Tratamiento por Biodigestión.

Este escenario se presenta como una solución para el tratamiento de purines de alta carga orgánica, la que a pesar de involucrar altos costos económicos de implementación, puede presentarse como una inversión a mediano

plazo por la posibilidad de reducir materia orgánica (en un 50 a 60%), generar energía y obtener abono orgánico. Sin embargo, el reactor anaeróbico no es eficiente en reducir nitrógeno, por lo cual si ese es el elemento limitante, se deberá contar con un sistema adicional de eliminación. Lo que si se logra es una importante reducción de olores (INIA, MINAGRI. 2005).

- Biodigestores anaeróbicos.

Los biodigestores son tanques cerrados dentro de los cuales la materia orgánica es degradada en condiciones anaeróbicas, es decir sin oxígeno, por acción de microorganismos transformándola en metano (biogás), dióxido de carbono y agua (bioabono) (IRG y CNP+L. 2009). Todo proceso de este tipo se lleva a cabo en tres etapas simultáneas que se describieron anteriormente; en la primera de ellas se transforma por hidrólisis compuestos orgánicos complejos (proteínas, grasas, carbohidratos, etc.) en compuestos de menor peso molecular. Los productos de esta etapa son los que sirven de substrato a las bacterias formadoras de ácidos en la etapa siguiente, en donde se producen ácidos, sales, alcoholes, dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2), ácido sulfhídrico (H2S) y

amoníaco (NH3). En el último paso, las bacterias transforman estas sustancias en

metano y dióxido de carbono (biogás). Este biogás es recuperado y quemado. Los biodigestores anaeróbicos son, al mismo tiempo, una alternativa que funciona correctamente en la remoción de organismos patógenos. Un estudio realizado por Cruz, Martínez, Naranjo y Sosa (2004) muestra una diferencia significativa para el conteo total de gérmenes aerobios mesófilos viables, gérmenes anaerobios, huevos de helmintos y coliformes fecales, entre la entrada y la salida del residual del biodigestor. El elevado porcentaje de remoción de aerobios mesófilos viables totales en el efluente indicó el buen funcionamiento del digestor desde el punto de vista constructivo y operativo, al mismo tiempo que infiere un exitoso comportamiento de los aspectos microbiológicos y bioquímicos de la fermentación anaerobia.

En los sistemas que cuentan con reactores anaeróbicos, uno de los principales objetivos como vimos anteriormente, es la generación de biogás para su posterior utilización como energía calórica o eléctrica. Con respecto a este punto, las excretas porcinas, por las características omnívoras del cerdo, produce una mayor cantidad de biogás que otros ganados, el cual tiene un alto nivel energético.

El biogás es un combustible cuyo poder calórico es de aproximadamente 5.400 kcal/m3 o 6,27 kwh/m3. Se conforma entre un 50 a 75 % de metano, 25 a 45 % de dióxido de carbono y pequeñas trazas de nitrógeno, oxígeno, sulfuro de hidrógeno y otros (INIA, MINAGRI. 2005). El metano, principal componente del biogás, es el gas que le confiere las características combustibles al mismo. El valor energético del biogás por lo tanto estará determinado por la concentración de metano, y normalmente se encuentra alrededor de 20 y 25 MJ/m3, comparado con 33 a 38 MJ/m3 _{para el gas natural (Monroy y Viniegra, 1990 en Cervantes et}

al. 2007)

En general, el biogás producido en un proceso anaerobio puede ser utilizado o convertido en la misma forma como otros gases combustibles. De esta forma, a este tipo de tecnologías se le puede incorporar una fase de aprovechamiento de energía. La idea es llevar el flujo de gas a una turbina de electricidad que al funcionar genere, además de la energía eléctrica, el calor

necesario para mantener el sistema en funcionamiento. A pequeña y mediana escala, el biogás ha sido utilizado en la mayor parte de los casos para cocinar, mediante combustión directa en estufas simples o para calefacción de pabellones, oficinas u otros. Sin embargo, también puede ser utilizado como reemplazo de la gasolina o el diesel en motores de combustión interna, a partir de los cuales se puede producir energía eléctrica por medio de un generador. En el caso de los motores a diesel, el biogás puede reemplazar hasta el 80 % del diesel (la baja capacidad de ignición del biogás no permite reemplazar la totalidad de este combustible en este tipo de motores que carecen de bujía para la combustión). Por otra parte, en los motores a gasolina, el biogás puede reemplazar la totalidad de la misma. En general, en los proyectos a nivel agropecuario se le ha dado preferencia a los motores a diesel considerando que se trata de un motor más resistente y que se encuentra con mayor frecuencia en el medio rural (Cervantes y Yescas, 2004).

Es muy importante que el biogás, cuando es producido se queme, aunque preferiblemente debe ser usado como combustible, porque si se emite hacia la atmósfera será un gas peligroso por el efecto invernadero que produce. Hay actualmente un número de situaciones como éstas en diferentes países, principalmente en el sector industrial de tratamiento de aguas, donde el biogás producido no se usa del todo, o no es usado apropiadamente. Este es el caso particular, donde la producción de energía no ha sido el motivo de la instalación del tratamiento anaerobio. Esto no es únicamente un desperdicio de recursos económicos, también es una amenaza para la estabilidad del medioambiente (Cervantes et al. 2007).

Una estrategia para lograr una mejor digestión de los desechos sólidos es la aplicación de altas temperaturas en el proceso. Las principales ventajas que ofrece la digestión anaerobia termofílica son: una mejor eliminación de patógenos y una velocidad de hidrólisis más alta, lo cual se refleja en una mayor eficiencia en cuanto a la producción de biogás (Ghosh, 1987; Henry, 1987; van Lier, 1995; en Cervantes et al. 2007).

El uso de un biodigestor genera los siguientes beneficios:

- Beneficios Ambientales

• Protección del suelo, del agua, y del aire por la no contaminación por purines y por la sustitución de energías convencionales por energías renovables.

• Permite disminuir la tala de los bosques debido al reemplazo de la leña por el biogás.

• Reduce en un 70 % la carga contaminante que se vierte generalmente a las corrientes superficiales (IRG y CNP+L. 2009).

• Menor producción de lodos que degradación aerobia.

• El líquido obtenido del tratamiento es menos oloroso que el purín.

• Mejoramiento de las condiciones higiénicas a través de la reducción de patógenos, huevos de gusanos y moscas. Aunque el nivel de destrucción de patógeno variará de acuerdo a factores como temperatura y tiempo de retención, se ha demostrado experimentalmente que alrededor del 85 % de los patógenos no sobreviven el proceso de biodigestión (INIA, MINAGRI. 2005).

• Transformación de desechos orgánicos (purines) en fertilizante de alta calidad y biogas. Esto puede implicar beneficios económicos a través de la sustitución de fertilizantes y energía (calor, luz, electricidad).

• Reducción en un 70 % en la compra de otros combustibles (IRG y CNP+L. 2009).

• No se requiere aireación; menores costos energéticos. - Otras ventajas

• Menor sensibilidad a cambios de concentraciones del purín que en degradación aerobia.

• Óptimo funcionamiento con altas cargas orgánicas.

Entre sus principales limitaciones, se puede mencionar:

• Menor eficiencia que otros tratamientos en relación a la eliminación de la DBO. En algunos casos, es necesario realizarle un tratamiento posterior al efluente digerido para poder ser volcado a un cuerpo de agua o utilizado como riego. • La puesta en marcha puede demorar algunos meses (1-6 meses).

• Lento crecimiento de las bacterias formadoras de metano

• Altos costos de inversión y mantenimiento (en caso de requerir ser calefaccionado, etc.)

• Sensible a ciertos inhibidores y compuestos tóxicos (ej.: O2, H2O2, Cl2, H2S,

HCN, SO3-) (INIA, MINAGRI. 2005).

• A menor temperatura ambiental el proceso resulta más lento.

• Debido a las condiciones reductoras del sistema, por acción de reacciones bioquímicas en ausencia de oxígeno, se producen otros compuestos (H2S,

mercaptanos, ácidos orgánicos y aldehídos) produciendo corrosión y malos olores si no existe un eficiente manejo (INIA, MINAGRI. 2005).

• Si el biogás producido durante el proceso degradativo no es utilizado como fuente energética ni quemado, la emisión del gas metano contribuye al efecto invernadero (FAO - INTA. 2012).

Los tipos de tratamientos anaeróbicos pueden dividirse en dos grandes grupos, dependiendo de cómo se desarrolla el cultivo microbiano: Sistemas con película fija y sistemas con biomasa suspendida. Se entiende como biomasa a la masa biológica o fracción orgánica de un flujo dado.