Secretos valiosos del biogás

Biogás es el nombre que se le ha dado a la mezcla de gases que se producen debido al proceso de descomposición de la materia orgánica procedente del estiércol. Al descomponerse los vegetales y residuos de cosechas y de la industria agroalimentaria, también se produce biogás. Y las aguas residuales de las viviendas que provienen de las letrinas o tazas sanitarias, conocidas como aguas negras, también permiten la producción de biogás. Este proceso ocurre en ausencia de oxígeno y se le conoce como digestión anaerobia.

La mezcla a la que denominamos biogás se compone de entre 50 y 80 por ciento de metano (CH4), de 20 a 40 por ciento de dióxido de carbono (CO2), y de otros compuestos que aunque están presentes en menor cuantía son muy importantes, como el sulfuro de hidrogeno (H2S) entre 1 y 3 por ciento, el cual resulta muy corrosivo y tóxico, al que nos referiremos más tarde. Además el biogás contiene vapor de agua en pequeñas cantidades o trazas, al igual que otros gases de menor relevancia desde el punto de vista práctico.

En Cuba el biogás tiene un contenido energético de 21 megajoule por metro cúbico, semejante al que se obtiene en otros países y muy parecido a los gases industriales que usamos para cocinar o con fines energéticos, como el licuado. Es combustible si su proporción de metano supera el 50 por ciento.

Hay que tener en cuenta que este es precisamente el criterio de calidad del biogás. Mientras más alto sea el contenido de metano, mejor combustible será, pero también significa que el contenido de CO2 es menor y que el de sulfuro de hidrógeno también, ya que se trata de un proceso donde intervienen los microorganismos, principalmente bacterias, y que funciona mediante un equilibrio bioquímico.

Un alto contenido de metano nos indica que el proceso de descontaminación de la sustancia orgánica usada como materia prima en la producción del biogás está ocurriendo satisfactoriamente. Es posible tener una idea bastante aproximada de esta cuando observamos el color de la llama del biogás. Mientras más azul y transparente, más alto es el contenido de metano.

Electricidad y aumento en las cosechas

Aunque el uso popular del biogás comenzó por los países del Tercer Mundo, debido a la necesidad de obtener energía barata para la cocción de alimentos, hoy se emplea ampliamente en países desarrollados como Alemania, Suecia, Italia y otros, donde lo utilizan como una fuente renovable económica y capaz de disminuir las emisiones de CO2.

Esta amplia utilización del biogás, que avanza con el devenir de los años, está aparejada a incentivos gubernamentales como el precio preferencial de la energía eléctrica generada por esta vía.

De forma general, un metro cúbico de biogás sirve para generar desde 1,25 a 2,2 kWh de electricidad empleando un grupo electrógeno; generar seis horas de luz equivalente a un bombillo de 60 W; poner a funcionar un refrigerador de 1 m3 de capacidad durante una hora; hacer funcionar una incubadora de 1 m3 de capacidad durante 30 minutos, y hacer funcionar un motor de un caballo de fuerza durante dos horas.

Como un valor agregado en la producción de biogás se obtiene un fertilizante orgánico de alta calidad caracterizado por:

•Producción de energía: el tratamiento anaeróbico en condiciones controladas conlleva a la degradación de la sustancia orgánica y la producción de biogás. La cogeneración de energía eléctrica y calor mediante la combustión del biogás resulta económicamente ventajosa, ya sea para el autoconsumo de la granja en su conjunto como también en la cesión a terceros; justamente esta última ventaja está muy incentivada por normativas internacionales sobre la producción de energías de fuentes renovables.

•Reducción de olores y emisiones contaminantes (NH3 —amoniaco— y CH4): Las sustancias malolientes que eventualmente se forman durante el proceso (ácido sulfhídrico, amoniaco, etc.), vienen eliminadas con el biogás en la combustión.

•Estabilización de los efluentes: La reducción de la carga orgánica carbonosa que se obtiene en la digestión anaeróbica, confiere a las deyecciones una suficiente estabilidad en los sucesivos períodos de almacenamiento. Se logra además una desaceleración de los procesos degradativos y fermentativos, con la consiguiente disminución en la generación de compuestos malolientes.

•Reducción de la carga patógena: La digestión anaeróbica en condiciones mesofílicas, a temperatura de 200 a 45 0C, puede reducir parcialmente la eventual carga patógena presente en las deyecciones. Operando a temperaturas de más de 45 0C es posible obtener la completa higienización del efluente con la total eliminación de patógenos.

El empleo de los fertilizantes de la planta de biogás puede incrementar las cosechas hasta un 20 por ciento o más. Algunos campesinos en nuestras condiciones han obtenido hasta un 40 por ciento de incremento en cultivos como plátano, maíz y caña.

Entre las precauciones que debemos tomar está la de quemarlo en nuestras cocinas u hornillas en lugares ventilados. Así, si el contenido de sulfuro de hidrógeno es alto, evitaremos las molestias; hay que eliminar salideros y en general se deben aplicar los mismos cuidados que se tienen con el gas licuado.

En cuanto a los orígenes del uso del biogás, se asegura por no pocos autores que su utilización data de antes de nuestra era. Lo cierto es que algunas personalidades de la ciencia tuvieron vinculación con el biogás, como por ejemplo Luis Pasteur, quien propuso un alumbrado con biogás a partir de excrementos de caballo. Sin embargo, no es hasta fines de 1800 en que se construye y se pone en funcionamiento la primera planta de biogás en la India, surgiendo así la técnica de campana flotante o tipo hindú.

Nuevos biodigestores

De acuerdo con un informe de la FAO (Organización de Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura) de 1992, en Cuba, durante la década de los años 80, se habían construido 550 de estas unidades, de 6 m3 de capacidad, principalmente en vaquerías.

Este tipo de planta de biogás o biodigestor tuvo las siguientes desventajas: la campana móvil se hacía de acero, que al entrar en contacto con el sulfuro de hidrógeno contenido en el biogás se oxidaba, lo que exigía reparación y mantenimiento. También por ser un elemento móvil se deterioraban las paredes del digestor y sus mecanismos de guía al desplazarse verticalmente por la presión del biogás.

Teniendo en cuenta estos defectos, se creó más tarde en China un tipo de planta de biogás que supera estos problemas, la variante conocida como biodigestor de cúpula fija o chino.

Este tipo de planta y sus distintas variantes constructivas es la que más se ha utilizado hasta nuestros días en muchos países incluyendo a Cuba, donde existen más de 600. Como ventajas presenta que se eliminan las partes móviles; en este caso lo que se desplaza es el contenido del biodigestor bajo el efecto de la presión del biogás. También se elimina la campana flotante de metal, que se sustituyó por una cúpula de ladrillo y cemento.

Pero el desarrollo constructivo de las plantas de biogás no se paralizó aquí y a esta variante también se le encontraron dificultades, como por ejemplo su costo, pues no todos los campesinos podían pagarla, ya que se requieren varios materiales de construcción y albañiles.

Para solucionar los problemas del costo se crearon en Taipei de China los llamados biodigestores tubulares, que más tarde pasaron a Colombia y de allí a nuestro país. Las primeras experiencias en estas instalaciones datan de los años 90. Entre sus principales ventajas se encuentran los bajos costos de inversión, así como la rapidez y sencillez de la instalación y mantenimiento. Como desventaja está la durabilidad de los materiales, principalmente el polietileno, el cual debe protegerse contra los rayos ultravioleta y los golpes de objetos puntiagudos o cortantes. Lo fundamental en estas instalaciones es el cuidado que se les debe brindar, proporcionándoles techado y cerca perimetral para evitar que puedan dañarlos la acción del hombre, como la chapea u otras actividades, y la irrupción de animales.

En Cuba ya se han construido más de 120 de estas instalaciones, sobre todo en la zona occidental, y por la sencillez, rapidez y bajos costos se están gestionando proyectos para su generalización. Es de destacar que los nuevos proyectos contemplan materiales más resistentes para la confección del digestor, como el PVC, polivinilcloruro, que tiene además un mayor espesor y por lo tanto mayor resistencia mecánica a golpes y rajaduras.

La cocción doméstica y para animales constituye uno de los principales usos del biogás en nuestro país. También se puede utilizar en el alumbrado, el calentamiento de agua y en motores diésel, tanto para producir electricidad como para el transporte automotor y los tractores para labrar la tierra. El aprovechamiento del biogás puede darse también a nivel comunitario. Existen experiencias de usos del biogás en zonas rurales donde a partir de una misma planta se abastecen varios usuarios.

Los interesados en la construcción de plantas de biogás pueden contactar con los miembros del Grupo Nacional de Biogás del territorio donde radican, para mayor orientación sobre las facilidades a las que se puede acceder para la construcción de los biodigestores.

Existen otros tipos de plantas de biogás para las grandes concentraciones de residuos, como las que desarrolla el MININT y el MINAZ. También se cuenta en el país con una planta de biogás con generación de electricidad y un campo de extracción de biogás en el vertedero de calle 100, en Marianao.

Hay que destacar que Cuba se está organizando para desarrollar esta fuente renovable de energía. Desde 2007 se creó el Grupo Nacional de Biogás, uno de los 17 grupos de trabajo de la Dirección de Energías Renovables del MINBAS, a los que están vinculados los más prestigiosos especialistas de las provincias y de nuestros ministerios.

El desarrollo del biogás en Cuba no se ha detenido; incluso a nivel de pequeñas comunidades se ha popularizado, como se pudo constatar en el segundo taller nacional de usuarios del biogás de Villa Clara, y se trabaja intensamente en la gestión de proyectos nacionales e internacionales que abarcarán sectores agrícolas como el porcino, el vacuno y otros.

*Doctor en Ciencias Técnicas Agropecuarias. Investigador Titular. Director del Centro de Promoción y Desarrollo del Biogás. Instituto de Investigaciones Porcinas

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