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Biogás: alternativa para el tratamiento del estiércol

21 noviembre 2011

Con el crecimiento de las granjas de ponedoras o de engorde de pollos, el estiércol de los animales ya no encuentra más su uso natural como fertilizante en campos circundantes a estas granjas. La producción de biogás es una alternativa eficiente y rentable, en comparación con el método tradicional de verter los desechos al campo.

El biogás es una buena alternativa tecnológica para el tratamiento del estiércol
El biogás es una buena alternativa tecnológica para el tratamiento del estiércol

El alto contenido de nitrógeno está atado orgánicamente al estiércol y de esta manera no disponible a las plantas, teniendo así un impacto negativo al medio ambiente. Por esta razón, un tratamiento de los residuos es indispensable.

Esta información la presentó el Dr. Karl Kolmsee, de Smart Utilities Solutions GmbH de Alemania, durante el XXII Congreso Latinoamericano de Avicultura, en Buenos Aires, Argentina en septiembre de 2011.

La producción de biogás es una alternativa eficiente y rentable al compostaje comparado con el método tradicional de verter al campo. Sin embargo la producción de biogás solamente es eficiente tomando en cuenta un pretratamiento de los residuos, el lavado del gas, igual como el biodigestor en sí mismo y el uso del efluente como fertilizante orgánico (biológico) de alto grado nutritivo.

En todos los países latinoamericanos tanto la producción de huevo como el engorde de pollos está creciendo. Las alzas en los precios de la dieta de los animales están reforzando la tendencia hacia granjas más grandes. En Brasil el plantel de ponedoras más grande tiene nueve millones de gallinas.

El compostaje como solución tradicional para el tratamiento del estiércol tiene su límite económico por los costos del transporte a mercados que pueden absorber estas cantidades.

En general, y con mucha variedad local, se puede decir que a partir de 1 millón de animales (ponedoras) el estiércol ya no puede ser absorbido dentro de una distancia rentable (alrededor de 100 km).

Por lo tanto se analiza la generación de biogás (el proceso anaeróbico) como alternativa. Todavía existen pocos ejemplos de esta tecnología en empresas avícolas.

Plantas de biogás en granjas de ponedoras

Se ha diseñado una planta de biogás en el Perú usando el estiércol de 4 millones de gallinas ponedoras.

Había un sistema de biogás establecido en la finca que no operaba de forma eficiente, por quedar demasiado tiempo durante el año fuera de servicio. Se amplió esta instalación con dos biodigestores de 3000 m3 cada unos y se introdujo una línea de pretratamiento del residuo, separando arena, carbonato y plumas del estiércol.

De esta manera se consiguió reducir la sedimentación en los reactores y por lo tanto las horas fuera de servicio. También se implementó una línea de lavado del gas permitiendo de esta manera el uso del gas, sustituyendo, entre otros, el uso costoso de gas propano en la cría de las pollitas.

Rentabilidad de plantas de biogás

La rentabilidad de una planta de biogás está definida por dos factores:

  1. Los costos (o el rendimiento) de oportunidad de deshacerse del estiércol fresco y
  2. el rendimiento de biogás del estiércol especifico de la planta junto con el uso del fertilizante orgánico.

Ambos factores puedan variar de granja a granja. Los costos de oportunidad dependen de los cultivos en la zona y su potencial de usar el estiércol como fertilizante.

El rendimiento de biogás depende de la dieta y del tipo de galpón de los animales. En granjas de ponedoras automatizadas el material puede ser usado casi fresco y no hay pérdidas en su valor energético. En granjas de engorde con la cama de pollo siendo retirado una vez al medio año, el valor energético es más bajo.

Pero en general el estiércol de gallina comparado con purín o estiércol vacuno tiene un rendimiento más alto y un tiempo de gasificación más corto.

Tecnología de pretratamiento del estiércol
Tecnología de pretratamiento del estiércol

Tratamiento antes del biodigestor

Independiente de la procedencia del material, se requiere algún tratamiento antes del biodigestor. Plumas, arena y el alto contenido de carbonato de calcio causan sedimentos e impiden el funcionamiento para un proceso continuo.

Por lo tanto se debe incluir una línea de pretratamiento del material. Esta línea en general incluye tecnología para remover arena, carbonato y plumas, también puede incluir una trituradora como pretratamiento mecánico o un pretratamiento térmico. El diseño específico depende tanto del material como también del uso de los residuos después del biodigestor.

La tecnología usada en el Perú viene de plantas de tratamiento de aguas residuales y fue adaptada para el uso en sistemas de biogás. Las experiencias de un año de funcionamiento enseñan la necesidad de diseñar algo propio para el uso con estiércol de aves.

Biodigestores

Para el digestor hay dos tipos de tecnologías. Cual se escoge depende del material y del uso final de los residuos después del digestor.

Con material fresco y la posibilidad de usar los residuos en un sistema de riego en plantaciones propias (el caso del Perú) se prefiere un proceso continuo en un digestor redondo.

En este caso el material no debe tener más que 15% de contenido de masa seca y el estiércol por su puesto debe ser mezclado con agua u otro líquido.

En el caso de granjas de engorde con la cama de pollo bien encima de un contenido de masa seca de 60% y con el arroz o aserrín, cual es difícil de diluir, se usa un digestor tipo garaje. La desventaja de esta tecnología es que no trabaja continuamente.

Ambos tipos de digestores requieren calefacción para mantener la temperatura constante a 38°C; el digestor redondo continuo requiere un sistema de agitación.

Vista interior de digestor redondo continuo
Vista interior de digestor redondo continuo

Lavado del gas

Mientras el proceso anaeróbico y la producción del gas ya es tecnología comprobada y estandarizada, el lavado del gas como producto final del proceso requiere más diseño especifico.

Biogás en comparación con gas natural tiene un contenido alto de CO2 y agua y – dependiente del origen del gas – azufre. Fácilmente se remueve el agua a través de una línea de condensación. Biogás de estiércol generalmente tiene un porcentaje bajo de CO2, entre 35 a 40 por ciento. Esto permite un uso tanto en motores como en hornos o calderas.

Más difícil es el contenido del azufre pasando los 3500 ppm. Por estos volúmenes se requiere una desulfuración externa – aunque biológica.

El material biológico que permanece después del digestor es un fertilizante valeroso con un alto contenido de amonio. Puede ser líquido o seco según el proceso usado y la demanda.

El gas una vez lavado puede ser usado directamente en motores para generar electricidad o calderas de vapor. De esta manera el tratamiento de su residuo agrícola puede facilitar a granjas avícolas su autoabastecimiento energético.

El manejo de la planta de biogás depende de su integración dentro de la granja avícola. Una línea continua con un digestor redondo requiere personal para la alimentación del digestor. Los demás pasos no requieren trabajo manual pero un control diario de una persona entrenada en la interpretación de los paneles de control y el manejo de procesos básicos.

Conclusión

El biogás es una buena alternativa tecnológica para el tratamiento eficiente y rentable del estiércol. Para granjas avícolas este camino permite el autoabastecimiento con electricidad y/o gas.

Pero el diseño de la planta de biogás debe incluir no solamente el biodigestor sino la línea completa con tratamiento del material y tratamiento de los productos.

Noviembre 2011

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