Generación de energía y beneficios ambientales de la producción de energía a partir de residuos ganaderos

El metano es tanto el constituyente principal del gas natural como un potente gas de efecto invernadero cuando es liberado a la atmósfera. Reduciendo las emisiones de metano pueden producirse sustanciales beneficios económicos, ambientales y en energía. En el sector agrícola, la implementación de tecnologías de digestión anaerobia pueden llevar a conseguir beneficios sustanciales económicos, ambientales y energéticos, a una gestión de nutrientes mejorada, a una reducción en las emisiones de gas de uso invernadero, y a la captura y uso de biogás.

En otros artículos hemos hablado ya del uso de los residuos animales para producir energía (ver "Producción de energía a partir del estiércol de gallina"), en este nuevo artículo vamos a continuar avanzando en el conocimiento de las tecnologías utilizadas para este propósito.

Los residuos procedentes de las explotaciones ganaderas causan problemas de olor y contaminación de la tierra y el agua pero pueden ser tratados vía digestión anaeróbica. En las grandes explotaciones ganaderas puede conseguirse minimizar significativamente el impacto de los residuos líquidos orgánicos, y para ello debe utilizarse un sistema de gestión de residuos líquidos que promueva la digestión anaeróbica (libre de oxígeno). De esta forma se consigue obtener metano a partir de la descomposición de los residuos orgánicos. Los sistemas de digestión anaeróbica están diseñados para capturar metano liberado de los residuos líquidos y de esta forma posibilitar que se utilice como combustible para producir calor, electricidad, o calor y electricidad combinada (CHP). La energía se produce usando equipos alimentados por gas, tales como motores, calderas, o en unidades enfriadoras de líquidos El biogás producido con un sistema AD contiene típicamente un 60%-80 % de metano, con un contenido en energía de 600-800 Btu por pie cúbico standard.

El desarrollo de proyectos en este sector puede ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y a la vez proporcionan fuentes de energía alternativas. Adicionalmente, los sistemas AD ofrecen otros beneficios ambientales, incluyendo una reducción significativa del olor y protección mejorada de la calidad del agua, a la vez que proporciona oportunidades para la diversificación agrícola.

Potencial de esta energía

El potencial de producción de esta energía es realmente espectacular, pues cada día millones de toneladas de residuos del ganado son vertidos en lagunas, tanques y otras estructuras. Pero veamos unos datos cuantitativos que nos ayudarán a entender el potencial de esta energía y las grandes ventajas medioambientales de su utilización. El total de emisiones que proceden del estiércol de ganado en Estados Unidos fueron en 2006 el equivalente 41,4 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono. Esta cantidad corresponde aproximadamente al 4 % de las emisiones antropogénicas totales. Por países Estados Unidos genera un 17 % de los residuos producidos a nivel mundial, India un 10 %, China un 9 %, Alemania un 8 %, Francia un 6 % y España un 4 %. Tres grupos de animales suponen un total del 80 % de las emisiones totales: cerdos (40 %), ganado no vacuno (20 %) y ganado vacuno (20 %).

Repercusiones ambientales

Tal cantidad de residuos puede hacernos una idea de sus efectos sobre el medio ambiente. Los residuos del ganado son tratados de formas muy diferentes en función del país del mundo en el que nos encontremos. En muchos países donde no hay regulación alguna, los residuos son directamente o indirectamente descargados en las aguas superficiales, en los que causan condiciones eutróficas, matan peces, y causan que la calidad del agua sea baja. Estas descargas tienen efectos importantes en muchas partes del mundo, pero destacamos el Golfo de Tailandia, Sur de China y Mar Negro. En los países donde está regulada la eliminación de estos residuos, típicamente se emplean como fertilizantes.

Gestión de residuos mediante proyectos AD

Los sistemas AD se utilizan típicamente para el tratamiento primario de materiales orgánicos de alta resistencia, tales como los residuos procedentes del procesado de alimentos – y son manejados en forma de líquidos, lechadas o semi-lechadas. El sistema AD consta de los siguientes componentes:

• Digestor.
• Sistema de manejo de gas.
• Dispositivo de uso de gas.
• Depósito o charca para el almacenaje de estiércol.

Cuando se usan sistemas AD apropiadamente, las emisiones de metano pueden reducirse y producir energía de forma significativa, consiguiéndose además beneficios ambientales, económicos y energéticos. Existen internacionalmente oportunidades para expandir AD, y cada vez se incrementan más el número de aplicaciones tecnológicas emergentes que están siendo viables económicamente. Estos sistemas pueden variar en complejidad y coste operacional – dependiendo de la escala, clima, y tipo de uso de energía.

Descripción de las tecnologías AD convencionales

Las tecnologías AD convencionales son las siguientes:

• Lagunas anaeróbicas cubiertas: Son reactores de volumen constante que operan a temperatura ambiente. El estiércol es tratado bajo condiciones anaeróbicas produciendo metano, que es recuperado usando una cubrición flotante sobre la laguna.
• Digestores de mezcla completa: Este tipo de digestores son construidos de hormigón o acero y diseñados para realzar la descomposición anaeróbica y maximizar la recuperación de metano.
• Digestores de flujo taponado, o plug flow: Estos sistemas se calientan por estiércol de ganado vacuno semisólido que opera a una temperatura constante todo el año, produciendo gas a un ritmo estable.

Bibliografía:

• Global anthropogenic emissions of non CO₂ Greenhouse gases 1990-2020 (EPA Report 430-R-06-003).
• Waste gases from livestock fuel opportunities for cogeneration projects. Cogeneration & On-Site Power Production. January-february 2009.

Palabras clave: Anaerobic digestion technology, liquid manure management systems, anaerobic digester system (AD), covered anaerobic lagoons, complete mix digester, plug flow digester.