Biogás: Alternativa sostenible para el sector agropecuario

El biogás es una fuente alternativa de energía renovable y sostenible, que se genera mediante la degradación de materia orgánica. Está ganando cada vez más atención debido principalmente a que puede utilizarse para diversos fines energéticos, como la electricidad, la calefacción y el combustible.

Un aspecto a destacar es que la sostenibilidad y la eficiencia energética marcan el camino hacia el futuro del biogás en las explotaciones lecheras. Esto es especialmente importante si se tiene en cuenta que, por ejemplo, casi el 10 % de las emisiones de metano de los EE. UU. provienen de las prácticas de manejo del estiércol y la explotación ganadera.

En este artículo, conoceremos de manera clara y sencilla qué es el biogás, su proceso de producción, sus beneficios para el medioambiente y la economía, y qué ventajas presenta para las granjas y el sector agropecuario.

¿Qué es el biogás?

El biogás se genera mediante un proceso de degradación de la materia orgánica, en un ambiente anaeróbico, es decir, sin oxígeno, por la acción de microorganismos.

La principal composición del biogás es una mezcla de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), a los que se añaden otros gases en menor medida.

Es considerado una opción viable y sostenible frente a los combustibles fósiles, debido a su capacidad de producir energía. El poder calorífico del biogás varía entre 18.8 y 23.4 megajulios por metro cúbico, lo que lo convierte en una opción interesante y sostenible.

La producción de biogás no solo ayuda en la gestión de residuos, sino que también apoya la mitigación del cambio climático al reducir la emisión de gases de efecto invernadero.

También puede proporcionar un fertilizante natural, conocido como biol, obtenido del proceso de biodigestión, lo que mejora la calidad del suelo.

Materia orgánica utilizada

La materia orgánica que se utiliza para producir biogás puede proceder de distintas fuentes. Se incluyen residuos agrícolas, residuos alimentarios, estiércol de ganado y lodos de depuradoras.

Estos materiales son ideales para el proceso de digestión anaeróbica, ya que contienen altos niveles de biomasa que pueden ser transformados en energía.

La combinación de diversos tipos de materia orgánica optimiza la producción de biogás, mejorando el rendimiento y la calidad del gas generado. Esta sinergia aprovecha al máximo los recursos disponibles, contribuyendo a su vez a una gestión más eficiente de los residuos.

¿Cómo se produce el biogás?: Biodigestores y fases de la digestión anaeróbica

Existen diversas instalaciones para la producción de biogás, llamadas biodigestoras, que varían en tamaño y capacidad. Desde pequeños biodigestores familiares, que permiten a los agricultores producir biogás para uso doméstico, hasta grandes plantas industriales que procesan cantidades significativas de residuos orgánicos.

Estas instalaciones son claves para aprovechar todos los beneficios del biogás, transformando los residuos en una fuente de energía limpia y renovable.

Los biodigestores generan un entorno anaeróbico, donde ciertos tipos de bacterias descomponen la materia orgánica en varias fases, produciendo así el biogás que se puede utilizar como fuente de energía.

Etapas de la digestión anaeróbica

La digestión anaeróbica se divide en varias etapas, teniendo cada una un papel crucial en la producción de biogás. Estas etapas son las siguientes:

1. Hidrólisis: Durante la hidrólisis, los microorganismos hidrolíticos utilizan enzimas para romper compuestos orgánicos complejos, como lípidos, proteínas y carbohidratos. Este proceso convierte estos compuestos en moléculas más simples y solubles, que son necesarias para las etapas posteriores de la digestión anaeróbica.
2. Acidogénesis: En la fase de acidogénesis, los productos obtenidos de la hidrólisis se convierten en ácidos orgánicos y otros compuestos intermedios. Este proceso es llevado a cabo por bacterias acidogénicas que transforman los azúcares y aminoácidos en ácidos volátiles, como el ácido acético.
3. Acetogénesis: En esta fase o etapa los compuestos que no fueron metabolizados en la fase anterior se convierten en acetato, dióxido de carbono e hidrógeno; productos esenciales para la fase siguiente denominada metanogénesis, donde se genera el metano.
4. Metanogénesis: Es la etapa final del proceso de digestión anaeróbica. En esta fase, las bacterias metanogénicas transforman los productos de las etapas anteriores en metano y otros gases, completando así la descomposición anaeróbica y generando biogás.

Ventajas del biogás

El biogás presenta numerosas ventajas que se pueden categorizar en económicas, ambientales y sociales, contribuyendo así a un desarrollo sostenible en el sector agropecuario.

Ventajas económicas

Una de las principales ventajas del biogás es su potencial para generar ahorros significativos en costes operativos.

• Reducción de costes energéticos: Las granjas pueden utilizar la electricidad generada para consumo propio, lo cual disminuye los costes de energía externa.
• Generación de ingresos: En caso de tener un excedente de energía, es posible venderlo a la red eléctrica, convirtiéndose en una fuente adicional de ingresos.
• Mejora del valor del estiércol: El digestato resultante del biogás es un fertilizante orgánico de alta calidad, que puede reemplazar a los fertilizantes químicos, permitiendo ahorro en la compra de estos productos.

Ventajas ambientales

Desde una perspectiva ambiental, el biogás juega un papel clave en la gestión de residuos y en la reducción de emisiones contaminantes. Su producción y utilización contribuyen enormemente a la sostenibilidad.

• Gestión eficiente de purines: El tratamiento de residuos ganaderos mediante la digestión anaeróbica reduce el riesgo de contaminación del suelo y agua, cumpliendo con las regulaciones medioambientales actuales.
• Contribución a la economía circular: La utilización de residuos para producir energía y fertilizantes apoya un modelo de economía circular, donde los recursos se reutilizan optimizando su uso.

Ventajas sociales

Las ventajas sociales del biogás se centran en el impacto positivo que tiene en las comunidades rurales. Fomentar el uso de esta energía renovable puede traer consigo múltiples beneficios sociales.

• Creación de empleo: El desarrollo de plantas de biogás puede generar nuevos puestos de trabajo en el ámbito rural.
• Formación y capacitación: Implementar las tecnologías de biogás demanda conocimientos específicos, por lo que se fomentan programas de formación para los agricultores y sus empleados.
• Impulso a la economía local: Al fomentar la independencia energética, las explotaciones se vuelven más resilientes y pueden contribuir más activamente a su economía local.

Producción de biogás en explotaciones ganaderas

La producción de biogás en explotaciones lecheras se basa en el empleo de residuos generados por el ganado mediante el uso de plantas de biogás.

Estos residuos son fuentes de materia orgánica que puede ser transformada en energía renovable, contribuyendo así a una gestión más sostenible de las granjas.

Estiércol y purines como materias primas

El estiércol y los purines son los principales insumos para las plantas de biogás en las explotaciones ganaderas. Su uso no solo minimiza los desechos generados por el ganado, sino que también permite aprovechar sus propiedades energéticas.

El estiércol de vaca, por ejemplo, es una excelente fuente de materia orgánica para la producción de biogás gracias a su gran cantidad de nutrientes. Por otro lado, los purines líquidos, facilitan el proceso de digestión anaeróbica, ya que tienen un alto contenido de agua y son ricos en nutrientes y minerales.

Capacidades de producción de biogás en granjas de vacuno

Las capacidades de producción de biogás en granjas de vacuno dependen en gran medida de la cantidad de ganado y del tipo de residuos gestionados.

En promedio, una vaca genera alrededor de 18 toneladas de estiércol al año. Este volumen, multiplicado por el número de animales, da como resultado una cantidad significativa de biogás.

Por ejemplo, se estima que una granja con 800 cabezas de ganado puede generar hasta 2,05 GWh de energía eléctrica al año. Esto es suficiente para abastecer a aproximadamente 500 hogares, lo que indica el alto potencial energético de estas explotaciones.

Uso del biogás en la granja

Resumiendo, algunos de los usos y beneficios de la generación de biogás en explotaciones lecheras son los siguientes:

• Autoconsumo de energía eléctrica: Permitiendo satisfacer parte de sus necesidades energéticas de manera autónoma y sostenible. Generando costes de energía más estables y predecibles y menor dependencia de proveedores externos.
• Reducción de costes operativos y reinversión del ahorro: Esta reducción de costes permite reinvertir los ahorros en mejoras y expansión de la actividad agropecuaria. Siendo esto particularmente relevante en un sector donde la rentabilidad es clave.
• Suministro a la red eléctrica e ingresos adicionales: La generación de biogás posibilita que las explotaciones lecheras vendan el excedente de energía que no necesitan, contribuyendo así a la economía local y generando ingresos adicionales.

Proceso de ensilado y biogás

La producción de biogás está directamente relacionada con el proceso de ensilaje. El término “ensilaje” se refiere a un proceso de conservación de alimentos para el ganado, comúnmente utilizado en los sistemas agrícolas.

Consiste en la fermentación anaeróbica controlada de componentes forrajeros como la hierba, las leguminosas o los cereales, para preservar la calidad de los nutrientes y los piensos.

En este sentido, cabe destacar la importancia de los plásticos barrera al oxígeno en el proceso de ensilado, ya que ayudan a las granjas a hacer un proceso de ensilado más eficiente y, por ende, más sostenible, sin generar mayores desechos.

Futuro del biogás: Innovaciones tecnológicas

El avance de la tecnología está impulsando la producción y uso del biogás de maneras que antes no se habían considerado. Algunas de las innovaciones más relevantes incluyen:

• Mejora en la eficiencia de digestores:Nuevos diseños y materiales están aumentando la eficiencia de los biodigestores, permitiendo un mayor rendimiento en la producción de biogás.
• Integración con energías renovables:La combinación de biogás con otras fuentes de energía renovable, está ganando terreno. Esto permite crear sistemas híbridos que optimizan la producción energética.
• Procesos de purificación del biogás:La implementación de tecnologías que permiten purificar el biogás para convertirlo en biometano ha abierto nuevas oportunidades en el uso del gas como combustible para vehículos y en redes de gas natural.
• Monitorización digital y automatización:El uso de sistemas de inteligencia artificial y sensores ha permitido un control más eficaz de los procesos, mejorando la gestión de nutrientes y la producción del biogás.

Políticas y apoyos gubernamentales

El papel de los gobiernos es esencial para fomentar el uso del biogás a través de políticas claras y sostenibles. Algunas iniciativas incluyen:

• Subvenciones y ayudas económicas:Programas de financiación que facilitan la inversión en tecnologías de biogás, especialmente para pequeñas y medianas empresas.
• Regulación de la gestión de residuos:Normativas que favorecen la valorización energética de los residuos orgánicos, incentivando la producción de biogás.
• Colaboración entre sectores:Incentivos para que la agricultura, la industria y el sector energético colaboren en proyectos de biogás, fortaleciendo la economía circular.
• Objetivos climáticos:Compromisos de los gobiernos para cumplir con los objetivos de reducción de emisiones, donde el biogás juega un papel relevante en la estrategia de descarbonización.

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Conclusión: Biogás, una alternativa sostenible y oportuna

Como hemos visto, el biogás es una fuente de energía renovable que tiene múltiples aplicaciones y usos, como la generación de electricidad y la calefacción.

En lo referente a la industria de las explotaciones ganaderas y el sector agropecuario en general brinda diversas ventajas y beneficios, ofreciendo un potencial enorme. Sin embargo, es crucial el apoyo y la subvención por parte de los estados y gobiernos, debido a los elevados costes de implementación y de renovación.

El desarrollo del biogás en los próximos años y décadas como fuente de energía renovable sostenible será muy importante para alcanzar los objetivos planteados por diversos gobiernos en cuanto a la reducción de las emisiones de los gases de efecto invernadero.

 

Fuentes consultadas:

• (27 de mayo de 2021). What is agricultural biogas production? Consultado en: https://www.agrikomp.com/what-is-agricultural-biogas-production/
• org. (s.f.). Special section: Biogas and biomethane. Consultado en: https://www.iea.org/reports/renewables-2023/special-section-biogas-and-biomethane
• (3 de abril de 2019). Biogás para la autogeneración energética en granjas lecheras. Consultado en: https://rumiantes.com/biogas-autogeneracion-energetica-granjas-lecheras/
• Silostop Agri. (31 de agosto de 2022). Sustainability in US Dairy Sector. Consultado en: https://www.silostop.com/blogs/news/sustainability-in-us-dairy-sector
• University of California – CLEAR Center. (23 de abril de 2020). What is a Dairy Digester and How Does it Affect Methane Emissions? Consultado en: https://clear.ucdavis.edu/explainers/what-dairy-digester-and-how-does-it-affect-methane-emissions
• com. (4 de agosto de 2020). Net Zero Initiative Is Right Move for Dairy at Right Time. Consultado en: https://www.usdairy.com/for-farmers/blog/sustainable-farm-net-zero-goal
• gov. (noviembre de 2021). U.S. METHANE EMISSIONS REDUCTION ACTION PLAN. Consultado en: https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2021/11/US-Methane-Emissions-Reduction-Action-Plan-1.pdf
• (27 de enero de 2021). WWF Study: Larger US Dairy Farms Could Achieve Net-Zero Emissions within 5 Years. Consultado en: https://www.worldwildlife.org/press-releases/wwf-study-larger-us-dairy-farms-could-achieve-net-zero-emissions-within-5-years