12 de Marzo de 2018
Artículo de divulgación

Tratamiento de Residuos de la Producción Pecuaria: Recuperando Energía

Si de eficiencias se trata, poder recuperar hasta lo que es desperdicio de un proceso, sería una de las acciones que entrarían de cajón en la definición. Y es que a veces lo que desechamos es nada más, que la materia prima necesaria para poder iniciar otros procesos que nos reporten en beneficios.

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Energía es lo que nos sobra.

      Es marcada y creciente la tendencia global a reestructurar la matriz energética, reemplazando el uso de combustibles de origen fósil, por aquellos provenientes de fuentes renovables.

      La actividad agropecuaria produce importantes cantidades de residuos vegetales y animales (biomasa). Si le damos otro enfoque, los residuos rurales son materia prima apta para producir energía limpia, dispersa (en el mismo lugar donde se genera o  cercano, ofreciendo autonomía energética a los pueblos y emprendimientos), y contribuir significativamente a la reducción de gases de efecto invernadero (GEI).

      Sea de la biomasa húmeda o seca  (con más del 60% de humedad, o menos respectivamente) por distintos procesos (termoquímicos, físicos, bioquímicos) se puede obtener biocombustibles gaseosos (biogás), líquidos (biodisel o bioetanol). Estas son las llamadas, bioenergías.

      Argentina avanzo en la producción de biodiesel, exportándose gran parte de este y con un consumo interno limitado, pero que podría verse incrementado con un aumento en el porcentaje de corte obligatorio, lo que está previsto para los próximos años. En materia de bioetanol el 59% se produce en base a maíz, y el 41% restante a caña de azúcar. Se suma al panorama el aumento en el corte de las naftas de un 10 a un 12% con una demanda implícita de 160.000 metros cúbicos extras.

      En lo que a biogás se refiere, aunque la producción industrial es todavía un anhelo, la trasformación y utilización a menor escala se presenta como una nueva oportunidad de negocio para la obtención de energía eléctrica y calor, y también como una solución al problema de los desperdicios orgánicos de establecimientos ganaderos, granjas avícolas, industrias alimenticias;aguas cloacales y desperdicios orgánicos de las ciudades. Desde el punto de vista energético, estos residuos se caracterizan por tener un bajo contenido de carbono, un elevado contenido de oxígeno y compuestos volátiles, los cuales concentran una gran parte del poder calorífico, es decir la cantidad de energía en la forma de calor liberada por la combustión.

      Este último concepto está directamente asociado a las características del residuo (biomasa) y de su humedad. En general el poder calorífico puede oscilar entre los 3.000 – 3.500 kcal/kg para los residuos ligno - celulósicos, los 2.000 – 2.500 kcal/kg para los residuos urbanos y finalmente las 10.000 kcal/kg para los combustibles líquidos provenientes de cultivos energéticos.

      Con una clasificación arbitraria pero práctica, la biomasa con humedad menor al 60% es considerada seca (como leña, paja) y recibe por lo general tratamientos termoquímicos para su aprovechamiento energético (combustión, pirolisis, entro otros). La biomasa con más del 60% de humedad, pueden pasar por procesos físicos asociados principalmente a la presión para obtener, por ejemplo, aceites; o bioquímicos, donde intervienen etapas fermentativas en presencia de oxígeno (aeróbicas), o sin oxígeno (anaeróbicas). 

Aprovechando los procesos naturales

      Según las características de la biomasa, serán los procesos y tecnología más conveniente para la transformación energética.

      La fermentación anaeróbica, para la que se utiliza generalmente residuos animales o vegetales de baja relación carbono / nitrógeno, se realiza en un recipiente cerrado llamado “digestor” que da origen a la producción de un gas combustible denominado biogás. Este, está constituido básicamente por metano (CH4 ) y dióxido de carbono (CO2 ). Si bien su poder calorífico promedio está entre 4.500 a 5.600 kilocalorías por m³ (menos que la del gas natural que ronda las 8.800 - 10.200 kilocalorías por m³) puede ser empleado de la misma forma, como combustible (comprimiéndose y eliminando el CO2), en la generación de electricidad, o en combustión directa para obtener calor.

Caracterización de estiércol por especie.

 

      Las tecnologías disponibles para la producción de biogás a través de fermentación anaeróbica, son muy variadas pero todas ellas tienen como común denominador la simplicidad del diseño y el bajo costo de los materiales necesarios para su construcción. Losa digestores presentan diseños muy variados y adaptables completamente a la cantidad de biomasa disponible, sus características, y las  condiciones ambientales del lugar de instalación, ya que una de las principales limitantes para los procesos biológicos naturales que encierra el digestor, es la temperatura.

      Adicionalmente, la biomasa degradada que queda como residuo del proceso de producción del biogás (digestato), constituye un excelente fertilizante para cultivos agrícolas. Es ampliamente conocida la importancia que tiene la materia orgánica por el papel que desempeña en los suelos. La cantidad y calidad de esta influye sobre diversos procesos físicos, químicos y biológicos en el sistema edáfico y representa la base de la fertilidad de los suelos. Esto puede lograrse con la incorporación de diversos residuos orgánicos, de origen animal o vegetal.

      Sin embargo, la práctica de incorporar directamente al suelo constituye un manejo poco recomendable por el tiempo que éstos requieren para transformarse en compuestos asimilables por las plantas, a través de los procesos de mineralización y de humificación. La estabilización de residuos orgánicos puede darse por digestión aeróbica (compostaje, lombricultura) o de tipo anaeróbica (fermentación con producción de biogás). La composición química de los productos obtenidos en cada caso, compost y bioabono o digestato, es variable, dependiendo de la materia prima usada y del tiempo de estabilización.

Análisis químicos de residuos estabilizados por compostaje o fermentación anaeróbica (biodigestión)

 

Tiene ventajas ambientales

      Los procesos de recuperación de biomasa, básicamente reciclan los componentes de la misma en un producto con valor agregado, sea energético (biogás, energía calórica, etc), o subproductos como bioabonos. Esto es ya un concepto que alinea a cualquier emprendimiento en un sistema de gestión ambiental responsable. No es más que la gestión mejorada de nutrientes, reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y la captura y uso de biogás.

      Otros beneficios ambientales:

  • significativa reducción de la presión sobre los rellenos sanitarios. De esta forma se reducen significativamente los costos de la disposición de residuos orgánicos, e incluso se obtienen sub-productos con valor agregado (por ejemplo bioabono).
  • protección de las aguas subterráneas, reduciendo el riesgo de lixiviación de nitratos.
  • elimina el problema de emisión de olores molestos, como por ejemplo, el olor a amoniaco, producto de la acumulación de excretas y orina sin tratar.
  • La promoción e implantación de sistemas de producción de biogás colectivos -varias granjas-, y de co-digestión -tratamiento conjunto de residuos orgánicos de diferentes orígenes en una zona geográfica, usualmente agropecuarios e industriales- permite, además, la implantación de sistemas de gestión integral de residuos orgánicos por zonas geográficas, con beneficios sociales, económicos y ambientales.

      La generación energética desde los desechos entra en el esquema prometedor de la  progresiva industrialización rural que demanda, y lo hará en forma creciente, una infraestructura acorde con sistemas de transporte y comunicación avanzados, mano de obra calificada y con formación en agroindustria, y un sistema energético adecuado a los nuevos desafíos.

Referencias

Áreas geográficas alcanzadas
    • Argentina
    • Cerrillos