PROYECTO LECTOR/EL PROBLEMA

Ventajas del modulo semi-intensivo de cerdos

El programa de alimentación señalado, ayuda a obtener ganancias diarias de 0.649 kg de peso por animal. Este rendimiento es similar al obtenido con una alimentación basada únicamente en concentrado.

Por lo general, el costo de la alimentación de cerdos, a base de concentrados, representa un 75% del costo total de producción. Para un módulo de 5 cerdos, con el programa de alimentación propuesto, se pasa de utilizar 12 qq (1qq= 45.45 kg) (4 de inicio, 3 de desarrollo y 5 de engorde) de concentrado en promedio, a 3 qq, complementando con alimentación de "cuido". Por lo tanto, el costo de alimentación con concentrado se reduce a un 25%, sin perjudicar los rendimientos de los animales.

La tecnología propuesta en este documento está enfocada al engorde de cerdos en pequeña escala; con un mínimo de insumos externos a la finca. El módulo procura maximizar los rendimientos bioeconómicos y aprovechar la mano de obra familiar disponible.

El manejo recomendado para los cerdos y el uso del programa de alimentación. Permiten sacar al mercado animales con un peso que varía entre 90 – 100 kg y a una edad entre 6 y 7 meses.





El biodigestor como complemento al modulo semi-intensivo de cerdos

¿Qué es biogás?

Es un gas producto de la fermentación del estiércol y restos vegetales que realizan las bacterias en el biodigestor. El biogás está compuesto del 53 al 70% de Metano (similar al propano comercial), del 25 al 45% de Dióxido de Carbono y de Sulfato de Hidrógeno. Su poder calórico es de aproximadamente 5 400,00 Kcal/m3.

La biodigestion anaerobica

Etapas importantes :

1. Hidrólisis, las materias primas que se utilizan sus componentes complejos como celulosa, proteínas, lípidos y otros son hidrolizados en compuestos solubles como azucares, aminoácidos y grasas por la acción de enzimas extracelulares de las bacterias.

2. Acidogénesis: Los compuestos solubles son fermentados en ácidos grasos volátiles (ácido acético, propíonico y butírico) alcoholes, hidrógeno y CO2. Esta etapa se conoce como fermementativa.

3. Acetanogénesis: Ocurre cuando las bacterias acetogénicas oxidan el ácido propionico y butírico hasta ácido acético e hidrógeno son substratos metanogénicos.

4. Producción de gas metano.

¿En qué consiste el biodigestor o reactor anaeróbico?

Es un elemento de diferentes formas, tamaños, materiales, pero con el mismo principio de funcionamiento, donde se deben tomar en cuenta factores tales como la temperatura, la alcalinidad , la relación líquido sólido , relación carbono nitrógeno y el tiempo de retención hidráulica. Los biodigestores convencionales son utilizados generalmente para tratar sustratos concentrados con alto contenido de sólidos como el estiércol de bovinos, porcinos y otros materiales orgánicos, que se degradan en tiempos de retención mayores de 21 días.

Hoy día existen a nivel mundial cerca de 70 modelos de biodigestores, donde cada país de acuerdo a sus necesidades, idiosincrasia, recursos disponibles diseñan su propio modelo que cumpla la función específica para cada caso.



Ejemplo de biodigestor utilizado en una Finca Integral Conservacionista en Costa Rica (2001)



Materiales a utilizar en la alimentación del biodigestor

Para alimentar el biodigestor se puede utilizar los desechos o purín de cerdo. El purín es una mezcla compleja compuesta por una porción de alimento sin digerir, bacterias arrastradas del tracto digetivo, líquidos digestivos y agua. La porción fecal del estiércol contiene un gran número de ingredientes alimenticos en su forma original. Las excretas así mismo contienen sustancias las cuales fueron transformadas por la actividad metabólica de las bacterias en el tracto digestivo, así como por la acción enzimática de los jugos digestivos.

En síntesis, puede ser considerado como un fango líquido con una concentración media en materia seca en el entorno del 6%, con una DQO de alrededor de 75.000 mg/l y una DB05 de aproximadamente 26.000 mg/l.

En el purín se encuentran también, en cantidades apreciables, elementos fertilizantes en proporciones que oscilan alrededor de los siguientes valores:



· Nitrógeno total 0,68%

· Nitrógeno orgánico 0,15%

· Nitrógeno amoniacal 0,53%

· Fósforo 1,40g/m3

· Potasio 6,12g/m3

Cómo aprovechar el gas producido en el biodigestor

El gas producido a partir de los desechos de animales, puede tener una variedad muy grande de usos. Por lo general, el agricultor lo utiliza para generar calor ya sea para calfacción de su hogar o los recintos de los cerdos, cocinar, etc. o en otros casos se utiliza para la generación de energía eléctrica.

Ventajas de un Biodigestor

· Produce gas, que puede ser usado como combustible para cocinar, hornear y cualquier otro uso, donde una llama es necesaria.

· La utilización de este gas para cocinar alimentos, tiene la ventaja que los mismos no adquieren ni olor ni sabor extraño.

· En lugares donde se cocina con leña, contribuye a evitar la deforestación.

· Ahorra mano de obra en la búsqueda y "pica" de leña

· Permite aprovechar los residuos de los animales y evitar los problemas de contaminación de aguas, malos olores y el criadero de moscas.

El contenido del biodigestor, una vez que se vacía o limpia, es un buen abono orgánico, que puede ser utilizado en la producción de cultivos. El material descompuesto en forma liquida se denomina efluente y su composición química varia según el material original y puede ser aplicado a diferentes cultivos. Este efluente tiene la ventaja que no puede transmitir plagas ni enfermedades pues durante el proceso de transformación se alcanzan temperaturas que eliminan a los patógenos.

En promedio se ha encontrado la siguiente concentración:

· pH 7,0.

· N 0,40.

· P2O5 1,12.

· K2O 0,71.

· Mg 0,61.

· Ca 1,45.

· ST 1,54

· SV 0,73 gr./lit.

La aplicación del efluente se ha encontrado que la mejor época es de 12 a 20 días antes de la siembra. Igualmente se ha encontrado que mejoran las propiedades químicas y físicas del suelo.

Caracterización químico/bromatologica del estiercol porcino sin digerir y digerido* (Datos provenientes de un trabajo realizado en México)



PARAMETROS
ENTRADA
SALIDA

Proteína Cruda (N x 6.25)
40.2
55.8

Grasa Cruda
3.4
2.5

Fibra Cruda
11.1
6.9

% Nitrógeno Total (Kjeldhal)
6.4
8.9

% Calcio (CaCO3)
0.3
1.0

% Fosfatos (P2O5)
0.03
0.38


*Base Seca.

Alternativas para el tratamiento anaerobio de las excretas de ganado porcino.

Existen desarrollos y esquemas de tratamiento con el proceso anaeróbio de las excretas de cerdo, que permiten reducir el tamaño y los costos de los sistemas de tratamiento. Tal es el caso de las opciones presentadas en la figura inferior, en la cual se puede observar en primera instancia el Sistema Convencional, donde se tratan los desechos en un gran tanque de donde son separados mediante un
sedimentador y de ahí son enviados a riego o cursos de agua en el caso de los líquidos, y a un lecho de secado para ser empleados los sólidos o depositados en los campos de cultivo.

En la segunda opción (Alternativa A) mostrada en la figura en cuestión se puede apreciar que la separación se hace antes de iniciar el proceso de tratamiento, para posteriormente tratar por separado tanto líquidos como sólidos en dos sistemas anaeróbios apropiados. Finalmente en la tercera opción (Alternativa B) se presenta un sistema que permite tratar los residuos sin separación y son
tratados y separados en un mismo sistema, logrando una reducción de volumen y costos del mismo con idéntica eficiencia. Cada uno de estos esquemas puede ser aplicado con mayor o menor éxito dependiendo fundamentalmente del caso específico que se este tratando.





Esquemas de Tratamiento de Excretas de Ganado Porcino por Digestión Anaeróbia.




Conclusión:

La Argentina presenta un potencial para la actividad porcina que no está en consonancia con el grado de desarrollo alcanzado, tanto en el volumen de producción como en la calidad. La gran disponibilidad de cereales y harinas proteicas, así como las condiciones ambientales, permitirían una expansión mucho mayor de esta actividad, dentro de nuestro contexto agropecuario.

La producción porcina argentina se enfrenta a grandes cambios que deberá asumir si desea competir exitosamente. La apertura del mercado nacional, la integración con el Mercosur y la globalización general de la economía mundial, hacen que sólo los más eficientes y que aprovechen mejor sus condiciones naturales sean los que superen las exigencias actuales con éxito.

La población nacional, signada por la ineficiencia productiva y el desamparo comercial, ha disminuido constantemente en la última década y numerosos productores, generalmente pequeños y medianos, han abandonado la actividad

La situación actual exige rapidez en la toma de decisiones y la adopción de metodologías que permitan los cambios necesarios. La propuesta para el futuro es un sector porcino unificado en objetivos y métodos, para trascender en soluciones adecuadas y de mutuo beneficio.

Dentro de estas metodologías fue demostrado que la producción del Biogás es una alternativa. Esta actividad brinda varios beneficios como son: la producción de un energético como es el biogás que puede ser empleado en la generación de energía eléctrica y calórica; el control de la contaminación generada por estos residuos y proliferación de ambientes viciados; y la producción de lodos digeridos con alto valor fertilizante, el cual puede emplearse para ambos propósitos simultáneamente.

Algunos ejemplos de la implementación de esta tecnología:



Ejemplo del empleo de una técnica similar en Cuba:

Instituto de Investigaciones Porcinas La Habana, Cuba

Se realizó un estudio al comportamiento de un biodigestor de cúpula fija de 90 m3 en el tratamiento del residual porcino proveniente de 3 naves de cerdos en ceba con 400 animales totales. El trabajo se efectuó durante los meses de Septiembre a Junio. La remoción de los sólidos totales (S.T), sólidos volátiles (S.V) y la Demanda Química de Oxígeno (D.Q.O) fue de 81%, 85% y 72% respectivamente.

El biogás producido diariamente se utilizó para elaborar los alimentos de un semi-internado de primaria. Se preparaban 580 raciones por día. Antes de utilizar el biogás se consumían 9 toneladas de petróleo por año, posteriormente debido a la escasez de combustible se usaban 49.8 toneladas de leña anualmente. El biogás sustituyó estos combustibles con el suministro de 4988 m3 por año. Con la utilización del biogás en sustitución de la leña se evita la deforestación de 0.9 hectáreas de bosque al año. Para los profesores, estudiantes y la dirección del centro, el sistema de tratamiento de residuales sirvió como demostración práctica de cómo se puede producir de forma sostenible, protegiendo al medio ambiente.

Es posible depurar el residual y utilizar el biogás para consumo social, sustituir combustible y humanizar el trabajo y proteger la salud del personal que labora en la cocina de la escuela.



Ejemplo del empleo de una técnica similar en México:

Se utilizó estiércol de una granja colectiva porcina de Pueblo Viejo, Morelos, situada a 30 km de la Ciudad de Cuernavaca, en el Municipio
vecino de Temixco.

El sistema utilizado en este trabajo es un digestor tipo Hindú modificado, posee un volumen efectivo de fermentación de 8 m3, un sistema de alimentación por gravedad, y se opera a régimen semicontinuo. El sistema se divide en tres partes fundamentales: pileta de carga, digestor/captador y pileta de descarga. Además tiene asociado un colector solar que contribuye a obtener una temperatura de 30° -35° C, dentro del digestor, al hacer las cargas con agua caliente. El digestor está constituído por un pozo vertical de 2.10 m de diámetro y 2.35 m de profundidad, con un rebosadero en el borde superior.

El estiércol que constituía la carga diaria del digestor se pesaba antes de mezclarlo con el fin de mantener el porcentaje de sólidos lo más cercano al 6%. El volumen de la mezcla alimentada diariamente fué de 480 litros, a la cual correspondían 80 kg de estiércol porcino y 400 litros de agua previamente calentada por medio de colectores solares. El estiércol después de ser medido era colocado en la pileta de carga adicionandole el agua, posteriormente era agitado, para tratar de que la mezcla fuera lo más homogénea posible antes de permitir su entrada al digestor.

La conclusión resultante del presente trabajo, donde se analizan las posibilidades del proceso de digestión anaeróbia como un sistema de tratamiento de los desechos de ganado porcino es que brinda varios beneficios como son: la producción de un energético como es el biogás que puede ser empleado en la generación de energía eléctrica, mecánica y calórica.



Diario LA PRENSA de Nicaragua, Junio 2001



Crean tecnología para el reciclaje de estiércol




Método está basado en instalación de biodigestores para producir “biogás”





Especialista de la UNA señala que residuo orgánico también puede utilizarse como abono





Nelson Osejo Guzmán
Especial para LA PRENSA
economia@laprensa.com.ni




Los residuos orgánicos del cerdo son la principal materia prima para la elaboración del biogás. LA PRENSA





El uso de nuevas tecnologías para el reciclaje de estiércol de cerdos en zonas rurales, podría dar solución a los problemas de contaminación ambiental y proporcionar energía que no contamine la producción.

Esta tecnología conocida como biodigestores, son estructuras físicas, comúnmente conocidas como plantas de biogás, en donde se desarrolla un proceso biológico que consiste en la descomposición o degradación de la materia orgánica (estiércol).

Actualmente la Universidad Nacional Agraria (UNA) está desarrollando un proyecto de este tipo en la hacienda Santa Rosa de dicha universidad para expandir el uso de la novedosa tecnología entre los productores, con el apoyo de la Fundación Internacional para las Ciencias (IFC por sus siglas en ingles).

Tania Beteta, docente investigadora de la UNA, explicó que la degradación se da por la acción de bacterias en un ambiente carente de oxígeno mediante el cual se libera una mezcla de gas metano (60-70 por ciento) y dióxido de carbono (30-40 por ciento). Durante la fermentación el material orgánico se fermenta y cuando sale del biodigestor se vuelve más líquido.

BENEFICIO ADICIONAL

Este residuo, también es otro beneficio adicional, considerándose un abono orgánico, el que durante el proceso de biodigestión pierde el olor característico del estiércol que lo originó puede ser utilizado para el mejoramiento de suelos arcillosos y arenosos.

Asimismo, se puede utilizar como medio nutritivo de las hortalizas y frutales o en fertilización de estanques para la acuicultura.

En cambio, el biogás (metano) puede ser utilizado para fines domésticos e industriales a través de artefactos como estufas, lámparas, combustibles para maquinaria agrícola de motores diesel o gasolina. El poder calorífico del biogás es de 6 kilowatt/hora por metro cúbico, lo cual equivale más o menos a medio litro de diesel. El poder calorífico aprovechable depende del rendimiento de los quemadores de los aparatos.

METODOLOGIA REDUCE LA DEFORESTACION

«Con la producción de esta energía que no contamina ni en la producción ni combustión de la misma se estaría evitando además el despale por la búsqueda de leña, de mucho uso en el campo, donde se encuentra la población con los más bajos índices de vida. Esto permitiría además reducir drásticamente la deforestación de nuestros bosques», destaca Beteta.

Por otro lado, Beteta explica que la adopción de esta tecnología reviste de mucha importancia dado el problema de contaminación ambiental que se viene atribuyendo a la producción animal, en especial a la producción de cerdos. «Las molestias generadas por los desechos de las porquerizas descargados en los ríos son malos olores, proliferación de moscas, insectos, efectos estéticos, reduciéndose sustancialmente la aparición de enfermedades como el cólera y la gastroenteritis», señala la investigadora.

MANEJO EMPIRICO

Como un dato importante, Beteta revela que en Nicaragua existen aproximadamente unos 450,000 cerdos manejados empíricamente, sobre todo en los patios, sin contar con ningún tipo de infraestructura y ninguna práctica de manejo zoosanitario y de alimentación, estimándose una producción promedio de estiércol de 1,800 toneladas disponibles para reciclarla.

RECOMENDACIONES PARA MAYOR EXITO

- Para obtener una producción diaria de biogás es necesario alimentar el biodigestor con la misma frecuencia. Si el lavado de las instalaciones para el alojamiento de animales se realiza diariamente, es conveniente que el desagüe de los pisos esté en conexión directa con el biodigestor y que pase a un interruptor manual para desviar y evitar la entrada de exceso de agua del lavado, mezclada con las excretas.

- Las excretas sólidas (estiércol) contienen en promedio 20 por ciento de materia seca. Deben ingresar al biodigestor como una suspensión en agua del cuatro al cinco por ciento de materia seca, esto significa en términos prácticos una mezcla de cuatro partes de agua por una parte de estiércol fresco.

- Beteta considera que para el mantenimiento diario de un biodigestor de nueve metros cúbicos de volumen es necesario tener una población animal mínima de un bovino adulto de cualquier tipo; un caballar, un mular o asno confinados durante 12 horas diarias; 30 ovejas, cabras, cerdos de engorde o cinco cerdas de cría confinados permanentemente, un plantel de 100 conejos o cualquier combinación de especies animales que permitan obtener 30 kilogramos por día de estiércol fresco.

- Se pueden utilizar hasta 10 partes de agua por una de estiércol, según el número y especie de animales, por ejemplo el estiércol de cerdo es más productor de metano que el de otras especies.



Proceso desarrollado por SENER/SGT en España
SENER y SGT dos compañías de ingeniería con larga trayectoria empresarial en el desarrollo e implantación de procesos para la industria química, farmacéutica y agroalimentaria, y en dar solución a los problemas medioambientales de multitud de clientes de todos los sectores productivos enfocaron hace años sus esfuerzos a buscar una solución técnica, económica y medioambientalmente aceptable para el tratamiento y reducción de los excedentes de purines de cerdo de zonas vulnerables. El resultado es un proceso denominado VALPURENÒ. Las dos empresas están construyendo en España, en el término municipal de Juneda (Lleida) una planta de tratamiento y reducción de purines excedentarios de 90 granjas de la zona.

Al cabo de unos tres días desde que los residuos han sido producidos.

El proceso VALPURENÒ, incluye básicamente las operaciones unitarias siguientes(Figura 1):

Digestión anaerobia, Separación sólido-líquido, Fijación de nitrógeno por acidificación, Concentración por evaporación a vacío, Secado, Cogeneración.






Descripción de operaciones:

Digestión Anaerobia. Fermentación controlada que se realiza en régimen de temperatura mesofílico que produce una descomposición de la materia orgánica (macromoléculas) en moléculas más simples de CH4, CO2, NH3, etc., y en productos estabilizados heterogéneos (moléculas de peso molecular entre 200 y 1000). Comporta una disminución de la carga orgánica, es decir de la DQO y la DBO5, de los gérmenes patógenos y de los malos olores, produciéndose además un biogas con contenido en metano del 60 al 75% es decir produciéndose simultáneamente con la neutralización un recurso energético autóctono y renovable.

Acidificación: Permite fijar el amoniaco producido con la digestión anaerobia, más los propios componentes amoniacales del purín. El reactor es del tipo estático para minimizar la formación de espumas. Dispone de una unidad de desgasificación.

Evaporación : Etapa en la que comienza la verdadera reducción en volumen, del contenido acuoso del purín.
La evaporación se hace a vacío lo que permite trabajar a baja temperatura, garantizando una mejor calidad del producto resultante sometido a condiciones relativamente suaves y con menor formación de volátiles, así como evitar incrustaciones y corrosiones excesivas típicas de superficies evaporadoras de productos similares a altas temperaturas. Como fuente de calor se utiliza la energía térmica procedente de la refrigeración de las camisas de los motores de la cogeneración. La fase vapor de los evaporadores se recogen un condensador de superficie enviándose a un tanque de condensados junto a los condensados de la unidad de secado.
Posteriormente los condensados se reutilizan como agua de aportación a los servicios de la planta.

Secado: Permite reducir el contenido de humedad del producto final. En el proceso se utiliza un secador indirecto de contador evitándose por tanto la mezcla directa de la corriente caliente procedente de la cogeneración, con el producto (purín)que se está secado. El secador es de haz tubular rotatorio que trabaja a 85-90ºC y en atmósfera inerte (O2<3% volumen) con lo que se evitan los riesgos de explosión y la producción de malos olores.

Como fuente de calor se utiliza vapor de agua obtenido en una caldera pirotubular que utiliza el calor sensible de los gases de escape de los motores de la cogeneración.

Cogeneración: La demanda energética del proceso, incluidas no solamente las etapas de evaporación y secado sino también la digestión mesofílica se abastece a diferentes niveles entálpicos a los que se adapta perfectamente un conjunto de motores de gas en ciclo Otto que utilicen como combustible una mezcla de gas natural y el biogas producido en la digestión.

El resultado es la obtención de un fertilizante orgánico-mineral estabilizado con una composicióin NPK en el entorno de 100, 20, 90 kg/t y en formato adecuado para ser utilizado directamente como fertilizante o como base para fabricar un compuesto más enriquecido capaz de incorporar parte de la materia orgánica original al suelo. El conjunto se integra armónicamente cn unidades de biofiltrado para escapes de válvulas de seguridad, venteos y otros, con especial consideración a los sistemas de recepción y manejo del purín antes de sufrir las primeras etapas de digestión y acidificación, para evitar derrames, fugas y olores, con especial consideración a los aspectos sanitarios y logísticos de la recepción de cisternas (control acceso, identificación y pesaje) circulación interna por planta y lavado y desinfección antes de abandonar las instalaciones.



Los datos básicos de una planta de tratamiento y reducción de purínes que aplique el proceso VALPURENÒ son:

- Capacidad mínima de tratamiento de purínes 300t/día
- Producción de fertilizante orgánico-mineral 6.000t/año
- Consumo de gas natural 250 Mtermias/año
- Producción y consumo de biogas 2 Mm3/año
- Potencia eléctrica instalada en cogeneración 16,3 MW.



Material Utilizado:

· JOSE LUIS ARVIZU, “Tratamiento anaeróbico de estiércol porcino”, Instituto de Investigaciones Eléctricas, Av. Reforma no.113 col. Palmira c.p. 62490, Temixco, Morelos, jlarizu@iie.org.mx.

· JOSÉ GABRIEL CASTILLO ARAYA , profesor, investigador asociado, “Plantas de biogas una solucion integral como tratamiento de los desechos y fuente de energia”, apartado postal 159-7050, Cartago, Costa Rica, gacastillo@itcr.ca.cr

· MIGUEL CHINCHILLA, HORACIO CHI, WILFRIDO CARRILLO, PRIAG, “Producción semi-intensiva de cerdos y uso de desechos para generar energía”, apartado 458-2200, Costa Rica, magdir@brunca.infoagro.go.cr

· ING. AGR. DANIEL CAMPAGNA E ING. AGR. LORENZO R. BASSO, docente facultad de agronomía, “Pasado, presente y futuro de la producción porcina en la argentina” Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina.

· R. CHAO, R. SOSA, J. DEL RÍO Y A. PÉREZ, “Impacto social por la utilización del biogás en un semi-internado de primaria”, Instituto de Investigaciones porcinas La Habana, Cuba, iip00@ceniai.inf.cu.

· D. JOAQUÍN SABATER, SGT y D. JACINTO LOBO, SENER, “Tratamiento, reducción y valorización de purines de cerdo proceso Valpuren ò de Sener/SGT”, Término municipal de Juneda (Lleida), España.

· IPASA - IMPLEMENTOS PORCINOS AGROPECUARIOS, S_A_