Siempre me ha fascinado encontrar formas de convertir los «residuos» en recursos útiles para la granja. En mi granja, he intentado reutilizar y reciclar los recursos en la medida de lo posible para cerrar el ciclo de los insumos externos. Creo que las granjas pueden ser más resilientes si dependen menos de insumos externos. Por eso, cuando me enteré de que se estaba instalando un digestor anaeróbico de tamaño medio en la Granja Ecológica del Dickenson College como demostración de cómo las pequeñas granjas lecheras pueden utilizar el estiércol y otros flujos de residuos para producir energía en la propia granja, estaba deseando tener la oportunidad de visitarla y ayudar a difundir la iniciativa entre otras granjas.

En noviembre de 2023, el especialista en agricultura del NCAT, Eric Fuchs-Stengel, y yo tuvimos esa oportunidad. Viajamos a la granja ecológica del Dickenson College, en Carlisle (Pensilvania), para visitar a Matt Steiman, responsable de energía y ganadería de la granja. La granja es una hermosa explotación agrícola en activo con certificación ecológica situada en 90 acres en la parte centro-sur del estado, donde cultivan hortalizas y crían ganado vacuno, ovino y aves ponedoras. Eric y yo estuvimos allí para grabar un vídeo de visita guiada por el biodigestor anaeróbico de tamaño medio recién instalado, que transforma el estiércol de una granja lechera vecina, así como los residuos alimentarios del comedor de la universidad y de los restaurantes locales, en gas natural que puede utilizarse para generar calor y electricidad.

Este proyecto de biodigestor surge tras años de investigación y experimentación en el ámbito de los biocombustibles por parte de Steiman en la universidad. La idea de utilizar residuos de la granja y de la zona para producir combustible y energía le intrigó enormemente a Steiman, por lo que comenzó a fabricar biodiésel a partir de aceite de cocina usado para alimentar los equipos de la granja. Dado que la glicerina, un subproducto de la producción de biodiésel, puede ser útil en la digestión anaeróbica de materia orgánica que produce gas natural, en 2010 comenzó a experimentar con pequeños sistemas de digestores anaeróbicos para aprovechar la glicerina, lo que dio lugar a una serie de sistemas más grandes y culminó con el último biodigestor a escala de granja.

El proceso de digestión anaeróbica para la producción de gas natural es sencillo. Un tanque hermético crea un entorno anaeróbico, es decir, sin oxígeno, en el que una suspensión de materia orgánica puede ser «consumida» o digerida por microbios que prosperan a determinadas temperaturas en condiciones de bajo nivel de oxígeno. El gas metano que desprenden los microbios en este proceso asciende hasta la parte superior del tanque, hacia un tubo de salida, donde puede recogerse y utilizarse como fuente de combustible para la producción de calor o electricidad. El digestato sobrante, que contiene todos los nutrientes del material de desecho original, se recoge y se esparce por los campos de cultivo.

El tamaño y el coste de este nuevo proyecto de biodigestor exigieron unas consideraciones de diseño muy específicas para garantizar que tuviera las dimensiones adecuadas para adaptarse al flujo de residuos previsto y funcionar según lo previsto. El tanque digestor es un depósito de cemento de 3 metros de altura, 436 000 litros de capacidad y 15 metros de diámetro, enterrado a 2,4 metros de profundidad y sellado con un revestimiento de caucho de alta resistencia. En el tanque hay tubos calefactores y un agitador para mezclar los residuos. Junto al tanque se construyó un establo de estilo libre para albergar a las vacas lecheras y las novillas. En un extremo del establo hay tres tanques de cemento empotrados en el suelo que conforman el sistema de recogida de residuos para el digestor. Un tanque sirve para la recogida diaria de estiércol, el segundo para la recogida de residuos alimentarios (hasta 3 toneladas al día) y el tercero para recoger el material de digestato que queda tras el proceso de digestión. El digestato pasa por un proceso de separación de líquidos y luego puede utilizarse como lecho en el establo. La parte líquida del digestato se almacena para ser utilizada como fuente de nutrientes para los campos de cultivo y las pilas de compost de la granja.

Este digestor está dimensionado para producir suficiente gas como para alimentar un motor de cogeneración (CHP) de 50 kilovatios (kW). Para este proyecto se eligió un motor de la empresa europea TEDOM adaptado al biogás. La energía producida se utilizará en primer lugar para satisfacer las necesidades energéticas de la granja y del propio biodigestor, y el excedente de producción eléctrica se venderá a la empresa de servicios públicos local. Este singular digestor, con capacidad para 150 vacas, es pequeño en comparación con otros digestores de granja existentes en Estados Unidos.

Matt Steiman explica cómo funciona una trituradora industrial capaz de triturar hasta 3 toneladas de residuos alimentarios al día para que puedan bombearse al tanque de digestión

Matt Steiman explica cómo funciona una trituradora industrial capaz de triturar hasta 3 toneladas de residuos alimentarios al día para que puedan bombearse al tanque de digestión. Foto: NCAT

La financiación de este proyecto se obtuvo de múltiples fuentes, entre ellas el Programa de Incentivos para la Calidad Ambiental (EQIP) del Servicio de Conservación de Recursos Naturales (NRCS). Para los agricultores que buscan financiación para biogás, Steinman tenía varias sugerencias. En primer lugar, dijo, hay que ponerse en contacto con la oficina del NRCS de su condado. Además, el Programa de Energía Rural para América (REAP) es un programa de subvenciones gestionado a través de la Oficina de Desarrollo Rural del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA). A través del REAP, los agricultores y las empresas rurales que cumplan los criterios de subvención pueden solicitar una ayuda de hasta el 50 % del coste de un proyecto de energía alternativa en la explotación, incluidos los biodigestores anaeróbicos. Steinman también sugirió ponerse en contacto con el Departamento de Agricultura y el Departamento de Gestión o Protección Ambiental de su estado como fuentes de financiación. También merece la pena investigar los distritos de conservación locales y las empresas de servicios públicos que puedan ofrecer financiación para proyectos de energía alternativa en las explotaciones.

Con este nuevo biodigestor, el Steiman and Dickenson College está utilizando los residuos agrícolas y alimentarios para generar energía renovable directamente en la granja y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Con casi 5.000 granjas lecheras solo en Pensilvania, con un tamaño medio de rebaño de 100 vacas, este proyecto pretende demostrar cómo la producción de biogás puede funcionar en granjas de tamaño medio de todo el estado y del país. La escuela se ha asociado con la Universidad Estatal de Pensilvania y con grupos de productores agrícolas como PASA Sustainable Agriculture para utilizar este proyecto como demostración práctica del diseño y la implementación de un biodigestor de tamaño adecuado, así como para informar a los ganaderos sobre los beneficios de la producción de biogás a esta escala.

Otros recursos:

Biogás – Granja ecológica del Dickinson College

Granja ecológica del Dickinson College – YouTube

Programa «Energía Rural para Estados Unidos»: Sistemas de energía renovable y mejora de la eficiencia energética. Préstamos garantizados y subvenciones

Iniciativa de Energía en las Explotaciones Agrícolas, NRCS

Este blog ha sido elaborado por el Centro Nacional de Tecnología Apropiada a través del programa de Agricultura Sostenible de ATTRA, en el marco de un acuerdo de colaboración con el Departamento de Desarrollo Rural del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA).