Esta es una alternativa de bioremediación para transformar excrementos en la producción de gas metano (CH4) como biohidrocarburo, por medio de reactores múltiples o lagunas anaeróbicas de tratamiento, cubiertas por geomembrana de plástico flotante, haciendo un aprovechamiento sostenible como biocombustible en calderas térmicas de vapor y empleando un generador eléctrico para auto abastecer la granja porcina, dejando de consumir energía fósil con alto costo de producción.
Se integra un diseño de biodigestores en batería de flujo diario de baja agitación y perturbación para que no decanten las fibras de celulosa y hemicelulosa. No es de flujo continuo porque ingresa periódicamente oxígeno y bacterias metanotróficas, perdiendo eficiencia. Debe ser en sistema encadenado para cada día (ver fotografía), que como modelo y ejemplo lo harían los grandes maestros de la industria cervecera. Se forma un medio de cultivo anaeróbico en fase líquida por los microorganismos metanogénicos que van a utilizar como nutrientes las excretas o estiércol que no han sido digeridos, aunado al desperdicio de los comederos con alimento balanceado porcino al caer por la rendija de los pisos, el cual es acarreado hacia canaletas de drenaje de salida, durante el lavado y limpieza en granjas confinadas, con el objeto de ser extraídas de las instalaciones. Al final de la fermentación de los compuestos químicos habrán reducido 90% la demanda bioquímica de oxígeno.
La producción de gas metano (CH4) existe de forma natural por millones de años formando grandes yacimientos de hidrocarburos junto a reservorios petrolíferos y gas helio; acumulándose por siglos en grandes cantidades atrapadas en las profundidades de la tierra, los océanos, las capas de hielo permanente y humedales Su origen es biológico al ser producido metabólicamente por microrganismos y plantas unicelulares metanogénicas que utilizan el CO₂, metilo (CH3) u otras sustancias orgánicas para sintetizar CH4. Su extracción y compresión lo hacen un combustible y reactivo químico de alta demanda industrial, urbana y comercial. Su equilibrio en la naturaleza es minimizado con la participación de microrganismos metanotróficos que oxidan el CH4 + 2 O₂ y lo convierten en productos como CO₂+2H2O, en ello con mucho contribuyen los océanos como sumideros de CO₂, pero si se daña la estabilidad de los 7 mares se revertirán como expulsores masivos de gases.
La característica física menos deseada del gas metano es que se está acumulando en la atmósfera y tiene una propiedad de refracción de la luz solar 30 veces más alta que el CO₂, ocasionando un incremento en la tasa del calentamiento atmosférico, el cual deshiela grandes capas de la tierra que van liberando metano atrapado en los glaciares.
Estudios indican que los gases de la atmósfera como el bióxido de carbono CO₂ persisten en la naturaleza por mil años y el metano tiene una vida corta de 12 años. Otros gases de vida larga son sulfato de hexafluoruro (SF6), varios clorofluorocarbonos y ozono O3. El metano no es el único gas que ocasiona calor por la refracción solar provocando un efecto de invernadero global. Por mencionar su valor calorífico CO₂:1, CH4: 30, NO₂:270, clorofluorocarbonos CFC: 5000. La disminución frontal directa sobre los emisores de CH4 como iluminación, transporte, refrigeración, etc. es la clave para minimizar el impacto ambiental del mundo.
Y si el gas CH4 es relativamente abundante ¿Por qué producirlo en un ambiente controlado? La ONU 2021 resalta; que si bien la minería, industria petrolera y de hidrocarburos, la basura urbana son los mayores aportadores de gases que alternan la composición del aire, la industria agropecuaria participa activamente para cumplir con la normativa, legislación nacional y acuerdos internacionales que buscan decrecer para el 2030 las emisiones de metano hasta reducirlas comparativamente a las registradas en el 2010, logro que permitirá reducir 1.5°C la temperatura global para el 2050. https://news.un.org/es/story/2021/05/1491742. Un estudio de la INECC 2021 señala que México se ha comprometido a realizar inversiones en 35 medidas de mitigación con un potencial cercano a 237 millones de toneladas equivalentes de bióxido de carbono (MtCO₂e) antes del 2030, en la que se incluyen como política pública apoyar económicamente la instalación de biodigestores agropecuarios. El artículo de Vidal 2017 y Claudia Sheinbaum Pardo resaltan que la regulación mexicana debe proceder a reducir el uso de energías fósiles e incrementar tecnologías con bajo impacto ambiental de carbono como empleando biomasa, biogás y otras alternativas para generar electricidad.
Cabe la pregunta de la necesidad y conveniencia económica y ambiental de producir y capturar gas metano por medio de excretas de granja en un medio anaeróbico artificial, de alto costo de inversión, pero que constituye un alto impacto de mitigación en la producción de alimentos de vida sana, empleando microorganismos que en su metabolismo van a formar estas moléculas.
Si el estiércol colectado de los animales se tira libremente a la tierra agrícola como abono orgánico y mejorador del suelo, al tiempo de su descomposición microbiana se formará CO₂, pero si se almacena en lagunas aeróbicas, sin cubierta o con aireadores para reducir los olores, mucho del gas formado entrará libre a la atmósfera contribuyendo mínimamente al aporte de gases con efecto de invernadero. Tan solo al controlar el biogás producido por las granjas del mundo, aprovechando la generación de energía y reciclando los desechos de aguas y orgánicos, se estima que bajará el calentamiento global -0.5°C en la próxima década.
Desde antaño se ha usado una tecnología simple colectando y separando sólidos de excretas de animales para reducir la cría de moscas, olores fétidos y aprovechar las boñigas incorporándolas a las tierras de cultivo. Sin éxito por fallas de manejo, las excretas porcinas no han resultado ideales para su transporte, tampoco como insumo en la dieta al presentarse ciclos de toxicidad para ser un subproducto económicamente viable en la alimentación de rumiantes. Si la superficie del espejo de agua forma espuma es una laguna biológicamente activa con menos ácidos grasos volátiles fétidos, pero con mayor generación de gas metano. Se requiere la aplicación combinada de nuevas tecnologías como biorreactores de membrana para generar y capturar biogás para producir calor y generar electricidad. Hay reportes alentadores de investigación microbiológica que hacen el sistema de conversión de materia orgánica a gas energético, más eficiente.
IMPLICACIONES SOCIALES DE LOS BIOREACTORES Y SU PROBLEMÁTICA
La producción de alimentos es esencial para la vida y el desarrollo de las actividades sociales y laborales. Compite con la humanidad en el uso de recursos naturales utilizando espacio, agua, energía e insumos. La carne de cerdo alcanza el mayor consumo per cápita mundial, por lo que su preferencia del consumidor alienta la inversión a nuevas instalaciones porcinas. En México no es la excepción ya que existe un gusto culinario por los guisos con carne de cerdo y su demanda genera una sobre demanda, por lo que se tienen que importar anualmente 1.5 millones de toneladas de carne y para reducir la salida de divisas se alienta la creación de mayores granjas altamente tecnificadas y financieramente rentables. De esta manera las granjas porcinas por su crecimiento poblacional generan contaminantes y no solo por decir gas metano entérico, CO2 por la respiración de los animales, sino por la descomposición de los desechos y excretas que se producen diariamente.
En el caso de las granjas porcinas un impacto negativo en el mal manejo de los excrementos genera amonia (NH3), ácido sulfúrico (H₂S) y monóxido de carbono CO. Su acumulación de materia orgánica reacciona produciendo bióxido de carbono (CO₂), gas metano (CH4) y olores. Cada unidad de producción porcina desea alcanzar progresivamente la neutralidad de las emisiones de gases con efecto de invernadero. Para ello implementa mejoras prácticas de manejo zootécnico y tecnologías de innovación.
La industria porcícola participa capturando estos desechos sólidos y gases para reducir sus emisiones, busca secuestrar carbono abonando el subsuelo, reciclar las aguas en la limpieza de la granja y usarla para el riego agrícola. Implementa alternativas de paneles solares fotovoltaicos, postes eólicos, reforestación perimetral como rompevientos.
La producción de carne de cerdo e vida sana no está libre de contaminantes, pero existen tecnologías y prácticas de manejo zootécnico que harán la producción de alimentos con niveles neutros de contaminantes.
ANTECEDENTES
PORCICULTURA MUNDIAL: La carne de cerdo es la proteína animal más consumida a nivel mundial, se festeja el 15 de marzo el día mundial del cerdo. En abril 2024, México constituyó el día del porcicultor también para el 15 de marzo. Si bien hay culturas que prohíben el consumo de carne de cerdo y muchos países socialmente no aceptan su ingesta como alimento humano. La preparación de carnitas es muy popular en el mundo.
Durante los 70s en los EUA a lo largo de la costa del Pacífico y posiblemente en otros lugares se construyeron pilas herméticas de concreto armado con varilla y hormigón para reducir los contaminantes que generaban las granjas porcinas. En un proceso anaerobio se generaba gas metano de manera muy eficiente, los sedimentos sobrantes eran sólidos y minerales no digeridos por la flora microbiana de fermentación y así los líquidos sobrantes salían como desechos de bajo impacto ambiental. La limitante es que la capacidad de almacenamiento del búnker tan solo capturaba 2 días de colecta de efluentes de la granja, mientras se cerraba el biorreactor anaerobio por 23 días para el proceso de degradación y 5 días de limpieza. De esta manera durante los 28 días del mes las excretas de los cerdos seguían fluyendo libremente como desechos contaminantes. Su contribución al impacto de reducir la contaminación realmente era bajo, aunado a su alto costo de construcción y mantenimiento. El principio de fermentación estaba bien aplicado, solo limitado al costo de construcción.
Hoy en día la tecnología zoosanitaria, manejo de instalaciones y equipo de automatización permiten la alta concentración de animales en un solo lugar. En Texas EUA, en un área de 800 hectáreas se establecieron en forma separada 6 granjas de 3,000 vientres cada una, con unidades de destete y naves de finalización, junto con la planta de alimentos balanceados.
En EUA, España se instalan granjas porcinas sitio uno (S1) con 10,000 vientres. Las crías destetadas se colocan a distancia del S1, en granjas diseñadas de ambiente controlado artificialmente para reducir la mortalidad de los lechones. Las granjas de finalización o engorda (S3) son las de mayor volumen en el consumo de alimento.
En China desde el 2020, en apoyo a las compañías constructoras, se están construyendo edificios de 10-20 pisos, como granjas porcinas verticales, con clima controlado artificialmente, para concentrar más de 500,000 animales en cada unidad de producción, en la que incluyen elevadores con capacidad para 20 personas y con ello poder subir y bajar insumos, animales y personal laboral.
PORCICULTURA NACIONAL EN MÉXICO: A partir de los 70s se inicia el desarrollo de la porcicultura estabulada con granjas de 150 vientres como punto de equilibrio financiero, para 1975 se necesitaban instalaciones para 250 hembras con corrales de desarrollo y engorda incluidos ya que el período de lactación era hasta de 35 días, en los 80s el análisis de factibilidad financiera requería establecimientos para 450 marranas, en 1985 ya era de 500 reproductoras, aunque desde temprano ya existían las grandes granjas porcinas de 1,000 vientres. Para poder controlar el virus del síndrome reproductivo y respiratorio porcino PRRS) a principios de los 90s, las granjas modifican severamente su diseño estructural separándose en sitios 1 exclusivamente para reproductores y maternidad, el sito 2 para albergar cerditos recién destetados a edades entre 16-21 días y los sitio 3 son los corrales de crecimiento, engorda y finalización. Durante 1995 los porcicultores individuales para mantenerse en el negocio empezaron a rentar, comprar o construir granjas para manejar más de 5,000 vientres en granjas separadas. De esta manera en el 2000 se construyen individualmente granjas reproductoras con instalaciones para albergar 5,000 vientres, con maternidades de lactación de 21 días.
La SEMARNAT en coordinación con la SADER crea un programa nacional aplicado por FIRCO para construir lagunas cubiertas de plástico PVC de membrana gruesa en apoyo a los productores lecheros y porcícolas para que pudieran reducir sus niveles de contaminación y poder apegarse a las leyes vigentes y así evitar multas y cierre de operaciones de establos y granjas confinadas de cerdos. ….Continuara CO
