La generación de biogás en las explotaciones ganaderas

Por medio de este procedimiento se puede aprovechar unos residuos como son las deyecciones del ganado (estiércol), de otro modo de difícil o costoso tratamiento, para la producción de un excelente recurso energético limpio, que es el biogás.

Las explotaciones ganaderas actuales, sean del tamaño que sean, provocan un negativo impacto ambiental. Por un lado consumen una importante cantidad de energía a la vez que, sobretodo, generan grandes volúmenes de un residuo, como es el estiércol, que contamina el aire y el agua. Afortunadamente existe un procedimiento capaz de reducir en gran medida, o incluso de forma total, el impacto ambiental provocado por el estiércol. Se trata de la generación de biogás

Por medio de este procedimiento se permite aprovechar unos residuos como son las deyecciones del ganado (estiércol), de otro modo de difícil o costoso tratamiento, para la producción de un excelente recurso energético limpio, que es el biogás. Esto a la vez de solucionar el problema de la contaminación del estiércol, evita el uso de fuentes de energías fósiles y de su negativo impacto en el medioambiente. Como subproducto queda además un limo que resulta un excelente fertilizante. Debido a las claras ventajas que aporta la producción de biogás en las explotaciones agroganaderas es por lo que instalaciones para producir biogás están siendo cada vez más aplicadas en en muchos países del mundo.

estiercol

 ¿Qué es el biogás?

El biogás se produce como resultado de someter al estiércol, o a cualquier otro deshecho orgánico, a la acción de bacterias anaeróbicas (que viven en ausencia de aire) en un proceso llamado biodigestión. Este proceso se llevan a cabo en los llamados biodigestores en los cuales se mezcla el material orgánico junto con agua y en los que, en un ambiente con temperaturas adecuadas de entre 20 y 30 grados, se produce la reacción que produce el Biogás.

El biogás está compuesto en cantidades variables de metano CH4 (entre 40% y el 70%), de Dióxido de Carbono Co2 (entre el 30% y el 60%) junto con cantidades residuales de entre el 0% y el 3% de sulfuro de hidrógeno (H2S) y de entre el 0% y el 1% de hidrógeno.

En las explotaciones ganaderas de vacuno, cerdo o aves, se generan grandes cantidades de estiércol, que es una excelente materia orgánica para biodigerir y producir gas, ya que contienen una importante cantidad de energía.

Sin embargo, no solo los residuos (excrementos) animales se pueden usar para generar biogás. También es posible usar subproductos de la industria hortofrutícola y de transformación alimentaria como pieles de fruta y otros deshechos, como materia prima para la biodigestión.

[Consultar artículo relacionado La biomasa y el biogás]

Beneficios de la producción de biogás en las explotaciones ganaderas.

Producción de combustibles

La producción de combustibles es uno de los grandes beneficios del proceso de la biodigestión en el sector agroganadero, ya que supone la conversión de un desecho abundante, muy localizado y de difícil tratamiento, como son los excrementos animales o los deshechos agrarios, en un recurso energético de gran utilidad práctica.

El biogás se puede usar de forma similar al que se hace de los gases de origen fósil (gas natural, gas propano etc.), es decir se puede quemar en la cocina, usar en vehículos como combustible, etc.

Este combustible, o la energía producida por él, puede ser vendida aprovechando posibles primas que puedan otorgar los gobiernos por producción energética limpia o utilizarla de manera directa para autoabastecer las necesidades energéticas de la propia explotación (permitiendo además la venta del excedente).

Existen tres opciones habitualmente empleadas para usar el biocombustible producido en la explotación:

La generación eléctrica– La conversión de la energía contenida en el biogás a energía eléctrica se hace a través de un motogenerador alimentado por el biogás. La electricidad generada puede alimentar las instalaciones de la explotación agrícola o venderse a la red eléctrica general.

Uso directo como gas– El biogás es posible también emplearlo de manera directa en los vehículos y maquinaria adaptados para el consumo de gas en lugar de gasolina, gasóleo

Solución mixta– Por último también es posible optar por una solución mixta, empleando parte del biogás para generar electricidad y otra parte utilizarla de forma directa.

El contenido de energía por cada metro cúbico de biogás es de 21,5 MJ/m3 para una concentración de metano del 60%. Esto equivale a una producción eléctrica de 6 KWh/m3. Como referencia, baste citar que un hogar medio español consume en torno a los 4 KWh de energía eléctrica al día.

Los distintos excrementos animales, producen cantidades diferentes de biogás debido a su particular composición. Existe disparidad de información en las fuentes consultadas, sobre la cantidad de estiércol producido por animal, así como en la capacidad de este de producir biogás. Daremos aquí los datos de una de las fuentes consultadas, a modo orientativo.

El ganado vacuno, por cabeza produce de media 26.24 kg de estiércol húmedo del que se puede extraer 1.04 m3 de biogás al día.

Por su parte el ganado porcino produce 4.21 kg de estiércol fresco por día por cabeza, por lo que cada cerdo es capaz de producir 0,33 m3 de biogás útil al día.

El ganado avícola produce un escaso 0.08 kg de excrementos diariamente, lo que supone una producción de 0.0032 m3 de biogás al día. Pese a lo reducido, en apariencia, de la cantidad de biogás producido por ave, conviene considerar que las explotaciones avícolas cuentan con un numero de animales muy superior a las explotaciones de otros animales más grandes, lo que compensa la diferencia.

Producción de fertilizantes

Con residuo de la biodigestión se obtiene un lodo que es un excelente fertilizante para las plantas.

Este fertilizante, puede ser usado de forma inmediata, ya que a diferencia del estiércol no requiere ser “curado”. (El proceso de “curado” se ha realizado en el biodigestor).

La producción de grandes cantidades de fertilizante de alta calidad supone una excelente opción de negocio adicional para las granjas. Este fertilizante es además natural y biológico lo que contribuye a la expansión de practicas agrícolas más naturales.

Tratamiento de residuos (disminución de la contaminación de los acuíferos)

La biodigestión del estiércol evita que se este sea vertido o almacenado de forma inadecuada. El almacenamiento de estiércol de forma no correcta, provoca que por efecto de la lluvia, las bacterias fecales y otros contaminantes discurran por la superficie del suelo o se filtren al subsuelo y puedan alcanzar a los ríos o a los mantos acuíferos, contaminándolos. Esta es una de las causas más frecuentes de la contaminación del agua.

La biodigestión genera un residuo inodoro y estabilizado, que no atrae a las moscas ni a otros animales como ratones o ratas y que, como se vio anteriormente, puede ser usado como fertilizante.




Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. contaminantes y Co2

El depósito incontrolado de los excrementos de animales, aparte de la contaminación comentada en el apartado anterior, provoca importantes emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera.

Buena parte del estiércol vertido de forma incontrolada, se digiere de forma natural en ausencia de aire, produciéndose metano. Este fenómeno es, como hemos visto, básicamente el mismo que el que se produce en los biodigestores, pero a diferencia de en estos, al hacerse de forma incontrolada, se libera el metano directamente a la atmósfera. El gran problema del metano, es que es un gas tiene la capacidad de provocar un efecto invernadero 21 veces superior al del CO2.

Si la reacción se lleva a cabo en biodigestores, el metano se capta y almacena y al quemarse, libera la energía útil y también CO2, un gas con mucha menor capacidad de efecto invernadero. El CO2 emitido en los procesos de producción y consumo del biogás., es el mismo que la planta, que sirvió de alimento al ganado, capto de la atmósfera en el momento de su desarrollo. Por ello la concentración media de Co2 en la atmósfera no varia por esta causa y este proceso no contribuye al calentamiento global.

esquema produccion biogas granjas

 

A todo anterior hay que añadir que al emplearse el biogás en la propia granja, se evita la quema de combustibles fósiles, los cuales emiten un Co2 de origen fósil que si contribuyen al cambio climático artificial.

De lo anterior se desprende también que, al producirse el biogás en el mismo punto de consumo, se evita el traslado de combustibles comprados (fósiles) desde el yacimiento hasta el punto de uso, en vehículos que emplean combustibles fósiles y emiten Co2 perjudicial para el equilibrio del clima.

Partes de un biodigestor

Existen multitud de modelos de biodigestores, aunque todos cuentan con estos tres elementos básicos:

1- Un punto o cámara de entrada de la materia orgánica. Se trata de un receptáculo encargado de recibir la materia orgánica de deshecho a biodigestar.

2- Una cámara donde se produce propiamente la biodigestión que cuenta con una salida del biogás producido (3)

4- Una cámara o elemento que recoge la materia orgánica ya digerida, que es apta para la usarse como fertilizante.

esquema funcionamiento biodigestor

Un modelo de biodigestor de grandes proporciones

Las grandes cantidades de estiércol producido en las granjas, requieren de biodigestores de gran capacidad para poder procesarlo para producir biogás de forma adecuada y segura.

Una técnica de construcción de biodigestores de grandes proporciones usado en México, donde se ha emprendido un exitoso programa de instalación de biodigestores en granjas porcinas, consiste en confeccionar una gran laguna donde se lleva a cabo todo el proceso. Los pasos de construcción de este modelo son los siguientes:

1!- Se excava y confecciona una gran cuenca en el terreno

esquema produccion biogas 1

2- La cuenca se recubre con lonas de geomembranas de polietileno de alta densidad para retener la materia orgánica a biodigestar así como para evitar las filtraciones contaminantes al subsuelo.

esquema produccion biogas 2

3- Sobre esta membrana se instalan tuberías que servirán para la succión del material ya biodigerido. A la vez, también tienen la función de agitadores de residuos a fin de mejorar la biodigestión. En todo el perímetro de la laguna se instala otra tubería encargada esta se succionar el biogás producido.

esquema produccion biogas 3

4- A continuación la cuenca se rellena de estiércol y/o otros deshechos orgánicos mezclados. También se añade agua para lograr un ambiente totalmente anaeróbico

esquema produccion biogas 4

5- Todo el conjunto se cubre de una membrana geotextil del mismo tipo que la usada para cubrir la tierra. Esta membrana será la encargada de contener el biogás producido y evitar que se pierda en la atmósfera.

esquema produccion biogas 5

6- Cuando los microorganismos empiezan a generar el biogás, este sale de líquido y queda retenido en la membrana geotextil, produciendo un abombamiento de la misma, señal de que el proceso es esta llevando a cabo de forma adecuada

esquema produccion biogas


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Un pensamiento en “La generación de biogás en las explotaciones ganaderas

  1. Manuel Acevedo Diaz

    Buenos dias, necesito saber de donde extrayeron el valor de la cantidad de gas obtenido a partir de los purines de los cerdos para referenciarlos, ya que estamos en periodo de tesis; de ante mano muchas gracias.

    Responder

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