"Procedimiento y sistema para Ia valorización agraria de deyecciones ganade¬ ras'

SECTOR TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un procedimiento para Ia valorización agra¬ ria de deyecciones ganaderas, constituidas por purines y estiércol, y al sistema para Ia realización de tal procedimiento. En particular el sistema de valorización es de los que están compuestos por una pluralidad de explotaciones ganaderas generadoras de las deyecciones; una pluralidad de parcelas de cultivo agrario para el vertido de las deyecciones y el aprovechamiento de las mismas como abono orgánico; y una flota de camiones para el transporte de las deyecciones o residuos generados

ESTADO DE LA TÉCNICA La disposición de los purines producidos en explotaciones ganaderas está deviniendo un problema medioambiental de gran magnitud y trascendencia Efectivamente, las deyecciones ganaderas, conocidas como purines, de gran¬ jas de aves, ganado vacuno, ovino, bovino y, principalmente, porcino, contienen grandes proporciones de nitrógeno con un enorme riesgo potencial de contaminación de los acuíferos y atmosférica. En Europa, ello ya es perceptible notoriamente en algunas regiones de países como Holanda y España, donde Ia cabana porcina es muy grande. La disposición o valorización de estos residuos pasa en Ia actualidad por dife¬ rentes soluciones alternativas, como son su valorización como fuente energética o su aprovechamiento como abono orgánico, o valorización agraria, mediando eventual- mente procesos intermedios de biodegradación controlada, bajo condiciones aeróbi- cas, de Ia materia orgánica de los purines, tal como por ejemplo el conocido como compostaje. Algunos modelos actuales para Ia valorización agraria de las deyecciones ga- naderas comprenden Ia gestión de un sistema compuesto por explotaciones ganade¬ ras generadoras de las deyecciones, superficies o parcelas de cultivo agrario para el vertido de las deyecciones y el aprovechamiento de las mismas como abono orgáni- co, una flota de camiones para el transporte de las deyecciones, en un espacio geo¬ gráfico determinado y, ocasionalmente, plantas de tratamiento intermedio, por ejem¬ plo compostaje. Los camiones transportan, en condiciones de higiene controladas, las deyecciones producidas en una explotación ganadera a una parcela de cultivo designada, en función de las características fisicoquímicas de los purines o estiércol, de las necesidades de Ia parcela, y de Ia disponibilidad de los camiones. Eventual- mente, existen transportes intermedios de o hacia plantas de tratamiento intermedio, por ejemplo compostaje. Este sistema plantea problemas de gestión y logísticos importantes, puesto que el sistema puede ser excedentario o deficitario en superficie de tierras de cultivo, teniendo en cuenta el volumen de residuos ganaderos que el sistema genera. En definitiva, actualmente existe el problema de corregir el desajuste que se verifica entre Ia producción y Ia demanda de los residuos, máxime cuando éstos no son homogéneos, ni en cuanto a volumen producido por unidad de superficie ni en cuanto a constitución, y dada Ia gran dispersión de los centros productores (granjas) y de los centros consumidores (parcelas de cultivo), tanto geográfica como en capa¬ cidad de oferta o demanda. Además, en el escenario de Ia generación, almacenado y vertido o aprove¬ chamiento en Ia agricultura de los purines intervienen una gran cantidad de variables y parámetros, es decir, una gran cantidad de información, Io cual da mayor compleji- dad a Ia gestión de este tipo de deyecciones ganaderas. La presente invención tiene como finalidad un procedimiento y sistema de gestión de Ia valorización agraria de las deyecciones ganaderas que dé solución a este problema.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Según un primer aspecto de Ia invención se proporciona un procedimiento pa¬ ra Ia valorización agraria de deyecciones ganaderas, constituidas por purines y es¬ tiércol, en un sistema compuesto por una pluralidad de explotaciones ganaderas ge- neradoras de las deyecciones; una pluralidad de parcelas de cultivo agrario para el vertido de las deyecciones y el aprovechamiento de las mismas como abono orgáni- co; y una flota de camiones para el transporte de las deyecciones, según Ia parte caracterizante de Ia reivindicación 1 adjunta. En las reivindicaciones 2 a 25 se describen realizaciones preferidas del pro¬ cedimiento de Ia invención. Según un segundo aspecto de Ia invención, se da a conocer un sistema para Ia valorización agraria de deyecciones ganaderas, para Ia puesta en práctica del pro¬ cedimiento antes descrito, estando el sistema compuesto por una pluralidad de ex¬ plotaciones ganaderas generadoras de las deyecciones; una pluralidad de parcelas de cultivo agrario para el vertido de las deyecciones y el aprovechamiento de las mismas como abono orgánico; y una flota de camiones para el transporte de las de- yecciones, según Ia parte caracterizante de Ia reivindicación 26 adjunta. En las reivindicaciones 27 a 37 se describen realizaciones preferidas del pro¬ cedimiento de Ia invención. De acuerdo con otro aspecto de Ia presente invención, se dan a conocer las Instrucciones ejecutables por ordenador según se describe en Ia reivindicación 38. Según otro aspecto de Ia invención, se da conocer un medio portador de las citadas instrucciones ejecutables por ordenador. El medio portador puede presentarse en forma de medio de almacenamiento y en forma de onda portadora. Según otro aspecto de Ia invención, se da a conocer un programa de ordena- dor que comprende instrucciones ejecutables por ordenador que provoca que un sistema para Ia valorización agraria de deyecciones ganaderas realice el procedi¬ miento antes descrito. Apreciarán los expertos en Ia técnica que el sistema y procedimiento que se dan a conocer en Ia presente invención, permiten recopilar, almacenar y gestionar toda Ia múltiple y compleja información implicada en el escenario de Ia generación, almacenado y vertido o aprovechamiento en Ia agricultura de los purines. Con todo esto se consigue mejorar Ia gestión de los purines con las consi¬ guientes mejoras medioambientales. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

A continuación se hace Ia descripción de ejemplos de realización preferidos, y no exclusivos, de Ia presente invención, para cuya mejor comprensión se acompaña de unos dibujos, dados meramente a título de ejemplo no limitativo, en los cuales:

La Fig. 1 es un esquema general del sistema de Ia presente invención; las Figs. 2 a 4 son sendos dibujos esquemáticos de posibles interfaces de usuario para el ejemplo del sistema de Ia Fig. 1 ; y Ia Fig. 5 es un dibujo esquemático que representa una posible interfaz de usuario sobre Ia medición en tiempo real de los niveles de deyecciones en las balsas.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA

Tal como puede verse en Ia Fig. 1 , el sistema 1 para Ia valorización agraria de deyecciones ganaderas, que permite una gestión automática y económica y me- dioambientalmente eficientes, comprende, en un entorno geográfico determinado, una pluralidad de explotaciones ganaderas 2, o granjas, generadoras de las deyec¬ ciones (purines y estiércol), y una pluralidad de superficies o parcelas de cultivo agra¬ rio 3, o explotaciones agrarias, en donde verter las deyecciones y valorizar las mis- mas como abono orgánico o fertilizante. Eventualmente, este vertido se realizará tras una etapa de un tratamiento fisicoquímico, tal como por ejemplo un compostaje. Es de indicar que cada una de las parcelas puede estar subdividida en otras superficies menores, o "sub-parcelas", aunque a nivel conceptual no hay diferencia entre ellas y las parcelas a los efectos de Ia presente invención. En Ia Fig. 1 , las explotaciones ganaderas 2 se ilustran mediante el icono de un animal de granja; las parcelas de cultivo 3 mediante el icono de un tractor, y los camiones 4 mediante el icono de un camión. Las explotaciones ganaderas 2 cuentan con balsas 18 de acumulación de purín. En el sistema se encuentran implicados una o varias flotas de camiones 4 pa¬ ra el transporte de las deyecciones desde las granjas 2 a las explotaciones agrarias 3. Un servidor de datos 7, implementado en una unidad de procesamiento y con¬ trol central, para el tratamiento de una base de datos 5 necesarios para Ia gestión del sistema 1. Estos datos incluyen, entre otras variables, Ia localización física de las explotaciones ganaderas 2 y las parcelas de cultivo 3, las características físicas, químicas y de producción de las deyecciones de cada explotación ganadera 2, Ia demanda de absorción de deyecciones de cada parcela de cultivo 3; Ia posición, dis¬ ponibilidad y condiciones de carga de los camiones 4, datos sobre el nivel de las bal¬ sas 18 de purines de las granjas 2, etc. Los camiones 4 están provistos de sistemas adecuados para determinar en tiempo real su posición, para Io cual pueden estar dotados de sistemas de navega- ción, por ejemplo GPS o similar. Novedosa es Ia inclusión en el sistema 1 según Ia invención de un agente de¬ cisorio 6, o "coordinador de gestión" que puede ser humano o automático, comunica¬ do con el servidor 7 para acceso a Ia base de datos 5. La función del agente deciso¬ rio 6 es Ia de tomar decisiones relativas al sistema: decidir en cada momento las de- yecciones de las granjas 2 que han de ser transportadas o vertidas, el tratamiento fisicoquímico a aplicar a las mismas, cuál es Ia parcela o parcelas 3 agrarias que han de recibir tales residuos, qué camión 4 o camiones han de transportar tales deyec¬ ciones decididas, etc.. Las asignaciones se realizan "cuadrando" criterios de producción de purines y de demanda de fertilizante, de las características físicas, químicas y de producción de las deyecciones, de Ia posición, disponibilidad y condiciones de carga de los ca¬ miones de Ia flota y del nivel de purines en las balsas 18 de las granjas 2. En Ia Fig. 1 , las explotaciones ganaderas 2 tienen asociados respectivos or¬ denadores 12 y las parcelas 3 respectivos ordenadores 13, los ordenadores 12, 13 están conectados con el servidor de datos 7, y sirven para introducir datos y comuni¬ carlos bidireccionalmente al servidor 7, a través de una red de datos 8, que preferi¬ blemente es Internet 9. En este caso, cada elemento del sistema puede tener asig¬ nada una dirección IP. El agente decisorio 6, ilustrado en Ia Fig. 1 mediante el icono de una persona, puede ser, como en este caso, humano o, alternativamente, un sistema decisorio implementado por software en un ordenador, por ejemplo en el propio servidor 7. En el ejemplo de realización ilustrado, el agente decisorio 6 está conectado con el servidor 7 a través de una red de telefonía 10, por ejemplo una red RAS. Al sistema 1 pueden conectarse usuarios externos al sistema granjas- parcelas de cultivo-transportistas, por ejemplo las administraciones públicas, o públi¬ co en general, a través de ordenadores cliente 11 , para poder tener acceso al estado de Ia gestión del sistema 1 de tratamiento de purines, para darse de alta en planes administrativos de gestión, etc. Usuarios internos 17, 17' pueden estar conectados a una red interna 19 (LAN ó WAN, por ejemplo), para Ia gestión y consulta de Ia información del sistema 1 y para, por ejemplo, Ia emisión de informes relativos al mismo. De esta red interna 19 es de Ia que "cuelgan" además, el citado servidor 7 de datos del sistema, y posibles equipos adicionales, por ejemplo un computador central de control 15, para Ia centra¬ lización de las comunicaciones. Los camiones 4 están dotados de medios de transmisión y recepción de datos 14 al servidor 7 de datos, a través de Ia red de datos 8. En el ejemplo que se ilustra, los camiones 4 pueden contar con ordenadores organizadores tipo "PocketPC" ó PDA 14 o similares. Para ello, las balsas 18 están conectadas con el servidor de datos 7, a través de Ia red de datos 8, mediante medios de transmisión 20 (Fig. 1) y de medios de me¬ dición en tiempo real y automáticamente del nivel de los purines en las balsas 18, que pueden ser sensores de nivel de tipo convencional. Cuando los sensores captan que el nivel de Ia balsa 18 de acumulación iguala o excede un nivel mínimo prede¬ terminado, envían una señal de "balsa llena" al servidor de datos 7 a través de Ia red de telefonía 10 de Ia red 8. Las balsas están dotadas de medios de transmisión al servidor 7 de los datos relativos al nivel, tanto a su valor actual como a su velocidad de variación. Las balsas 18 están provistas de medios generadores de alertas cuando se verifican condiciones predeterminadas de nivel y de velocidad de variación del nivel en las balas 18, y medios de transmisión de dichas alertas al servidor 7. Así, en el servidor puede haber una información constante sobre el estado del nivel de las balsas 18, que sirva para Ia toma de decisiones al agente decisorio 6. En Ia Fig. 5 se muestra un dibujo esquemático que representa una posible ¡n- terfaz de usuario sobre Ia medición y monitorización en tiempo real de los niveles de deyecciones en las balsas 18. En esta Fig. 5 se aprecia, para cada balsa, represen¬ tada en Ia primera columna, el sensor de cada una de sus balsas 18, identificado en Ia segunda columna, y el valor de Ia altura del nivel del depósito, representado en Ia 5a columna. Las alertas pueden generarse cuando se excede el nivel máximo permitido de una balsa 18, cuando se presenta una bajada brusca de nivel, que podría ser repre¬ sentativa de una fuga, cuando existe un gradiente anómalo de descenso de nivel en función del tiempo, Io cual sería indicativo de incidencias en el nivel de Ia balsa, etc. En función de estas alarmas, el agente decidor 6 puede decidir acciones determina¬ das concretas.. Las explotaciones ganaderas 2 están convenientemente dotadas de al menos una balsa "buffer" o tampón, asociada a Ia balsa o balsas de acumulación 18, a don¬ de verter las deyecciones, y desde donde transportarlas a plantas para Ia realización de procesos alternativos o complementarios a Ia valorización agraria, tales como plantas depuradoras, estaciones de biotransformación o plantas de cogeneración. El procedimiento básico operativo es como sigue: Preliminarmente se determinan los datos de los parámetros relativos a Ia lo- calización física de las explotaciones ganaderas 2 y las parcelas de cultivo 3, por ejemplo mediante un sistema de coordenadas UTM, y se introducen los datos en Ia de datos 5 del servidor de datos 7. En las Figs 2 y 3 se muestran sendos ejemplos de posibles interfaces gráficas de interacción entre un usuario y Ia aplicación de software asociado a Ia presente invención. En ellas se representa el menú principal de Ia aplicación, en una columna de iconos a Ia izquierda del "pantallaza". Sobre Ia pantalla de Ia Fig. 2 se introducen las coordenadas UTM de una ex- plotación ganadera 2 particular sobre un mapa cartográfico de Ia región en concreto. En Ia pantalla mostrada en Ia Fig. 3 se puede delimitar, sobre mapa cartogrᬠfico a diferente escala que el de Ia pantalla mostrada en Ia Fig. 2, los perímetros de las parcelas 3 o subparcelas, parametrizando los diferentes datos e introduciendo o calculando Ia superficie. En Ia Fig. 4 se muestra un ejemplo de interfaz gráfico que permite Ia introduc¬ ción de los diferentes datos correspondientes a las parcelas 3 o subparcelas, que en este caso se presentan agrupadas por municipios. En tiempo real o cuando se decida, en cada explotación ganadera 2 se de¬ termina Ia cantidad y caracterización de Ia oferta de purines y se envía a Ia base de datos 5 los datos de volumen de producción y de las características físicas y quími¬ cas relativas a Ia producción de deyecciones. Por su parte, en cada parcela de cultivo 3 se determinan los datos de capaci- dad de absorción de deyecciones y se envían a través de Internet 9 al servidor 7. Mediante el sistema GPS, en cada momento se tiene determinados los datos Ia posición y condiciones de carga de todos los camiones 4 de Ia flota. Los cuales se envían mediante el "PocketPC" ó Ia PDA 14, a través de Ia red RAS 10 al servidor 7. El agente decisorio 6, que inspecciona el contenido de Ia base de datos 5, decide, en función de los datos de volumen de deyección de las explotaciones gana¬ deras 2, de los parámetros de capacidad de absorción de las parcelas 2 y de los pa¬ rámetros de disponibilidad, posición y condiciones de carga de los camiones 4, al menos una explotación ganadera 2, al menos una parcela 3 en que verter el volumen de deyecciones de Ia anterior, y al menos un camión 4 para ejecutar el transporte de las deyecciones. En concreto, el camión 4 o camiones designados pueden ser los que se en¬ cuentran más cerca de Ia explotación ganadera 2 en cuestión. Seguidamente, el agente decisorio 6 o dicho servidor de datos 7 comunican a los camiones 4 asignados una orden de transporte, para que éstos procedan a trans- portar las deyecciones asociadas desde cada explotación 2 a Ia parcela o parcelas 3 decididas. A continuación, las deyecciones son vertidas desde los camiones en Ia parce¬ la o parcelas 3 asignadas. La decisión a adoptar por el agente decisorio 6 puede arrancar como respues- ta a una petición recibida de una explotación ganadera 2 (oferta de purines), o bien como respuesta a una petición recibida de una parcela agraria 3 (demanda de puri¬ nes). La decisión a adoptar puede también venir determinada como respuesta a otras exigencias o eventos concretos, tales como una alarma de balsa llena, una previsión de Ia producción en Ia explotación ganadera 2, una previsión de las condiciones me- teorológicas en el entorno de las explotaciones ganaderas 2, etc. Para esto último, cada explotación ganadera 2, o un grupo de explotaciones ganaderas cercanas, estarán preferiblemente dotadas de estaciones meteorológicas, adaptada para el registro de las condiciones ambientales en el entorno de Ia explota¬ ción 2 o explotaciones, dotadas de medios de transmisión al servidor 7 en tiempo real de los datos registrados. Las condiciones de viento, temperatura, humedad, e intensidad de Ia eventual lluvia, nieve o granizo son transmitidas al servidor 7, y pue¬ den ser consultadas por el agente decisorio 6 para Ia toma de decisiones. El agente decisorio 6 tiene pues como misión fundamental "cuadrar" Ia oferta con Ia demanda, tanto desde el punto de vista cualitativo como cuantitativo de los purines y de las tierras de cultivo. En función de las características de Ia deyección generada, se puede deter¬ minar y ejecutar un tratamiento fisicoquímico y/o biológico de las deyecciones gene- radas, en particular un proceso de compostaje, para Ia reducción de N1 aplicable a un volumen de deyección determinado. Tras ello, el agente decisorio 6 considerará además, las características del residuo tras Ia ejecución de este tratamiento. La caracterización en todo momento Ia capacidad de absorción de deyeccio¬ nes de cada parcela agraria 3 puede incluir Ia determinación de Ia capacidad de ab- sorción de nitrógeno de las tierras . La caracterización de las deyecciones en origen comprende medir el conteni¬ do en N y P de las deyecciones. Esta detección puede hacerse por medios conven¬ cionales, por ejemplo mediante espectroscopia cercana al infrarrojo (NIR). 1. El detector NIR puede venir instalado en los camiones de (4) Ia flota, y Ia ca- racterización de las deyecciones se efectúa durante Ia etapa I) de transportar. Por ejemplo, puede darse Ia situación de que una balsa 18 concreta de una explotación ganadera 2 exija Ia recogida de los purines por parte de un camión 4. Una vez éste ha cargado los residuos, ya una vez en Ia carretera, se puede realizar el análisis cua¬ litativo de los purines, siendo informado el servidor 7 y el agente decisorio 6 de estas características medidas del purín, para adoptar Ia decisión de asignación "sobre Ia marcha" de a qué parcela de cultivo 3 realizar el transporte y vertido de los purines, o de a qué tratamiento alternativo deben ser sometidos los purines que están siendo transportados. Este sistema y procedimiento permite agrupar las granjas 2, las parcelas de cultivo 3 y las plantas de compostaje en los denominados "clusters", los cuales no son sino un conjunto de entidades, en este caso granjas 2, parcelas de cultivo 3 y plantas de compostaje, situadas en un entorno geográfico determinado. Si se define un radio máximo del "cluster" se acota Ia máxima distancia a que se desea transpor¬ tar los residuos o deyecciones ganaderas, Io cual permite a su vez acotar el coste de transporte, ya sea para verterlos en tierras de cultivo o utilizarlos en una planta de compostaje. El radio máximo incluirá un subconjunto de tierras y una cantidad dada de plantas de compostaje con una capacidad determinada. El cluster puede ser ex- cedentario o deficitario en superficie de tierras, teniendo en cuanta el volumen de residuos ganaderos que se generan en el seno del cluster. El sistema y procedimiento de Ia invención permiten aportar al suelo agrícola las cantidades de nutrientes justas y necesarias para los cultivos, evitando Ia acumu¬ lación de los mismos en el terreno, así como Ia lixiviación de materiales nocivos a las aguas subterráneas y Ia consiguiente contaminación de acuíferos, mediante un pro¬ cedimiento que permite Ia gestión global "on-line" de todas las explotaciones ganade¬ ras 2 y parcelas agrícolas 3. Permiten Ia optimización de recursos, el ahorro energé¬ tico y Ia mejora del entorno, mediante Ia utilización e integración de las nuevas tecno¬ logías. El sistema 1 de Ia presente invención recoge, almacena, relaciona y gestiona Ia información generada o requerida para cada uno de los ámbitos que intervienen en Ia gestión de los purines. Para que este sistema pueda disponer de toda Ia informa¬ ción necesaria, se dispone de diversos medios de registro y presentación de Ia in¬ formación, servida por el servidor 7, con Ia integración de las nuevas tecnologías.