Producción de biogás a pequeña escala: guía para principiantes

Por Rich Dana, especialista en agricultura del NCAT

Resumen

La digestión anaeróbica es un proceso bioquímico sencillo mediante el cual los residuos pueden transformarse en energía. Utilizando estiércol, residuos vegetales, residuos de cultivos, restos de comida u otros residuos, los agricultores pueden reducir su dependencia de los combustibles fósiles al tiempo que ahorran dinero, reducen las emisiones de gases de efecto invernadero y resuelven los problemas de olores (por no mencionar la producción de abono de alta calidad como subproducto). Esta publicación ofrece una guía para principiantes sobre el uso de la digestión anaeróbica para producir biogás aprovechable a pequeña escala con una inversión mínima.

Para obtener más información sobre el biogás y un análisis de los digestores a gran escala basados en estiércol para explotaciones ganaderas, consulte la publicación de ATTRA titulada«Digestión anaeróbica de residuos animales: factores a tener en cuenta».

Introducción

La digestión anaeróbica es uno de los procesos más básicos de la vida en la Tierra. «Anaeróbico» significa «en ausencia de oxígeno», y la digestión anaeróbica tiene lugar cuando la materia biodegradable se descompone en un entorno cerrado. Al controlar el proceso de digestión y capturar el biogás producido, podemos alimentar calderas, quemadores y generadores, e incluso, en algunos casos, frigoríficos.

En Estados Unidos existe un gran interés por el uso de digestores anaeróbicos a gran escala para controlar los olores en las explotaciones ganaderas y por la quema del biogás producido para alimentar generadores eléctricos. Conocidas comúnmente como digestores de metano, estas unidades a gran escala digieren el estiércol y producen biogás, compuesto por dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4), con pequeñas cantidades de vapor de agua (H2O), sulfuro de hidrógeno (H2S) y, en algunos casos, amoníaco (NH3). El metano es un gas inflamable que puede utilizarse para generar energía y es el componente principal del gas natural, un combustible fósil que se utiliza habitualmente para calentar los hogares.

Aunque no se utilizan mucho en Estados Unidos, los digestores a pequeña escala se emplean con éxito en todo el mundo para convertir pequeñas cantidades de estiércol, residuos vegetales y restos de comida en energía aprovechable. Durante cientos de años, el biogás se ha utilizado en China y la India (y más recientemente en África y América Central) para proporcionar gas para cocinar, calentar y alumbrar, utilizando diseños muy sencillos y de baja tecnología. Esta publicación examinará varios de los diseños habituales para construir microdigestores que se han desarrollado en todo el mundo y analizará cómo los agricultores sostenibles de Estados Unidos pueden aprender de sus homólogos del mundo en desarrollo.

Aviso legal: Esta publicación pretende ser una introducción a la producción de biogás a pequeña escala, y no un manual práctico completo sobre cómo construir y poner en funcionamiento un digestor. Al final de esta publicación se incluye una lista de referencias, y recomendamos realizar una investigación exhaustiva antes de dedicar tiempo y recursos a un proyecto de biogás. Y lo más importante: recuerde que el biogás, aunque es relativamente seguro, puede ser peligroso, inflamable y potencialmente explosivo si se maneja de forma inadecuada. Le recomendamos que tome todas las precauciones de seguridad posibles y que cumpla con todas las leyes locales, estatales y federales que puedan aplicarse a un proyecto de digestor en su localidad.

Cómo utilizar el gas

Si decides construir el digestor, ¿cómo vas a utilizar el gas? El biogás puede sustituir al propano o al gas natural en muchos casos. El uso más habitual es para cocinar. Por supuesto, también se puede utilizar como fuente de calor: para complementar la calefacción doméstica, para calentar un gallinero, una sala de partos, una incubadora u otras instalaciones ganaderas de pequeño tamaño, o para calentar un invernadero.

Un uso singular que no se ha explorado ampliamente en Estados Unidos (pero sí en China) es el de utilizar el gas para alimentar un frigorífico de absorción. Se trata de un tipo de frigorífico que utiliza una llama de propano en lugar de un compresor eléctrico para generar el ciclo de refrigeración por evaporación. Estos frigoríficos suelen encontrarse en autocaravanas y en lugares que carecen de electricidad o donde el suministro eléctrico es inestable. Aunque hay pocos estudios disponibles sobre el uso del metano para alimentar la refrigeración por absorción, el metano tiene potencial para ser utilizado por agricultores que busquen opciones de refrigeración en zonas remotas.

Lo pequeño es hermoso

Hay varios retos técnicos importantes que superar para poder gestionar con éxito un digestor a gran escala y utilizarlo para generar electricidad al por mayor. Mantener un equilibrio bacteriano adecuado en un tanque digestor de entre 40 000 y varios millones de galones puede resultar complicado, y los errores salen caros. Los digestores a gran escala requieren cientos —o miles— de cabezas de ganado para proporcionar el estiércol adecuado, lo que genera problemas de manipulación de materiales. Para hacer funcionar equipos de generación eléctrica grandes y sensibles, el biogás debe ser «depurado» para eliminar la mayor parte de los demás gases, lo que puede suponer más trabajo y gastos. Los digestores grandes suelen requerir un gestor a tiempo completo. Por otro lado, un microdigestor puede suministrar a una familia gas para cocinar dos comidas al día (o proporcionar calor a un invernadero o taller) a partir del estiércol de unos pocos cerdos, vacas o pollos, o de restos de comida y frutas y verduras podridas o inservibles. Dado que el coste de construcción es bajo, la materia prima es gratuita y el combustible se utiliza en el lugar de origen, se puede minimizar el riesgo económico y maximizar la sostenibilidad.

En otras partes del mundo donde los recursos energéticos no son tan fácilmente accesibles como en Estados Unidos, el microdigestor es una tecnología importante debido a su bajo coste (y a la posibilidad de utilizar materiales de recuperación o que se encuentran habitualmente a mano), su sencillez y sus beneficios para el medio ambiente y la salud. En lugares donde se utiliza la leña para cocinar y calentar, la deforestación es una preocupación importante y la quema de leña puede causar problemas de calidad del aire y problemas respiratorios a los residentes, especialmente a los niños pequeños. Un digestor doméstico puede reducir el trabajo de recolección de leña y proporcionar una fuente de combustible barata y abundante donde antes no había ninguna.

Conceptos básicos sobre el biogás: la química de la digestión anaeróbica

Las bacterias y las arqueas anaeróbicas son anteriores a la mayoría de las demás formas de vida de nuestro planeta, ya que se desarrollaron en la época en que la atmósfera terrestre estaba compuesta principalmente por metano (CH₄), dióxido de carbono (CO₂) y vapor de agua (H₂O). La digestión anaeróbica tiene lugar en entornos con poco oxígeno: bajo el agua en un pantano o una marisma, en el fondo de una pila de compost o en el intestino de los animales. La digestión anaeróbica se utiliza en fosas sépticas y plantas de tratamiento de aguas residuales para descomponer los residuos.

Las etapas de la digestión anaeróbica

El proceso de digestión consta de cuatro etapas: hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis. Estas etapas deben gestionarse desde el inicio del funcionamiento de un digestor, pero si el proceso se mantiene adecuadamente, la producción de metano debería requerir un mínimo de análisis y tratamientos químicos. Las bacterias deben realizar su trabajo en las primeras etapas para consumir el oxígeno presente en el material y, a continuación, descomponerlo en ácidos grasos volátiles y alcoholes fermentados, antes de que las bacterias metanogénicas puedan empezar a producir metano. El proceso es el siguiente:

• Hidrólisis: Las enzimas descomponen y licuan las moléculas más pequeñas y descomponen los polímeros de mayor tamaño presentes en el material.
• Acidogénesis: Los productos de la hidrólisis (monómeros solubles) se fermentan para dar lugar a ácidos grasos volátiles (o AGV) y alcoholes.
• Acetogénesis: Las bacterias acetogénicas descomponen los ácidos grasos volátiles (AGV) y los alcoholes, produciendo ácido acético, dióxido de carbono e hidrógeno.
• Metanogénesis: Las bacterias metanogénicas transforman el ácido acético y el hidrógeno en CO₂ y metano. (Nota: Las tres etapas anteriores pueden tener lugar a temperaturas más bajas que la metanogénesis.)

Temperatura y pH

Figura 1. Gráfico: David House

Dos de los factores más importantes para una digestión anaeróbica adecuada y la producción de metano son la temperatura y el pH. La falta de control de estos dos factores es uno de los problemas más habituales en un digestor.

La mayoría de las bacterias anaeróbicas rinden mejor en ambientes más cálidos. Por eso, los microdigestores son más habituales en zonas más cercanas al ecuador. Esto no significa que un microdigestor no vaya a funcionar en climas más septentrionales, pero sí influye en las decisiones de diseño, ya que puede ser necesario aislar el digestor o incluso calentarlo para producir grandes cantidades de metano. La digestión anaeróbica no se detiene por completo a temperaturas más bajas, pero la metanogénesis es la etapa que se ve más gravemente afectada por las bajas temperaturas, lo que reducirá la producción de metano. Sin embargo, hay pruebas de que las materias primas de origen vegetal pueden funcionar mejor a bajas temperaturas que los sistemas basados en estiércol (House, 2006).

Aunque los microdigestores de América Central o la India suelen funcionar sin necesidad de calor añadido ni siquiera de aislamiento, a temperaturas que oscilan entre los 15 °C y más de 37 °C, el diseño de microdigestor más popular en China es uno subterráneo, que aprovecha las propiedades geotérmicas del suelo para mantener una temperatura adecuada. En esta publicación se analizan las consideraciones de diseño más adelante, en la sección titulada «Diseños de microdigestores: tecnología global de bricolaje».

Además de la temperatura, el pH es fundamental para el buen funcionamiento del digestor. El pH es una medida de la acidez o alcalinidad del contenido del digestor. Al igual que en el sistema digestivo humano, un exceso de acidez provoca «indigestión» en el sistema anaeróbico.

Se dice que el agua pura es neutra, con un pH de aproximadamente 7. Los ácidos tienen un pH inferior a 7, mientras que las bases tienen un pH superior a 7. Un digestor funciona mejor cerca del punto neutro, hasta un pH de aproximadamente 8,5. En las primeras etapas del proceso anaeróbico, cuando el digestor produce ácidos, el pH puede descender hasta 6 o menos. Cuando llega a la metanogénesis, funcionará en el rango de 7,5 a 8,5.

Es importante recordar que el nivel de pH deja de ser un problema cuando el digestor está bien tamponado, ya que puede soportar la adición de una cierta cantidad de material ácido o básico sin que ello altere la digestión (Fry, 1973). El tamponamiento es la capacidad del digestor para resistir los cambios de pH. Dado que el pH es un «indicador rezagado», es importante contar con un tamponamiento adecuado para evitar problemas de acidez (véase la figura 1).

En un digestor a gran escala, las grandes variaciones de pH pueden tener consecuencias catastróficas. En un microdigestor, sin embargo, las condiciones de pH alto o bajo pueden corregirse con relativa facilidad. Un exceso de acidez puede tratarse con pequeñas cantidades de cal, amoniaco o incluso bicarbonatos, como el bicarbonato sódico.

Relación carbono/nitrógeno (C:N)

El carbono y el nitrógeno son los dos componentes que las bacterias anaeróbicas necesitan para sobrevivir. Necesitan aproximadamente 30 veces más carbono que nitrógeno, por lo que la relación C:N de tu sustrato debería ser de unos 30:1. Esto es importante a la hora de preparar tu purín. A la hora de determinar la relación C:N de materias primas como el estiércol, el pienso para animales y la cantidad de material de cama pueden influir considerablemente en las cantidades reales de carbono y nitrógeno; deberá ajustar la materia prima en consecuencia (véase la Tabla 1).

Alimentación del digestor: sustratos

Para garantizar una alimentación y un mantenimiento adecuados de su digestor, debe tener en cuenta las «siete S» del diseño de los digestores anaeróbicos (véase la tabla 2):

Diseños de microdigestores: tecnología «hazlo tú mismo» a nivel mundial

Existen dos tipos básicos de diseños de digestores: los de flujo continuo y los de proceso por lotes. En un digestor de flujo continuo, se introduce regularmente nuevo sustrato en el digestor. La suspensión se desplaza a través del digestor, expulsando el material digerido (efluente). El material también puede ser desplazado mecánicamente a través del digestor de flujo continuo mediante sinfines o bombas. Los digestores por lotes se cargan una sola vez y, a continuación, se deja que el material se digiera. Cuando se completa la digestión, se retira el efluente y se repite el proceso. Al añadir un tubo de entrada para alimentar el digestor y un tubo de salida para el efluente que se desborda, se puede introducir material adicional en un procesador por lotes tras la puesta en marcha inicial para prolongar el ciclo, convirtiendo la unidad en un procesador por lotes semicontinuo. Cada tipo tiene sus ventajas. Los digestores continuos producen biogás sin interrupción. Los digestores por lotes, por su parte, son más sencillos y económicos de construir. Los diseños de flujo continuo se adaptan mejor a los sistemas basados en estiércol, mientras que los procesadores por lotes pueden ser más adecuados para sustratos vegetales sin procesar.

Los tipos de microdigestores que se tratan en esta publicación se clasifican en tres categorías, con algunas variaciones: los de tipo bolsa o tubo enterrados (flujo continuo); los de tipo cúpula enterrados (por lotes semicontinuos); y los de diseño con cubierta flotante o depósito (por lotes o semicontinuos). Dado que gran parte de la tecnología de biogás a microescala ha sido desarrollada por particulares y organizaciones no gubernamentales, estos diseños son sencillos y de «código abierto», lo que significa que no son patentados y que gran parte de la información sobre ellos es gratuita y está fácilmente disponible en Internet. (Consulte la sección de Recursos al final de esta publicación para obtener una lista de libros y sitios web donde encontrar información más detallada).

Figura 2. Bolsa empotrada

Bolsa para enterrar

El digestor enterrado tipo «bag» es muy popular en toda Centroamérica y puede ser adecuado para su uso en el sur de Estados Unidos. Se trata de un diseño de flujo continuo muy sencillo, especialmente indicado para una granja familiar con pocos cerdos o vacas. Es un diseño muy económico, cuyos componentes se pueden adquirir por tan solo 50 dólares.

Un digestor de bolsas enterrado en funcionamiento. Foto: Ian Woofenden

El sistema consiste en una zanja larga (aproximadamente 6 metros), revestida con un tubo de polietileno (poly) de 122 cm de diámetro para formar la «bolsa». Con una entrada en un extremo, una salida en el otro y un racor de salida de gas en la parte superior, se trata de un diseño extremadamente sencillo (véase la figura 2). El tubo de polietileno se comercializa en rollos y se utiliza habitualmente como material de embalaje. Se recomienda utilizar una doble capa de polietileno de 6 a 8 milésimas de pulgada para evitar perforaciones, y una válvula de liberación de presión permite que el exceso de gas salga del sistema antes de que la bolsa se infle en exceso. Este diseño producirá cuatro horas de gas de cocina utilizable al día y requiere aproximadamente 380 litros de lodos para «cargar» el digestor, y 38 litros adicionales de lodos al día para su mantenimiento (Brown, 2004).

Cúpula enterrada

Figura 3. Cúpula enterrada

El diseño de cúpula enterrada se utiliza ampliamente en China y podría tener un potencial considerable para adaptarse a los climas del norte de Estados Unidos (Koottatep et al., sin fecha). Este diseño no difiere mucho de una fosa séptica de estilo occidental y, de hecho, una fosa séptica convencional de hormigón moldeado o fibra de vidrio podría modificarse para que sirviera como digestor (véase la figura 3). En China, la letrina suele estar conectada al digestor, por lo que también funciona como sistema séptico. En EE. UU., las leyes de zonificación y salud pública de la mayoría de las zonas no permitirían que las «aguas negras» de los hogares se vertieran al digestor, a pesar de las evidentes ventajas de dicho sistema.

Este diseño consiste en un depósito y una cubierta de hormigón moldeado, bloques de hormigón o ladrillo. Aunque el coste es mucho mayor que el de un digestor tipo bolsa (el coste habitual es de 350 dólares por cada 4 a 6 metros cúbicos), al aprovechar el aislamiento natural del suelo, el digestor de tipo cúpula puede mantener una temperatura constante, incluso en climas más fríos (Nakagawa, 1981).

Camiseta sin mangas/camiseta de tirantes

El diseño de depósito flotante se adapta especialmente bien a los materiales disponibles. En este diseño, la lechada se almacena en un depósito inferior, mientras que otro depósito o bidón invertido actúa a modo de tapa, que se eleva impulsada por el biogás a medida que este se genera (véase la figura 4).

Un sencillo digestor de tapa flotante construido con materiales de desecho. Foto: Rich Dana, NCAT

Este diseño se utiliza ampliamente, sobre todo en la India, donde el ARTI (Instituto de Tecnología Rural Apropiada) ha desarrollado un modelo muy funcional de tamaño familiar que utiliza un depósito exterior de polietileno de 1.000 litros (264 galones estadounidenses) con un depósito de 750 litros (198 galones estadounidenses) como cámara de gas flotante interior (Voegeli et al., 2009). Este diseño puede adaptarse para utilizar depósitos de cualquier tamaño, con un diámetro mayor para el depósito exterior y uno menor para el interior, y puede ser una opción excelente y económica para experimentar. Se pueden conseguir fácilmente bidones de muchos tamaños de forma gratuita, y se puede construir un digestor de prueba muy pequeño con un par de barriles y unas pocas piezas de fontanería estándar (véase la figura 4).

Otros diseños

Se han desarrollado otros diseños que constituyen variaciones de estos tres estilos básicos. Uno de ellos es un diseño híbrido que utiliza bidones sellados de 55 galones como digestores modulares conectados a un contenedor flotante independiente para el almacenamiento de gas. Otro estilo utiliza los contenedores de 275 galones que se emplean habitualmente para transportar productos químicos agrícolas e industriales. En general, los contenedores de plástico son preferibles a los bidones de acero para el digestor y los tanques de almacenamiento de gas, ya que tanto los lodos como el propio biogás pueden corroer los bidones de acero con bastante rapidez.

Puesta en marcha, funcionamiento y mantenimiento

Start-up

La mejor manera de poner en marcha cualquier digestor anaeróbico es «sembrarlo» o «inocularlo» con material procedente de otro digestor sano y en funcionamiento. La introducción de bacterias anaeróbicas vivas en el nuevo digestor acelerará la puesta en marcha, y cuanto mayor sea la proporción de material inoculante utilizado, más probabilidades habrá de que la puesta en marcha sea satisfactoria. Si solo se puede obtener una pequeña cantidad de material de siembra, entonces se debe añadir el nuevo sustrato lentamente a lo largo de varios días para favorecer el crecimiento de las bacterias. Si no se dispone de material de un digestor existente, se puede utilizar lodo activo de una planta de tratamiento de aguas residuales. Algunos experimentadores aficionados han utilizado tratamientos comerciales para fosas sépticas para facilitar la puesta en marcha, pero solo hay pruebas anecdóticas sobre la eficacia del uso de iniciadores para fosas sépticas. Por supuesto, algunos materiales de sustrato ya contienen bacterias anaeróbicas. El estiércol o el material del fondo de una pila de compost contendrán algunas bacterias anaeróbicas e iniciarán el proceso más rápidamente que la materia vegetal fresca. En el caso del estiércol, cuanto más fresco, mejor. El material anaeróbico existe en el intestino y, al exponerse al aire, comienza a morir. Es probable que el estiércol seco contenga muy pocas bacterias vivas.

Por lo general, un digestor discontinuo es más fácil de poner en marcha que una unidad de flujo continuo, ya que, en esta última, el tiempo de retención hidráulica (TRH) es menor que en un digestor discontinuo. El TRH es el tiempo que tarda la suspensión en atravesar el digestor. En un sistema de flujo continuo o semicontinuo, no se debe «alimentar» el digestor durante varios días tras la carga inicial, a fin de permitir el crecimiento de las bacterias anaeróbicas. Durante este periodo de puesta en marcha, se debe controlar de cerca el pH para asegurarse de que la suspensión no entre en un estado ácido. Esto puede ocurrir fácilmente si se añade material nuevo demasiado rápido. Si el valor del pH comienza a descender, puede ser necesario añadir cal u otros «antiácidos» para mantener el nivel de pH dentro del rango de funcionamiento anaeróbico.

Funcionamiento y mantenimiento

Si se crea un entorno adecuado para las bacterias anaeróbicas, el funcionamiento de un microdigestor requiere muy poco esfuerzo. En un sistema de alimentación continua, el sustrato debe añadirse a diario. En un digestor discontinuo, se introduce el material y luego se deja reposar (o se agita ocasionalmente) hasta que la producción de gas descienda por debajo de un nivel aceptable. En un digestor pequeño de flujo continuo, la agitación se produce a medida que se añade el material y este se desplaza a través del digestor, aunque se puede añadir agitación mecánica adicional. Por lo general, es recomendable algún tipo de agitación, ya que, sin ella, dependiendo del sustrato, puede formarse una capa espesa de espuma que dificulte la producción de gas. Mantener los materiales del sustrato en suspensión ayudará a la descomposición uniforme del material y favorecerá una digestión completa.

La alimentación del digestor será la operación más habitual, y esto implica la preparación de la mezcla. El estiércol debe licuarse, los restos de comida deben triturarse y el cartón o la hierba deben cortarse en trozos pequeños. Recuerda: cuanto más pequeñas sean las partículas de la mezcla, mejor funcionará tu digestor. La cantidad que necesita para alimentar su digestor se denomina tasa de carga. La tasa de carga se calcula a partir de la cantidad de materia orgánica introducida diariamente, dividida por el tamaño (volumen) del digestor. Un entorno anaeróbico más saludable puede soportar una tasa de carga más alta, pero sobrealimentar el digestor puede provocar un aumento del contenido de ácido y una reducción de la producción de gas. En pocas palabras, más materia prima no siempre es mejor.

La limpieza es necesaria cuando la producción de gas desciende por debajo de un nivel aceptable. Esto ocurrirá con regularidad en un digestor discontinuo, pero será menos necesario en un sistema de flujo continuo, ya que gran parte del material saldrá del sistema en forma de efluente. En ambos casos, en algún momento durante el funcionamiento, será necesario retirar parte del digestato y de los sólidos inorgánicos.

Dependiendo del clima, la calefacción del digestor puede ser otro aspecto a tener en cuenta. Obviamente, el uso de cualquier tipo de calefacción basada en combustibles fósiles, como el propano, el gasóleo o la electricidad, no tiene sentido ni desde el punto de vista económico ni medioambiental, pero podría ser posible utilizar compost o calefacción solar, o aprovechar el calor residual de otra fuente, para mantener el digestor funcionando de manera eficiente durante los meses más fríos.

Unas palabras sobre la seguridad

Recuerda que, en todas las fases de la construcción, el funcionamiento y el mantenimiento de un digestor, te expones a posibles riesgos. Algunas materias primas, especialmente el estiércol, contienen agentes patógenos o parásitos. Puedes estar expuesto a ellos no solo durante la fase de carga, sino también durante la limpieza, dependiendo de los tiempos de retención. Es posible que el proceso de digestión no los elimine por completo. En un sistema basado en estiércol, debes tener especial cuidado en mantenerte a ti mismo, tus herramientas y tu zona de trabajo limpios.

El metano y los demás gases producidos pueden ser mortales. Si vives en una zona rural, probablemente hayas oído hablar de personas que han sufrido intoxicaciones por «gases sépticos» al limpiar una fosa séptica. Lo mismo puede ocurrir con un digestor anaeróbico. Recuerda que el digestor está diseñado para ser un entorno sin oxígeno: ¡bueno para las bacterias anaeróbicas, pero malo para los seres humanos!

Por último, como es lógico, el biogás es explosivo. Nunca fume ni utilice sopletes o linternas en presencia de biogás, y utilice agua jabonosa —NO una llama— para comprobar si hay biogás, a menos que se alimente a un quemador debidamente regulado.

Calidad del gas

Dado que el biogás procede directamente de un entorno biológico cálido, el gas contiene una cantidad considerable de vapor de agua. Para lograr una buena combustión, será necesario instalar sistemas de eliminación de humedad. Estos pueden ser tan sencillos como inclinar la tubería de gas para que la humedad vuelva al digestor, o fabricar un colector de humedad con un frasco o una botella de cristal. Otro problema potencialmente más grave es el filtrado o «lavado» del gas. Debido a la naturaleza corrosiva del sulfuro de hidrógeno y el amoníaco presentes en el biogás sin tratar, las tuberías, los quemadores y, especialmente, los motores de los generadores pueden sufrir daños con el tiempo. En Internet se pueden encontrar varios diseños de depuradores, la mayoría de los cuales utilizan vasos de precipitados o recipientes rellenos de lana de acero, o bien hacen burbujear el gas a través de una solución de carbonato de sodio.

Presión

Se puede conseguir la presión adecuada para la combustión del biogás de varias formas muy sencillas. En lugar de utilizar un compresor mecánico de alta tecnología, la mayoría de la gente recurre a un método muy rudimentario que consiste en añadir peso en la parte superior del depósito de gas, utilizando ladrillos u otros objetos pesados. Esto puede resultar complicado con un digestor de bolsa, por lo que hay que tener cuidado de no enganchar ni perforar el plástico. Es necesario un poco de ensayo y error, pero combinándolo con una válvula reguladora y un orificio de carburador para ajustar la mezcla de gas y aire, se puede conseguir fácilmente una llama buena y eficiente.

Beneficios medioambientales del uso del biogás

Cuando se quema biogás, se produce CO₂, que es un gas de efecto invernadero. Sin embargo, el uso del biogás sigue siendo beneficioso para el medio ambiente. Junto con el CO₂, el metano es uno de los gases de efecto invernadero que más preocupan a los científicos en su estudio del cambio climático global. Según la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA), aunque hay menos metano en el medio ambiente que CO₂, el metano es unas 21 veces más potente que el CO₂ a la hora de calentar la atmósfera (en peso). La vida química del metano en la atmósfera es de aproximadamente 12 años (EPA de EE. UU., 2010). Quemar el metano (en lugar de permitir que se escape a la atmósfera), utilizar la energía y convertir las emisiones en CO2 reduce la potencia de los gases de efecto invernadero que se liberan, pero, lo que es más importante, sustituye el uso de combustibles fósiles y evita la liberación de CO2 adicional.

La EPA calcula que, en las plantas de digestión de gran escala del sector lácteo, por cada 10 vacas cuyo estiércol se somete a digestión anaeróbica y cuyo biogás se captura y se aprovecha, las emisiones de gases de efecto invernadero se reducen en una cantidad equivalente a la que supondría retirar 4,3 turismos de la circulación. Por supuesto, esta estadística no aborda la falta general de sostenibilidad de las explotaciones ganaderas intensivas a gran escala. Otras fuentes estiman que los digestores de pequeño tamaño pueden reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en una cantidad equivalente a entre 5 y 7 toneladas métricas de CO₂ en los hogares que actualmente queman leña (BMU, 2009).

Productos derivados: fertilizantes y té de compost

Además de la producción de biogás, otra ventaja importante de utilizar un digestor anaeróbico es el fertilizante y el compost de alta calidad que genera. Este subproducto del digestor puede proporcionar a su explotación una gran cantidad de enmiendas del suelo de gran valor que pueden utilizarse en la granja o, eventualmente, venderse para obtener ingresos adicionales. Los productores con certificación ecológica deben consultar con sus organismos de certificación si existen restricciones al respecto.

El efluente y el sustrato residual que quedan tras la digestión anaeróbica contienen concentraciones más elevadas de potasio, fósforo y nitrógeno que el estiércol o los residuos vegetales sin tratar que se introdujeron en el digestor. A diferencia de la materia prima sin tratar, el nitrógeno está más fácilmente disponible para las plantas, ya que ahora se encuentra en forma mineralizada, en lugar de orgánica.

Además, las semillas de malas hierbas, los parásitos y los patógenos suponen un problema mucho menor que en el caso del estiércol sin tratar. La temperatura y la falta de oxígeno del entorno anaeróbico son suficientes para destruir muchas semillas de malas hierbas y patógenos. No obstante, especialmente en el caso de los digestores que utilizan estiércol, se recomienda encarecidamente secar al sol o compostar el sustrato residual antes de su aplicación, con el fin de eliminar cualquier posible patógeno o parásito que haya sobrevivido.

Conclusión

La construcción y el funcionamiento de un sistema de producción de biogás a pequeña escala no son adecuados para todo el mundo. Puede resultar complicado y requerir mucha mano de obra. El clima de tu región, la materia prima disponible y la posibilidad de utilizar el gas en tu propia explotación determinarán si el proyecto es siquiera viable. Si buscas un buen retorno de la inversión (ROI) dentro de un modelo de negocio agrícola convencional, puede resultar difícil de justificar.

Por otro lado, si eres un pequeño agricultor que busca aumentar la sostenibilidad de su explotación aprovechando los recursos disponibles y aportando «trabajo en lugar de dinero», quizá te interese considerar la posibilidad de instalar una planta de biogás a pequeña escala.

Referencias

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Producción de biogás a pequeña escala: guía para principiantes
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Esta publicación ha sido elaborada por el Centro Nacional de Tecnología Apropiada a través del programa de Agricultura Sostenible de ATTRA, en el marco de un acuerdo de cooperación con el Departamento de Desarrollo Rural del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA).