Caso
Carlsberg reutiliza agua de proceso con un tratamiento in situ
Ha sido un sueño durante muchos años poder hacer esto.
La fábrica de cerveza Carlsberg quiere reducir su consumo de agua en un 50% para el año 2030. La iniciativa, Cero Desperdicio de Agua, forma parte del programa Juntos hacia Cero de Carlsberg. En su planta de producción de Fredericia, Dinamarca, Carlsberg ha desarrollado una planta de tratamiento de la gestión total del agua con consultores, universidades y proveedores de tecnología como Grundfos. Esta instalación trata el agua de proceso utilizada, principalmente para fines de limpieza, la purifica hasta alcanzar la calidad de agua potable y la devuelve a la fábrica de cerveza para su reutilización como agua de proceso. La planta recupera y reutiliza el 90% de su agua de proceso.
Andreas Kirketerp, director de la planta de Gestión Total del Agua de Carlsberg en Fredericia, Dinamarca. La instalación trata y purifica el agua de proceso de la fábrica, enviando el 90% de la misma para su reutilización como agua de proceso.
La situación
El agua es un ingrediente esencial para producir cerveza. Sin agua, no hay cerveza. Sin embargo, la mayor parte del agua utilizada tradicionalmente no termina en la cerveza. En las instalaciones de Carlsberg en Fredericia, Dinamarca, entre el 60 y el 65% del total del agua utilizada se destina principalmente a la limpieza, desde equipos, suelos y superficies hasta tuberías y tanques, pasando por lavadoras de botellas y latas, entre otras cosas, incluyendo torres de refrigeración y plantas de calderas. Esto se llama agua de proceso.
Piense en lo que podemos hacer ahora. Podemos reciclar y cerrar el circuito, haciendo que el agua de proceso vuelva a estar disponible. Es genial.
"El consumo de agua en las fábricas de cerveza está relacionado con la higiene. Históricamente, se ha hecho mucho hincapié en que, cuando se producen alimentos, hay que hacerlo con mucha agua", dice Søren Nøhr Bak, Director Experto en Agua en Alimentos y Bebidas de NIRAS, socio consultor en ingeniería de Carlsberg. "En realidad, si nos remontamos al pasado, los cerveceros hablaban mucho de la cantidad de agua que utilizaban, porque eso era un indicador de lo limpia que era la planta. Hoy, eso no funciona".
El Grupo Carlsberg utilizaba en el año 2015 3,4 litros de agua por litro de cerveza producida a nivel mundial, según Tenna Skov Thorsted, Directora de Sostenibilidad de Carlsberg Dinamarca.
"Nuestro objetivo es bajarlo a menos de 1,7", dice, o sea, reducir el consumo de agua en un 50% en todo el Grupo Carlsberg para el año 2030. Este objetivo proviene del programa de sostenibilidad Together Towards Zero [Juntos Hacia Cero] de la empresa, que exige cero residuos de agua para el año 2030, entre otros objetivos de sostenibilidad.
El agua de proceso se utiliza para limpieza de equipos, suelos, superficies, tuberías y tanques, lavadoras de botellas y latas y más dentro de la fábrica
Un sueño para muchos años
La nueva planta es el resultado de una amplia colaboración en la Asociación Danesa para la Producción Industrial de Alimentos con Eficiencia en Recursos y Agua (DRIP). En el DRIP, empresas, proveedores de tecnología, institutos de investigación y autoridades sanitarias y alimentarias han trabajado para repensar cómo usamos y reutilizamos el agua y ampliar los límites de la purificación del agua y la circularidad. El Grupo Carlsberg y Grundfos formaron parte del DRIP, entre otros muchos.
A través de diferentes y pequeños proyectos de ahorro de agua, la planta de Carlsberg en Fredericia ya había reducido su propio consumo de agua a 2,8 litros de agua por cada litro de cerveza. Pero para llegar a 1,7 litros o menos, necesitaba una mayor iniciativa. Así que, en el año 2019, después de algunos meses de diálogos con las partes interesadas dentro de la fábrica de cerveza, dice Søren Nøhr Bak, Carlsberg decidió ir a lo grande, construyendo una instalación de demostración llamada planta de Gestión Total del Agua (TWM).
"Carlsberg tiene más de 80 fábricas de cerveza en todo el mundo, algunas de ellas en zonas con escasez de agua", explica Søren Nøhr Bak. "Así que querían asegurarse de que podían hacer que esto funcionara en un entorno controlado para luego poder tomar el concepto e implementarlo en algunas de estas otras fábricas de cerveza".
Anders Kokholm, Director de Fabricación de Cerveza de Carlsberg Dinamarca, afirma: "Llevamos muchos años soñando con hacer esto. Teníamos gente trabajando en esto con algunas otras empresas -incluida Grundfos- e incluso probamos la elaboración de cerveza con el agua, así que sabíamos que se podía hacer. Pero no a gran escala. Así que decidimos: Hagámoslo y pongámoslo en marcha".
El agua de proceso calentada se utiliza para pasteurizar la cerveza una vez sellada en latas y botellas.
La reutilización del agua in situ se hace realidad
«La idea básica del proyecto es recoger toda el agua del proceso y enviarla a una planta de tratamiento de aguas residuales, y limpiarla después en una aplicación de agua potable para asegurarnos de que podemos reutilizar el agua de nuevo dentro de la fábrica de cerveza", dice Kokholm. "No se utilizará como agua de elaboración de cerveza, por lo que no entrará en el producto. Sólo se utilizará para los procesos de limpieza".
Søren Nøhr Bak, Director Experto de Agua en Alimentos y Bebidas de NIRAS
Søren Nøhr Bak, de NIRAS, afirma que, como nunca antes se había probado a esta escala en una empresa danesa de alimentos y bebidas, fue una tarea importante lograr la aprobación tanto dentro de Carlsberg como de las autoridades danesas de calidad y evaluación de riesgos.
"Estuvimos hablando con todas las personas interesadas en la calidad", dice. "Y no se trata sólo de la organización de calidad local de la fábrica de cerveza de Fredericia. Se trata también de la organización de calidad del Grupo, así como de las organizaciones de calidad de Coca Cola y Schweppes, ya que esta planta también producía productos para esas franquicias. Otras partes realmente importantes fueron, por supuesto, las autoridades medioambientales y, naturalmente, las autoridades de alimentos y bebidas de Dinamarca".
Todas las partes dieron su visto bueno y se encargó a Pantarein Water, un proveedor de plantas de tratamiento de aguas residuales con sede en Bélgica, el suministro del sistema de tratamiento completo. Grundfos suministraría las bombas y los sistemas para mover el agua y garantizar la precisión de la dosificación en la planta.
"Grundfos tiene muchos conocimientos en materia de bombas, por supuesto", dice Bryan de Bel, director de proyectos de Pantarein. "Nos ayudaron mucho durante la fase de oferta para elegir los productos adecuados para todas las soluciones que necesitábamos ofrecer. Hablamos mucho para lograr las soluciones más eficientes, teniendo en cuenta tanto el consumo de energía como la sostenibilidad. Eso hizo una gran diferencia para nosotros".
Søren Nøhr Bak añade que se eligió a Grundfos porque "en lo que respecta al bombeo y la dosificación, queríamos asegurarnos de obtener soluciones muy fiables. Porque si uno de estos componentes falla, toda la operación fallará. En segundo lugar, queríamos obtener soluciones que nos permitieran vigilar y controlar el sistema, de modo que pudiéramos ver constantemente cómo lo estamos haciendo dentro de los parámetros previstos. Mucha gente aprendió que no es sólo una bomba, sino que hay inteligencia en la bomba".
La planta de Gestión Total del Agua de Carlsberg en Fredericia, Dinamarca utiliza el tratamiento anaeróbico y aeróbico de aguas residuales. El tanque anaeróbico de la izquierda produce biogás, que Carlsberg utiliza para producir calor para los procesos de fabricación de cerveza, añadiendo otra capa de sostenibilidad al proyecto.
La planta TWM para agua pura
La planta TWM puede tratar 2.000 metros cúbicos de agua de proceso al día, de los cuales el 90%, es decir, 1.800 m3, se recuperan y reciclan. La planta también produce biogás, que Carlsberg utiliza para calentar sus instalaciones, añadiendo una capa más de sostenibilidad.
Los procesos de tratamiento biológico anaeróbico y aeróbico combinados con la filtración por membranas MBR eliminan la mayor parte de los contaminantes y los sólidos de las aguas residuales. A continuación, el agua tratada se filtra en una planta de ósmosis inversa de circuito cerrado (CCRO) para eliminar las sales disueltas en el agua. A continuación, el agua permeada de la ósmosis inversa se "remineraliza" con carbonato de calcio para reducir la agresividad y garantizar que el agua cumpla con la calidad del agua potable. El agua estabilizada se somete entonces a un tratamiento con luz ultravioleta. También recibe una inyección de dióxido de cloro para eliminar el riesgo bacteriológico y evitar una posible acumulación de biopelículas en la línea de distribución.
Las bombas de Grundfos ayudan a lo largo de cada paso del proceso (ver el cuadro de abajo o descargarlo aquí), dice Andreas Kirketerp, Director de la planta de Gestión Total del Agua, con Grundfos cubriendo el 95% de las bombas en el sitio.
Soluciones Grundfos en la planta TWM de Carlsberg en Fredericia, Dinamarca
Bryan de Bel, Director de Proyectos del contratista de la WWTP [EDAR] Pantarein
Bryan de Bel, de Pantarein, afirma: "Como se sabe, los productos químicos son siempre un gran riesgo. Por eso, para nosotros fue un gran ahorro de tiempo y estrés obtener una solución de dosificación completa de Grundfos. Recibimos los gabinetes completos con las bombas de dosificación, todas las tuberías, las válvulas, todo estaba incluido, así que estábamos muy contentos con eso". Además, las bombas de Grundfos tienen un software con control de caudal. Y eso garantiza que se está dosificando lo que hay que dosificar".
Andreas Kirketerp, Director de la planta de Gestión Total del Agua, dice: "Las bombas de Grundfos son muy fiables. Y esta planta necesita funcionar todo el tiempo. No es barato construir una instalación como ésta, y es necesario que pueda amortizarse. Produce 1800 metros cúbicos al día. Así que, si está detenida durante un día, son 1.800 metros cúbicos que hay que comprar y también verter al municipio. Así que tiene que funcionar. Siempre".
Además de la fiabilidad, el Director de la Fábrica de Cerveza, Anders Kokholm, dice que la iniciativa vino acompañada de otros retos prácticos que sólo necesitaban tiempo para ser resueltos.
"Una de las cosas que nos preocupaba era el agua que salía de la planta, en comparación con el agua municipal que recibíamos del suministro público. La temperatura era más alta", dice Kokholm. El agua municipal en Dinamarca ronda los 8-9 °C, mientras que la salida de la TWM estaba a 20-28 °C.
Anders Kokholm, Director de Fábrica de Cerveza Carlsberg Dinamarca
"¿Cuál sería realmente el impacto en nuestra fábrica de cerveza? Por supuesto, ya hicimos estudios y demás, pero nadie lo había intentado realmente. ¿Tendría algún efecto negativo en la microbiología, por ejemplo? Pero la verdad es que ha funcionado muy bien. Y muchos de los procesos están en marcha para asegurar que la microbiología es correcta, también en los lugares de consumo. Y todas nuestras pruebas han demostrado que el agua está limpia."
Bryan de Bel, de Pantarein, afirma que "nos ahorró mucho tiempo y estrés obtener una solución de dosificación completa de Grundfos. Recibimos los gabinetes completos con las bombas de dosificación, todas las tuberías, las válvulas, todo estaba incluido. Y además, las bombas tienen un software con control de caudal. Y eso garantiza que realmente se está dosificando lo que hay que dosificar".
El resultado
Tras su primer medio año de funcionamiento, las instalaciones de TWM han ido aumentando lentamente su capacidad. Anders Kokholm lo llama un proceso gradual.
"Es emocionante ponerlo en marcha. Estamos aprendiendo mucho. La pusimos en marcha a principios del 2021 y empezamos a llenar la planta poco a poco, acostumbrando a las bacterias de la depuradora a nuestras aguas residuales", dice Kokholm. "Se tarda algún tiempo en acumular una cantidad de lodo suficiente para manejar las aguas residuales. Así que es un proceso para alcanzar la máxima velocidad. Hemos visto un efecto muy positivo en la relación [agua total/cerveza elaborada] de la fábrica. Todavía no hemos alcanzado el nivel deseado, pero lo lograremos con el tiempo".
Søren Nøhr Bak afirma: "Es un cambio de paradigma para mucha gente. ¿Se puede realmente reciclar el agua en la industria de alimentos y bebidas? Y sí, se ha demostrado que es posible hacerlo. Disponemos de la tecnología que nos permite producir agua potable de forma segura y fiable a partir de los efluentes del proceso. Es genial. Esto es algo que realmente podemos considerar para aplicarlo en todos los lugares donde tenemos escasez de agua. En todos los lugares donde no se tratan las aguas residuales. Piensen en lo que podemos hacer. Podemos reciclar y cerrar el circuito, haciendo que el agua vuelva a estar disponible".
"Para el grupo Carlsberg, el impacto se está probando aquí y luego se traslada a las regiones donde tenemos escasez de agua", añade Anders Kokholm. "Hay regiones en las que operamos tanto en la India como en China y en otros lugares donde no hay suficiente agua. Y recuperar nuestra agua de proceso de esta manera para convertirla en agua potable o similar es definitivamente un paso adelante y hará que Carlsberg se acerque al objetivo de 2030."
Los sistemas de dosificación de Grundfos se encuentran tanto dentro como fuera de la planta de Carlsberg TWM.
Hechos sobre la reutilización del agua de Carlsberg
3.4 – Litros de agua utilizados por cada litro de cerveza producida a nivel mundial en 2015, en promedio
<1.7 – Objetivo global para 2030 en litros de agua utilizados por litro de cerveza producida, o una reducción del 50%, parte de la ambición de Carlsberg Juntos hacia Cero.
65% - Cantidad de agua total que se utiliza como agua de proceso.
2000 m3/día – Cantidad de aguas residuales de proceso que la planta de gestión total del agua (TWM) puede tratar a la vez
1800 m3/día – Cantidad de agua PURA devuelta a la fábrica para su reutilización, es decir, el 90% del total. El 10% restante es el exceso de lodo y concentrado de aguas residuales, que se envía al tratamiento de aguas residuales públicas
560.000 m3 – Cantidad de agua ahorrada por TWM al año (o 560 millones l/año)
9,6% - Reducción de la energía procedente de la producción de biogás de la planta de TWM y de la recirculación de agua caliente
17 – número de fábricas de cerveza de Carlsberg en zonas de alto riesgo hídrico en todo el mundo. Carlsberg tiene previsto utilizar las enseñanzas de la planta de TWM para reducir los residuos de agua en estos lugares.
Uso de agua de proceso – Limpieza de recipientes, tanques, tuberías, maquinaria, superficies, botellas y latas; también se utiliza en pasteurizadores, calderas, torres de refrigeración, etc.
Tenna Skov Thorsted, Directora de Sostenibilidad, Carlsberg Dinamarca
Fuentes
La información de este artículo procede de entrevistas con todas las fuentes in situ en Carlsberg en septiembre y octubre de 2021, en NIRAS en octubre de 2021 y a través de videochat en línea con Pantarein en octubre de 2021. Para más información sobre la asociación DRIP y los estudios sobre reutilización del agua, consulte este sitio web.
Nota: Cuando las fuentes se refieren al "agua potable", es un término que especifica el nivel más alto de pureza del agua. Esto significa que, en principio, el agua tratada es potable, pero en este caso no es un ingrediente del producto final.
Cuatro conjuntos de bombas Grundfos NB hacen circular el agua dentro y entre los tanques anaeróbicos, aeróbicos y de acondicionamiento, además del lavador de biogás, en la planta de Gestión Total del Agua de Carlsberg.
Suministrado por Grundfos:
Para la planta de Gestión Total del Agua de Carlsberg Dinamarca en Fredericia, Grundfos trabajó con Pantarein y Carlsberg para identificar las bombas y sistemas de dosificación óptimos para todo el proceso de tratamiento y depuración. Esto incluye:
- Bombas y agitadores sumergibles de aguas residuales SL
- Bombas de aspiración final NB para circulación entre los tanques biológicos y el lavador de biogás
- Skids de dosificación completos con bombas de dosificación digitales, tuberías y accesorios necesarios para todos los pasos del tratamiento, así como la limpieza en el sitio de la membrana UF-RO
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