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.
No busca resaltar filosofías, éticas y teorías morales sobre los efectos antropocéntricos secundarios y negativos del calentamiento global. La humanidad tiene el derecho de utilizar los recursos naturales, pero está muy lejos de poseer la libertad de destruir el planeta. En realidad, la tierra te la prestan tus nietos, no la has heredado, ni comprado. Los reportes del clima mundial seguirán pronunciando más olas de calor, sequías, inundaciones, tormentas geomagnéticas con desprendimientos de la corona solar que causan auroras, e incluso noticias del colapso de las corrientes oceánicas, que movilizan los nutrientes de los ecosistemas marinos, incluyendo la presencia del ciclo de la niña y el niño. La población del mundo necesita alimentarse y ello invita a ser partícipes de la conservación de los recursos naturales. La alimentación es esencial para la vida humana, pero también libera al ambiente 50% del metano CH4, 2/3 del óxido nítrico-nitrito N₂O y 3% del bióxido de carbono CO₂ de las diversas actividades humanas. El sector agropecuario debe participar en ser más eficiente productivamente, económicamente rentable y menos contaminante, al menos capturar y neutralizar sus propios desechos y emisiones.
Con su lectura deseo despertar en el lector la creatividad para diseñar su propio modelo, hacer ajustes en las instalaciones existentes, que permitan eficiencias y mejoras de manejo en la granja. Sí, es momento oportuno de hacer oración, tomar iniciativas económico-ambientales de participación y solución, no de cruzarse las manos. La hoja dominical invita a pensar, hablar, sentir y actuar. Acciones bajo mi control y en las que pueda participar y contribuir. Lo que hagas como productor y asesor es lo que cuenta.
ANTECEDENTES HISTÓRICOS
La fermentación anaeróbica es una de las herramientas disponibles en el siglo XXI que ofrece ventajas para la transformación de heces a energía, hay más de 300 diseños. La fermentación del vino registra 8000 a. de C. El proceso antiguo se conoce en Asia desde el siglo XXVI antes de nuestra era. Neshat 2017 enuncia que historiadores de Asiria y Persia describen el proceso de formar gas para calentar el agua de baño X siglos antes de Cristo, algo así como colectar orines de esclavos para teñir la ropa. Tener baños de vapor o albercas con agua caliente ha sido una tecnología que se extendió en el tiempo y geografía hasta el siglo XVI después de C. En el siglo XVII Jan Baptita van Helmont determinó que el gas provenía de la descomposición de la materia en putrefacción. En 1776 el conde Alejandro Volta reporta la correlación de materia orgánica a gas producido. En 1804 Johan Dalton y Humprey Davy descuben que el gas invisible producido en la digestión anaeróbica es metano. Para 1959 en Bombay, India se instala la 1era planta de biodigestión. Se usa como iluminaria pública en 1900´s en la ciudad de Exeter, UK con 
gas producido con el drenaje urbano, incluyendo las evacuaciones intestinales. Hasta 1930. Buswell identifica bacterias anaeróbicas que producen metano y se entienden los mecanismos de descomposición orgánica, procesos químicos y microbiológicos. Cuba instala digestores en 1940. China hacía lo propio para uso doméstico con desechos agrícolas y en 1940´s en Alemania el biogás era combustible para el transporte municipal. Para 1970´s China continuó instalando 10 millones de biodigestores caseros al igual que India adoptó estos bioprocesos energéticos para 4.5 millones de familias. Muchas personas se han beneficiado con estos minireactores para el hogar. Un programa en Latinoamérica implementa en 1970 biodigestores caseros, Jamaica crecen en 1988, Perú en los Andes 2006. En Mount Pleasant, Iowa el 10 de mayo de 1972 el primer biorreactor anaeróbico porcícola estaba funcionando en EUA. Después se harían pruebas con bunkers de concreto armado y otros diseños. Pero en sí, su aplicación no prosperó extensivamente en los Estados Unidos de América EUA, ni vendiendo créditos de carbón para bajar la huella ambiental al mercado de valores. Todavía hay un gran potencial para desarrollarse en todo el mundo. Las empresas de la comida rápida en EUA están participando en la compra de bonos de mercado y compran carne a las granjas que tienen biorreactores de energías limpias. En escala grande de digestión anaerobia, en 2009 Belice usando una laguna cubierta con polietileno. El Instituto internacional de recursos renovables IRRI-México en 2012 inició la instalación de 265 biodigestores. Argentina en 2020 han instalado biodigestores grandes, le siguen Chile y Colombia.
INTRODUCCIÓN. SISTEMAS DE BIORREACTORES PORCINOS
No hay que esperar al año 2030 para reducir el impacto ambiental y valorizar el modelo de negocio potencial con las excretas como un insumo económicamente viable para transformarlo en bienes y servicios empleando nanotecnología innovadora para dejar que sea un producto de desecho. Los excrementos son un recurso o materia prima para incrementar niveles de producción de alimentos de origen animal con la neutralización de carbono, producir energía y crear mejorador de suelos agrícolas para obtener un ingreso adicional a la acostumbrada venta de animales en pie. El mundo crece en población, la prosperidad demanda incrementos en el consumo de carne y para mejorar la salud humana y longevidad ingieren proteína animal. A mayor demanda de carne, más granjas se construyen y muchos más animales que alimentar.
Los países del continente europeo y en particular España encabezan un crecimiento en la producción de proteína animal, sobresaliendo la porcicultura. Se implementa un programa de manufactura sostenible con las excretas, integrando procesos agroindustriales de valor agregado hacia una bioeconomía circular verde, aprovechando con creatividad los desperdicios contaminantes atmosféricos y ambientales, transformándolos en múltiples alternativas ecoeficientes de productos y servicios. Desde el 2024 es obligatorio al menos una cubierta de perlita flotante en las lagunas porcinas con aplicación neumática de hasta 10 centímetros para que los gases que causan un efecto de invernadero (GEI) no sean liberados a la atmósfera. Se pueden remover nutrientes del 98% para derivados del amonio N- NH4+ sin desperdiciar el fósforo PO43- para uso agropecuario y además generar energía eléctrica para bajar costos de la granja como vender excedentes a la red de conexión federal.
Ya no hay desechos o desperdicios para tirar a la basura, todo es materia prima, hasta el biogás se recicla, el calor generado se integra al sistema de producción y las compostas son el sustento alimenticio para generar proteína con la crianza de insectos comestibles (Acheta domesticus, Alphitotius diaperinos, Grylloses sigillatos, Gryllus assimilis, Hermetia illucens, Musca domestica, Tenebrio molitor). Actividad productiva que está prosperando en el mundo.
Tecnologías de 1era generación es usar caña de azúcar para producir etanol; 2da usar desechos urbanos, agrícolas, forestales; 3era producir biocombustibles con algas rojas y marrón; Pistia stratiotes, Neochloris oleoabundans, Chlorococcum; microalgas, espirulina, Chlorella y otros cultivos unicelulares, se colectan carotenoides de spirilloxantin C42H60O₂ con propiedades antioxidantes; 4ta generación usar aguas residuales urbanas para producir energía y descontaminar el medio líquido para uso de riego. Una realidad en el puerto de Topolobampo, Sinaloa con el proyecto Mexinol que transforma gas metano en hidrógeno verde líquido que puede ser transportado en barco al puerto de Mazatlán. Algo similar en Finlandia una planta de biogás con energía renovable lo comprime a líquido para generar 100 GWh/año, más fertilizantes. Noruega colaborará con ellos en el 2025. La producción de H₂ vía la técnica de reformación del vapor de CH4 con un cambio de agua gasificada produce Hidrógeno y CO. El H₂ calorífico de 122 kJ por gramo comparado con gasolina 40 kJ/g. Hay 30 plantas de desechos urbanos en México que generan electricidad. Otros usan efluentes para el cultivo de algas.
Una composta sólida utiliza en el metabolismo del carbono el 50% de la materia orgánica para el crecimiento microbiano, por ello se calienta la pila de excretas en estabilización. Si es por medio de vermicomposta de lombrices se estabiliza la materia orgánica y se convierte en un mejorador de suelos. Hay 4,000 especies de lombrices, pero tan solo 12 son cultivadas. La más popular es Eisenia fétida. Y la fracción de los líquidos de salida son un substrato para el cultivo de microalgas u otros organismos y obtener derivados de proteína unicelular para alimento animal. En el cultivo de una microalga Neochloris oleoabundans se obtienen lípidos para biocombustible: Biodiesel, bioetanol, biometano, biohidrógeno. https://www.youtube.com/watch?v=_VjfpeZhrKw. Muchas empresas en el mundo participan voluntariamente al programa Zero Contaminantes 2040 y están comprometidos con la jornada de la coalición internacional del cambio climático 2050.
Para el año 2050 cualquier sistema de producción deberá ser contaminador neutro de bióxido de carbono con mínimos emisiones de gases con efecto de invernadero GEI. Se declina la energía fósil (grafito, petróleo) por recursos renovables o electricidad verde, siguiendo las indicaciones de cambios y recomendaciones conforme avanza la ciencia.
No hay que seguir los ejemplos de energías limpias propia de los líderes que encabezan la lista mundial de la contaminación como China, EUA con casi 1 millón de pozos petroleros, Rusia e India. Son las acciones individuales las que revierten el problema del cambio climático para la humanidad. Muchos pozos abandonados tienen fugas al aire de gases. Rusia, Irán, Turkmenistán, Arabia Saudita, Iraq, Venezuela, México, Libia queman con antorchas al aire libre gas metano de los yacimientos, sin ninguna transformación debido a falta de tecnologías o modelo de negocio para aprovechar esta energía de la extracción del petróleo. El gas es un recurso que se tira y contamina sin beneficio alguno. El Summit 2024 ofrece respuestas al desperdicio de gas metano proveniente de la extracción de los yacimientos. https://www.industrialdecarbonizationnetwork.com/events-methane-tech-and-innovation Noruega como ejemplo a adaptar se destacan por los mejores controles para evitar emisiones de gases petroleras.
Cada país en particular puede tomar la iniciativa de una sola salud (humana-animal) para resaltar en su campo de acción y minimizar las emisiones contaminantes con una matriz energética de tecnología propia y adecuada económicamente a la idiosincrasia cultural regional.
La captura de carbono o reducción de CO₂ equivalente para el 2050 será establecido permanentemente, como algo nunca visto en el sector energético, transporte, agrícola, urbano e industria. Aplica para todo el mundo y actividad.
IMPLICACIONES DEL CALENTAMIENTO GLOBAL
El impacto verdadero es que la aplicación sea adoptada ampliamente por la ciudadanía y el sector productivo y no solo llamar la atención para resaltar el uso del registro de la patente de última generación con innovación tecnológica olvidada o impráctica. Hay que entrarle con lo que se tiene disponible. Ya no cabe la otra opción de esperar cuál podría ser la mejor tecnología y no actuar en consecuencia, al menos con una alternativa innovadora accesible a tus recursos.
De esta manera global se producirá un planeta dinámico y cambiante con nuevos desarrollos tecnológicos. Es evidente que la mano de obra es desplazada con tecnología. Hay una población creciente de habitantes día a día que requiere una economía descarbonizada apegada a un modelo sostenible de largo plazo, donde la mínima huella de carbono será más apreciada que el precio mismo del producto.…Continuara CO
