ECPRYM

Fichas de procesos y transformación circular

Esta es la versión para lectura y consulta. El portal completo, con el recorrido narrado, las visualizaciones y el glosario interactivo, está en ecprym.org.

Cuatro cadenas de transformación en las que el residuo de un proceso es la materia prima del siguiente

Esta sección recorre, en forma de ficha técnica, las cuatro cadenas de transformación en las que se apoya el principio de clausura de masa del clúster: el complejo agroforestal que fabrica su propio suelo, la minería de salmuera con su ruta química de carbonato sódico, la bioconstrucción con hempcrete y la biorrefinería marina. Cada ficha expone su balance de materia, sus reacciones y sus acoplamientos con el resto del sistema. Juntas forman la contabilidad de residuos que el cierre exige además de una red de procesos productiva: muestran adónde va cada corriente y declaran lo que entra de fuera, como la parte de la sosa que llega de un suministro de proximidad.

Ficha I · Complejo agroforestal sobre Tecnosol

Un Tecnosol es un suelo construido deliberadamente a partir de materiales técnicos y orgánicos, con una estructura y una fertilidad diseñadas. En el interior del Namib no hay suelo agrícola que mejorar: hay arena que convertir en suelo. El clúster construye 7.233 ha de Tecnosol bajo riego tecnificado por goteo, alimentado desde el embalse S04.

EtapaOperaciónFunción física
Arranque biológicoInoculación de cianobacterias (60 kg/ha) y siembra de acacia (Vachellia erioloba)Costra biológica que fija la arena, retiene humedad y aporta nitrógeno
EstructuraciónBiochar de biomasa vegetal como estructurante (24 t/ha, una vez)Porosidad estable y capacidad de retención de agua y cationes
EnmiendaHumus y compost de origen vegetal (1,5 t/ha·año)Materia orgánica lábil y actividad microbiana
RiegoGoteo de precisión desde S04Establecimiento y producción con la mínima evaporación

El cortafuegos toxicológico del clúster prohíbe aplicar al Tecnosol biochar procedente de lodos de depuradora: el suelo que produce alimento y fibra sólo recibe carbono de origen vegetal. Los lodos siguen otra ruta, descrita en la sección de emisiones.

El carbono orgánico que el suelo acumula al pasar de arena a Tecnosol se contabiliza con el método de cambio de existencias de carbono orgánico del suelo, con un factor de 1,4 tCO₂e/ha·año y un descuento de permanencia del 20 %.

Cultivos del complejo:

CultivoSuperficieProducto
Cáñamo industrial6.639 haFibra textil, celulosa TCF y cañamiza
Moringa310 haHoja deshidratada, en tres cortes anuales
Aloe vera200 haGel certificado
Nopal84 haHidrocoloide y fibra

El cáñamo es exclusivamente industrial: variedades certificadas dioicas, sembradas a 250–350 plantas/m² y orientadas al tallo leñoso. A esa densidad la planta crece alta, delgada y poco ramificada, con la máxima proporción de fibra liberiana y de cañamiza. El clúster no cultiva cáñamo para uso hortícola ni cannabinoide: la arquitectura de cultivo de fibra y la de inflorescencia son agronómicamente incompatibles sobre la misma parcela.

El tallo se separa en dos corrientes. La fibra liberiana va a hilatura y a pasta de celulosa blanqueada sin cloro (TCF), y la cañamiza —el núcleo leñoso— va a la planta de prefabricados de hempcrete.

Ficha II · Minería de salmuera ZLD y ruta Solvay en bucle cerrado

La ósmosis inversa recupera el 45 % del agua de mar captada. Los 35,69 Mm³/año de rechazo, a 63,64 g/L de sólidos disueltos, son la materia prima de la minería de salmuera. El principio de descarga líquida cero (ZLD) exige que ninguna fracción vuelva al mar:

Destino de la salmueraCaudal
Cultivo de la microalga Dunaliella salina en estanques abiertos1,58 Mm³/año
Camas de evaporación solar en el interior26,79 Mm³/año
Aguas madres a cristalización fraccionada7,33 Mm³/año
Vertido al mar0

Al evaporarse el agua de mar, las sales precipitan en un orden fijado por su solubilidad. Primero los carbonatos; al concentrarse unas cuatro veces, el sulfato cálcico (yeso, CaSO₄·2H₂O); hacia las diez u once veces, el cloruro sódico (halita); y en las aguas madres finales, las sales de magnesio y potasio. La cristalización fraccionada separa cada fracción en camas sucesivas y produce halita lavada de calidad industrial, yeso y, a partir de las aguas madres magnésicas, magnesia:

\mathrm{MgCl_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + CaCl_2}\qquad \mathrm{Mg(OH)_2 \xrightarrow{\Delta} MgO + H_2O}

La halita lavada AG-10 (nodo Q01) es el primer motor de caja del clúster: entra en operación en el trimestre 12 y aporta 47,86 MUSD/año de EBITDA con un CAPEX de 34,76 MUSD. La microalga Dunaliella salina (nodo Q05), cultivada sobre la misma salmuera, entra también en el trimestre 12 y aporta 16,74 MUSD/año de β-caroteno.

La ruta Solvay convierte una fracción de la salmuera saturada en carbonato sódico. El amoníaco circula en bucle cerrado y el CO₂ procede de la calcinación de la caliza de la cantera propia:

\mathrm{NaCl + NH_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow NaHCO_3\downarrow + NH_4Cl}

\mathrm{2\,NaHCO_3 \xrightarrow{\Delta} Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O}

\mathrm{CaCO_3 \xrightarrow{\Delta} CaO + CO_2}\qquad \mathrm{2\,NH_4Cl + Ca(OH)_2 \rightarrow 2\,NH_3 + CaCl_2 + 2\,H_2O}

La reacción global es 2 NaCl + CaCO₃ → Na₂CO₃ + CaCl₂. El balance de la planta:

CorrienteValorComprobación estequiométrica
Carbonato sódico producido16.498 t/año155.656 kmol/año
Cloruro sódico de salmuera saturada24.259 t/año2 mol por mol, con un 75 % de aprovechamiento
Cal viva del horno S0211.219 t/añoRegeneración del NH₃
CO₂ de calcinación disponible frente a exigido8.804 / 6.850 t/año1 mol por mol de Na₂CO₃: el horno basta
Amoníaco de reposición (del nodo B11)41,25 t/año2,5 kg por tonelada de Na₂CO₃
Cloruro cálcico en licor, a las camas de evaporación17.275 t/año1 mol por mol de Na₂CO₃

La salmuera destinada a la torre de carbonatación se purifica de magnesio y calcio antes de entrar, y el licor de cloruro cálcico vuelve a las camas de evaporación, donde representa el 0,62 % del caudal. La ruta no consume sosa cáustica. La sosa que requieren otros procesos del clúster (3.409 t/año) se cubre con la electrodiálisis bipolar de salmuera (1.432 t/año) y con un suministro de proximidad declarado (1.978 t/año).

El carbonato sódico alimenta el horno eléctrico de vidrio sódico-cálcico, cuya mezcla vitrificable se completa con sílice local y carbonato cálcico crudo —caliza de cantera y conchas de molusco—, cargado sin calcinación previa: el carbonato se descompone dentro del propio fundido. Una tercera derivación de la salmuera produce hipoclorito por electrocloración in situ, con 72,48 t/año de cloro activo para desinfección, sin transporte ni almacenamiento de cloro gas:

\mathrm{NaCl + H_2O \xrightarrow{\ e^-\ } NaClO + H_2}

Ficha III · Bioconstrucción con hempcrete y su ciclo de vida

El hempcrete es un biocompuesto de cañamiza y un aglomerante de cal aérea. La cañamiza aporta un árido ligero, poroso y de baja conductividad térmica; la cal lo cohesiona y, con los años, recarbonata al absorber CO₂ del aire:

\mathrm{Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O}

La planta de prefabricados produce 96.277 m³/año de bloques, que se colocan contractualmente en 1.375 viviendas bioclimáticas al año, a razón de 70,02 m³ por vivienda. La producción está limitada por contrato a la capacidad de colocación: no existe cola de material en campa. Esa restricción es también un límite de proceso, porque el horno de cal abastece a la vez al hempcrete, a la ruta Solvay y al Tecnosol, y una producción de bloques por encima del contrato lo convertiría en el cuello de botella de todos ellos.

El análisis de ciclo de vida se ordena por los módulos de la norma EN 15804+A2:

MóduloEtapaFlujo de carbono
A1Cultivo del cáñamoCaptación de CO₂ atmosférico, contabilizada como carbono biogénico
A1–A3Producción de cal y fabricación de bloquesEmisiones de calcinación y energía de proceso
B1Uso del edificioRecarbonatación de la cal aérea
C3–C4Fin de vidaLiberación del carbono biogénico, salvo reutilización

El carbono almacenado en un muro tiene la permanencia de la vida útil del edificio, del orden de 50 a 100 años, no una permanencia geológica. Por eso se contabiliza con un descuento de permanencia del 30 % y se declara separado del resto de sumideros. El carbono biogénico se informa según la norma en su indicador propio, sin compensarlo con las emisiones fósiles.

Ficha IV · Biorrefinería marina: kelp, moluscos y astaxantina

En las aguas frías del distrito litoral, bateas de acuicultura multitrófica integrada (IMTA) combinan el kelp Ecklonia maxima, especie nativa del Benguela, con el cultivo de moluscos filtradores. Los moluscos retiran partículas orgánicas del agua; el kelp absorbe nitrógeno y fósforo disueltos del afloramiento. El sistema no requiere fertilización: el nutriente lo aporta el propio océano, y la línea marina es una entrada neta de nitrógeno y fósforo hacia el ciclo interno del clúster.

El kelp seco sigue una cascada de extracción:

FracciónProcesoUso
AlginatoExtracción alcalina con carbonato sódico propioHidrocoloide y films
Fucoidano y laminarinaFraccionamiento de los polisacáridos sulfatados y de reservaIngredientes de alto valor
Residuo sólidoDigestión y enmiendaRetorno al ciclo de materia orgánica

La biorrefinería de kelp (nodo F01) aporta 45,99 MUSD/año de EBITDA. Utiliza como reactivo el carbonato sódico de la ruta Solvay, de modo que dos cadenas que empiezan en la misma agua de mar —una por la salmuera, otra por el cultivo— se reencuentran en el tanque de extracción. Las conchas de los moluscos, carbonato cálcico casi puro, se incorporan como CaCO₃ crudo a la mezcla vitrificable del horno de vidrio, junto a la caliza de cantera.

La astaxantina se produce con la microalga Haematococcus pluvialis en 2,22 ha de fotobiorreactores cerrados. La microalga acumula el pigmento en su fase de enquistamiento, inducida por estrés lumínico y de nutrientes; la irradiación del interior y el agua desalada del clúster proporcionan las dos condiciones. El fotobiorreactor cerrado es obligatorio: a diferencia de Dunaliella, que prospera en salmuera donde casi ningún competidor sobrevive, Haematococcus es vulnerable a la contaminación en estanques abiertos.

Fundamento teórico y normativa de respaldo