CCAC Estudio de caso: Vincular la gestión de residuos y la producción de proteínas mediante tecnología de insectos

Los desechos orgánicos que se descomponen en vertederos y vertederos son una de las tres principales fuentes de emisiones de metano a nivel mundial y, a menudo, una fuente clave de carbono negro a través de la quema a cielo abierto. En los países en desarrollo, los residuos orgánicos representan alrededor del 50% de todos los residuos y superan el 70% en determinadas regiones. Los métodos alternativos de recolección y procesamiento de desechos orgánicos representan una gran oportunidad para reducir las emisiones de metano y carbono negro, mejorar la vida útil de los vertederos y mejorar los resultados de salud de las comunidades.  

Sin embargo, el sector de residuos en los países en desarrollo se caracteriza por altos niveles de informalidad, partes interesadas fragmentadas y recursos limitados para establecer sistemas integrales de separación, recolección y procesamiento. Estos desafíos limitan el potencial de mitigación de las emisiones de metano y carbono negro, ya que la mayoría de las soluciones requieren mecanismos eficientes de clasificación y recolección para permitir la rentabilidad y la sostenibilidad financiera.

El proyecto de CCACEl Panel de Evaluación Tecnológica y Económica (TEAP) de China ha identificado dos soluciones potenciales para el sector de residuos que emplean tecnología bien establecida y accesible para reducir significativamente las emisiones en una variedad de escalas. 

Se trata de cubiertas biológicas de vertederos y procesamiento de residuos orgánicos de la Mosca Soldado Negro. El tratamiento de residuos orgánicos con mosca soldado negra (BSF) ha demostrado el potencial de reducir las emisiones de residuos orgánicos a más de la mitad en comparación con el compostaje tradicional. Además de producir una proteína de insecto de alto valor, que se utiliza como alimento para animales, la tecnología BSF también tiene el beneficio añadido de producir productos de alta calidad con valor añadido para el sector agrícola, como biofertilizantes, así como recursos para otras industrias como la farmacéutica. sector y el sector químico. Para obtener detalles completos de los mecanismos y el potencial de la tecnología BSF, consulte el CCAC Informe del GETE aquí. 

Para avanzar en el uso de la tecnología BSF a gran escala para su uso en grandes ciudades, CCAC apoyó un proyecto de estudio de viabilidad en Lima, Perú, titulado Vincular la gestión de residuos y la producción de proteínas mediante tecnología de insectos (denominado proyecto Lima BSF).  

Lima produce 8,630 toneladas de residuos sólidos urbanos por día y aproximadamente el 50% de esa composición es materia orgánica. El proyecto tenía como objetivo estudiar la viabilidad de una planta de procesamiento de residuos orgánicos de BSF a gran escala capaz de manejar 250 toneladas por día de fuentes seleccionadas, como los mercados locales. 

El proyecto, que finalizó en diciembre de 2023, proporciona a los inversores e implementadores del proyecto información valiosa sobre los requisitos para establecer plantas BSF financieramente viables que puedan tener un impacto significativo en las emisiones de metano y carbono negro, además de su contribución al sistema de gestión de residuos sólidos. en lima.

Desafíos generales

Dado que la tecnología BSF es nueva para muchos sistemas de gestión de desechos, las autoridades sanitarias y municipales también pueden verse limitadas por el conocimiento y tener malentendidos sobre la naturaleza de las operaciones, incluidas preocupaciones sobre el riesgo de plagas de insectos y reproducción de BSF. 

Los países en desarrollo también enfrentan desafíos sistémicos y de recursos en la etapa más importante de la gestión de desechos: la recolección y separación. La baja recaudación de impuestos municipales y la informalidad en el sector de residuos limitan gravemente los presupuestos municipales para la gestión de residuos sólidos y fragmentan a los actores responsables del sector.

Además, la tecnología BSF se superpone a una variedad de sectores, incluidos la salud, los residuos, la agricultura y la industria. Esto significa que para establecer la plena viabilidad productiva de estos sistemas, deben cumplir con múltiples marcos regulatorios y competir en estructuras de mercado establecidas que no necesariamente consideran la naturaleza de sus operaciones. Estas regulaciones variarán entre países, pero se verán afectadas por las regulaciones de los mercados específicos de productos BSF. 

Estos desafíos fueron identificados como posibles barreras durante las entrevistas con las partes interesadas realizadas durante el proyecto. Por ejemplo, si bien Perú no se ve directamente afectado por las regulaciones europeas, las regulaciones europeas actuales sobre fuentes potenciales de alimentos para insectos excluyen los desechos de los mercados mayoristas, los supermercados y los desechos domésticos, y limitan los productos que se pueden producir con este tipo de desechos a los productos de biocombustibles. , o plásticos. Algunas regiones también imponen estándares de calidad para el compost preparado a partir de desechos orgánicos y utilizado en tierras agrícolas, cuyo cumplimiento deben garantizar los productos BSF. Dichas regulaciones en otras jurisdicciones pueden tener impactos en el proyecto si los subproductos se exportan.

Enfoque del proyecto

El proyecto Lima BSF buscaba producir un estudio de viabilidad integral de una planta piloto de BSF a gran escala en Lima, Perú. El proyecto BSF de Lima identificó que del área metropolitana total, las zonas norte –con una población de casi 2.5 millones de personas– podrían ser atendidas por una instalación de este tipo.  

El estudio incluyó entrevistas con las partes interesadas, análisis de residuos, análisis regulatorio y un análisis de viabilidad económica. Estas actividades buscaron identificar el contexto local con respecto a las prácticas actuales de gestión de residuos, los desafíos logísticos, las regulaciones locales y los factores culturales que afectan la gestión de residuos, y las oportunidades para las tecnologías BSF.

Se llevaron a cabo trece entrevistas con actores públicos y privados responsables de los mercados de alimentos, residuos orgánicos, reciclaje, industria, saneamiento y salud pública. Dados los desafíos en la recolección de residuos orgánicos municipales, se identificaron los mercados como los generadores de residuos orgánicos más grandes y accesibles. Las entrevistas se realizaron en un formato estandarizado que permitió respuestas abiertas de las partes interesadas. Preguntas de la entrevista centradas en:

• Oportunidades y amenazas para la gestión y el reciclaje de residuos orgánicos
• Normativas que prohíben el uso de residuos orgánicos para alimentación animal.
• Disponibilidad de datos sobre residuos orgánicos en diferentes sectores  
• Nivel de interés en programas de gestión de residuos orgánicos para producir productos reciclados.

Además de las entrevistas con las partes interesadas, el análisis contextual de la planta piloto incluyó un análisis exhaustivo del sistema de gestión de residuos. El análisis del sistema de gestión de residuos examinó las estructuras organizativas oficiales para la prestación de servicios de gestión de residuos en el norte de Lima; los costos por tonelada de recolección, transporte y eliminación; generación de residuos y su composición, proveedores existentes de servicios de residuos sólidos; y proveedores actuales de procesamiento de residuos orgánicos. 

La información recopilada en esta etapa del análisis se comparó con el conocimiento existente en la literatura y los criterios de evaluación de la idoneidad de los desechos orgánicos para las moscas soldado negras. Dado que la calidad del material orgánico con el que se alimentan las moscas soldado negras tiene un gran impacto en su capacidad productiva, este paso fue fundamental para determinar la eficiencia potencial de los productos BSF planificados. Este paso del análisis revisó el contenido de humedad y proteínas de las fuentes de desechos disponibles y las condiciones ambientales dentro de la planta. El análisis de los sistemas de recolección de residuos también comparó la separación y recolección de residuos orgánicos en Lima con las mejores prácticas internacionales y proporcionó recomendaciones de políticas que facilitarían la implementación exitosa de la tecnología BSF en Lima. 
 

Análisis de viabilidad económica

El componente de viabilidad económica del proyecto BSF de Lima examinó tanto la viabilidad económica de una planta piloto de BSF (que procesa una tonelada de desechos orgánicos por día) como la viabilidad de una planta posterior a gran escala (que procesa 250 toneladas por día).

Destacó un punto crítico de comprensión como referencia para otros implementadores del proyecto. Estas eran que la etapa piloto de tales proyectos es esencial para el éxito de un proyecto BSF, pero que debido a la naturaleza de las plantas BSF – que requieren una gran escala para ser económicamente sostenibles a través de sus productos de salida – los proyectos piloto rara vez resultarían ser económicamente sostenibles por sí solos. Además, destacó que las plantas piloto no son plantas BSF de pequeña escala, sino más bien etapas iniciales de implementación de una planta de mayor escala.

El proyecto BSF de Lima evaluó que los gastos de capital iniciales y los gastos operativos para el proyecto piloto que procesa una tonelada por día durante 24 meses ascenderían a 1,928,000 dólares estadounidenses. La metodología de esta evaluación examinó cuatro posibles estructuras de financiación diferentes que podrían formar esta inversión. Estos fueron: 
 

• Inversión privada con visión de negocio de largo plazo para fuentes alternativas de proteínas.
• Financiación del proyecto piloto por parte del sector público mediante subvenciones.
• Financiación inicial del proyecto piloto y de la planta industrial a través de terceros inversores.
• Financiamiento del proyecto piloto y de la planta industrial con fondos del sector público.

En la práctica, el proyecto Lima BSF investigó el interés entre los organismos financieros nacionales e internacionales dentro del ámbito de las agendas de economía circular, mitigación climática y gestión de residuos. Tanto en las agencias de financiación públicas como en las privadas, el proyecto BSF de Lima encontró que las plantas de BSF todavía enfrentaban el desafío de una falta de conciencia entre los organismos de financiación, y que su aversión al riesgo significaba que no estaban preparadas para financiar proyectos en los que tenían poca experiencia. . Esta experiencia demostró que el estudio de viabilidad en sí debía combinarse con un mayor apoyo de organizaciones internacionales para crear conciencia y demostrar la viabilidad comercial de las plantas BSF.  

 
El proyecto evaluó que una planta BSF a gran escala que procesara 250 toneladas de residuos orgánicos por día requeriría una inversión de alrededor de 25 millones de dólares en gastos de capital (en un escenario totalmente nuevo) y lograría un retorno de la inversión después de ocho años. Durante un período operativo de 20 años, generaría una tasa interna de retorno del 12.93%. El argumento financiero incluso mejoraría significativamente para un proyecto brownfield.1

El proyecto BSF de Lima también preparó una hoja de ruta más amplia para la implementación del proyecto adaptada a Lima. Esto incluyó las dimensiones de diseño para una planta piloto de BSF, respaldando la evaluación de viabilidad para avanzar a la siguiente etapa en espera de aprobaciones y financiamiento.

Beneficios/Resultados 
 

Un claro beneficio de las plantas de BSF es su capacidad para reducir las emisiones de metano de los residuos orgánicos con una estrategia de “upcycling”, ya que productos como proteínas y biofertilizantes tienen un alto valor agregado. En este ámbito, las plantas BSF están teniendo mucho éxito en comparación con el compostaje tradicional. Los estudios iniciales realizados fuera de este proyecto muestran que las plantas de BSF pueden reducir a la mitad las emisiones de metano de los desechos orgánicos. Esto no considera los impactos adicionales de mitigación climática, como los que provienen de la sustitución de la harina de pescado insostenible evitando las emisiones durante el transporte y la producción de los sistemas de harina de pescado existentes. 
 

La naturaleza circular y competitiva en costos de los productos producidos por las plantas de BSF los convierte en una adición muy prometedora a las estrategias de gestión de residuos disponibles actualmente.

El alto contenido de proteínas y los productos derivados del petróleo del BSF los convierten en un recurso clave para las cadenas de valor agrícolas y, al mismo tiempo, forman un componente importante de los sistemas alimentarios circulares integrados y sostenibles.

Las plantas BSF también son muy eficientes en la producción de proteínas y productos derivados del petróleo, ya que requieren menos agua, menos tierra y menos tiempo de producción en comparación con otras tecnologías, lo cual es particularmente importante considerando la necesidad de un cambio global hacia sistemas de producción agrícola más sostenibles, debido a cambio climático y pérdida de biodiversidad. 

Los productos BSF que se basan principalmente en aceite y proteínas contribuyen al creciente mercado de fuentes alternativas de proteínas, particularmente como aditivos alimentarios en la agricultura. Además del principal producto proteico, el aceite de insecto BSF se puede utilizar como ingrediente para la producción de piensos, biodiésel y en la industria farmacéutica. BSF también produce 'frass', un valioso fertilizante orgánico producido en grandes volúmenes y a un precio de mercado competitivo.  

El análisis de mercado realizado en la evaluación mostró que las tendencias globales en productos similares a los productos BSF, como la harina de pescado, muestran una demanda creciente y precios crecientes. Dadas las tendencias de presión sobre la agricultura y la acuicultura a nivel mundial, es probable que esta tendencia continúe, haciendo que los productos BSF sean cada vez más competitivos dada su alta calidad y sostenibilidad en comparación con los insumos agrícolas y la harina de pescado existentes. 

Los precios crecientes de los productos BSF no harán más que mejorar su rentabilidad, que ha demostrado ser adecuada para inversiones a medio y largo plazo con tasas de rendimiento impresionantes. Esto no considera ningún esquema de subsidio que respalde dichos proyectos desde un punto de vista de sostenibilidad y mitigación climática.  

  

Resultados y lecciones aprendidas

Dada la necesidad de acceder a economías de escala para lograr una sostenibilidad financiera demostrable, el proyecto BSF de Lima identificó claramente la necesidad de que las plantas iniciales de BSF estuvieran en un área urbana y con acceso cercano a flujos de desechos orgánicos de mercados de alimentos grandes y medianos. El proyecto BSF de Lima descubrió que, a pesar de los numerosos marcos legislativos que afectan a las plantas de BSF, no habría barreras significativas para conectar la planta con los sistemas actuales de gestión de residuos en Perú. 

La evaluación destacó la necesidad de una fase piloto antes de invertir en operaciones a gran escala para obtener datos sobre las condiciones ambientales y de residuos que afectan la eficiencia de la bioconversión. Estos datos y período de prueba permiten un diseño más detallado y eficiente de la planta más grande.

Es importante para futuros proyectos considerar que el desempeño de la Mosca Soldado Negra en la producción de proteínas depende de una serie de factores ambientales, de sustrato y económicos.

Los factores de éxito ambiental dependen de emular las condiciones tropicales ideales para el BSF: estas incluyen una temperatura constante entre 27 y 30 °C y la iluminación adecuada (lo más cercana posible a la irradiación tropical) con una humedad de alrededor del 70 %. El preprocesamiento del sustrato mejora la digestibilidad y el contenido de humedad del sustrato orgánico debe estar entre 65 y 75 %, con un contenido de proteína lo más alto posible para aumentar el tamaño de las larvas antes de la cosecha. Los factores climáticos locales también influirán en los niveles de inversión tecnológica necesarios para operar la planta en las condiciones adecuadas. 

El éxito económico de las plantas BSF es más probable en grandes economías de escala, ya que las plantas más grandes pueden reducir significativamente los costos de producción en comparación con las plantas más pequeñas. Los proyectos a pequeña escala rara vez pueden competir con las fuentes tradicionales de proteína animal, como la harina de pescado, por ejemplo. El tamaño ideal de una planta depende de factores como las tarifas de vertido, la mano de obra, la automatización y el coste de energía; sin embargo, se recomienda que los proyectos apunten a procesar un mínimo de 100 toneladas de residuos orgánicos por día. 

La existencia de nichos de mercado locales, como alimentos para mascotas, piensos para animales o harina de pescado, influye en el éxito económico de los proyectos, ya que los mercados locales o regionales existentes con gran demanda permitirán ventas constantes de los productos BSF.  

Las respuestas del gobierno al proyecto BSF de Lima destacaron el beneficio único de la tecnología BSF tanto por sus impactos de mitigación climática como por su contribución a los sistemas de economía circular. 

“Considerando que más de la mitad de los residuos sólidos urbanos en el Perú son orgánicos, alternativas tecnológicas como la que se está desarrollando con la CCAC-el proyecto apoyado sobre la cría de la mosca soldado negra para la producción de proteínas de alta calidad a partir de este tipo de residuos, ofrece un enorme potencial no sólo por su contribución a la transición hacia una economía circular, sino también porque contribuye a la reducción de los gases de efecto invernadero. emisiones de gases”. 

~ Dra. Giuliana Becerra, ex Viceministra de Gestión Ambiental. mina 

“El proyecto nos permitió explorar y conocer con más detalle los alcances y beneficios de una de las formas de valorización que están señaladas en nuestro marco normativo (Decreto Legislativo 1278, Ley de Gestión Integral de Residuos Sólidos) como es la bioconversión, a través de la mosca soldado. .

Esta forma de valorización permite obtener productos en sistemas compactos y en menor tiempo, lo que, a diferencia de otras tecnologías (compostaje, lombricultura, metanización), la convierte en una alternativa a considerar por los gobiernos locales y el sector privado, y así poder Incrementar la tasa de recuperación de residuos sólidos orgánicos a nivel nacional.

Otro aspecto importante es que la replicación de la bioconversión con la mosca soldado también contribuiría a la mitigación de gases de efecto invernadero (como el metano). Esta tecnología podría considerarse como una nueva medida de mitigación para el sector de los residuos y así poder aumentar nuestra ambición climática.

Finalmente, dadas las condiciones necesarias e ideales para el desarrollo de la bioconversión con la mosca soldado, podría encajar perfectamente en la zona amazónica del país, debido a las condiciones climáticas que la favorecen, la obtención de residuos orgánicos y la necesidad de proteínas. (producto final de bioconversión) para la actividad acuícola. 

~ William Agustín Chata Yauri, Especialista en Valorización de Residuos Sólidos, Dirección de Gestión y Manejo de Residuos Sólidos, Ministerio del Ambiente, Perú