Biogás: Beneficios económicos utilizando un biodigestor de polietileno de bajo costo
Publicado: 16 de octubre de 2007
Por: F.X. Aguilar (Gobierno del Ecuador) y R. Botero (Universidad EARTH, Costa Rica)
La digestion anaeróbica, biodigestión o metanación se refiere al uso de procesos biológicos en un medio anaeróbico para romper cadenas de moléculas complejas en sustancias más simples (Lettinga y Van Haandel, 1993). La aplicación de biodigestión se inició antes del siglo XX cuando el biogás era quemado para dar iluminación en Inglaterra (Brown, 1987). En los años 1930s, se mantuvo un interés creciente en la aplicación de digestión anaeróbica, especialmente en zonas rurales, donde los productos de la digestión (biogás y efluente) pueden convertirse en productos aprovechables por los agricultores. El biogás es una fuente renovable de energía y el efluente (material digerido) tiene una alta concentración de nutrimentos, bajo contenido de patógenos y se encuentra prácticamente libre de semillas viables de malezas (Brown, 1987; Marchaim, 1992).
La digestión anaeróbica puede considerarse como la forma más sencilla y segura de dar tratamiento a excrementos humanos y animales en zonas rurales (Brown, 1987). Pero, su aplicación a gran escala se ha visto limitada en parte por razones culturales que desaprueban el uso de excrementos humanos en la producción de biogás y los altos costos de instalación de un biodigestor convencional (Fulford, 1993).
BIODIGESTORES
La adopción de biodigestores ha sido muy alta entre agricultores de áreas donde la leña escasea o el acceso a electricidad u otras fuentes de energía es limitado. Esta situación ha sido observada en campos de Colombia, Costa Rica, Ecuador, y Sri Lanka, donde los autores han estado envueltos en varios programas de extensión. Como un resultado de la investigación en la tecnología de biogás, se han desarrollado diferentes diseños de plantas de biogás como el caso del tipo de la India, con una campana flotante o el modelo chino de campana fija para el almacenamiento de biogás (Brown, 1987; Marchaim, 1992). De acuerdo a la experiencia de Xuan An et al. (1997a), en zonas tropicales los modelos de la India (también conocido como Gobar) y el modelo Chino han tenido problemas por la aparición de grietas en el concreto usado para construir estas unidades, especialmente durante periodos largos de altas temperaturas.
Impulsado por la intención de resolver estos problemas, el Dr. T.R. Preston desarrolló un sistema de biodigestor utilizando polietileno, en vez de cemento, como material esencial en su instalación. Una de las principales ventajas de un biodigestor de polietileno (BDP), comparado con otros modelos de digestores, es el bajo costo de instalación y mantenimiento (Xuan An et al., 1997b; Botero et al., 2000). Además, los materiales usados en la instalación del BDP son normalmente encontrados sin dificultades en zonas rurales y tienen la ventaja de ser de bajo peso (Botero et al., 2000; Aguilar, 2001a).
Rodriguez y Preston (2000), Botero et al. (2000) y Aguilar (2001a, 2001b) describen en detalle el diseño e instalación de una BDP de bajo costo. El primer prototipo de esta unidad de polietileno fue probado por una familia en Etiopía en el año 1985 por el International Livestock Center for Africa (actualmente International Livestock Research Institute). El polietileno era un material de bajo costo con un precio menor a 10 dólares americanos para un digestor de 4 m³ de capacidad líquida. El sistema trabajó sin problemas y era fácil de manejar (Xuan An et al., 1997a).
Debido a su bajo costo de instalación en comparación a otras plantas de biogás y a su exitosa adopción por parte de agricultores en América Latina y países del Sureste Asiático, el BDP es el sistema utilizado en este documento como modelo para estimar los Beneficios Económicos Totales (BET) de la producción de biogás a bajo costo. El objetivo de este estudio es preparar una evaluación preliminar de los BET derivados de la instalación de un BDP de tamaño promedio usado por familias rurales. Los Beneficios Económicos Totales constituyen un concepto que incluye beneficios directos y valores funcionales derivados de la adopción de una nueva tecnología. Los beneficios directos incluyen, por ejemplo, gastos no incurridos en la compra de otros combustibles convencionales, gracias al uso de biogás y del efluente del biodigestor. Valores funcionales incluyen el potencial de la tecnología para disminuir impactos ambientales causados por otras fuentes convencionales de energía.
BENEFICIOS ECONÓMICOS TOTALES (BET)
Para estimar los Beneficios Económicos Totales (BET) de la digestión anaeróbica a bajo costo, se identificó un biodigestor de polietileno de tamaño promedio como el descrito por Aguilar (2001a, 2001b), y ha sido evaluado por sus características como una unidad en un sistema integrado de producción agropecuaria. El proceso de evaluación incluye un análisis de sistemas con entradas y salidas, al que posteriormente se procede a valorar en términos económicos en base a la información derivada del análisis anterior. El método aplicado para la valoración monetaria (términos económicos) es el de costos evitados como es descrito por Pearce (1993), Turner et al. (1994), Edwards-Jones et al. (2000), Russell (2001), entre otros.
Se ha preparado un análisis de sistemas siguiendo el modelo de compartimentos sugerido por Russell (2001). El modelo de compartimentos se utiliza para simplificar situaciones espaciales complejas. Un ejemplo de este modelo es el análisis de un ecosistema de arroz preparado por Conway (1987), y que también incluye límites sociales y ambientales. Luego, la valoración de la producción de biogás y flujo de nutrientes es utilizada para estimar los beneficios directos. El valor monetario del biogás se estima por su capacidad para reemplazar otras fuentes de energía fósiles usadas comúnmente en zonas rurales. El valor del efluente se calcula por el valor comercial de los nutrientes recolectados al final del proceso de biodigestión. El valor de los nutrientes representa al valor equivalente de nutrientes utilizando fertilizantes comerciales. Los valores han sido estimados usando valores de fertilizantes en Tailandia. El análisis de los valores funcionales de la aplicación de este tipo de biodigestor se basa en el potencial del uso de biogás para reducir el uso de fuentes no renovables de energía y su capacidad teórica para reducir la emisión de CO2 como un gas de efecto invernadero.
ANÁLISIS DE ECOSISTEMA PARA EL USO DE UN BIODIGESTOR DE POLIETILENO (BDP)
Un biodigestor de tamaño promedio para una familia rural tiene un volumen total de 7,2 m3, con una fase líquida de 5,1 m3 (75 % del total de la capacidad) y 1,8 m3 para el almacenamiento del biogás (25 % del total de su capacidad). EL BDP recibe una carga diaria de 21,6 kg de excrementos frescos mezclados con 86,4 kg de agua. Esto representa una carga anual de 7 885 kg de excrementos frescos y 31 536 kg de agua. Ocho cerdos adultos o una vaca lechera adulta (confinada a tiempo completo) pueden producir la cantidad necesaria por día (Botero y Preston, 1986). La mezcla de excrementos frescos y agua es necesaria para mantener un flujo continuo de material orgánico dentro del biodigestor. Botero y Preston (1986) sugieren esta mezcla en proporción 1/4, (excrementos/agua) para reducir la concentración de sólidos de 15 % en el material fresco a 3 % - 4 % en el material cargado dentro de la planta de biogás.
Durante el proceso de digestión anaeróbica dentro del BDP, el carbono es el único elemento que es emitido en cantidades considerables bajo condiciones normales (Hedlund y Xuan An, 2000). Otros nutrientes como nitrógeno (N), fósforo (P), y potasio (K) se mantienen en iguales cantidades, pero salen en una mayor concentración en el efluente, dado que el estiércol a sido digerido dentro del biodigestor y se ha reducido su volumen (Botero y Preston, 1986; Hedlund y Xuan An, 2000). Por tanto, la misma cantidad anual de macronutrientes que ingresa al sistema (36,5 kg N, 58,4 kg P y 55,2 kg K) es la que sale del biodigestor a través de su tubo de salida. La Figura 1 muestra un flujo de nutrientes para un BDP de las características descritas previamente.
Figura 1. Análisis de ecosistema para un biodigestor de polietileno basado en 7885 kg de excrementos frescos (Hedlund y Xuan An, 2000).
El Cuadro 1 muestra el potencial de producción de metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2), nitrógeno (N2), monóxido de carbono (CO) y sulfuro de hidrógeno (H2S) por un año. También incluye resultados que pueden ser obtenidos bajo dos tiempos de retención distintos: 20 y 50 días. El tiempo de retención representa el número de días que el material orgánico permanece dentro del BDP para su digestión. El total de CH4 producido en un año tiene un valor energético equivalente a 13 600 MJ - 15 950 MJ (Megajoules), lo que es equivalente a 37 MJ - 47 MJ por día (Cuadro 2).
La estimación del potencial que la instalación de un BDP tiene para reducir la emisión de gases de efecto invernadero se basa en su capacidad para disminuir la emisión de CO2 en comparación con combustibles fósiles. Un análisis teórico estima que un BDP de 7,2 m3 puede producir 3524 kW/año - 4133 kW/año, considerando que un metro cúbico de biogás representa un equivalente de 5,96 kW. Con la combustión de biogás, en lugar de combustibles fósiles, como el caso del diesel que se usará como parámetro en este estudio, hay un potencial de reducir 0,34 kg de CO2 por kW de energía producido en base a datos propuestos por Kumar et al. (2000). El valor total que puede reducirse por año en términos de CO2 es del orden de 1,20 t - 1,41 t para un BDP de 7,2 m3 (Cuadro 3).
VALORACIÓN MONETARIA DE LOS BENEFICIOS DERIVADOS DE LA INSTALACIÓN DE UN BDP
Beneficios directos
Los beneficios directos del uso de la biodigestión pueden ser estimados en base al uso del biogás, como una fuente alternativa a energías no renovables, y a la aplicación del efluente como una sustitución de nutrientes aportados por fertilizantes sintéticos (Meynell, 1982). El valor comercial del biogás como fuente de energía fue estimado en su equivalente en valor energético de un combustible fósil que puede ser reemplazado por el uso de biogás. Un combustible comúnmente utilizado en zonas rurales donde los BDPs son instalados es el diesel. El valor neto en calorías de un metro cúbico de biogás equivale a la energía emitida por la combustión de 0,55 litros de diesel (Sasse, 1988). Así, la producción anual de 693,50 m3 de biogás (50 días de retención) equivale a 381,43 L de diesel y 591,30 m3 (40 días de retención) equivalen a 325,22 L de diesel.
El valor comercial de un litro de diesel en Costa Rica es de US$ 0,42. Calculando la cantidad de biogás por su equivalente energético en diesel por su valor comercial, los beneficios directos derivados de la combustión de biogás ascienden a un rango de entre US$ 137 a US$ 160.
Referente al valor económico del efluente, el precio por nutriente es calculado en base al valor comercial por kilo de cada nutriente de los fertilizantes sintéticos. El valor económico anual del efluente se obtiene mediante el análisis del contenido nutricional del material, multiplicado por el precio comercial por kilo de nutrientes como N, P y K. Este valor se estima en US$ 23 por la producción de 58,4 kg N, US$ 148 por la producción de 36,5 kg P y US$ 89 por el contenido de 55.2 kg de K, para un total de US$ 260.
Los principales beneficios directos derivados de la aplicación de la biodigestión a bajo costo (Cuadro 4) pueden incrementarse si el efluente se seca y se vende como fertilizante sólido a otras fincas a un precio mayor que el comercial. Falta por valorar la materia orgánica que contiene el efluente y de la cual carecen por completo los fertilizantes sintéticos.
Valores funcionales
Los valores funcionales incluyen beneficios intangibles del uso de biodigestores como algunos de los listados por Brown (1987), Fulford (1993), European Union (2000) y Kumar et al. (2000), como son:
La digestión anaeróbica puede considerarse como la forma más sencilla y segura de dar tratamiento a excrementos humanos y animales en zonas rurales (Brown, 1987). Pero, su aplicación a gran escala se ha visto limitada en parte por razones culturales que desaprueban el uso de excrementos humanos en la producción de biogás y los altos costos de instalación de un biodigestor convencional (Fulford, 1993).
BIODIGESTORES
La adopción de biodigestores ha sido muy alta entre agricultores de áreas donde la leña escasea o el acceso a electricidad u otras fuentes de energía es limitado. Esta situación ha sido observada en campos de Colombia, Costa Rica, Ecuador, y Sri Lanka, donde los autores han estado envueltos en varios programas de extensión. Como un resultado de la investigación en la tecnología de biogás, se han desarrollado diferentes diseños de plantas de biogás como el caso del tipo de la India, con una campana flotante o el modelo chino de campana fija para el almacenamiento de biogás (Brown, 1987; Marchaim, 1992). De acuerdo a la experiencia de Xuan An et al. (1997a), en zonas tropicales los modelos de la India (también conocido como Gobar) y el modelo Chino han tenido problemas por la aparición de grietas en el concreto usado para construir estas unidades, especialmente durante periodos largos de altas temperaturas.
Impulsado por la intención de resolver estos problemas, el Dr. T.R. Preston desarrolló un sistema de biodigestor utilizando polietileno, en vez de cemento, como material esencial en su instalación. Una de las principales ventajas de un biodigestor de polietileno (BDP), comparado con otros modelos de digestores, es el bajo costo de instalación y mantenimiento (Xuan An et al., 1997b; Botero et al., 2000). Además, los materiales usados en la instalación del BDP son normalmente encontrados sin dificultades en zonas rurales y tienen la ventaja de ser de bajo peso (Botero et al., 2000; Aguilar, 2001a).
Rodriguez y Preston (2000), Botero et al. (2000) y Aguilar (2001a, 2001b) describen en detalle el diseño e instalación de una BDP de bajo costo. El primer prototipo de esta unidad de polietileno fue probado por una familia en Etiopía en el año 1985 por el International Livestock Center for Africa (actualmente International Livestock Research Institute). El polietileno era un material de bajo costo con un precio menor a 10 dólares americanos para un digestor de 4 m³ de capacidad líquida. El sistema trabajó sin problemas y era fácil de manejar (Xuan An et al., 1997a).
Debido a su bajo costo de instalación en comparación a otras plantas de biogás y a su exitosa adopción por parte de agricultores en América Latina y países del Sureste Asiático, el BDP es el sistema utilizado en este documento como modelo para estimar los Beneficios Económicos Totales (BET) de la producción de biogás a bajo costo. El objetivo de este estudio es preparar una evaluación preliminar de los BET derivados de la instalación de un BDP de tamaño promedio usado por familias rurales. Los Beneficios Económicos Totales constituyen un concepto que incluye beneficios directos y valores funcionales derivados de la adopción de una nueva tecnología. Los beneficios directos incluyen, por ejemplo, gastos no incurridos en la compra de otros combustibles convencionales, gracias al uso de biogás y del efluente del biodigestor. Valores funcionales incluyen el potencial de la tecnología para disminuir impactos ambientales causados por otras fuentes convencionales de energía.
BENEFICIOS ECONÓMICOS TOTALES (BET)
Para estimar los Beneficios Económicos Totales (BET) de la digestión anaeróbica a bajo costo, se identificó un biodigestor de polietileno de tamaño promedio como el descrito por Aguilar (2001a, 2001b), y ha sido evaluado por sus características como una unidad en un sistema integrado de producción agropecuaria. El proceso de evaluación incluye un análisis de sistemas con entradas y salidas, al que posteriormente se procede a valorar en términos económicos en base a la información derivada del análisis anterior. El método aplicado para la valoración monetaria (términos económicos) es el de costos evitados como es descrito por Pearce (1993), Turner et al. (1994), Edwards-Jones et al. (2000), Russell (2001), entre otros.
Se ha preparado un análisis de sistemas siguiendo el modelo de compartimentos sugerido por Russell (2001). El modelo de compartimentos se utiliza para simplificar situaciones espaciales complejas. Un ejemplo de este modelo es el análisis de un ecosistema de arroz preparado por Conway (1987), y que también incluye límites sociales y ambientales. Luego, la valoración de la producción de biogás y flujo de nutrientes es utilizada para estimar los beneficios directos. El valor monetario del biogás se estima por su capacidad para reemplazar otras fuentes de energía fósiles usadas comúnmente en zonas rurales. El valor del efluente se calcula por el valor comercial de los nutrientes recolectados al final del proceso de biodigestión. El valor de los nutrientes representa al valor equivalente de nutrientes utilizando fertilizantes comerciales. Los valores han sido estimados usando valores de fertilizantes en Tailandia. El análisis de los valores funcionales de la aplicación de este tipo de biodigestor se basa en el potencial del uso de biogás para reducir el uso de fuentes no renovables de energía y su capacidad teórica para reducir la emisión de CO2 como un gas de efecto invernadero.
ANÁLISIS DE ECOSISTEMA PARA EL USO DE UN BIODIGESTOR DE POLIETILENO (BDP)
Un biodigestor de tamaño promedio para una familia rural tiene un volumen total de 7,2 m3, con una fase líquida de 5,1 m3 (75 % del total de la capacidad) y 1,8 m3 para el almacenamiento del biogás (25 % del total de su capacidad). EL BDP recibe una carga diaria de 21,6 kg de excrementos frescos mezclados con 86,4 kg de agua. Esto representa una carga anual de 7 885 kg de excrementos frescos y 31 536 kg de agua. Ocho cerdos adultos o una vaca lechera adulta (confinada a tiempo completo) pueden producir la cantidad necesaria por día (Botero y Preston, 1986). La mezcla de excrementos frescos y agua es necesaria para mantener un flujo continuo de material orgánico dentro del biodigestor. Botero y Preston (1986) sugieren esta mezcla en proporción 1/4, (excrementos/agua) para reducir la concentración de sólidos de 15 % en el material fresco a 3 % - 4 % en el material cargado dentro de la planta de biogás.
Durante el proceso de digestión anaeróbica dentro del BDP, el carbono es el único elemento que es emitido en cantidades considerables bajo condiciones normales (Hedlund y Xuan An, 2000). Otros nutrientes como nitrógeno (N), fósforo (P), y potasio (K) se mantienen en iguales cantidades, pero salen en una mayor concentración en el efluente, dado que el estiércol a sido digerido dentro del biodigestor y se ha reducido su volumen (Botero y Preston, 1986; Hedlund y Xuan An, 2000). Por tanto, la misma cantidad anual de macronutrientes que ingresa al sistema (36,5 kg N, 58,4 kg P y 55,2 kg K) es la que sale del biodigestor a través de su tubo de salida. La Figura 1 muestra un flujo de nutrientes para un BDP de las características descritas previamente.
Figura 1. Análisis de ecosistema para un biodigestor de polietileno basado en 7885 kg de excrementos frescos (Hedlund y Xuan An, 2000).
El Cuadro 1 muestra el potencial de producción de metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2), nitrógeno (N2), monóxido de carbono (CO) y sulfuro de hidrógeno (H2S) por un año. También incluye resultados que pueden ser obtenidos bajo dos tiempos de retención distintos: 20 y 50 días. El tiempo de retención representa el número de días que el material orgánico permanece dentro del BDP para su digestión. El total de CH4 producido en un año tiene un valor energético equivalente a 13 600 MJ - 15 950 MJ (Megajoules), lo que es equivalente a 37 MJ - 47 MJ por día (Cuadro 2).
La estimación del potencial que la instalación de un BDP tiene para reducir la emisión de gases de efecto invernadero se basa en su capacidad para disminuir la emisión de CO2 en comparación con combustibles fósiles. Un análisis teórico estima que un BDP de 7,2 m3 puede producir 3524 kW/año - 4133 kW/año, considerando que un metro cúbico de biogás representa un equivalente de 5,96 kW. Con la combustión de biogás, en lugar de combustibles fósiles, como el caso del diesel que se usará como parámetro en este estudio, hay un potencial de reducir 0,34 kg de CO2 por kW de energía producido en base a datos propuestos por Kumar et al. (2000). El valor total que puede reducirse por año en términos de CO2 es del orden de 1,20 t - 1,41 t para un BDP de 7,2 m3 (Cuadro 3).
VALORACIÓN MONETARIA DE LOS BENEFICIOS DERIVADOS DE LA INSTALACIÓN DE UN BDP
Beneficios directos
Los beneficios directos del uso de la biodigestión pueden ser estimados en base al uso del biogás, como una fuente alternativa a energías no renovables, y a la aplicación del efluente como una sustitución de nutrientes aportados por fertilizantes sintéticos (Meynell, 1982). El valor comercial del biogás como fuente de energía fue estimado en su equivalente en valor energético de un combustible fósil que puede ser reemplazado por el uso de biogás. Un combustible comúnmente utilizado en zonas rurales donde los BDPs son instalados es el diesel. El valor neto en calorías de un metro cúbico de biogás equivale a la energía emitida por la combustión de 0,55 litros de diesel (Sasse, 1988). Así, la producción anual de 693,50 m3 de biogás (50 días de retención) equivale a 381,43 L de diesel y 591,30 m3 (40 días de retención) equivalen a 325,22 L de diesel.
El valor comercial de un litro de diesel en Costa Rica es de US$ 0,42. Calculando la cantidad de biogás por su equivalente energético en diesel por su valor comercial, los beneficios directos derivados de la combustión de biogás ascienden a un rango de entre US$ 137 a US$ 160.
Referente al valor económico del efluente, el precio por nutriente es calculado en base al valor comercial por kilo de cada nutriente de los fertilizantes sintéticos. El valor económico anual del efluente se obtiene mediante el análisis del contenido nutricional del material, multiplicado por el precio comercial por kilo de nutrientes como N, P y K. Este valor se estima en US$ 23 por la producción de 58,4 kg N, US$ 148 por la producción de 36,5 kg P y US$ 89 por el contenido de 55.2 kg de K, para un total de US$ 260.
Los principales beneficios directos derivados de la aplicación de la biodigestión a bajo costo (Cuadro 4) pueden incrementarse si el efluente se seca y se vende como fertilizante sólido a otras fincas a un precio mayor que el comercial. Falta por valorar la materia orgánica que contiene el efluente y de la cual carecen por completo los fertilizantes sintéticos.
Valores funcionales
Los valores funcionales incluyen beneficios intangibles del uso de biodigestores como algunos de los listados por Brown (1987), Fulford (1993), European Union (2000) y Kumar et al. (2000), como son:
- Reducción de la emisión de gases de efecto invernadero (CH4 y CO2 por ejemplo) gracias a la reducción de la demanda de combustibles fósiles y por la captura controlada de gas CH4.
- Ahorro en el consumo de leña, previniendo deforestación y aportando energía, aún en períodos de escasa oferta de leña.
- Control de contaminación, disminución de malos olores (reducción en la emisión de SO2) y disminución de enfermedades respiratorias asociadas a la quema de leña.
- Mejor control de plagas - reducción de patógenos y semillas de maleza.
Para evaluar los valores funcionales de la aplicación de un BDP, este estudio únicamente incluye la capacidad del uso de biodigestión para reducir la emisión de gases de efecto invernadero comparado con la combustión de combustibles fósiles como es el caso del diesel. Otros valores funcionales como el potencial de reducir enfermedades humanas, reducción de patógenos y semillas de maleza no se han incluido. Esto se debe a que no existe un consenso general concerniente al efecto directo o indirecto de la biodigestión en estos asuntos.
Como ya se presentó en el análisis anterior, un BDP de 7,2 m3 puede evitar la emisión de 1,20 t -1,41 t de CO2 al año, cuando es comparado con la combustión de diesel. El Departamento del Ambiente del Reino Unido (DOE, 1993) ha estimado que el valor de la emisión de una tonelada de CO2 a la atmósfera (como un contaminante global) fluctúa entre US$ 5 a US$ 45 por año. Por tanto, el ahorro externo gracias a la emisión de esa cantidad de CO2 al año, gracias a la implementación de un BDP de 7,2 m3 se estima de entre US$ 7 a US$ 63.
Este valor puede parecer como un monto minúsculo, pero a una escala regional y mundial adquiere una mayor dimensión. Según Kumar et al. (2000), en la India en el año 1995 se estima existían 14 millones de biodigestores en funcionamiento. De este número 2,1 millones eran plantas de 6 m3 a 10 m3 (Meynell, 1982). De estos datos y el valor estimado de una tonelada de CO2 emitida en la atmósfera, a nivel nacional, la India podría ahorrar entre US$ 246 015 840 a US$ 1 876 392 000 en costos evitados relacionados a daños que puede causar el CO2 en la atmósfera.
Además, Kumar et al. (2000) indican que 30 millones de toneladas de CH4 son generadas anualmente por diferentes sistemas de producción animal y desechos. Estas emisiones pueden reducirse a aproximadamente 13,24 millones de toneladas de CH4al año por la aplicación de sistemas de digestión anaeróbica. A nivel mundial, el uso de la biodigestión puede evitar la emisión de alrededor de 420 millones de toneladas de CO2 y puede prevenir la emisión de 49 mil toneladas de óxidos de nitrógeno.
Si estos números son convertidos a valores monetarios, la aplicación mundial de la biodigestión podría resultar en un ahorro anual de entre 2167,8 y 16 391,1 millones de dólares (US) (Cuadro 5).
BENEFICIOS ECONÓMICOS TOTALES
El Cuadro 6 muestra los Beneficios Económicos Totales de la aplicación de un BDP de 7,2 m3. Los valores directos se calcularon en base al valor comercial que tienen el biogás y el efluente para reemplazar otros insumos. Los valores funcionales representan la reducción en la emisión de gases de efecto invernadero en forma de CO2. Los Beneficios Económicos Totales para un BDP se estiman para un período de 20 años (Cuadro 6). Es importante recalcar que cada 10 años el sistema debe ser reemplazado completamente. El costo de instalación de un biodigestor de polietileno en Costa Rica (incluyendo materiales y mano de obra) es de US$ 150.
Cuando se planea iniciar un programa de extensión para la diseminación de la producción de biogás, los costos relacionados con la implementación de la tecnología son siempre un componente muy importante. Los autores han observado interés por parte de organizaciones internacionales, organismos no gubernamentales e individuos en los sistemas de producción de biogás, usando un BDP por su bajo costo, en comparación a otros sistemas. Por ejemplo, el costo de la instalación de un BDP es cinco veces más bajo que una planta de biogás Gobar (caso tomado del sur de la India). Organizaciones e individuos se ven motivados por el bajo costo de una tecnología que ofrece muchos beneficios y los autores han recibido interés en su implementación desde lugares tan distantes como la India, Sri Lanka, Pakistán o Mongolia.
Estudios como éste muestran los varios beneficios de la tecnología de biodigestión y pueden sugerir su implementación como fuente de combustible y nutrientes. Sin embargo, un programa enfocado a la instalación de BDPs sólo debe ser implementado si sus potenciales usuarios (agricultores y familias) lo consideran como una tecnología útil y están dispuestos a aplicarla. En ocasiones existen barreras culturales y sociales que deben ser identificadas con anterioridad y que pueden limitar el uso de excrementos para la producción de combustible y fertilizante.
Los autores han experimentado la aplicación poco exitosa de programas que han sido propuestos en base a un análisis económico de la tecnología. Al contrario, la mejor experiencia en proyectos de este tipo se ha tenido en la que los mismos usuarios han asumido los costos de instalación y participado del proceso de adopción y diseminación de la tecnología.
CONCLUSIONES
Los beneficios de la aplicación de la biodigestión a bajo costo han sido expresados como los Beneficios Económicos Totales de esta tecnología. Una familia rural requiere en promedio un biodigestor de 7,2 m3 de capacidad total y cuyos beneficios anuales directos por el uso del biogás y del efluente se estiman entre US$ 397 y US$ 420. Los valores funcionales estimados como el potencial para reducir la emisión de CO2 comparado a la combustión de combustible fósil como el diesel, comúnmente usado en el medio rural, se estima en US$ 7,1 a US$ 63,2. Los costos de instalación y manejo llegan a los US$ 296 durante el primer año. Los Beneficios Económicos Totales Netos (beneficios totales menos costos) estimados de la aplicación de un BDP durante su primer año son de US$ 113. Este valor se incrementa del segundo hasta el noveno año, decreciendo al décimo año en el que el sistema debe ser reemplazado.
Los Beneficios Económicos Totales, que incluyen la suma de beneficios directos y valores funcionales, demuestran los beneficios de esta tecnología de producción de biogás a bajo costo. Sin embargo, si se planea la extensión de un programa para diseminar el uso de biodigestores, debe realizarse también un estudio socio-cultural antes de iniciar cualquier programa.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen comentarios de parte del Professor Paul Davies y del Dr. Richard Baines del Royal Agricultural College de Inglaterra y a miembros del Asia Pacific Natural Agriculture Network y Saraburi Centre de Tailandia, por su apoyo logístico.
Asimismo, resaltan el interés de los usuarios de biodigestores en Colombia, Costa Rica, Ecuador, Sri Lanka y el mundo entero, quienes han encontrado en esta sencilla tecnología una respuesta a varios problemas.
REFERENCIAS
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Aguilar, F.X. 2001b. Polyethylene bio-digesters. Production of biogas and organic fertilizer from animal manure (online). Power Point Presentation. Integrated Biosystem Network. International Organization of Biotechnology and Bioengineering. Accessed February 05, 2001. Available at http://www.ees.adelaide.edu.au/pharris/biogas/aguilar/sld001.htm
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Como ya se presentó en el análisis anterior, un BDP de 7,2 m3 puede evitar la emisión de 1,20 t -1,41 t de CO2 al año, cuando es comparado con la combustión de diesel. El Departamento del Ambiente del Reino Unido (DOE, 1993) ha estimado que el valor de la emisión de una tonelada de CO2 a la atmósfera (como un contaminante global) fluctúa entre US$ 5 a US$ 45 por año. Por tanto, el ahorro externo gracias a la emisión de esa cantidad de CO2 al año, gracias a la implementación de un BDP de 7,2 m3 se estima de entre US$ 7 a US$ 63.
Este valor puede parecer como un monto minúsculo, pero a una escala regional y mundial adquiere una mayor dimensión. Según Kumar et al. (2000), en la India en el año 1995 se estima existían 14 millones de biodigestores en funcionamiento. De este número 2,1 millones eran plantas de 6 m3 a 10 m3 (Meynell, 1982). De estos datos y el valor estimado de una tonelada de CO2 emitida en la atmósfera, a nivel nacional, la India podría ahorrar entre US$ 246 015 840 a US$ 1 876 392 000 en costos evitados relacionados a daños que puede causar el CO2 en la atmósfera.
Además, Kumar et al. (2000) indican que 30 millones de toneladas de CH4 son generadas anualmente por diferentes sistemas de producción animal y desechos. Estas emisiones pueden reducirse a aproximadamente 13,24 millones de toneladas de CH4al año por la aplicación de sistemas de digestión anaeróbica. A nivel mundial, el uso de la biodigestión puede evitar la emisión de alrededor de 420 millones de toneladas de CO2 y puede prevenir la emisión de 49 mil toneladas de óxidos de nitrógeno.
Si estos números son convertidos a valores monetarios, la aplicación mundial de la biodigestión podría resultar en un ahorro anual de entre 2167,8 y 16 391,1 millones de dólares (US) (Cuadro 5).
BENEFICIOS ECONÓMICOS TOTALES
El Cuadro 6 muestra los Beneficios Económicos Totales de la aplicación de un BDP de 7,2 m3. Los valores directos se calcularon en base al valor comercial que tienen el biogás y el efluente para reemplazar otros insumos. Los valores funcionales representan la reducción en la emisión de gases de efecto invernadero en forma de CO2. Los Beneficios Económicos Totales para un BDP se estiman para un período de 20 años (Cuadro 6). Es importante recalcar que cada 10 años el sistema debe ser reemplazado completamente. El costo de instalación de un biodigestor de polietileno en Costa Rica (incluyendo materiales y mano de obra) es de US$ 150.
Cuando se planea iniciar un programa de extensión para la diseminación de la producción de biogás, los costos relacionados con la implementación de la tecnología son siempre un componente muy importante. Los autores han observado interés por parte de organizaciones internacionales, organismos no gubernamentales e individuos en los sistemas de producción de biogás, usando un BDP por su bajo costo, en comparación a otros sistemas. Por ejemplo, el costo de la instalación de un BDP es cinco veces más bajo que una planta de biogás Gobar (caso tomado del sur de la India). Organizaciones e individuos se ven motivados por el bajo costo de una tecnología que ofrece muchos beneficios y los autores han recibido interés en su implementación desde lugares tan distantes como la India, Sri Lanka, Pakistán o Mongolia.
Estudios como éste muestran los varios beneficios de la tecnología de biodigestión y pueden sugerir su implementación como fuente de combustible y nutrientes. Sin embargo, un programa enfocado a la instalación de BDPs sólo debe ser implementado si sus potenciales usuarios (agricultores y familias) lo consideran como una tecnología útil y están dispuestos a aplicarla. En ocasiones existen barreras culturales y sociales que deben ser identificadas con anterioridad y que pueden limitar el uso de excrementos para la producción de combustible y fertilizante.
Los autores han experimentado la aplicación poco exitosa de programas que han sido propuestos en base a un análisis económico de la tecnología. Al contrario, la mejor experiencia en proyectos de este tipo se ha tenido en la que los mismos usuarios han asumido los costos de instalación y participado del proceso de adopción y diseminación de la tecnología.
CONCLUSIONES
Los beneficios de la aplicación de la biodigestión a bajo costo han sido expresados como los Beneficios Económicos Totales de esta tecnología. Una familia rural requiere en promedio un biodigestor de 7,2 m3 de capacidad total y cuyos beneficios anuales directos por el uso del biogás y del efluente se estiman entre US$ 397 y US$ 420. Los valores funcionales estimados como el potencial para reducir la emisión de CO2 comparado a la combustión de combustible fósil como el diesel, comúnmente usado en el medio rural, se estima en US$ 7,1 a US$ 63,2. Los costos de instalación y manejo llegan a los US$ 296 durante el primer año. Los Beneficios Económicos Totales Netos (beneficios totales menos costos) estimados de la aplicación de un BDP durante su primer año son de US$ 113. Este valor se incrementa del segundo hasta el noveno año, decreciendo al décimo año en el que el sistema debe ser reemplazado.
Los Beneficios Económicos Totales, que incluyen la suma de beneficios directos y valores funcionales, demuestran los beneficios de esta tecnología de producción de biogás a bajo costo. Sin embargo, si se planea la extensión de un programa para diseminar el uso de biodigestores, debe realizarse también un estudio socio-cultural antes de iniciar cualquier programa.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen comentarios de parte del Professor Paul Davies y del Dr. Richard Baines del Royal Agricultural College de Inglaterra y a miembros del Asia Pacific Natural Agriculture Network y Saraburi Centre de Tailandia, por su apoyo logístico.
Asimismo, resaltan el interés de los usuarios de biodigestores en Colombia, Costa Rica, Ecuador, Sri Lanka y el mundo entero, quienes han encontrado en esta sencilla tecnología una respuesta a varios problemas.
REFERENCIAS
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