianas o Microbial Fuel Cells (MFCs).
Pero si os parece, ese tema mejor lo dejamos para comentarlo en otra futura entrada del blog 😉
En la actualidad, la descarbonización del sector industrial se encuentra en el centro de la agenda europea, ya que se busca reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y alcanzar los objetivos climáticos acordados. La Unión Europea pretende ser neutra en términos climáticos de cara al año 2050; es decir, se ha fijado el objetivo de tener una economía con cero emisiones netas de gases de efecto invernadero. Según Eurostat, el sector industrial representa aproximadamente el 20% de las emisiones totales de gases efecto invernadero en Europa. Por lo tanto, la actuación sobre este ámbito es crucial para la lucha contra el cambio climático.
Un aumento de la eficiencia energética de la industria en Europa es fundamental para lograr los objetivos climáticos mencionados y una forma eficaz de abordarlo es el aprovechamiento y revalorización del calor residual que se produce en los procesos industriales. Esto se puede lograr a través de las bombas térmicas de alta temperatura, que funcionan sin consumo eléctrico y utilizan el calor residual para producir energía térmica de alto valor energético y para procesos industriales. La integración de estas tecnologías podría cubrir potencialmente el 15,3% de la demanda térmica de los procesos industriales. Para conocer más acerca de las bombas de calor os invito a visitar el siguiente artículo de nuestro blog donde encontraréis una perspectiva muy alentadora sobre estas tecnologías.
Además, la potencial integración de energías renovables es fundamental para el cambio y estas tecnologías pueden trabajar de forma complementaria con fuentes de energía renovable como puede ser la energía solar térmica.
CARTIF forma parte del consorcio del proyecto PUSH2HEAT, de investigación y desarrollo en el ámbito de la descarbonización industrial. Se trata de un proyecto financiado a través del programa de investigación e innovación Horizon Europe que tiene como objetivo superar las barreras para el despliegue de tecnologías de bombas de calor de alta temperatura para un mayor aprovechamiento del calor en el sector industrial. Actualmente el mercado para este tipo de tecnologías es limitado, pero con la creación e implementación de hojas de ruta de explotación y modelos de negocio adecuados se pueden alcanzar cifras muy prometedoras en el camino a la reducción de las emisiones en el sector energético. Basado en una demanda anual estimada de calor de proceso de 298TWh entre 90 y 160ºC que potencialmente podría ser cubierta por tecnologías de bomba de calor y asumiendo un COP de 4 para la bomba de calor, se podrían evitar 45Mt de emisiones de CO2eq al cambiar de caldera de gas a estas tecnologías accionadas eléctricamente. Esto correponde a, aproximadamente, el 8,3% del objetivo global de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero de la UE27 de 2020 a 2030.
PUSH2HEAT, con una duración de 48 meses, reunirá a expertos de los distintos ámbitos para conseguir impulsar el mercado y abordar las barreras técnicas, económicas y de normativa de valorización del calor residual existentes mediante la demostración a gran escala de tecnologías de mejora del calor en diversos contextos industriales con temperaturas de suministro entre 90 y 160ºC.
Desde CARTIF estamos encantados de trabajar con un consorcio que despierta motivación por alcanzar resultados satisfactorios a los desafíos que se plantean en el proyecto y continuar con la necesaria transición energética para un futuro más sostenible en el sector industrial.
Si queréis estar al día del proceso, ¡estad atentos a los resultados!
La lámpara de Wood emite luz ultravioleta (UV) y es una herramienta de diagnóstico que se emplea en dermatología para determinar si una persona tiene una patología micótica (producida por hongos) o bacteriana en la piel o en el cuero cabelludo. De ser así, el área iluminada por la lámpara de Wood se volverá fluorescente, haciéndose patentes distintos colores que se asocian con las distintas patologías. Quizá te hayas sometido a esta prueba alguna vez. Te habrán mandado cerrar los ojos para proteger tu vista y habrán apagado la luz de la sala donde te encontrases para resaltar la fluorescencia. Entre otras posibilidades, si te ha salido azul claro es que tienes piel normal y sana; amarillo es piel grasa con acné; marrón indica pigmentaciones y puntos negros; y si aparecen manchas blancas bebe más agua, que tienes la piel deshidratada.
Pero seguro que no te habías parado a pensar que esta técnica también es aplicable para diagnosticar patologías similares en bienes muebles de patrimonio cultural compuestos de materiales orgánicos, por ejemplo, esculturas de madera o resina, o pinturas recubiertas de barnices hechos también de resinas de árboles. El paso de los años, las inadecuadas condiciones de conservación y la suciedad son aspectos definitorios en la aparición de hongos o el amarilleamiento de los barnices, de forma que si iluminamos esculturas o cuadros con una lámpara de Wood, podremos distinguir claramente las afecciones por hongos y la extensión de la suciedad incluso donde no son perceptibles todavía a simple vista, o si ha habido retoques en una pintura porque el amarilleamiento de los barnices antiguos se vuelve fluorescente.
Corazón de Jesús inspeccionado con lámpara de Wood
En el proyecto ITEHIS se ha utilizado una lámpara de Wood que emite entorno a los 365nm (UV) y produce una fluorescencia entorno a los 500nm (perceptible por ojo humano) para inspeccionar una talla del Corazón de Jesús de finales del XIX, validándose la afección por hongos (fundamentalmente moho) y conociendo su verdadera extensión.
Una lámpara de Wood se convierte así en un medio absolutamente eficaz, fácil de usar, no invasivo y económicamente admisible incluso para una persona como tú y yo, de cara a ayudar a la limpieza y restauración de nuestro patrimonio. Un auténtico ejemplo de técnica «low-cost» para hacer que siga ahí. Pero aquí no acaba todo, porque se requiere un poco más de I+D para asociar nuevos colores a nuevas patologías ahora que el cambio climático y la globalización humana traen «bichos» que no se corresponden a las latitudes donde aparecen. Pero de eso tranquilo, que ya nos ocupamos nosotros desde CARTIF.
«Bombas, bombas…» Así rezaba una de las canciones más conocidas de un artista español del panorama musical de principios y mediados de los 90 en España. Aunque desde entonces ha llovido demasiado, podemos relacionar la temática con la actual crisis energética que estamos sufriendo, provocada por la situación bélica entre Ucrania y Rusia.
Hablamos de las bombas de calor, conocidas por sus siglas en inglés como HP (Heat Pumps).
El concepto de funcionamiento de las bombas de calor es muy sencillo, de hecho, todos tenemos en casa una máquina de frío muy similar, el frigorífico. Las bombas de calor, al igual que el frigo, basan su funcionamiento en comprimir un líquido refrigerante contenido en un circuito cerrado. Este líquido es capaz de recoger calor del entorno (en el caso del frigo recoge calor de su interior enfriando éste) y gracias a al comprensión que sufre, aumenta su temperatura. A continuación, este calor es disipado en la rejilla de la parte posterior.
Este mismo funcionamiento aplica a las bombas de calor, son capaces de recoger calor del exterior (a pesar de que la temperatura sea baja) y gracias a la comprensión que sufre el refrigerante, aumenta su temperatura, siendo posible así la calefacción de interiores.
Debido a que las bombas de calor son un equipamiento altamente eficiente éstas nos ayudan a reducir la factura energética de nuestros hogares.
Seguro que has oído hablar de la aero-termia, ¿verdad? Pues si tienes dudas de sobre en qué consiste, te diré que está basada en el funcionamiento de una bomba de calor que recoge calor del aire en el ambiente exterior (de ahí su nombre).
Es sabido y demostrado que más de un 40% de la energía consumida en Europa es utilizada para la climatización de viviendas. En este sentido, las bombas de calor son el aliado perfecto puesto que nos ofrecen una eficiencia de en torno a 400%, es decir, por cada unidad de energía que gastan, que suele ser energía eléctrica, son capaces de producir 4 unidades de energía térmica (tanto calor como frío) con lo que nos ofrecen unas altas tasas de ahorro. Además, hoy en día nuevas tecnologías nos permiten llegar a temperaturas de calefacción cada vez más altas debido al uso de nuevos líquidos refrigerantes y nuevas tecnologías, como las bombas de calor basadas en ondas acústicas que sustituyen la fuente de energía eléctrica por ultrasonidos para excitar el líquido refrigerante y aumentar así su temperatura, pero…
¿Es oro todo lo que reluce? Vamos a verlo; realmente cuando se habla de ahorros por el uso de las bombas de calor hay que hablar de ahorros en energía y luego ya… vemos el dinero. Calcular los ahorros económicos que provienen de ese ahorro de energía es sumamente complicado en los tiempos en los que vivimos, me explico; actualmente el precio de la electricidad (fuente de energía más común de las bombas de calor) vive en una montaña rusa constante, en la que se puede ver cada día cómo cambia considerablemente el precio entre los periodos valle-llano-punta, además de la diferencia que hay en el precio intra-diario (nadie sabe muy bien por qué, explicaciones podría haber muchas que darían para varias entradas de este blog).
Además del precio, se han de considerar las distintas fuentes de energía y es que no es lo mismo sustituir una caldera de gas o gas-oil, emisores eléctricos o cualquier otra fuente de calefacción por una bomba de calor. Esto incrementa la dificultad para hablar de ahorros económicos en cuanto a que también entran en juego las distintas fuentes de energía.
Una tercera derivada en el sentido económico, y algo que los fabricantes de bombas de calor no suelen contar, es que en el caso de su instalación en una vivienda, normalmente ésta no está preparada para dar cobertura al nuevo consumo eléctrico que se va a producir por la instalación de la bomba, y me explico con un ejemplo:
Imaginemos que tenemos una caldera de gas de 37kW de potencia que nos suministra calor en una vivienda y queremos sustituir esta caldera por una bomba de calor. Hemos dicho con anterioridad que ese equipamiento nos ofrece una relación de 4 a 1 en cuanto a producción de calor y consumo eléctrico, por tanto, para cubrir 37kW de calor, hemos de consumir 37/4 = 9.25kW de potencia eléctrica que seguramente no tendremos contratados y contratarlos va a encarecer la factura que vamos a pagar todos los meses en cuanto a término fijo utilicemos o no la bomba de calor.
Entonces ¿ahorramos o no? La forma ideal para estimar el ahorro que supone la instalación o sustitución de una caldera antigua por una bomba de calor debería hacerse implementando algún protocolo de medida y verificación de confianza, como se ha hecho en el proyecto REUSEHEAT en el que ha participado CARTIF en la aplicación del IPMVP (International Performance Meassurement and Verification Plan). Para ello se han utilizado datos monitorizados de los sistemas de generación de calor de varios demostradores que , conectados a internet por medio de diferentes protocolos IoT, envían estos datos a una plataforma común en la que se calculan los ahorros energéticos.
Estos ahorros se calculan en base a un modelo matemático realizado con los datos del periodo de tiempo antes de la instalación de la bomba de calor. Una vez que se saben los consumos reales después de la instalación de la bomba de calor, la condiciones con las que se han conseguido estos consumos (meteorológicas, de confort interior, etc.) se llevan al modelo y se calcula la energía que se hubiera consumido en las condiciones anteriores a la instalación de la bomba.
En este momento, sabiendo la energía que se ha ahorrado, se podría estimar económicamente el dinero que hemos ahorrado por el uso de bombas de calor, en base a un precio medio, una estimación más detallada del mismo o como mejor se considere.
Ahorros obtenidos en el proyecto REUSEHEAT en uno de los demos (comparativa consumo real vs modelo en la parte superior y ahorro obtenido en la parte inferior representado con barras)
El proyectoREUSEHEAT muestra resultados muy satisfactorios por el uso de este tipo de tecnología y el ahorro de energía que se produce. Además, las bombas de calor son consideradas una fuente de energía renovable (cuando además de utilizar energía aero-térmica cumplen determinadas condiciones) y limpia y evita un gran porcentaje de emisiones de CO2. Se habla de que podrían reducir un 70% de emisiones de gases de efecto invernadero.
Desde CARTIF creemos que debemos seguir apostando por este tipo de tecnologías y las innovaciones que nos ayuden a mejorarlas, no solo para las bombas de calor basadas en aero-termia, sino también geo-termia, hidro-termia,etc.
Esta historia comienza una tarde de domingo cualquiera, documental de la 2 de fondo. Con el ojo entreabierto vislumbro una escena en la que un escarabajo localiza excrementos frescos y les da forma de bola perfecta (¡andaaa! ¡de ahí lo de escarabajo «pelotero»!). Con música de tambores y platillos, ese escarabajo sale triunfante con su bola, enfrentando todo tipo de peligros, y cuando encuentra el sitio perfecto, la entierra. Entonces, siendo fiel al refrán «la basura de unos puede ser un tesoro para otros», esta masa de excrementos se convierte en el lugar ideal para sus «encuentros íntimos» y en la vivienda y alimento de sus bebés (larvas) hasta que, finalmente, abandonan el hogar como escarabajos adultos.
En medio de esta emocionante aventura, mi mente abandonó este mundo trasladándose a otro en el que me veo contemplando horrorizada cómo salen miles de larvas de escarabajo de mi comida. Unos segundo después, sentí una fuerte sacudida y desperté sobresaltada. En ese momento, respiré aliviada pero poco después…en cierto modo, el sueño se hizo realidad.
El pasado 5 de enero se publicó la autorización de la comercialización de las larvas del Alphitobius diaperinus (escarabajo del estiércol), más conocido como escarabajo pelotero. Con este, ya son cuatro las especies de insectos autorizadas bajo el Reglamento (UE) 2015/2283: (1) las larvas del gusano de la harina (Tenebrio molitor), la langosta migratoria (locusta migratoria), el grillo doméstico (Acheta domesticus) y las larvas del escarabajo del estiércol (Alphitobius diaperinus). A continuación, os detallo más información de cada uno de ellos:
Conocedores de las ventajas tanto nutricionales como ambientales de los insectos, en CARTIF contamos con una importante línea de investigación destinada al desarrollo de alimentos que incorporan insectos como ingredientes. Con las principales investigadoras de esta línea María Ysabel Piñero (marpin@cartif.es) y María Luisa Mussons (marmus@cartif.es) debatimos a menudo en el área de Alimentación, sobre las ventajas, los retos y desafíos de esta prometedora industria. A las investigadoras que comer insectos nos produce cierto rechazo, María Ysabel nos anima a que seamos capaces de mirar los insectos desde otra perspectiva. Nos dice que no nos enfoquemos en el insecto, sino que simplemente lo veamos como una buena fuente de proteína o lo que es lo mismo, como una secuencia de aminoácidos…
Me vais a perdonar pero no puedo evitar pensar en lo que comen estos escarabajos y en la famosa frase «somos los que comemos» del filósofo y antropólogo alemán Ludwig Feuerbach. Entonces, siguiendo las indicaciones de mi colega, cierro los ojos y me esfuerzo en visualizar una larga secuencia de aminoácidos.
Ahora sí ¡Camarerooo! ¡Una de escarabajos peloteros!
