Biometano y mejora de la gestión de deyecciones ganaderas

La producción y uso de biometano aporta un ahorro en las emisiones de gases de efecto invernadero. Para el biometano obtenido de deyecciones ganaderas el ahorro puede superar el 200% respecto al combustible fósil sustituido, al evitar las emisiones actuales durante su gestión. Esto implica la necesidad de cambios sustanciales en la gestión de purines y estiércoles. Si la planta de biogás es sólo un añadido, sin cambios en las granjas, la aportación del biometano a la mejora ambiental de la ganadería puede ser muy limitada, y hasta nula. 

Cuando hace 44 años, en la primavera de 1980, empecé a experimentar con la producción de biogás de purines en una planta piloto de 10 m³ en el SIA (Servicio de Investigación Agraria de la Generalitat de Catalunya, actualmente IRTA), observé que las balsas de purines de las granjas emitían metano (CH₄) a la atmósfera. Como resultado de esta observación, en mi primera ponencia en un congreso serio, en enero de 1981, propuse un plan piloto para cubrir balsas y aprovechar el gas recuperado para fines energéticos. Pronto quedó claro que mi propuesta, con su planificación y presupuesto, no interesaba absolutamente a nadie.

Tuve la suerte de que uno de mis primeros encargos profesionales, en junio de 1981, fuera el proyecto de una planta de biogás para calefacción en una granja de cerdos, cuyo sistema de vaciado de purines de los alojamientos era mediante scrapers, que operaban cada 24 horas. Los purines llegaban a los digestores cada día, sin tiempo de haber perdido su potencial energético. Aquella planta funcionó durante 20 años, hasta que la obsolescencia y un cambio de funcionalidad y objetivos de la granja aconsejó su cierre. La producción media anual de biogás se movió entre 15 y 18 m³ biogás/tonelada de purines.

Si la planta de biogás es sólo un añadido, sin cambios en las granjas, la aportación del biometano a la mejora ambiental de la ganadería puede ser muy limitada, y hasta nula

Era extraño que otras plantas de biogás que se construyeron a principios de los 80 tuvieran producciones por debajo de 10 y hasta de 5 m³ biogás/tonelada. ¿Tal vez yo hacía trampa y añadía algún cosustrato?, sugirió alguien. Estaba claro que no; el contador de horas de funcionamiento diario de la caldera de calefacción no engañaba.

Años más tarde, en unos experimentos cuyos resultados publicamos en 2001, se comprobó que almacenar purines bajo los alojamientos, a la temperatura de bienestar de los animales, podía implicar una pérdida de hasta el 72% del potencial energético, porcentaje que se correspondía con el factor de emisión de metano propuesto por el manual IPCC de 2006 para un clima tropical y almacén durante un engorde. En la revisión del manual IPCC de 2019 se insiste en tener en cuenta el tiempo de almacén, la variación mensual de temperaturas para balsas exteriores y la temperatura ambiente en los alojamientos, para el periodo en que el almacén es pozos bajo los animales, para las estimaciones de los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero (GEI), y propone método para calcularlo. Aplicando esta metodología se pueden simular los resultados obtenidos en los experimentos sobre potencial de producción de metano, publicados en 2001. Con la metodología IPCC 2019 se puede observar, también, que reducir el tiempo de almacén en los alojamientos al mínimo, para que este sea en balsas exteriores, reduce las emisiones globales de metano de la granja, efecto mucho más significativo para climas fríos que templados o cálidos.  Producir biogás con deyecciones frescas, a las pocas horas de su excreción, permite la máxima producción de energía, en forma de biogás, y la máxima reducción de emisiones GEI de las granjas¹. En esta situación también se evitan pérdidas de nitrógeno por emisiones de amoníaco², si el almacén de digestato de la planta de biogás es cubierto, con lo que mejora la calidad del digestato como fertilizante nitrogenado.

Producir biogás con deyecciones frescas, a las pocas horas de su excreción, permite la máxima producción de energía, en forma de biogás, y la máxima reducción de emisiones GEI de las granjas 

Las emisiones anuales de metano por manejo de purines y estiércoles en España, según el inventario español de gases de efecto invernadero de 2022, se estiman en 326.780 toneladas de CH₄, correspondientes a 9,15 millones de toneladas de CO_2eq. (28 kg CO_2eq/kg CH₄). Si fuéramos capaces de recuperar todo este metano, que actualmente perdemos, la energía equivalente disponible sería de 4,54 TWh/año, suponiendo una potencia calorífica inferior de 10 kWh/Nm³ y una densidad del gas de 0,72 kg CH₄/Nm³. Para hacernos una idea de la magnitud, esta energía es el consumo anual de unos 660.000 coches de gasolina con un recorrido medio de 12.623 km/año, un consumo de 6 L gasolina/100 km y un poder calorífico inferior de la gasolina de 9 kWh/L. El CO₂ equivalente que se dejaría de emitir al evitar las emisiones de CH₄ a la atmósfera, de la ganadería, corresponde a las emisiones de algo más de 6 millones de vehículos de gasolina con una emisión media de 116,1 g CO_2eq/km.

Parece paradójico; con este gas podríamos alimentar un número determinado de vehículos y ahorrar la emisión de un número muchísimo mayor. Esto es debido a que el metano tiene un efecto invernadero 28 veces superior al CO₂. El metano de las deyecciones ganaderas es de origen biogénico, procede de la energía solar capturada durante la fotosíntesis en forma de enlaces químicos en los compuestos orgánicos, que alimentan al ganado. Por este motivo, el CO₂ de su combustión no computa como gas de efecto invernadero, a efectos de inventario. Su aprovechamiento es un aprovechamiento indirecto de la energía solar. Además, es el único vector energético renovable que puede permitir ahorros en la emisión de gases de efecto invernadero superiores al 100% cuando sustituye un combustible de origen fósil. 

El ejemplo de cálculo anterior se debería mejorar con la estimación de algunas emisiones de la combustión del metano, tales como metano no oxidado y óxidos de nitrógeno, o restando la energía necesaria para la operación de las instalaciones, o considerando que es materialmente imposible aprovechar directamente todo el metano que emiten las deyecciones, pero estos grandes números deberían hacer notar la incongruencia de no hacer nada para evitar las emisiones actuales. Si se produjera metano con las deyecciones de forma controlada, en plantas de biogás optimizadas para producir más metano del que se emite, se evitaría el problema ambiental que ocasionan, se sustituiría un combustible fósil y se evitaría la contaminación debida a éste.

Si se produjera metano con las deyecciones de forma controlada, en plantas de biogás optimizadas para producir más metano del que se emite, se evitaría el problema ambiental que ocasionan, se sustituiría un combustible fósil y se evitaría la contaminación debida a éste

Actualmente ya no hay misterio, se puede cuantificar con un cierto grado de exactitud la emisión de metano a la atmósfera y la pérdida de potencial energético de los purines en función del tiempo previo de almacén y temperatura, antes de entrar a los digestores anaerobios para producir biogás, ya sea para calefacción, para producir electricidad o para separar su CO₂ con el fin de obtener biometano para inyectar a la red de gas, o directamente como combustible para vehículos.   

A pesar de los años que hace que sabemos todo lo anterior, todavía un porcentaje muy bajo de explotaciones ganaderas adoptan el vaciado frecuente de los alojamientos, una MTD (mejor técnica disponible) de importancia esencial. El vaciado frecuente debería ser estratégico para el sector ganadero y muy especialmente para el porcino, y no se deberían aplicar “cataplasmas”, como vaciar dos veces por semana como método opcional. Para mí, frecuente significa cada día o cada pocas horas, y creo que debería ser obligatorio.

De todas formas, no sería del todo cierto afirmar categóricamente que las plantas de biogás reducen las emisiones GEI de las granjas. Sólo se reducen si la granja modifica su sistema de gestión y los purines entran a los digestores anaerobios a la mayor brevedad posible después de su excreción. Esto implica que los proyectos de plantas de biogás incidan en cambios positivos en las granjas. Si no hay cambio de sistema de gestión y almacén, las plantas de biogás y biometano no contribuyen a reducir las emisiones del sector ganadero. 

El vaciado frecuente debería ser estratégico para el sector ganadero y muy especialmente para el porcino, y no se deberían aplicar “cataplasmas”, como vaciar dos veces por semana como método opcional

No es de extrañar que a algunos promotores de plantas de biogás colectivas les pueda preocupar poco que les lleguen deyecciones envejecidas, de bajo potencial de producción de metano; añadiendo residuos orgánicos de origen industrial pueden cumplir sus objetivos energéticos, sin entrar en largas y complicadas discusiones con los ganaderos. Y la Directiva de energías renovables REDIII les asegura por defecto unos créditos de reducción de emisiones de GEI por unidad de energía producida a partir de deyecciones húmedas. Pero ¿cómo saben cuanta energía producen con los estiércoles líquidos? ¿las estiman de alguna manera? ¿la miden cada día a partir de las características de lo que entra a planta? ¿no sería mejor asegurar que las deyecciones son frescas? En este ámbito, la objetividad y calidad técnica de las empresas certificadoras es esencial; se juegan su reputación profesional.

Sea como sea, cuanta más energía de las deyecciones, más créditos de carbono. Así que de alguna manera las plantas de biogás deberían incidir en que, de una vez por todas, las explotaciones ganaderas dejen de almacenar largos periodos de tiempo en los alojamientos, allí donde más metano se emite debido a la temperatura. A mi entender, esto justifica la necesidad de que los ganaderos participen en el modelo de negocio de las plantas de biogás colectivas: cuanto mejor sea la gestión de los purines en granja, mejor funcionará la planta de biogás, más biometano se obtendrá, y más reducción de emisiones GEI y de amoniaco se conseguirá. 

El sector ganadero, y especialmente el porcino, ha de saber definir su hoja de ruta, sabiendo que las plantas de biogás les pueden representar un beneficio si se lo toman en serio, para reducir sus emisiones y para asegurar que podrán etiquetar su carne con bajas emisiones, cuando llegue el etiquetado ambiental de los productos alimentarios. Por ello, han de implicarse, han de trabajar para que los beneficios del biogás se transformen en una ventaja competitiva para sus granjas. Si reducir emisiones de amoniaco y GEI no se aprecia como un beneficio para su actividad, es que algo no se está haciendo bien, es que la visión de futuro es muy limitada.  

Cuanto mejor sea la gestión de los purines en granja, mejor funcionará la planta de biogás, más biometano se obtendrá, y más reducción de emisiones GEI y de amoniaco se conseguirá

“Si el BOE no me obliga, que no cuenten conmigo”, he oído decir en alguna ocasión. Si sólo somos capaces de hacer aquello a lo que obliga la norma, ¿nos habremos convertido en unos burócratas y no en unos profesionales de nuestra actividad? No olvidar, por ejemplo, que el Real Decreto de ordenación del sector porcino intensivo obliga a un tiempo mínimo de almacén de purines de 3 meses, pero las necesidades agronómicas de fertilización pueden requerir, según condiciones climáticas, cultivo y régimen hídrico de la zona, tiempos de hasta 6 meses. Con un almacén de 3 meses y un día se cumple con el BOE, pero no necesariamente con las buenas prácticas agrícolas. Algo así ocurre con las aplicaciones de nitrógeno de origen agrario en zonas vulnerables, cuya norma permite un máximo de 170 kg N/ha, de manera que con 169 kg N/ha se cumpliría, pero sería excesivo, y con riesgo de contaminación de las aguas subterráneas, si los requerimientos de fertilización del cultivo en cuestión fueran muy inferiores.  

Si los beneficios económicos de las plantas de biogás y biometano se invierten en aumentar la eficiencia de la fertilización y en mejoras ambientales de las explotaciones ganaderas, esto es, las granjas producen mejor, con menores emisiones de amoníaco y metano, y con mejores condiciones sanitarias debido a un aire más limpio en los alojamientos, podremos decir que el biogás y el biometano mejoran la economía local o rural. Si sólo se invierten, permítanme la ironía, en vacaciones en una lejana playa tropical, estaremos tan bien, o tan mal, como hace 44 años.

Referencias

1 Flotats, X. (2024). Biogás de deyecciones líquidas: la importància del tiempo de almacén previo. RETEMA, 257: 146-151. 

2 Flotats, X. (2021). La necesidad de una gestión integral de los nutrientes. RETEMA, 235: 120-125.