Ganando independencia con producción propia de CO₂

En el verano de 2022, muchos se dieron cuenta de que no funciona nada en la cervecería si no hay CO₂. Este sector sufrió bajo la escasez de materias primas y bajo los elevados costes en todo el mundo; tanto es así, que algunas empresas pequeñas tuvieron que suspender temporalmente la producción. El problema podría haberse evitado, al menos en parte. Y es que, durante el proceso de elaboración de la cerveza, durante la fermentación más concretamente, se genera una gran cantidad de CO₂, incluso más del necesario para el proceso de fabricación y llenado de la cerveza. A fin de aprovechar precisamente este potencial, Steinecker ofrece sistemas de recuperación de CO₂.

Hasta el momento, han sido principalmente las cervecerías con grandes volúmenes de producción las que han optado por la recuperación, aunque esto varía de país en país y de la infraestructura disponible. Los centros más pequeños suelen adquirir el gas a terceros, el cual suele ser un subproducto de la producción de fertilizantes o etanol. Pero las cadenas de suministro ya se habían debilitado durante la pandemia de covid-19. Cuando los precios de la energía, especialmente del gas natural, subieron bruscamente en numerosas regiones en el 2022, los fabricantes de fertilizantes redujeron su producción, por ser alto el consumo energético, tensionando así el mercado del CO₂. Las olas de calor y los calurosos veranos también contribuyen a generar cuellos de botella en el suministro, ya que el CO₂ sirve como refrigerante y como materia prima del hielo seco. Además, la gente bebe más en verano, por lo que la industria de bebidas también necesita más de este gas. Ante esta situación, las empresas se plantean cada vez más la opción de recuperar el CO₂ procedente del tanque de fermentación. “En el pasado, la recuperación se planteaba a partir de varios 100.000 hectolitros de producción al año”, afirma Peter Gattermeyer, Head of Technology & Engineering de Steinecker. “A la vista de los precios actuales y de la independencia lograda de los caprichos de suministro, tiene sentido plantearse esta opción ya a partir de los 100.000 hectolitros aproximadamente”.

Steinecker lleva ofreciendo sistemas de recuperación de CO₂ desde 2005 y ha implementado más de 250 proyectos en todo el mundo. La mayor planta hasta la fecha se está construyendo en España, donde se procesan cuatro toneladas de gas bruto por hora. En Baviera, por ejemplo, la cervecería Ustersbacher recupera hasta 800 toneladas de CO₂ al año. Estos sistemas forman parte de la cartera de sostenibilidad de Steinecker, afirma Gattermeyer: “Nuestro concepto Brewnomic se basa en los tres pilares que son la energía, el agua y los materiales reciclables, que incluyen el CO₂ de fermentación, así como el bagazo y las levaduras”. Steinecker es especialista en tecnología cervecera y, como tal, diseña sus soluciones de recuperación para satisfacer las necesidades de las cervecerías, y subraya: “No vendemos soluciones aisladas, sino que los sistemas los integramos perfectamente en el proceso de producción y en el concepto energético de la cervecería”.

A la vista de los precios actuales y de la independencia lograda de los caprichos de suministro, tiene sentido plantearse esta opción ya a partir de los 100.000 hectolitros aproximadamente. Erwin Hächl Peter GattermeyerHead of Technology & Engineering de Steinecker

El desplazador de oxígeno

¿Para qué necesita realmente CO₂ la cervecería? En la cerveza misma, solo terminan entre cuatro y seis gramos de CO₂ por litro. Sin este dióxido de carbono, la cerveza no tiene sabor, ni burbujas ni espuma. Sin embargo, una gran parte del CO₂ lo necesita la cervecería para conservar la cerveza, por lo que esta no deberá absorber oxígeno en las etapas posteriores al proceso de fermentación. El CO₂ es un medio ideal para desplazar el oxígeno en tanques, tuberías, válvulas y botellas antes de que entre la cerveza. El agua utilizada para descargar los tubos del bloque de frío o para el enjuague de la llenadora también deberá estar libre de oxígeno, por lo que se barre con CO₂. Muchas cervecerías necesitan CO₂ adicional para la producción de bebidas carbonatadas, como el agua mineral o los refrescos.

Pero las susodichas cervecerías no son solo consumidoras de CO₂, sino también productoras de hasta cinco kilogramos de CO₂ por hectolitro de cerveza, que producen dentro del tanque de fermentación, donde las levaduras convierten el azúcar de la malta en alcohol.

El concepto en detalle

La recuperación de CO₂ comienza precisamente con el aire de salida del tanque de fermentación. El proceso comienza durante la fase principal de la fermentación, cuando el aire de salida contiene un 95 por ciento o más de CO₂:

De entrada, el CO₂ se acumula en el balón compensador.
Antes de la compresión, el agua rocía el gas bruto de CO₂ para liberarlo de otros componentes como el azúcar y residuos de cerveza.
El siguiente equipamiento opcional que facilita Steinecker es un decantador de aerosoles adicional para eliminar definitivamente todos los residuos líquidos. De este modo se evitan las sedimentaciones en los compresores, se reduce el desgaste y se potencia notablemente la eficiencia.
A continuación, tiene lugar un paso que requiere mucha atención: los carbones activados eliminan los aromas que aún contiene el CO₂. Y es que, dependiendo del tipo de cerveza o del proceso de elaboración, por ejemplo, en procesos High Gravity Brewing o con levaduras de alta fermentación, se producen subproductos de la fermentación como son las sustancias sulfurosas de olor intenso. Si el CO₂ recuperado se va a utilizar para agua mineral o cerveza desalcoholizada, estos aromas, no deseados, deberán ser capturados y eliminados con total seguridad. Steinecker ofrece, pues, además de los filtros de carbón activado, un filtro opcional para el ácido sulfhídrico. El sistema está diseñado para adaptarse a las condiciones de la cervecería, de modo que el CO₂ recuperado tenga la calidad idónea para el uso previsto.
El CO₂, secado, vuelto a purificar y liberado de todo rastro de oxígeno residual en una contracorriente de gas, con una pureza del 99,998 por ciento, se condensará aplicando frío intenso mediante un sistema de refrigeración especialmente diseñado para este propósito, para terminar finalmente almacenándose en un tanque perfectamente aislado.
Para su reutilización, un evaporador calentará el CO₂ para liberarlo en forma de gas en la red de tuberías hacia los equipos consumidores presentes en la cervecería.

06 - Image with Hotspots 39482 — Integración de un sistema Steinecker de recuperación de CO₂ en la cervecería

Independientemente de la calidad del gas crudo, nuestros filtros eliminan cualquier rastro de aroma indeseable del CO₂ recuperado, para su aplicación en una amplia gama de productos, incluyendo aquellos con propiedades muy delicadas, como el agua mineral. Erwin Hächl Peter GattermeyerHead of Technology & Engineering de Steinecker

Flexible en todos los aspectos

La recuperación de CO₂ requiere mucha energía, sobre todo para su licuefacción y vaporización. Steinecker está estudiando el concepto energético de toda la cervecería, afirma Gattermeyer: “Una cervecería tiene muchas fuentes de frío y de calor, por lo que ya no es necesario utilizar la energía primaria procedente del sistema de suministro de calor para volver a vaporizar el CO₂. Estudiamos detenidamente cómo encaja idealmente el sistema de recuperación de CO₂ en el proceso de producción y en el circuito energético, diseñando las correspondientes capacidades productivas”. El refrigerante de los distintos procesos de refrigeración de la cervecería, a saber, el glicol, circula dentro de un circuito cerrado. Este absorbe suficiente energía térmica en los enfriadores del proceso de producción de cerveza para volver a convertir el CO₂ en gas. Por otro lado, cuando se evapora el CO₂, el glicol se enfría tanto debido al calor liberado que alivia el sistema principal de refrigeración de la cervecería. Este sistema de recuperación de energía entre frío y calor no solo hace ahorrar calor primario, sino que también contribuye significativamente al ahorro de corriente durante la generación de frío. Previa solicitud, Steinecker también ejecuta el enfriador para la licuefacción de CO₂ con CO₂ como refrigerante ecológico.

La adaptación personalizada de las capacidades de refrigeración y calefacción para alinearse con el enfoque energético global es tan solo uno de los aspectos en los que Steinecker prioriza la flexibilidad. El sistema de recuperación de CO₂ no es un bloque o contenedor único, sino que consta de diferentes unidades cuya disposición admite cierta flexibilidad. Esto hace que sea relativamente fácil adaptar el espacio ocupado a las circunstancias de la sala. El tratamiento del CO₂ extraído también ofrece flexibilidad, explica Gattermeyer: “Independientemente de la calidad del gas crudo, tenemos los conceptos de filtración adecuados para cualquier aplicación en productos, incluyendo aquellos con propiedades muy delicadas, como el agua mineral”.

La autosuficiencia es factible

¿Puede una cervecería ser completamente autosuficiente recuperando CO₂? “Si solo se fabrica cerveza, entonces sí”, dice Peter Gattermeyer. “Actualmente se producen unos 2,5 kilogramos de CO₂ por hectolitro de cerveza. La cerveza en sí contiene 500 gramos por hectolitro, el resto es suficiente para cubrir todo el proceso de elaboración y llenado. El CO₂ autogenerado no bastará si la cervecería también produce otras bebidas carbonatadas”. Aún queda pues mucho potencial de desarrollo para cumplir los ambiciosos de sostenibilidad de la cartera de productos de Steinecker también en este ámbito.