Dr. José Buenrostro Pablos
Varied Industries Corporation
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Resumen
La situación actual de México lo hace especialmente vulnerable al cambio climático, es probable que el sector agropecuario se vea afectado por el mismo, ya que el incremento en la temperatura del aire, de la concentración de CO2, así como los cambios en las precipitaciones estacionales afectarán a la vida animal y vegetal.
Debido que el sector agropecuario juega un papel crucial en el desempeño económico del país, tanto por el valor de los productos primarios que genera, así como por el efecto arrastre hacia otras actividades de la industria alimentaria, es importante analizar los previsibles impactos del cambio climático en los distintos tipos de explotaciones, así como las medidas de adaptación para hacer frente a las consecuencias del deterioro ambiental. Por último, es necesario seguir investigando y desarrollando tecnologías encaminadas a mitigar los posibles efectos y reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en el sector agropecuario. La comunidad científica internacional coincide en señalar que es necesario realizar un cambio para buscar la mayor eficiencia energética y lograr un modelo energético que no se base en los combustibles fósiles. Este escrito pretende enfocar con conceptos básicos la utilización de excretas de origen animal para la producción de biogas y abono orgánico, que es de fundamental importancia en la generación de energía para nuestras pequeñas y medianas empresas pecuarias, en la presentación se pretende iniciar un serio debate en lo que se refiere a la producción de energía limpia utilizando tecnologías de simple implementación y de fácil adaptación para las diferentes regiones de nuestro país.
Introducción
A partir de la crisis energética de los años setentas, se empezó a observar un fuerte interés por el tema ambiental. La sobresaturación de las fuentes energéticas convencionales, y los aspectos económicos y políticos que las vinculan, le han dado una gran importancia a las llamadas fuentes de energía renovables. Por otro lado, el negativo impacto ambiental que el uso de fuentes energéticas fósiles está causando en el medio ambiente, ha sensibilizado mucho más la conciencia pública
El cambio climático es una de las mayores amenazas con las que como humanidad estaremos enfrentando en los próximos años. Las actividades relacionadas con la evolución y economía de la sociedad (e.g. industria y transporte) producen emisiones de gases como el dióxido de carbono, el metano y el óxido de nitrógeno que al concentrarse en la atmósfera provocan el llamado “efecto invernadero”. La analogía se debe a que agua y estos gases, actúan como el plástico en un invernadero: la radiación solar atraviesa la atmósfera y llega hasta la superficie de la tierra donde se transforma en calor, que es reemitido nuevamente a través de ella como radiación infrarroja; una parte de esta radiación es absorbida por los gases creando el efecto invernadero. Sin duda alguna, la quema de combustibles fósiles constituye la primera causa de este fenómeno.
Las actividades agropecuarias contribuyen directamente a la emisión de gases de efecto invernadero, la mayor parte de estas emisiones es ocasionada por la ganadería, la cual, después del sector energético, es la actividad más comprometida (Berra y Finster, 2002).
Una de las maneras de contrarrestar el calentamiento global y transformar los residuos contaminantes del sector pecuario en un recurso valioso, su aprovechamiento controlado a través de la biodigestión puede ser usado para la producción y captación de biogas, además de la producción de abono orgánico, convirtiendo la explotación agropecuaria en una actividad económica no sólo más rentable, sino menos contaminante (Moncayo R. G. 2008).
Energías Renovables
El término “energías renovables” comprende a diferentes fuentes energéticas que se producen de forma continua y que pueden ser consideradas inagotables: en particular la “biomasa”. Son además consideradas, fuentes de abastecimiento energético amigables con el medio ambiente.
El impacto ambiental en la generación de electricidad de las energías convencionales es 31 veces superior al de las energías renovables según un estudio elaborado por AUMA (Asociación de Productores de Energías Renovables-APPA.) de España.
El mencionado estudio, cuantifica las diferencias de impacto ambiental entre las diversas tecnologías de generación de electricidad en España. Los resultados del mismo, expresados en “eco” puntos de impacto (por tanto de carácter negativo), el petróleo y el carbón son las dos tecnologías más contaminantes superando los mil eco puntos, en un segundo grupo figuran la nuclear y el gas entre doscientos y mil eco puntos, mientras que las energías eólica y minihidráulica, ambas renovables, forman un tercer grupo con una cantidad muy inferior de impactos -menos de cien-.
Estos resultados suponen que producir un Kwh. con la minihidráulica tiene 340 veces menos impactos que hacerlo con carbón, o 50 veces menos que hacerlo con gas natural. En la comparación menos perjudicial para las energías convencionales se comprueba que la eólica tiene cuatro veces menos impacto que el gas. Para enfrentar el cambio climático, la producción de energía eléctrica por métodos sin combustión basada en recursos renovables tiene ventajas abrumadoras.
Desarrollo Sostenible
El Desarrollo Sostenible, es aquel que asegura la satisfacción de las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades según la “Comisión Brundtland 1987”.
En el terreno energético, esto supone utilizar fuentes que se renuevan constantemente en la naturaleza como lo son el viento, el sol o la biomasa, entre otras. En lo referente al cambio climático, se insiste en la reducción de los gases de efecto invernadero, y en la reducción y uso racional de combustibles fósiles.
Las “Energías Renovables” son por tanto la alternativa, como se señala anteriormente porque son inagotables, no provocan el efecto invernadero, no causan la lluvia ácida, y contribuyen al reequilibrio territorial. Produciendo energía con fuentes renovables no estamos consumiendo bienes de próximas generaciones.
Respecto a la energía nuclear, son ya muchos los países industrializados que han renunciado a su desarrollo, pues se considera su funcionamiento una amenaza continua para las poblaciones cercanas y el problema de los residuos, y su desmantelamiento un lastre para el futuro de costos imprevisibles.
Cambio Climático y Energía
El clima es el resultado de un sistema circulatorio a escala planetaria, en un equilibrio dinámico muy complejo, regulado por varios factores.
La temperatura anual se ha incrementado, el nivel del mar ha crecido en los últimos 100 años y se ha reducido la superficie de los hielos continentales y oceánicos durante este siglo. Son cambios evidentes y la mayoría de las causas pueden atribuirse a la emisión de los gases de efectos invernadero y aerosoles por la actividad humana.
Los principales gases que integran la categoría de gas con efecto invernadero son el dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), oxido nitroso (N2O) y los llamados clorofluorcarbonados. Metano es un gas con potente efecto invernadero, ya que su capacidad de absorción de radiación es aproximadamente 21 veces superior al del CO2 (Moss et al., 2000).
El modelo económico y productivo dominante identifica bienestar con expansión y está con consumo de energía creciente. El 75% de la energía que se utiliza procede de combustibles fósiles: petróleo (32%), carbón (26%) y gas natural (17%). Nos hemos topado con los limites del sistema económico actual, bastante antes del anunciado agotamiento de los recursos.
Cuando observamos los mapas de cambio climático disponibles, podemos ver que las consecuencias no serán uniformes geográficamente, hay países que serán más afectados que otros. En general, la quema de combustibles fósiles arroja a la atmósfera una media de 3 kg de carbono por persona al día; esta media combina los 15 kg diarios de un norteamericano o los 4.5 kg de un español con el escaso 1.4 kg emitido por un habitante de un país no desarrollado (APPA 2005).
En la cumbre de Kyoto sobre el cambio climático celebrada en 1997, ante la falta de consenso para adoptar decisiones más contundentes, se aprobó un limitado acuerdo para reducir las emisiones antropogénicas de CO2 Protocolo de Kyoto. (http://unfccc.int/2860.php)
El Protocolo de Kyoto
La VII Conferencia de las Partes (COP 7), de la Convención Marco de Naciones Unidas de Cambio Climático que se celebró en el 2001. La COP 7 logró el consenso relacionado con el cumplimiento del Protocolo de Kyoto, en donde los países industrializados se comprometen a reducir sus emisiones de carbono en un 5% en un periodo de cinco años, entre 2008 y el 2012.
Por su parte los EEUU, país líder de emisiones (20% del total mundial), lejos de aceptar y ratificar el Protocolo de Kyoto, se retiró del mismo, alegando que el Protocolo supone una carga intolerable para la economía de los EEUU, y que las naciones en desarrollo deberían estar exentas de limitar sus emisiones de CO2, metano y otros gases de efecto invernadero.
El expresidente de Estados Unidos, George W. Bush, presentó en febrero de 2002 su alternativa al Protocolo de Kyoto, basado en medidas voluntarias y en una reducción gradual y moderada a largo plazo de los gases contaminantes mediante estímulos fisca les a la industria, que según fuentes de la Casa Blanca permitirá reducir un 18% los gases de efecto invernadero.
Mecanismos de Desarrollo Limpio (MDL)
El llamado “Mecanismo de Desarrollo Limpio” que son esfuerzos domésticos de reducción de emisiones (Clean Development Mechanism). El artículo 12 del Protocolo de Kyoto define las características de este instrumento, cuyo propósito declarado es ayudar a los países incluidos en el Anexo II a lograr un desarrollo sostenible, así como ayudar a los incluidos en el Anexo I a dar cumplimiento a sus compromisos cuantificados de limitación y reducción de las emisiones.
El MDL se originó a partir de una propuesta de Brasil en la COP3, y en teoría podía beneficiar tanto a los países industrializados, que podrían cumplir sus compromisos con un costo menor, como a los países en desarrollo, que obtendrían financiamiento para proyectos que contribuyen a aumentar la eficiencia energética y la participación de las energías renovables.
Biomasa
La Biomasa es el nombre dado a la materia orgánica derivada de animales y vegetales como resultado del proceso de la transformación alimenticia o el proceso fotosintético. La energía de la biomasa deriva de material vegetal y animal, talcomo madera, residuos de procesos agrícolas, y de los residuos industriales, humanos y animales.
En el proceso natural, en última instancia toda la biomasa se descompone a sus moléculas elementales, liberando energía. Por lo tanto, la energía que obtenemos de la biomasa debe ser considerada una forma de energía renovable. En contraste con los combustibles fósiles, al utilizar esta energía, se recicla al carbón y no añade dióxido de carbono al medio ambiente. Por lo que el proceso de la utilización de la biomasa, pudiera ser considerado como un proceso inverso al de la fotosíntesis.
Aplicaciones de la Biomasa:
Biocombustibles.
La producción de biocombustibles tales como el etanol y el biodiesel, tienen el potencial de sustituir cantidades significativas de combustibles fósiles. Actualmente la producción de biocombustibles es apoyada con incentivos de gobiernos, como es el caso de Brasil y Estados Unidos.
Energía Eléctrica. La electricidad puede ser generada a partir de fuentes de biomasa, y al generarse como energía renovable se le puede clasificar como “energía limpia”. La producción de electricidad a partir de fuentes renovables de biomasa no contribuye al efecto invernadero.
Calor y Vapor. La combustión de la biomasa o de biogas puede utilizarse para generar calor y vapor. El calor puede ser el producto principal, en usos tales como calefacción de hogares e incluso para cocinar, también puede utilizarse para accionar turbinas de vapor para la producción eléctrica. El vapor generado por la biomasa puede utilizarse como calor de proceso o utilizarse para mantener un flujo de agua caliente.
Gas Combustible.
El biogas producido a partir de la fermentación anaerobia tiene varias aplicaciones. Puede ser utilizado en motores de combustión interna para accionar turbinas para la producción eléctrica, puede utilizarse para producir calor para necesidades comerciales y domésticas, e incluso en vehículos como combustible.
Restricciones en el Uso de la Biomasa. Si bien es cierta la utilización de la biomasa como fuente de energía puede ser considerada una fuente de energía alterna, existe un conflicto potencial por el uso de los recursos de la tierra y del agua para la producción de energía de biomasa, tales como el de la producción de alimentos vs. la producción de etanol y biodiesel.
La producción y proceso de la biomasa, pueden implicar un consumo de energía significativa, tales como combustible para los vehículos utilizados en la siembra y los fertilizantes agrícolas, lo que pudiera dar como resultado un balance energético negativo al utilizar la biomasa. Sin embargo, la “ventaja” de utilizar la biomasa es su característica de ser renovable, lo que no sucede con los combustibles fósiles. Es por eso que en el procesamiento de la biomasa, es necesario reducir al mínimo el consumo de combustibles fósiles, y maximizar la conversión de basura y recuperación de energía (Textos científicos/energía/biomasa 2005).
Biogas
La fermentación anaeróbica es un proceso biológico de descomposición de materia orgánica compleja (e.g. celulosa, carbohidratos, almidón y proteína), realizado por bacterias, el cual ocurre en forma natural y espontánea en la naturaleza cuando se dan las condiciones adecuadas. De esta forma, podemos encontrar el denominado “gas de los pantanos” que brota en aguas estancadas, el “gas natural” de los yacimientos petrolíferos, así como el gas producido en el tracto gastrointestinal durante el proceso digestivo de los animales. En todos estos procesos intervienen las denominadas bacterias metanogénicas.
La explotación comercial de la fermentación anaerobia, se orienta al tratamiento de residuos biodegradables: basuras, despojos de origen animal, lodos de desechos orgánicos, efluentes industriales y residuos sólidos urbanos.
Composición y características. El biogas es una mezcla de metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), y trazas de otros gases como hidrógeno (H), nitrógeno(N) y sulfuro de hidrógeno (SH2). La proporción de CH4 en el biogas oscila entre un 50% a un 70%.
Las bacterias productoras del biogas, son estrictamente anaeróbicas y por lo tanto sólo podrán sobrevivir en ausencia total de oxígeno. Hoy en día, conocemos mejor el mecanismo y funcionamiento de este complejo sistema microbiológico, involucrado en la descomposición de la materia orgánica, el cual la reduce a sus componentes básicos CH4 y CO2.
La producción de biogas a partir de despojos de animales, deberán en el futuro ser considerados como algo indispensable en las explotaciones pecuarias modernas, ya que no sólo representan una fuente importante para la producción de energía alterna y renovable, sino que también se reducirá el potencial contaminante de dichas explotaciones, ya que, como se señaló en párrafos anteriores, la producción y emisión de gases con efecto invernadero es una de las principales preocupaciones que existen en el mundo, y por donde grupos de activistas, seudo-ecologistas están tratando de atacar al sector pecuario. El biogas producido durante el proceso de fermentación puede ser utilizado para la generación de electricidad o de calor, lo que puede representar un ahorro en el consumo de energéticos en las explotaciones pecuarias.
El poder calorífico del biogas está determinado por la concentración de metano. La cantidad de energía que se obtiene del gas metano es 12 Kcal. por gramo de materia orgánica, con una energía de enlace de 414.6 kJ (i.e. 99.08 Kcal.). En términos muy generales, podemos decir que diez kilos de estiércol porcino, producen aproximadamente entre 2 y 2.5 m3 de biogas, con una composición aproximada de: Metano 70%; Dióxido de Carbono 27.2%; Hidrógeno 1.0%; Monóxido de Carbono 0.1%; Nitrógeno 0.5%; Oxígeno 0.1%; Acido Sulfhídrico 0.1%.
Biodigestor
Un digestor de desechos orgánicos, es un contenedor cerrado, hermético e impermeable (llamado reactor), dentro del cual se deposita el material orgánico a fermentar (excrementos animales y humanos, desechos vegetales, etc.) en determinada dilución de agua para que se descomponga, produciendo gas metano y residuos con un alto grado de concentración de nutrientes y materia orgánica (ideales como abono), ricos en nitrógeno, fósforo y potasio.
Los digestores no tienen una alta presión (30-50 cm columna de agua). El metano es explosivo al mezclarlo con aire, pero no es más peligroso que otros combustibles como la gasolina. La ventaja del metano, es que una fuga se disipa rápidamente ya que es más ligero que el aire y se volatiliza rápidamente, a la fecha en la experiencia de autor no se ha registrado ningún caso en que un biodigestor haya explotado. El metano es incoloro, y altamente tóxico, cuando se produce a partir de residuos de animales, éste se genera junto con el ácido Sulfhídrico y se detecta fácilmente. El efluente (salida lodos y líquido) es mucho menos oloroso que el afluente (entrada materia orgánica).
Con respecto al control de patógenos, se ha visto que la destrucción de patógenos varía de acuerdo a factores como temperatura y tiempo de retención, se ha demostrado experimentalmente que alrededor del 85% de los patógenos no sobrevive el proceso de biodigestión (Hohlfeld y Sasse, 1986). En condiciones de laboratorio, con temperaturas de 35ºC los coliformes fecales fueron reducidos en 50 – 70% y los hongos en 95% en 24 horas (Marchaim 1992).
Hay factores que afectan la producción de gas debido a la actividad metabólica involucrada en el proceso metanogénico. Entre los factores más importantes a considerar se encuentran los siguientes: tipo de sustrato; temperatura del sustrato; la carga volumétrica; tiempo de retención; nivel de acidez (pH); relación Carbono/Nitrógeno; concentración del sustrato; el agregado de inoculantes; grado de mezclado y presencia de compuestos inhibidores del proceso
Tipos de digestores:
Los reactores anaeróbicos de tratamiento de desechos orgánicos industriales son de enormes dimensiones (más de 1,000 m3 de capacidad), trabajan a temperaturas mesofílicas (20 a 40ºC), o termofílicas (más de 40ºC). Poseen sofisticados sistemas de control y están generalmente conectados a equipos de cogeneración que brindan como productos finales; calor, electricidad y un efluente sólido de alto contenido proteico, para usarse como abono orgánico o alimento de animales. Este tipo de digestores de alta eficiencia se encuentran en su mayoría instalados en Europa, en el resto del mundo no se ha superado aún la etapa de unidades demostrativas o desarrollos particulares aislados.
La aplicación del biogas en el área rural ha tenido un desarrollo importante en los últimos años, dentro de ella se pueden diferenciar dos campos claramente distintos. En el primero, el objetivo buscado es dar energía, sanidad y abonos orgánicos a los agricultores de zonas marginales o al productor medio de los países con sectores rurales de muy bajos ingresos y difícil acceso a las fuentes convencionales de energía. En estos casos la tecnología desarrollada ha buscado lograr digestores de mínimo costo y bajo mantenimiento, fáciles de operar pero con eficiencias pobres, por su bajo nivel de producción de energía.
El segundo tipo está dirigido al sector agropecuario y agroindustrial de ingresos medios y altos. El objetivo buscado en este caso es brindar energía y solucionar graves problemas de contaminación. Los digestores de alta eficiencia desarrollados para esta aplicación tienen un mayor costo inicial y poseen sistemas que hacen más complejo su manejo y mantenimiento. En México un ejemplo claro de ellos es el sector porcícola y en menor grado los establos lecheros.
Ambos tipos de digestores se encuentran hoy día en continuo crecimiento, dada la facilidad de su implementación. Los biodigestores sencillos o domésticos han tenido una amplia aceptación en China, India, Filipinas y Brasil; debido a que en estos países se llevaron a cabo importantes planes gubernamentales que impulsaron y apoyaron con asistencia técnica y financiera su empleo. En el resto de los países del mundo la difusión alcanzada por este tipo de digestores no ha sido significativa.
El relleno sanitario, práctica muy difundida en el mundo para eliminar las enormes cantidades de desperdicios generados en las grandes ciudades han evolucionado incluyendo hoy en día modernas técnicas de extracción y purificación del gas metano generado, el cual producía graves problemas, entre los cuales figuraba el ambiental, malos olores y explosivas mezclas de gases. El avance de esta técnica ha permitido que grandes ciudades del mundo, como es el caso de la Ciudad de Monterrey en México, incluya un importante porcentaje de gas procedente de esta fuente en la generación de energía eléctrica y su posterior distribución en el alumbrado urbano de la zona metropolitana. Todos los campos de aplicación analizados muestran que la tecnología bajo estudio se encuentra en una franca etapa de perfeccionamiento y difusión.
Diferentes aplicaciones del biogas
Las cocinas y calentadores de agua, son fácilmente modificables, agrandando el paso del gas de los quemadores, no así las lámparas a gas que tienen una muy baja eficiencia y el ambiente donde se las utilice debe estar adecuadamente ventilado. Los quemadores infrarrojos comúnmente utilizados en la calefacción de maternidades y destetes presentan como ventaja su alta eficiencia lo cual minimiza el consumo de gas para un determinado requerimiento térmico.
Los refrigeradores domésticos constituyen un interesante campo de aplicación directo del biogas debido a que tienen un consumo constante y distribuido a lo largo de las 24 horas del día lo cual minimiza la necesidad de almacenaje del gas. Estos equipos funcionan bajo el principio de la absorción (generalmente de ciclo amoníaco refrigerante-agua absorbente). Recientemente se han desarrollado equipos para el enfriamiento de leche y/u otros productos agrícolas lo que abre un importante campo de aplicación directa y rentable del mismo.
El biogas puede ser utilizado en motores de combustión interna tanto a gasolina como diesel. El gas obtenido por fermentación tiene un octanaje que oscila entre 100 y 110 lo cual lo hace muy adecuado para su uso en motores de alta relación volumétrica de compresión. En los motores de dos tiempos, el carburador convencional es reemplazado por un mezclador de gases. Estos motores son arrancados con gasolina y luego siguen funcionando con un 100% de biogas con una merma de la potencia máxima del 20% al 30%. El uso muy generalizado es su empleo en generadores de electricidad
A los motores diesel, se les agrega un mezclador de gases con un sistema de control manteniendo el sistema de inyección convencional. De esta manera estos motores pueden funcionar con distintas proporciones de biogas – diesel y pueden convertirse fácil y rápidamente de un combustible a otro lo cual los hace muy confiables.
El contenido de Acido Sulfhídrico (H2S) en el biogas causa deterioros en las válvulas de admisión y de escape de los motores de combustión interna, por lo que se hace necesario añadir un filtro a base de hierro esponja y un cambio más frecuente de los aceites lubricantes para evitar deterioro.
Los sistemas de cogeneración buscan la mayor eficiencia en el aprovechamiento de la energía contenida en el biogas. En estos casos la potencia mecánica provista por el eje del motor es aprovechada para generar electricidad a través de un generador.
Al mismo tiempo y por medio de una serie de intercambiadores de calor ubicados en los sistemas de refrigeración del motor y en la salida de los gases de escape, se recupera la energía térmica liberada en la combustión interna. Representa la utilización más racional del biogas ya que se obtiene energía eléctrica al mismo tiempo que una fuente de calor muy necesaria para la calefacción de digestores en zonas frías, logrando el mayor aprovechamiento de la energía.
El uso vehicular del biogas es posible y en la realidad se ha empleado desde hace bastante tiempo. Sin embargo su difusión está limitada por una serie de problemas: el gas por su volumen debe ser almacenado en contenedores cilíndricos de alta presión (200 a 300 bar.); este tipo de almacenamiento implica que el mismo deba ser purificado antes de su compresión, y el costo-beneficio será marginal debido a la proporción de metano en el biogas, por lo que su uso estará condicionado a la rentabilidad final.
Manejo de Excretas
Por la necesidad que tenemos de producir y consumir alimento, se producen y acumulan desechos que deben ser adecuadamente tratados para no producir contaminantes. Un porcentaje importante de estos residuos es orgánico, que se puede recolectar y reciclar, evitando un mal manejo con el consiguiente beneficio al medio ambiente.
El tema de manejo de excretas siempre ha generado gran expectativa y polémica, no sólo por los diferentes sistemas que existen para su manejo sino por su potencial contaminante cuando son mal manejados. La contaminación por nitrógeno procedente de excretas de origen animal, en gran medida no se debe a un exceso de abono orgánico en determinadas zonas, sino al mal aprovechamiento en su uso. Sin embargo, las excretas bien manejadas proporcionan diversos beneficios, como la generación de energía, abonos y en algunos casos, como subproducto en la alimentación animal.
Existen zonas con baja población, con grandes problemas de contaminación por nitratos no procedentes de excretas de origen animal, sino debido principalmente por el mal uso de fertilizantes químicos. En estas zonas las aguas subterráneas están contaminadas en gran parte por la acción de agroquímicos adicionados al propio cultivo. Estos hechos comprueban que el principal problema reside en un incorrecto manejo de los fertilizantes o abonos, y en la capacidad de los cultivos para fijar el nitrógeno, y no se puede culpar al ganadero cuando hay muchos otros factores causantes de la contaminación del agua y medio ambiente.
El manejo adecuado del abono tanto químico como orgánico, depende del conocimiento del agricultor, con respecto a la calidad del suelo que está cultivando, en ocasiones el único asesoramiento que tiene, es del negocio que le vende el fertilizante o los agroquímicos, el cual debería ser por un profesional que hiciera análisis de suelo y recomendara en base a ellos las dosificaciones de los abonos o fertilizantes.
Aprovechamiento del Residuo Orgánico (Lodos Estabilizados)
La utilización de los biodigestores además de permitir la producción de biogas, ofrece enormes ventajas para la transformación de desechos (residuos líquidos que resultan de dicha fermentación), obteniendo beneficios ecológicos adicionales al mejorar la capacidad fertilizante del estiércol. Todos los nutrientes tales como nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio así como los elementos menores son conservados en el efluente. En el caso del nitrógeno, buena parte del mismo, presente en el estiércol en forma de macromoléculas es convertido a formas más simples como amonio (NH4+), las cuales pueden ser aprovechadas directamente por la planta. Debe notarse que en los casos en que el estiércol es secado al medio ambiente, se pierde alrededor de un 50% del nitrógeno (Hohlfeld y Sasse 1986).
Este fertilizante, llamado bio-abono, inicialmente se le ha considerado un producto secundario del proceso de fermentación, pero actualmente se le está dando la misma importancia, o mayor, que el biogas ya que provee al agricultor de un fertilizante natural que mejora el rendimiento de las cosechas. El residuo orgánico sólido del biodigestor es una suspensión de lodos en agua, bastante homogénea de color pardo-oscuro, estabilizada biológica y físico-químicamente (i.e. no seguirá degradándose biológicamente o lo hará muy lentamente en el suelo desde compuestos orgánicos remanentes hacia compuestos minerales) dado que sufrió una degradación anaeróbica.
Desde el punto de vista físico este lodo posee un porcentaje de 4% a 6% de sólido seco total. Dejándose en reposo un periodo de tiempo no presenta separación de fases, es decir que no decanta, debido al pequeño tamaño de las partículas y las propiedades fisicoquímicas de la suspensión. (Groppelli 2005).
Es importante diferenciar al residuo orgánico (sólido o líquido) resultante de la generación de biogas es decir el bioabono, de lo que son los biofertilizantes. Estos últimos, son productos a base de microorganismos benéficos (Bacterias y Hongos), que viven asociados o en simbiosis con las plantas y ayudan a su proceso natural de nutrición, además de ser regeneradores de suelo, incrementando la solubilidad y absorción de nutrientes, como el fósforo, que de otra forma no serían asimilados por la planta. Su desventaja es que no sustituyen totalmente al fertilizante químico.
Hay que estar conscientes de que los biofertilizantes no resuelven los problemas del costo de fertilización, pero sí son un complemento de una baja fertilización. Por lo que representan una gran ayuda para mejorar el rendimiento de los cultivos de los agricultores que no pueden adquirir grandes cantidades del fertilizante químico, dado lo elevado de su precio.
Bio-Abono, una Alternativa de Fertilización
Las ventajas de los abonos orgánicos sobre la fertilización química, radica en que son obtenidos a base de productos naturales, su producción reduce el potencial contaminante de las excretas y para su elaboración no se requiere de energéticos de origen fósil.
Al utilizar los bio-abonos se incorpora materia orgánica al suelo, debido a que tienen un pH promedio de 7.5, funcionan como un corrector de acidez, eliminando el aluminio tóxico y liberando el fósforo de sus sales insolubles de aluminio y hierro. Con la elevación del pH, también se dificulta el desarrollo de hongos patógenos.
Las plantas no pueden tomar el nitrógeno de manera directa del aire, porque está en una forma de gas inerte no asimilable (N2). Sin embargo, las bacterias lo pueden transformar a un estado aprovechable por las plantas (nitrógeno amoniacal NH4+, iones nitrito NO2- o nitrato NO3-). Respecto a la dificultad de asimilación del nitrógeno contenido en las excretas, un reciente estudio danés muestra que tomando como referencia el fertilizante químico en igual condiciones:
• El cultivo absorbe el 81% del nitrógeno cuando se utiliza excremento fresco.
• El cultivo absorbe el 98% del nitrógeno cuando se utiliza la fracción líquida de excremento digerido anaeróbicamente.
Por lo tanto, se puede decir que el excremento digerido anaeróbicamente, es más homogéneo y mejor fertilizante que el excremento fresco, además de que por las características mencionadas, su transporte es más rentable económicamente.
Recientemente los esfuerzos para utilizar lombrices de tierra para estabilizar la fracción sólida de excretas de animales han tenido mucho éxito. Para esto se utiliza la lombriz roja californiana. Los lodos estabilizados, resultado de la digestión anaeróbica, tienen características similares al humus producido por estas lombrices. Por lo que no es necesario ningún tratamiento posterior en los mencionados lodos, ya que los nutrientes contenidos en ellos pueden ser inmediatamente asimilables por las raíces de la planta dada su alta bioestabilidad y granulometría más fina que la del estiércol, lo que facilita su penetración y mezcla en el suelo. Este material orgánico es un “humus activo”, mejorando el suelo inmediatamente después de su aplicación.
Conclusiones
• Es posible en el sector pecuario promover el desarrollo sostenible en México a través de la producción de energías limpias y renovables como el biogas. Iniciar la transición hacia un nuevo modelo energético, basado en energía limpia y renovable a partir de la constatación de que el petróleo es “finito” y que tiene una gravísima incidencia en el calentamiento global y el cambio climático.
• Producir a partir de residuos orgánicos biogas para ser empleado como energía calórica y generación de electricidad y así contribuir a su saneamiento y reciclaje. Es importante aprovechar los recursos que se obtiene de los animales debido a que se pueden obtener beneficios económicos de tal forma que se aprovechen los recursos que anteriormente se pensaba que eran inservible o simplemente deshechos, ya que resulta relativamente de bajo costo, respecto a otras formas de producción de energías limpias
• La digestión anaerobia, es una buena herramienta que permite el uso de las excretas de origen animal como fertilizante, facilitando su utilización al convertirlos en un producto homogéneo, de mayor y mejor asimilación por las plantas, en el que se desprende menor cantidad de olores, y es más fácil de transportar y comercializar, con un subsecuente ahorro en fertilizante
químico.
• Las excretas y residuos de la producción pecuaria, se pueden utilizar para producir bio-abono, el cual puede ser destinado incluso a la producción de alimentos libres de agroquímicos.
• Estimular experiencias a favor de una economía ambiental, apostando a la recuperación del clima, el agua y la tierra. Devolver a los ciclos de la naturaleza todo lo que podamos en las mejores condiciones.
¡Otro mundo, renovable es posible! En cualquier caso, el futuro del mundo será limpio y renovable. No queda otro camino, por que no hay otro camino, ni para Europa, ni para nuestro planeta. Estas son las palabras con que cierra el editorial del número de Marzo del 2008 de la revista de la Asociación de Productores de Energía Renovable de España. (APPA).
Bibliografía disponible en BM Editores
Artículo publicado en Entorno Ganadero
