Este artículo aporta conocimientos, tecnologías, sistemas de producción, la aplicación de ideas prácticas, información científica y contribuciones reales para conocer las múltiples fases y factores en la producción de gas metano, con ello poder generar ingresos y valores integrados a la economía circular de una granja porcina en confinamiento, aprovechando rentablemente las excretas para producir con el biogás energía calórica y generar electricidad, como aprovechar sosteniblemente la materia orgánica como mejorador de suelos agrícolas.
Hay un Convenio mundial que se origina en 1960 sobre la Contaminación Atmosférica Transfronteriza a Gran Distancia CLRTAP firmado en Ginebra, Suiza en 1979. En México se han publicado leyes de energías renovables y sostenibles cambiando el paradigma, pero las propuestas de energías limpias no son acompañadas con el presupuesto financiero del plan anual de desarrollo de la federación e incluyentes al desarrollo y bienestar social. Se requiere mayor esfuerzo en las cámaras de representación, como en la gestión estatal. Desde 1992 la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático CMNUCC la ratifican 197 países el 21 de marzo de 1994.
La construcción de mega granjas porcinas se hace presente con la empresa Muyuan, en Nanyan, China con un complejo productivo de alta concentración animal y tecnología de primer mundo.
Para México se norman los aspectos relacionados con el ambiente, trato animal, ecología, descarga de aguas, salud humana, etc., con la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente (LGEEPA) 1982, NOM-001-ECOL-1990 para porcinas, Ley Federal de Desechos 1991, Ley General para la prevención y Gestión Integral de los residuos (LGPGIR), Ley de Aguas Nacionales (LAN) 1991,1994, Disposiciones Aplicables en Materia de Aguas Nacionales, NOM- 007-ZOO-1994, NOM-008-ZOO-1994 sacrificio industrial, NOM-001-ECOL-1996, NOM-002- ECOL-1996, Ley General de Salud (LGS), Ley Federal de Sanidad Animal (LFSA), Ley de Organizaciones Ganaderas (LOG), Ley de De4sarrollo Rural Sustentable (LDRS), NOM-003- SEMARNAT 2002 para lodos y biosólidos, NOM-004-SEMARNAT-2002 desazolves de granjas, NOM-001-SEMARNAT 2021 reutilizar el agua para el riego agrícola, ISO 9001:2015 en ciclos de producción. ISO 14040-14044:2006.
México participa con la Ley General de Cambio Climático.
Las empresas pueden ir más allá en el cumplimento de las regulaciones y obtener beneficios tangibles adicionales como ambientes sin moscas, reducción de trasmisión de enfermedades, mejoras en la eficiencia alimenticia, personal laboral puntual, ingreso por productos adicionales, por fuera de la venta de los animales, mejor imagen pública de la unidad de producción. Vale la pena el esfuerzo.
Sistemas disponibles
Los sistemas tecnológicos de almacenamiento de sólidos, tratamiento y alternativas con sus diferentes rendimientos para producir gas metano y con ello manejar eficientemente las evacuaciones porcinas. Los siguientes enunciados son solo valores indicativos del rendimiento y eficiencia del biorreactor.
La expansión de la aplicación de la tecnología electrónica hace evidente una mejora económica del ingreso familiar, por ello se pronostican a partir del registro histórico hasta el 2020 incremento en el consumo de cárnicos a los años venideros. Cada especie animal bajo crianza tiene preferencias en el consumo de diversas fuentes de alimento, ya sean forrajes o granos. Por su actividad ruminal fermentativa generan en su aparato digestivo gases entéricos y los monogástricos producen menos gases intestinales. Por lo que cada especie en producción de carne, leche o huevo sigue diferentes caminos para controlar las emisiones de CO₂, CH4, N₂O y otros gases.
Pexas 2023 hace el cálculo del calentamiento global en kilos de bióxido por kilo de carne, en base a energía fósil; para pollo 3.7-6.9, cerdo 3.9-10 y res 14-32 Kg CO₂ equivalentes/kg de pulpa. Con un consumo energético de mega Jules por kilo de carne; para pollo 15, cerdo 20 y res de 26 MJ/Kg de carne. Las contribuciones de bióxido de carbono por kilo de cerdo en peso vivo para Francia 2.30, Iowa EUA 3.40, Dinamarca 3.57, China 4.18 Kg CO₂/Kg de carne de cerdo en peso en pie. Para el consumo de agua se estiman litros por kilo en cerdo 6000, borrego 10400, res 15400 L H₂O/Kg de peso en pie, su crecimiento genera 3 kilos de CO₂ por kilo de incremento.
Una granja en Dinamarca con 500 cerdas produce 13,000 lechones con peso a la matanza de 112 kilos en pie. En Suecia prefieren más peso al destete y en engorda pasar en 90 días de 30 a 115 Kg. En Brasil usan leche de burra para suplementar lechones destetados ya que reduce la acción de los genes 1L1β que producen citoquina causante de una respuesta inflamatoria. Si producir alimentos es contaminante, cualquier acción en contra justifica lograr establecer una cadena neutral del CO₂ equivalente para bajar el impacto en la huella de carbono.
Un cerdo defeca a diario 4 kilos de heces, ello produce 0.33 m3 de biogás por día. Esto son entre 6 a 22 Kg de metano al año, según el sitio de crianza I, II, III, hembras de reemplazos, sementales o unidad de producción. Un cerdo que alcanza 115 kg de peso en pie ha producido 28 Kg de CO₂, algo similar a la contaminación de 10 litros de gasolina quemada. Por cada 100 m3 de un biodigestor operando por 5 días de retención hidráulica, sin que salgan los líquidos se producen 0.72 m3 de CH4 por cada metro cubico (m3) de reactor al día. Una aproximación son 42 litros de metano por cada kilo de sustrato de sólidos por cada día. El rendimiento a 13°C será 60% comparado con una temperatura de 37°C. El biogás anaeróbico de cerdos es un combustible sostenible ya que 0.70 m3 equivalen a 1 kilowatt hora (kWh) de electricidad. Con 5 días de fermentación se fermenta el 80% de los sólidos de las heces. La capacidad del sistema de generar poder es de 4.5 kWh en electricidad por cada m3 de excretas cruda. La variación va de 1.7-9.3 Kg CO₂ eq,/kg de peso en pie, pero el promedio es 3.5 Kg de CO₂ equivalente por cada kilo de peso vivo. La evaluación varía para cada Continente.
En general la entrada al biorreactor porcino de materia orgánica es entre 1.4-6.3 kilos en la demanda química calculada de oxígeno (COD) por cada metro cubico m3 diario, de nitrógeno va de 0.5-2.3 kg de N/ m3d, en la relación Carbono:Nitrógeno desde 1.9-9.4 COD* cada gramo de N. Durante el proceso hay una reducción desde 60-75% del % de materia orgánica y el N disminuye 55-89%. La mayoría del amonio se oxida en nitrito. Una granja porcina con 8,500 cabezas que alimentar, genera diariamente 1500 m3 de biogás con un potencial para producir 120 kWh de electricidad. Adicionalmente registra diariamente 15 bonos de carbono con un valor de $15 euros por bono. El valor calorífico del biogás es de 5000 Kcal/m3 y en México se registran 721 biodigestores instalados en granjas rurales y confinadas
Manejo aplicable a las excretas y residuos de la crianza confinada de especies domésticas para la producción de alimentos para la humanidad.
Hay múltiples diseños de sistemas de biorremediación. Para cantar las rancheras y enamorar a la novia hacen falta varias canciones.La tecnología más eficiente se elige para cada granja, no hay un chaleco que calce por igual a todas las unidades de producción. https://lpelc.org/types-of- anaerobic-digesters/ . Para construcción https://www.epa.gov/agstar . El rendimiento final de producción de gas metano estará controlado por la temperatura ambiental y el manejo zootécnico al interior de la granja. Si la temperatura es mayor de 22°C se incrementa la producción de metano, favoreciendo poblaciones de Methylotropic metanogénesis, la cual produce 4 moléculas y la Hydrogenotrópica metanegénesis 2 moléculas, la Acetoclastica metanogénesis una molécula. Dependiendo de la calidad del inóculo será la eficiencia para generar biogás, ya que también hay poblaciones bacterianas que compiten severamente utilizando los nutrientes para metabolizar moléculas que no son precursores del metano. La calidad y madurez del inóculo inicial es determinante de la eficiencia del biorreactor para producir metano. No descartar esta práctica de aplicar líquidos de una laguna anaeróbica que tenga años procesando deyecciones porcinas. Otras sugerencias de manejo descritas en Feuchter 2023 y 2024 sobre gas metano porcino.
El calentar las excretas por 3 días a 70°C mejora la producción de gas metano 40%, lo mismo un pretratamiento por debajo de 110°C es redituable. La producción de gas metano alcanza su máximo a los 15 días y después va bajando paulatinamente su ritmo de producción. … Continuara CO
