Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, Parte III

Para iniciar la actividad microbiana de un biorreactor anaeróbico se debe obtener como inóculo material maduro de otra planta de tratamiento que tenga años trabajando o de lo contrario incluir desechos del tratamiento del drenaje municipal. Se carga el recipiente con las excretas durante 6 8 semanas. Habrá producción de otros gases. El primer gas metano ocurre a las 4 semanas de iniciado el proceso.

Una buena cepa de microrganismos locales se forma después de 2 meses de fermentación del biodigestor con Cloasimonas acetógenas y 9 meses después se han formado colonias dominantes de Methanosaeta, Methanosarcina, especies microbianas más eficientes para la producción de gas metano. Otras poblaciones dominantes son Firmicutes, Bacteroidota, Proteobacteria, Spirobacterias. Lendomi 2022 indica que las poblaciones metanogénicas fluctúan durante el año por cambios de adaptación a la temperatura ambiental, se requiere más de 1-3 años para aclimatar microorganismos auto seleccionados para que produzcan gas metano por igual durante todo el año. Por ello durante la limpieza del biorreactor se debe dejar una parte como semilla del inóculo ya adaptado. Hay bacterias sulfato reductoras que bajan el contenido de H₂S del biogás. A mayor concentración de H₂S habrá menos bacterias que producen CH4. Por ello se requieren bacterias que metabolicen el ácido sulfhídrico.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 1

Filogenia de bacterias, Archea y Eucariotes. Fotos de Archea.

La temperatura del rango de vida de las bacterias metanogénicas va de 4-100°C. Las bacterias psicofísicas 10-32°C se favorecen con 32°C, reducen su actividad entre 10-20°C y a menor temperatura de 10°C, viven, pero no producen CH4. Las Mesofólicas se reproducen entre 32-43°C. Las bacterias Termofílicas se adaptan al calor 48-60°C. Un biorreactor añejo tendrá diferentes poblaciones vivas adaptadas; unas especies microbianas sobresalen sus poblaciones con temperaturas de 23°C en el agua del reactor, otras en ambientes de baja temperatura 10°C, en el rango de ambas temperaturas, habrá una especie de bacteria activa sin inhibiciones de crecimiento y habrá producción de metano. El rango mesofílico es considerado entre 20-45°C. La región psicofílico menor a 20°C todavía puede producir algo de CH4. El rango termofílico va de 35-60°C.

Se abre un nuevo camino a la biotecnología todavía no disponible comercialmente con la metagenómica e ingeniería genética para inocular con poblaciones estables que produzcan altos rendimientos de biogás. Nuevos organismos con alta tolerancia de adaptación a diversos cambios ambientales dentro del biodigestor, capitalizando la degradación de la lignocelulosa. El uso de enzimas para catalizar fibras (celulosa, hemicelulosa) sigue limitado. Las endoglucanasas GH5 tCel5A1 y la GH5-p4818Cel5_2A son poderosas, pero se inactivan en ambientes no controlados. En el mercado hay xilanasas derivadas de Thermotoga maritima más termoestables que soportan el comprimido del alimento balanceado. La microflora de rumiantes, bacterias en el tracto digestivo de termitas Nasutitermes que tienen enzimas activas para degradar polisacáridos y lignocelulosa. Son materia de investigación básica.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 2

Los inhibidores más comunes del crecimiento microbiano dentro del biodigestor son gases producidos por el propio sistema amonio, sulfitos, iones metálicos, metales pesados y sustancias orgánicas. Por supuesto entradas nuevas de oxígeno disuelto en el agua de limpieza. La mezcla favorece 3 unidades de H₂O por cada kilo de excretas. Se forma un equilibrio de poblaciones entre bacterias que acidifican (ácidos orgánicos) el agua como medio de cultivo y las que metabolizan metano Chen 2008. Wang 2025 Si el medio de cultivo es favorecido con la presencia de Clostridiales, Coprothermobacter y Gelria pueden hidrolizar proteínas ácidas reacción que genera 11 compuestos fétidos de ácidos grasos volátiles, se reducen las emisiones de CO₂ buscando la neutralidad de las emisiones. A mayor población de Clostridio es un indicador de mayor producción de gas metano.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 3

Los antibióticos aplicados al animal 90% quedan presentes en los efluentes como clorotetraciclinas, sulfametazol, oxitetraciclina, ciprofloxacina, enrofloxacin, azetromicina promueven poblaciones procariotas que generan etanol y otras bacterias Archaea metanogénicas los transforman en metano. No así las cefalinas, cetalina tienen efecto negativo en otras poblaciones que producen CH4. Aplicar la mezcla de clorotetraciclina y oxitetraciclina afecta las etapas de acidificación, lo que trae consecuencias para las especies Archae provocando una baja eficiencia de aprovechamiento energético. Sulfonamidas con sulfatiazina se optimiza el proceso de acidificación, favoreciendo a la Clostridia y Bacteriodea que producen ácidos grasos volátiles e hidrógeno, sustratos básicos para la metanogénesis, pero con menor eficiencia metabólica.

Son miles de especies de Archeas las que intervienen en la fermentación de sustratos para generar biogás, unas presentes en el aparato digestivo de los animales y otras existen en el suelo y pantanos. Se enlistan solo para resaltar que la producción de gas metano no es una reacción simple de un solo microorganismo: Methanobacteria thermoclorotrophicum, Methanococcoides methylutens, Methanococcus capsulatus, M. trichospora, M. vanielli, Methanococcus voltae, Methanocorpusculum parvicum, Methanosarcina barkeri, Methanospirillum hungatii, Methylotuvimicocosia alcaliphilium, Methylotuvicocosia buryatens. El Methanococcus maripaludis convierte Fomato+CO₂→ CH4. Pero en realidad la reacción compleja Formato+CO₂+Alcholes simples+metilos CH3+H₂+Acetato+Enzimas y Coenzimas; sin la presencia de oxígeno O₂, NO3-, SO4-2, Fe+3, que son receptores de electrodos participan bacterias con reacciones metanogénicas, hidrogenotrópicas H₂- (humanos y granjas) con la intervención de bacteria Aceticlasticas Ac (cultivo de arroz) y Methylotrópicas Me (en los océanos). Su estudio biotecnológico resalta 35 géneros con potencial industrial. Las células tienen grandes cantidades de Fe intracelular, con genes 4Fe-3S. Serían fábricas potenciales para producir proteína, biocatálisis y bioquímicos. Los estudios siguen en proceso para aplicación real.

ESTRATEGIAS DE MANEJO EFICIENTE DEL BIORREACTOR

Agregar bicarbonato de sodio (Na₂CO3) compuestos químicos como agentes alcalinizantes con propiedades bufferizantes mejoran el medio de cultivo para la producción de gas metano Kuhn 2023. Agregando oxido de magnesio en proporción de 30 Kg por metro cúbico m3 de laguna mejora 40% la producción de gas metano. Aplicar silicato de aluminio (zeolita) absorben NH3 que se incorpora al abono y no a la atmósfera. Otras múltiples arcillas como silicato de magnesio MgSi6O15(OH)₂.6H₂O son absorbentes de NH4+ inhibiendo la nitrificación y regulando poblaciones de bacterias.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 4

La aspersión de ácido sulfúrico H₂SO4 inhibe la metanogénesis en 92% CH4, 99% CO₂, 99% NH3. Baja la producción de GEI al inhibir a los ácidos grasos volátiles. Controlando bacterias Rhodopseudomonas palustris, Bacillis sbtilis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus licheniformis, Nitrosoma europea, Nictobacter winogradaskyi y se incrementa la phylia de firmicates, coprothermobacter. Un exceso de ácidos grasos libres inhibe la actividad microbiana. Un pH 5 con ácido láctico reduce 90%, con H₂SO4 85%, HCl 60%, ácido cítrico entre 17-75%. Agregar FeCl₂ inhibe la formación de H₂S, pero agregar Ni, Co, Mo, Se, junto a Fe, Zn, Cu producen más CH4. Se mejora con Fe-5Ni en 0.1 micro moles. Mezclas de 250Ca-500Mg hay incremento de biogás, Mn 2.5, Co10, Zn5 también. Hierro con Valente cero, productos alopáticos clorinados, nitrobencenos, blanqueador orgánico, no se conoce la combinación perfecta de compuestos.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 5

Debajo de pH 5.5 y por arriba de pH 8 se reduce la actividad metabólica de la mayoría de las enzimas Acetatokinasa, formilmetanofuran dehidrogenasa, tetrahidrometanopetrin S-metil transferasa. Con pH menor de 7.0 más nitrógeno NH4+ estará en los sólidos de las excretas. Para la obtención de gas metano se favorece con alrededor cercano al pH de 7.0.

Los estanques o pilas de almacenamiento de excretas deberán ser manejadas adecuadamente al pasar de los galpones hasta la laguna de decantación exterior. Al interior de las maternidades se colocan sistemas ionizadores de alto voltaje para liberar cargas eléctricas a las moléculas del aire causando un efecto bactericida en las superficies de las parideras. Controla poblaciones de Bacillus subtilis, Escherinchia coli, Listeria monocitogénica; las partículas menores a 2.5 micras se precipitan, lo mismo la PM 10, el NH3 se reduce a 3ppm, ya que niveles de 10 ppm bajan la salud animal, con menor efecto para gases como H₂S y CO Baggio 2022. Pueden ser micro aspersores de ozono líquido para obtener resultados similares.

Hay productos químicos de lenta liberación que, aplicados en forma preventiva, regulan el pH para que la materia orgánica no se descomponga por los microorganismos en gases amonia (NH3) que causa lluvia ácida, nitrato (NO3-) y nitrito NO₂ es un gas con efecto de invernadero (GEI) y así los sólidos no formen costra o espuma para que las heces acumuladas por 6 meses mantengan sus valores nutritivos para ser aplicado como fertilizante. Ma 2022 la aplicación uniforme de 3 Kg de H₂S por mes, por cada metro cúbico m3 de estanque abierto de retención de excretas, buscando tener en la laguna un pH 6.0 con la presencia de ácidos grasos volátiles disociados, se reduce las emisiones de CH4, NH3 en más de 50%, minimiza olores 4-methilfenol, los gases H₂S en el aire bajan mucho. Un fotoreactor catalizador con moléculas de cloro gasificado y luz solar hace que el gas metano haga reacción rápida CH4+Cl→CH3+HCl eliminando el metano del aire que respiramos Krogsboll 2023. Esta es una reacción fisicoquímica simple, no así el proceso biológico que implica 20 reacciones metabólicas e implica la intervención de muchas especies microbiológicas. Listo para salir al mercado una máquina lanzadora de un rayo artificial o soplete de plasma que cruce de lado a lado la pila de excrementos para encapsular el metano de la laguna de digestión y encierra la liberación de amoniaco, enriqueciendo las excretas como abono. Un reactor magnético incrementa el metano.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 6

Otra acción efectiva para reducir emisiones de metano es haciendo diariamente separación de excretas sólidas de los líquidos disueltos y en suspensión y posteriormente controlando las cantidades e inóculos proceder al tratamiento de digestión anaerobia, con la generación de biogás Valdez 2022. En Vietnam separan desde el momento de la defecación, con diseño de pisos y rendijas (slats) físicamente los orines de las heces para minimizar los malos olores.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 7

Los polvos ricos en hierro Fe de África del Norte que llegan al Atlántico catalizan reacciones en el aire generando cloro Cl, con el radical hidroxílico OH, un químico que precipita el metano. Cl+ CH4. O₂→CH3O₂+HCl y el ozono es controlado con la siguiente Cl+ O3 →ClO+O₂. Procesos que ayudan, pero no son la solución completa al calentamiento global, no es fácil asperjar al aire atmosférico átomos de Fe en volúmenes tan grandes como un país.

Pero si es factible utilizar la propiedad magnética intrínsecas del Fe3O4NP que remueve metales pesados, asperjándolo en una laguna de retención con excretas porcinas y además actúa en la membrana celular de bacterias magneto tácticas, reduciendo su actividad fermentativa. Aplicar magnetita a la laguna incrementa la producción de CH4.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 8

Las grandes emisiones de CH4 para un rumiante (bovino, búfalo de agua, caprino, ovino) se producen en la panza, poco en las cuachas y menos en el alimento. Ello impacta a nivel mundial por el número de cabezas en cada región. En cambio, aves y cerdos no generan grandes cantidades de gases intestinales. La gráfica nos indica que las heces del cerdo realmente contribuyen a la producción de metano.

Excrementos por animal y estimación de energía

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 9

Los metros cúbicos de metano por kilo de VS en cerdo 0.45 m3CH4/kgVS, leche 0.24, ganado 0.18, postura 0.39, pollo 0.36 m3 CH4. Cuantificar bien los valores generados permite conocer si realmente hay reducciones de control y acción.

El campo de la formulación, alimentación y nutrición animal con precisión será de vital enfoque para reducir emisiones entéricas de gases y menor cantidad de heces contaminantes, aplicando soluciones naturales, incluyendo fermentos sin llegar a putrefacción de grano de soya o pescado con proteínas más digestibles en la dieta por el proceso que destruye los factores antinutricionales (tripsina), oligosacáridos (lectina), sabores amargos; usar extractos de proteína hidrolizada, alteración física del alimento (tamaño de partícula) aunado al diseño de comederos grupales e individuales, técnicas de producción, desarrollo tecnológico del alojamiento, junto a prácticas de manejo para mejorar la eficiencia alimenticia. Un cerdo en engorda respira 1.70 Kg de CO₂ por día, con calor y humedad relativa se incrementa el ritmo. Se ejecuta un análisis sistemático de impacto ambiental a través del ciclo de vida del cerdo (reproductor, reemplazo, engorda) bajo un modelo sostenible para reducir emisiones. Ya hay software para el balanceo de raciones a mínimo costo que incluyen reducción en la huella de carbono. Resulta ambientalmente más eficiente una dieta con 16% de proteína cruda y aminoácidos sintéticos que una con 18% de P.C., si bien hay cambios en la calidad de la canal, se puede limitar la proteína de la pasta de soya y almidón (trigo) proveniente del desmonte de bosques o de la sabana tropical. Formular por lisina, metionina. treonina, triptófano, valina y arginina para mejorar la digestión, salud intestinal, sin gases entéricos y bajar la dieta de 20% de proteína cruda hasta 13% de P.C.

Evitar lactaciones cortas menores a los 21 días.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 10

Ofrecer a los lechones lactantes y destetados suplementos creep feed con calostro seco, inmunoglobulinas, sangre y huevo secos por microaspersión, minerales traza, ácidos grasos omega 3, enzimas, ácidos orgánicos, fibra funcional, agentes antimicrobianos con aceites esenciales, extracto de plantas, ácidos orgánicos, soya fermentada, pescado ensilado, proteína unicelular, harina de insectos con 80% de proteína cruda, proteína sintética químicamente, antioxidantes, electrolitos. Los pequeños avances a edad temprana se reflejan en grandes mejoras al finalizado.

Incluir ácidos grasos de cadena corta (SCFA) beneficia la digestión. Los ácidos grasos de cadena ramificada (BCFA) perjudican la salud intestinal. Si falta fibra dietética, el microbiota fermentará la proteína que se encuentra en el intestino grueso y formará BCFA, NH3 con deyecciones de urea y fenoles. Usar pastas tratadas de leguminosas y oleaginosas que bajo control han destruido los factores antinutricionales. Incluir carbohidratos fermentables como fructooligosacáridos, lactitol o almidón resistente. Aportar fibras solubles e insolubles como pulpa de remolacha, salvado de trigo.

Las naves de engorda contienen deyecciones con mayor contenido de nutrientes que una granja de maternidades. Aplicar emulsificadores a las grasas de la dieta para mejorar la digestión. Regular la dieta para minimizar la producción de gases en el intestino largo. Controlar el tamaño de partícula o comprimidos del alimento balanceado. Limitar el consumo de carbohidratos fermentables, agregar fibra soluble, ácidos grasos, monoglicéridos. Al incrementar el consumo de fibra no digerible o insoluble se baja el metano entérico del animal, pero se incrementa en la fosa de retención de excrementos. Las grasas no digeribles también alteran. Usar aditivos: probióticos, prebióticos, enzimas en la dieta, hiervas medicinales. Por supuesto que todo involucra la salud de los animales e inmunidad de la piara.

Hay ventajas de conversión con el uso de comederos húmedo/seco. Asperjar el alimento con aceites y debajo de la rendija de los pisos reduce las emisiones. Para ello el Consejo Nacional de Investigación (National Research Council NRC 2012) que publicó las tablas de los requerimientos nutricionales del cerdo ahora National Academies Press Council (NAP) se adecua al avance genético alcanzado por las empresas porcícolas y lanzará la nueva tabla actualizada de los requerimientos nutricionales porcícolas en el 2026. Adicionalmente hay tablas brasileñas, argentinas, francesas, inglesas, norteamericanas, del sector privado, como las FEDNA 2019 españolas, etc. publicando los valores y contenido de nutrientes de los insumos utilizados en la formulación de dietas animales, que mediante cálculos computacionales se introducen en la alimentación como las mejores opciones económicamente viables y digestivas para la mejor eficiencia rentable de producción, incluyendo el manejo de los alimentos con menor aporte contaminante. No se argumentan ampliamente en este artículo por tener alcance para otras especialidades. Pero es bueno saber que estas herramientas están disponibles y a la mano.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 11

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 12

La incorporación de granos de destilería de trigo o maíz a la dieta balanceada de cerdos en cualquier etapa fisiológica incrementa el volumen de las heces y a la larga resulta en una mayor producción de gas metano por cerdo producido. Incluir grano de cebada para bajar el % de proteína bruta de la ración de cerdos en finalizado reduce el impacto ambiental. Incluir salvado o derivados de trigo mejoran la digestión y baja la producción de metano en la laguna aeróbica.

Modificar los niveles de micro minerales en dietas. El Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación nacional y la ANAPORC española han publicado todo un tratado de 200 páginas, con las bases zootécnicas para el cálculo del balance alimentario del nitrógeno y fósforo para las especies domésticas en granja MAPA 2024. Utilizar aditivos varios, enzimas, extractos fitoquímicos de plantas medicinales. En Colombia usan zeolita en la comida, limpieza, higiene, sanidad, control ambiental, ventilación, bienestar zootécnico y otras prácticas de manejo de los alimentos han permitido 35% de reducción en las emisiones GEI por kilo de cerdo producido. Pero hay mucho más que hacer en la nutrición y alimentación porcícola.

Así que es tiempo actual de echar a andar conocimientos y experiencias con enfoque de conservación verde y azul que impulsen estas prácticas que contribuyan al cuidado del medio ambiente y no solo deshacernos de la materia orgánica sobrante echándola al suelo agrícola o enterrándola en depósitos de tierra, tampoco solo quemar el gas metano al aire cuando se pueden producir polihidroxibutirato y de las boñigas transformarlas en polihidroxialcanoatos con cultivos de Metilocistos hirsuta. Remover el metil siloxano volátil del biogás colectado ya que al ser quemados liberan bióxido de silicio SiO₂ o sílice (arena), un gran aportador del calentamiento global, un gas incoloro con propiedades venenosas. El metano es un alcano incoloro e inodoro. El H₂S es un gas más pesado que el aire, inflamable, incoloro, pero si es odorífero. Esa era de la basura ya pasó es cosa del pasado. Si no te actualizas con biotecnología hay multas y restricciones de mercado de los alimentos.

Hay diversas tecnologías que se diferencian en sus procesos y materia de transformación, desde medicamentos, cosméticos, plásticos, abonos hasta reactivos químicos, azúcares, energía calórica, energía eléctrica y otras alternativas que transformen los problemas de contaminación y olores en oportunidades de mejora ambiental con cotizaciones de bonos de carbono internacionales y alternativas diversificadas para generar ingresos. En México el Fideicomiso Instituido en Relación con la Agricultura (FIRA) ha participado 2018-2020 emitiendo bonos verdes ambientales hasta por $7,000 millones de pesos en 900 proyectos. Hay organismos internacionales participando en México con el sistema de comercio de emisiones y bonos de carbono. También la agencia de cooperación alemana valorando créditos de compensación. Otros más participan. euronews science - Cerdos productores de energía verde - Webinar! Beneficios del biodigestor en granjas porcinas

Las plantas generadoras producen calor que debe ser aprovechado en el secado de compostas, reciclar el calor hacia el propio sistema del biorreactor como pretratamiento térmico y con ello minimizar 20 veces el tamaño inicial del volumen del bioreactor, recobrar el calor del escape desperdicio y convertirlo en aire frío con un enfriador de absorción, comprimir el gas para el tanque de combustible de los vehículos de la granja. Biorrefinería, fermentación, hidrólisis enzimática, biochar (carbonización de residuos orgánicos, no de madera o carbón vegetal) desarrollo de bioprocesos unicelulares, por mencionar algunos y el que más nos ocupa en este artículo la Digestión Anaeróbica.

Si nos apegamos a la tradición, del cerdo nada se desperdicia, hasta las pezuñas se usan como tébaris para la danza del venado, todo es útil, hasta los gases.

ESTADO DEL ARTE

El foro global de metano 2024 en Suiza sería imposible resumirlo, todo un esfuerzo para controlar las emisiones de los yacimientos petrolíferos, pero ello no debe escatimar la aplicación de modelos con tecnologías modernas de biorremediación en el sector agropecuario, que todavía no ha sido implementada, solo la liderean Noruega, Bélgica, Italia y Reino Unido. Se señala para su acceso. 2024 Global Methane Forum Mobilizing Methane Action .Resaltar medidas para mitigar las emisiones (Carbon Utilization Infrastructure, Markets, and Research and Development). El IV foro 2024 realizado en México por el Consejo Nacional de Biogás (transmisión en vivo | IV Foro Biogás México 2024).

Las medidas de mitigación sobre el metano en México en el marco del compromiso global con el acuerdo de París, para definir la hoja de ruta e implementación del Global Methane Pledge coordinado por Secretaría Medioambiente Recursos Naturales (SEMARNAT), Secretaría de Energía (SENER), Agencia de Seguridad Energía y Ambiente (ASEA) con las mejores prácticas internacionales (#CompromisoGlobalMetano). Incluye una gestión integral del estiércol del ganado bovino y porcino estableciendo biodigestores para generar biogás. La advertencia límite de reducción para México de 1.5°C al mínimo impacto 2030 de las emisiones de metano necesitan bajar 60% en el sector de las energías fósiles, para basura urbana 35% ya hay 30 biodigestores grandes en el País y en la agricultura 25% menos contaminantes con agricultura de precisión y mínima labranza.

El programa mexicano del carbono PMC 2008 presentó la agenda azul y verde resaltando que la atmósfera del planeta alcanzó en abril 2024 las 426 ppm de CO₂, valores que no se habían presentado hace 2 millones de años, si no hay acciones inmediatas de cambio con emisiones CO₂, CH4, N₂O el incremento de la temperatura de 1.1°C llegará a 4°C al final del siglo XXI.

Para una granja porcina mexicana de 1,000 vientres se excavó un biodigestor con capacidad de 2,700 m3, lagunas de sedimentación 1,500 m3, Laguna de oxidación 650 m3, tinas de oxigenación 600 m3, motor generado de 60 KW.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 13

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 14

Para una granja porcina: Preparación del terreno, adecuar el talud para evitar derrumbes, proteger con hule plástico en la base y paredes de tierra del talud, colocar la geomembrana, instalar el sistema de agitación hidráulico (no aeróbico), poner el sistema de captación de biogás, colocar la cobertura flotante, probar biodigestor. Se producen 25,000 kWh mensuales y se colectan 40 toneladas de composta mensual, representando ahorros e ingresos.

Se puede estimar una producción de gas metano de 238 mililitros de gas metano por cada gramo de sólidos volátiles de las excretas agregadas (mlCH4*gVS-1). Si se reciclan los efluentes líquidos se incrementa la eficiencia a 278 mlCH4*gVS-1 e incluyendo un agregado de alimento fermentado líquido en codigestión se incrementa a 327 ml CH4*gVS-1 por el aumento de materia a fermentarse. Hay que mantener el pH constante, es un biorreactor vivo que puede ser alterada la composición de su microbiota, muestrear periódicamente la laguna para evitar la formación de ácidos grasos volátiles y buscar inhibir la formación de amonia en la superficie flotante y en la cámara de biogás.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 15

Varía la eficiencia según el diseño del equipo biorreactor y su localización geográfica.

Con la instalación de un biorreactor anaeróbico de 3 etapas secuenciales conectadas en serie de tandas continuas para la producción de gas metano, operado a 37°C con un reciclado ajustado de pasar los efluentes de la salida en la etapa 3 regresarla a la entrada del biorreactor uno, controlando con NaOH el pH de 5.5 del primer reactor, dejando libres la acidez de las otras etapas. La entrada de 18 kg/ m3 día COD. El rango volumétrico del biorreactor 5:5:20. El funcionamiento del sistema es más eficiente para producir gas metano e hidrógeno, hay altas concentraciones microbianas en las tres etapas, se mantienen valores altos de alcalinidad, pH y los micronutrientes disponibles para la digestión anaeróbica.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 16

Un reactor anaeróbico con un proceso de dos fases para producir hidrógeno y metano de los excrementos previamente calentados del cerdo e inoculados químicamente con un tratamiento ácido o alcalino. La producción de H₂ y CH4 se incrementó en el 1er reactor agregándole al residuo temperatura de 80°C por 30 minutos, álcali y tratamiento ácido. El gas 36.6, 201.7 ml (g de sólidos totales) agregados. A mayor producción de gas existe una correlación de ácido acético y butírico acumulado. Cuando las concentraciones alcanzan 2850 mg por litro de ácido propiónico y el total de los ácidos grasos volátiles es de 10 gramos por litro, hay un 55.3% en decremento en la producción del hidrógeno 7.6 ml/d por gramo de sólidos y su contenido de H₂ fue de 1.4 ml por día reduciéndose 43.2% para cada reactor. Hay una reducción en la actividad metanogénica al inhibirse las bacterias cuando los ácidos grasos volátiles son mayores de 10 g/L, pero se revierte cuando los ácidos grasos caen entre 6200-8500 miligramos por litro. Corresponde un incremento a la producción de metano de 4.0 mililitros por día por gramo de sólidos totales agregados a 12.5 ml/d/g de sólidos. El ácido propiónico se degrada rápidamente solo cuando las concentraciones bajan de acético 2500 mg/L y butírico 1000 mg por litro.

Los siguientes escenarios marcan la eficiencia de aprovechamiento de los recursos disponibles. A mayores actividades en el proceso se genera más energía y la concentración del abono de materia orgánica varía su composición. Sistema con un reactor, con dos y con tres etapas de generación.

Tecnologías para producir biogás con un biorreactor porcino, PARTE III de 3. - Image 17

CONCLUSIÓN

Un proceso para enmendar las tierras agrícolas es aplicando abonos orgánicos para mejorar la estructura del suelo aportando fibras de celulosa que permitan retener la humedad relativa del suelo, incrementar el aporte de carbono como nutriente de la microbiota mediante carbohidratos no digeridos y que no fueron fermentados durante el proceso de biodigestión durante el acopio de efluentes en granjas porcinas con lagunas de sedimentación, previos a la aplicación del terreno para siembra. El producto como fertilizante alcanza valores diferentes desde la formulación balanceada de la dieta para cada fase de desarrollo fisiológico de los animales en producción, como del diseño en las instalaciones, equipo de ventilación y comederos, manejo zootécnico de los animales, sanidad e higiene, tiempo de retención de las excretas, estación del año y método de extracción y aplicación de los sólidos a incorporarse al suelo.

Al introducir una variable tecnológica de biorreactores anaeróbicos para la producción de biogás metano, también altera la composición química final de los efluentes finales tanto sólidos como líquidos, ya que la intervención fermentativa de microorganismos metaboliza las heces en gases y los remanentes contienen menor cantidad de carbohidratos, concentrando aún más los minerales en la parte sólida del digestato final, con una reducción de compuestos celulósicos. La parte líquida contiene menos solutos y partículas en suspensión que puede ser reciclada para limpieza o aplicada al sistema de riego agrícola al carecer de coliformes que contaminen los cultivos.

De esta manera debe quedar claro que cada lote para cada sitio de producción y estación del año, la composición química y propiedades físicas del producto final es variable y se altera de acuerdo a la eficiencia del sistema de biodigestor instalado para la producción de biogás.

Con fines de fertilización de precisión y conociendo las deficiencias minerales de cada suelo agrícola se recomienda realizar un análisis bromatológico de los efluentes sólidos para no contaminar la tierra arable con un exceso de minerales, que no necesita el cultivo a sembrar.

Tomar en cuenta que el año 2023 ha registrado mundialmente las temperaturas más altas del siglo XXI, con grandes impactos en los sistemas naturales. El año 2024 fue atípico con records de 50°C.

INFORMACION RELACIONADA: