Evaluación de la viabilidad de biodigestores

como

SISTEMAS INTEGRALES DE BIOGAS EN

ESTABLECIMIENTOS DE CRIA INTENSIVA Y TAMBOS

Documento de TrabajoFrancisco Hernández María Rosa Murmis Andrés Vasquez Millánpinescu@hotmail.com mariamurmis@gmail.com andresvmillan@gmail.com

INTRODUCCIÓN

El objetivo del presente trabajo es realizar una evaluación preliminar sobre la viabilidad económica, técnica, productiva, ambiental y social, de instalar sistemas de biodigestores en tambos y establecimientos de cría intensiva avícola, porcina y bovina.

Nuestra propuesta considera a los biodigestores como proyectos integrales que contemplan factores relevantes como la infraestructura de los establecimientos, proceso productivo, uso de energía, equipamiento, generador de electricidad, si es pertinente, y disposición de los residuos del biodigestor. El biodigestor resulta así el eje central de un sistema con múltiples funciones y beneficios.

En Argentina la cría intensiva bovina, porcina, avícola y los tambos representan una actividad importante en el contexto agropecuario. Actualmente hay aproximadamente un 1 millón de bovinos en 1.700 establecimientos de feedlots, 142 millones de aves en 3.800 granjas, 3.5 millones de cabezas en 60.000 granjas porcinasy 1.8millones de vacas lecheras en 11.000 unidades productivas con tambo. La producción de cría intensiva bovina, avícola, porcina y los tambos se concentran en las provincias de Buenos Aires, Córdoba, Santa Fe y Entre Ríos con al menos el 70% de la producción de cada una (MAGyP 2010, SENASA 2011, SENASA 2012b,SENASA 2012a).Las actividades porcina y aviar han crecido en los últimos años, la actividad lechera se ha concentrado y el feedlot ha disminuido luego de alcanzar un pico en 2009.

Uno de los principales problemas asociados a este tipo de producción es la concentración de residuos y efluentes. Muy pocos establecimientoscuentan con sistemas adecuados de tratamiento de residuos y efluentes. Algunos de los efectos asociados a este tipo de efluentes son los

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siguientes: eutrofización de aguas superficiales, contaminación de acuíferos, generación de patógenos, incremento de pestes y olores molestos.

Estos mismos residuos y efluentes pueden ser tratados en biodigestoresen los cuales se genera de biogás, a través de un proceso natural llamado digestión anaeróbica.El biogás es energía renovable compuesta en gran parte por metano. Además, el proceso de digestión anaeróbica disminuye la carga orgánica, elimina patógenos y aumenta la disponibilidad de nutrientes del residuo final. De ese modo, al mismo tiempo que se contribuyea solucionar el problema de los residuos y efluentes se pude generar un beneficio económico para los productores con la generación de energía y bio-fertilizantes. A su vez, si el metano generado es utilizado, se contribuye a la disminución de gases de efecto invernadero por la reducción de emisiones de metano y el reemplazo de energía renovable por energía fósil. De esta forma, transformamos un problema de las granjas en un beneficio para el productor y toda la sociedad.

La producción de biogás en el sector agropecuarioArgentinoes muy limitada. Si bien no existe un registro,de acuerdo a la información relevada sólo hay una veintena de bodigestores instalados actualmente, principalmente en establecimientos porcinos. Las empresas locales especializadas en biodigestores para el sector agropecuario son un número muy reducido de pequeñasempresas. A nivel global, China eIndia son los países con mayor cantidad de biodigestoresen el sector agropecuario alcanzando los millones, luego sigue Alemaniacon cerca de 8.000biodigestores,y Estados Unidosestá en un nivel de menor desarrollo con casi 200equipos de biodigestiónen el sector agropecuario (AgSTAR2013). En Latinoamérica la producción de biogás aún no llegó a niveles importantes. Brasil lidera la región, mientras que otros países como Uruguay y Chile tienen un desarrollo muy incipiente,similar alde Argentina.

Los equipos de biogás existen en una gran diversidad de niveles de complejidad tecnológica, desde modelos “caseros” alimentados a pala, hasta sistemas automatizados que se pueden operar en forma remota.

La incorporación de nuevas fuentes de energía toma relevancia en el contexto energético argentino, en donde hay un aumento sostenido de la demanda y una disminución en la oferta local, principalmente de los recursos fósiles. Es importante destacar que Argentina ha perdido la autosuficiencia energética en 2010 y que la importación de energía es muy onerosa. El autoabastecimiento es parte de una estrategia nacional y desde hace varios años se promueve a las energías renovables con distintas iniciativas.

En resumen, la generación de biogás con residuos y efluentes de la cría intensiva y tambos puede a la vez solucionar el tratamiento de desechos, reducir costos mediante ahorro o venta de energía y biofertilizantes, abastecer de energía a la red y disminuir los gases de efecto invernadero.Además frente a mercados locales y en particular globales cada vez más exigentes, puede mejorar la competitividad permitiendo un posicionamiento privilegiado y apertura de oportunidades

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comerciales y de financiamiento por las condiciones y preferencias ambientales de clientes y organismos de crédito.

La tecnología de producción de biogás está en una etapa comercial madura y, como se intentará demostrar, puede generar beneficios económicos. Si se superan las barreras de financiamiento, de marco normativo para la conexión a red y se logra el fine tuning a la realidad local, el sector de biogás en el sector pecuario intensivo tiene el potencial de desarrollarse fuertemente.

Para lograr una correcta evaluación es necesario realizar un análisis integral considerando todos los elementos que componen el sistema productivo-ambiental- energético relacionado con la producción de biogás en establecimientos de cría intensiva y tambos. Sólo abordado en forma integral, es decir, considerando todos los engranajes del ciclo desde la producción y la generación del estiércol hasta el uso del biofertilizante, así como de la energía, se lograrán los beneficios mencionados. Este es un abordaje diferente que excede la mera provisión de equipos de biodigestión.

En la bibliografía se encontraron trabajos que o consideran independientemente distintos elementos o intentan integrar los mismos pero dejando de lado aspectos clave. Este documento intenta cubrir de manera adecuada todos los componentes del sistema de modo de arribar a conclusiones que sean comprehensivas y confiables. Considerando lo expuesto, en el presente documento denominamos “Sistema Integral de Biogás” (SIB) al sistema que combina el tratamiento de efluentes, la generación y uso de energía y el manejo de biofertilizante.

En este trabajo solo se consideran plantas de biogás individuales en cada establecimiento dejando de lado otras opciones como las plantas centralizadoras que utilizan residuos de varios establecimientos, o un sistema de generación individual de varios establecimientos administrado por la cooperativa, alternativas siendo estudiadas y a ser desarrolladas en un próximo trabajo. Asimismo, no se plantea el aumento de la estabulación en tambos con el objetivo de concentrar más residuos. Tampoco se considera el uso de cultivos energéticos, como, por ejemplo, el cultivo de maíz para ser utilizado como sustrato junto con el estiércol en un proceso denominado co-digestión.

Para la realización de la presente evaluación se mantuvieron reuniones con actores relevantes como productores, asociaciones de productores, cooperativas eléctricas, INTA, Ministerio de Agricultura, AACREA, investigadores, proveedores locales e internacionales, entre otros.

En las siguientes secciones se describe la caracterización del problema, la metodología, el marco legal, las respuestas disponibles, la viabilidad de biodigestores, aspectos económicos, aspectos ambientales y sociales, y finalmente las conclusiones y pasos a seguir.

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Caracterización de la cría intensiva y tambos en Argentina

Porcinos

Los 3.5 millones de cabezas porcinas en existencia se encuentran en aproximadamente 60.000 establecimientos productivos. El 95% de los establecimientos tienen una escala pequeña con menos de 50 madres y contienen el 35% de los porcinos. Es de destacar que los 75 establecimientos que poseen más de 500 madres tienen un 15% de la producción total(SENASA 2012a). Sin embargo, forman parte del sistema comercial aproximadamente 2000 establecimientos con unas 240.000 madres en producción. Una tercera parte del total de madres se encuentra en confinamiento y produce el 75 % de los capones que se faenan (Uccelli 2009, CFI 2007, INTA 2004, citados en ONCCA 2011). Los establecimientos intensivos y semi-intensivos (de más de 60 madres aproximadamente) típicamente cuentan con pisos de concreto, hormigón o plásticoranurados. En general en estos casos los excrementosson colectados en una fosa debajo del piso y por gravedad conducidos a una laguna de almacenamiento. El consumo de agua para limpieza en establecimientos porcinos ronda los 11 litros por animal por día promedio (Barreiro 2013).

Tambos

Los 1.7 millones de vacas lecheras se distribuyen en unas 11.000 unidades productivas (SENASA 2012b) de las que el 70% se dedica exclusivamente a la explotación de tambo y el resto combina la actividad lechera con cría, invernada, recría y otros tipos de explotaciones (SENASA 2009). En cuanto a la escala de los establecimientos, del total de unidades productivas con actividad de tambo el rango de 101 a 500 animales es el de mayor cantidad de establecimientos (65% del total) y animales (52%). Luego en los extremos se encuentran los establecimientos con menos de 100 animales con el 21 % de los establecimientos y el 3% de los animales, y los establecimientos con más de 1000 animales con el 3.5 % de los establecimientos y el 20% de los animales (SENASA 2012b).

El consumo de agua en tambos en la provincia de Buenos Aires se estima en5 y 20 litros por vaca por día, considerando solamente el lavado de sala de ordeño, corral y lavado de pezones, ya que esta es el agua que puede mezclarse con el estiércol. El consumo de agua es importante para el cálculo de dilución del estiércol. Para el refrescado de leche se utilizan 13.000 litros día de agua por cada 100 vacas (Herrero 2003).

Feedlot

El millón de animales en el sistema de feedlot está distribuido en unos 1700 establecimientos. Más del 70 % de los establecimientos tienen menos de 500 animales y estos representan menos del

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20% de la producción total. A su vez, los establecimientos con más de 2500 animales representan menos del 5% del total de establecimientos con el 40% de la producción (SENASA 2011). En cuanto a la infraestructura el sistema que se utiliza espiso de tierra y no es estabulado.

Avícola

El estrato más representado en las granjas de pollos parrilleros es el de 10 a 20 mil aves por granja, con el 35% de los establecimientos.Las granjas de más de 50.000 aves representan el 13% de los establecimientos (MAGyP 2011a). En cuanto a las granjas de gallinas ponedoras, los estratos más representativos son los de 0 a 10.000 y 10.000 a 20.000 aves con cerca del 60% de los establecimientos. Las granjas de más de 50.000 aves representan el 10% del total (MAGyP 2011b).

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Manejo de residuos y efluentes

La información disponible sobre el manejo de residuos y efluenteses escasa en cuanto a relevamientos sistemáticos. Sin embargo, como se demuestra en esta sección, en base a la información obtenida de bibliografía específica y de entrevistas a especialistas involucrados en el sector, productores y asociaciones, es posible determinar que el tratamiento de residuos y efluentes, en general, no es adecuado. A continuación se presenta la información según tipo de establecimiento.

Tambos

De un estudio llevado a cabo por la Universidad de Buenos Aires en el que se obtuvieron datos de 329 tambos de distintas cuencas lecheras de la Argentina, se desprende que los efluentes tienen los siguientesdestinos: lagunas de estabilización (69 % de los establecimientos), cuerpos de agua (10%), potreros (9%), canales cuneta (7%), y re-uso directo (5%).Los efluentes que pasan por la laguna de estabilización luego son dirigidos a cuerpos de agua (25%), reutilizados para fertilización (17%), distribuidos en potreros (29%), quedan en la laguna (22%) o son vertidos en canales cuneta (7%).Del total de tambos evaluados, menos de un 8% realizan tratamiento primario para la separación de sólidos (Herrero et al. 2009).Cabe destacar que las lagunas mencionadas no poseen las características para cumplir adecuadamente con la función de tratamiento de efluentes. Esto último se debe a que en general las lagunas son excavadas con el fin de extraer materiales para la nivelación del terreno en la construcción del tambo y luego utilizadas como receptoras de efluentes (Herrero 2013).

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Feedlot

De acuerdo a la información obtenida de 26 encuestas a establecimientos de feedlot(que sumaban unos 58.000 animales) realizadas en un estudio de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires (2008), el tratamiento de efluentes se realizaba de acuerdo a la siguiente distribución: 46% si ningún tipo de tratamiento, 14% almacena los efluentes en lagunas o tanques, 3% realiza manejo los sólidos, 3% tratamiento en lagunas anaeróbicas sin lagunas posteriores, y el restante 34% utiliza otro tipo de tratamiento no especificado. Asimismo, desde una organización que nuclea a productores se ha manifestado que en general no existe un tratamiento adecuado de residuos y efluentes en feedlot.

Porcinos

En el mismo trabajo citado anteriormente elaborado por la Facultad de Ingeniería de la UNCPBA (2008), se caracteriza el tratamiento de efluentes de establecimientos de cerdos, mencionando que la práctica común es la descarga de efluentes, previo paso por una fosa común, a lagunas. No se realiza separación de sólidos de residuos y efluentes ni antes de ingresar a las lagunas ni después, ni se controla la calidad de los efluentes antes de ser esparcidos a campo como abono (UNCPB 2008).Millares (2011) y Masino (2010) también confirman que la forma más común de disposición de efluentes es en lagunas. A su vez Millares (2011b) explica que el origen de las lagunas es una excavación que se realiza para extraer material en la construcción de los establecimientos, y por ende estos no están diseñados con las características necesarias para un tratamiento adecuado de efluentes. La misma autora afirma que no es común la separación de sólidos.Las lagunas para acumular efluentes “en su mayoría…no poseen las características de diseño adecuado en cuanto a aislación, capacidad, tiempos de retención y control de calidad del efluente para alcanzar la remoción de materia orgánica degradable.” (UNCPB 2008)

Según comentarios de actores del sector porcino (Millares 2013 y Barreiro 2013), muy recientemente se está comenzando a ver un interés por realizar el tratamiento de residuos y efluentes con biodigestores. Esto se acentúa en los emprendimientos nuevos.

Avícola

Es común que las camas de pollo sean ofrecidas a terceros para su utilización como abono. También con las camas se realiza compost en mismo establecimiento y luego se vende.Según la Cámara Argentina de Productores Avícolas los desechos de la producción avícola, específicamente para la cadena productiva de huevos, tiene alguno de los siguientes destinos: retiro por terceros, uso propio, composta, lombricultura, fosa, horno y cerdos (Nazar 2007).

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Problemas ambientales

Por sus características físicas, químicas y biológicas la acumulación de desechos animales generan contaminación del aire, suelo y agua. La acumulación de estiércol en los sistemas pecuarios intensivos y su descarga sin tratamiento, o con tratamientos deficientes, contaminan el suelo y los recursos hídricos superficiales y subterráneos con un exceso de nutrientes (como nitrógeno, fósforo, y potasio),materia orgánica y patógenos. En el caso de los suelos puede ocasionar, p.e. salinización, y en las aguas superficiales eutrofización. Los acuíferos pueden ser también afectados por la migración de nitratos,generados por un exceso de nitrógeno, que migra desde el suelo a los estratos inferiores, con el consecuente riesgo de contaminación de reservas de agua para consumo humano, (UNCPBA 2008) y otros usos.

De acuerdo con una caracterización de efluentes de 61 tambos en siete partidos de la Provincia de Buenos Aires que realizó Herrero (2003), tomando muestras en el ingreso a las lagunas de estabilización y en la salida, los mismos no cumplen con los límites establecidos en la normativa de la Administración Provincial del Agua de Buenos Aires (ver tabla 1). Cabe aclarar que no existe reglamentación específica para tambos (García 2012). La misma autora ha evaluado la calidad de agua en pozos de agua de 500 tambos de la Provincia de Buenos Aires, encontrando que en la mitad de los establecimientos existe contaminación por nitratos.

Promedio (mg/l) Minimo (mg/l) Máximo (mg/l) Límite (mg/l)Nitrógeno (Kjl)

Inicio 291.3 76.3 429.835

Final 77.9 25.9 169.8

Potasio totalInicio 488.4 222.9 1378.7

-Final 209.9 15.6 365

Fósforo totalInicio 28.9 6.8 57.9

1Final 27 9.8 44.7

DBOInicio 974.5 152 2840

50Final 224.4 88 640

DQOInicio 5755 945 27000

250Final 853 550 1300

Tabla 1. Caracterización de efluentes en tambosde la Provincia de Buenos Aires. Adaptado de Herrero (2003) al inicio y al final de las lagunas de estabilización. El límite es el establecido por la Autoridad del Agua de la Provincia de Buenos Aires.

Como ejemplo de efluentes de porcinos, en la tabla 2 se presentan las concentraciones de distintas sustancias en efluentes de un establecimiento porcino en la Provincia de Córdoba. Las concentraciones sobrepasan ampliamente los límites establecidos en la normativa.

La magnitud del problema de contaminación de establecimientos de cría intensiva y tambos en Argentina puede ilustrarse considerando la cantidad de establecimientos medianos y grandes (más

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de 50 madres para porcinos, 1000 bovinos para feedlot y 500 vacas lecheras para tambos), los cuales producen una mayor contaminación puntual, y la cantidad de estiércol que producen. Se obtiene como resultado que 4433 establecimientos medianos y grandes producen unas 11.500 toneladas de estiércol por día, con un rango que va desde 1.5 toneladas a 80 toneladas por establecimiento por día (Ver cálculo en Anexo).

Concentración (mg/l) Límite (mg/l)

Nitrógeno (Kjl)

Inicio 710020

Final 2600

Potasio totalInicio 3400

-Final 3170

Fósforo totalInicio 18500

0,5Final 190

DBOInicio 35800

30Final 7000

DQOInicio 110000

-Final 15100

Tabla 2. Caracterización de efluentes al inicio y al final de una laguna de estabilización de un establecimiento porcino en la Provincia de Córdoba (adaptado de Masino 2010). El límite es el establecido por la Subsecretaría de Recursos Hídricos de la Provincia de Córdoba.

Problemas sanitarios (pestes, transmisión de enfermedades)

Las excretas animales contienen una gran variedad de organismos patógenos. Estos pueden ser transmitidos al ser humano por contacto directo o a través del agua o alimentos contaminados. Los patógenos incluyen protozoos (p.e. Cryptosporidiumparvum, Giardiaspp), bacterias (p.e. Escherichiacoli, Salmonella spp y Mycobacterium paratuberculosis) y algunos virus. Estos patógenos son causantes de distintas enfermedades y, algunos de ellos, pueden sobrevivir más de un año en las heces o en el suelo (González Pereyra y Herrero 2010).

Otro problema sanitario está relacionado con vectores como las moscas, las cuales suelen proliferar en establecimientos de cría intensiva y tambos en donde el insecto encuentra alimento y condiciones adecuadas para reproducirse. Las moscas afectan a los animales ya que por un lado son vectores mecánicos de patógenos que producen enfermedades y por otro son una fuente de estrés (Massoni et al. 2011a). Debido a que la mosca se alimenta de estiércol animal, entre otros sustratos, la mala gestión de residuos favorece el aumento de la abundancia de las mismas. Las lagunas en donde comúnmente se depositan los efluentes son uno de los sitios aptos para la reproducción de estos insectos (Massoni et el. 2011b).

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El control de plagas y pestes genera un costo económico y de manejo para el productor.

Sociales/vecinales (molestias y olores; denuncias)

Uno de los problemas asociados a las producciones intensivas y tambos que puede generar mayor conflicto con los vecinos son los malos olores generados en los establecimientos a partir del estiércol, combinados con otras molestias como la de insectos y plagas.Este problema se ve reflejado encasos recientes de reclamos y denuncias por parte de comunidades o residentes a establecimientos que generalmente se localizan cerca de zonas urbanas.

A continuación se enumeran algunas localidades en donde han habido denuncias y reclamos a establecimientos de feedlot en los últimos seis años: Villa Mercedes (San Luis), Cañada del Sauce, Luque y San Basilio (Córdoba), Pueblo Brugo, La Paz y Urdinarrain (Entre Ríos), General Alvear (Mendoza), Piñieiro (Santa Fe), Mercedes (Buenos Aires)(Puntal 2012, Diario Uno 2011, PuntoBiz 2012, Mercedesambiental 2009, Diario Nogoyá 2012, Puntal 2007, La Voz 2012, El Día 2008, Cronica de San Luis 2007). Cabe destacar que en varios casos citados los establecimientos fueron clausurados.

En cuanto a establecimientos porcinos se conocen casos de quejas de vecinos en San Basilio (San Luis), y Mercedes, General Arias y Marcos Paz (Buenos Aires) (La Nueva Provincia 2010, Noticiasmercedinas.com 2009, Puntal 2007, Conti 2009). Respecto de los criaderos avícolas se conocen denuncias en las localidades de Capitán Sarmiento y Mercedes (Buenos Aires). Los casos de denuncias mencionados anteriormente representan solo algunos ejemplos, no se realizó un relevamiento exhaustivo de denuncias.

Emisiones Gases de Efecto Invernadero

La descomposición de la materia orgánica contenida en los residuos y efluentes que se acumulan en las producciones intensivas genera metano, un gas que tiene un efecto invernadero 21 veces más potente que el dióxido de carbono. El metano se produce cuando la materia orgánica se descompone sin presencia de oxígeno. Esta situación puede darse por acumulación de excrementos, lo que ocurre en establecimientos de cría intensiva y tambos. Las metodologías del Mecanismo de Desarrollo Limpio de la Convención de Cambio Climático de Naciones Unidas reconocen las emisiones de la acumulación de residuos y efluentes de producciones pecuarias intensivas como fuentes de gases de efecto invernadero.

Riesgo de clausura por incumplimiento de la normativa.

El incumplimiento de la normativa ambiental correspondiente puede ocasionar serios trastornos en la producción si el establecimiento es clausurado. Al respecto, las presiones de parte de la comunidad así como la respuesta de las autoridades hacen que cada vez sea más urgente para los productores solucionar el manejo de residuos y efluentes. Como ejemplo, cabe mencionar que en diciembre de 2011 el Organismo Provincial de Desarrollo Sustentable de la Provincia de Buenos

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Aires (OPDS) realizó más de 160 operativos de control y fiscalización en establecimientos de cría intensiva bovina, porcina y avícola y tambos, clausurando 80 de ellos en 46 municipios del territorio provincial (OPDS 2012).

La Autoridad de Cuenca Matanza Riachuelo (ACUMAR), en el contexto de un Plan Integral de Saneamiento Ambiental, había clausurado hasta julio de 2012, 255 establecimientos de distinta índole, incluyendo tambos.

Lo referido respecto del riesgo de clausura es tomado por entidades que nuclean a los productores como un tema importante. Desde la Cámara Argentina de Productores Avícola se percibe que si no se tratan los residuos adecuadamente se corre el riesgo de clausura debido a la presión de la comunidad (Nazar 2007).Por su parte, desde la Asociación Argentina de Consorcios Regionales de Experimentación Agrícola (AACREA) se ha comenzado a trabajar en una herramienta para la toma de decisión para el tratamiento de efluentes en tambos, ya que se percibe una conciencia por parte de los productores sobre un problema ambiental irresuelto en su propio establecimiento.

Inseguridad energética

Para los tambos y establecimientos de cría intensiva la energía es un insumo primordial tanto en su forma térmica como eléctrica, por ejemplo, para la regulación de temperatura en avícolas y porcinos o enfriamiento de la leche en tambos. La seguridad energética para estos tipos de establecimientos está relacionada con el abastecimiento de energía, la calidad (regularidad, confiabilidad, etc.) y el costo. Cambios en el precio de la energía o una disrupción en su abastecimiento pueden generar inconvenientes y pérdidas económicas significativas, tanto en términos de producción como en el desgaste de equipos.

Perfiles de productores

En esta sección se describen los perfiles de productores que podrían beneficiarse con un sistema integral de biogás. Los perfiles se basan en los problemas de losproductores y las potenciales soluciones provistas estos sistemas.

A continuación se describen los problemas identificados principalmente por productores [estos fueron mencionados por productores y otros actores clave en el proceso de la presente evaluación]:

Problemas energéticos: pueden resumirse tres tipos: falta de acceso a la red eléctrica, mala calidad de abastecimiento de la red eléctrica, y alto costo del gas.

Problemas de contaminación:abarcantres aspectos principales: no cumplimiento de la normativa correspondiente que puede resultar en multas o clausuras; quejas de vecinos o de la comunidad en general; malas condiciones laborales.

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Problemas de fertilización.. Este problema tiene dos aspectos importantes: el alto costo de los fertilizantes y el déficit de fertilización.

A continuación se describen ejemplos de perfiles de productores que podrían verse beneficiados con sistemas integrales de biogás:

- Productor pequeño (60 madres) con problemas de contaminación y/o otros relacionados: denuncias o quejas de vecinos, o con problemas en su sistema de tratamiento.

- Productor pequeño (60 madres) con alto costo de gas para calefacción.

- Productor pequeño (60 madres) con problemas de contaminación y con alto costo de gas para calefacción.

- Productor mediano o grande sin conexión a la red eléctrica o con muy mala calidad de abastecimiento.

- Productor mediano o grande con conexión a la red eléctrica.

Idealmente todos los productores deberían tener superficie suficiente como para aplicar el biofertilizante o poseer un sistema a de tratamiento de efluentes que respete los límites establecidos en la normativa.

METODOLOGÍA

Escala de los establecimientos

Para la definición del número representativo de animales por establecimiento se consideraron tres escalas: pequeña, mediana y grande.

El objetivo principal del actual trabajo es analizar la viabilidad de estos sistemas para pequeños y medianos productores. No obstante,es importante mencionar algunas características de los establecimientos grandes que los hacen “buenos candidatos” para futuras propuestas. Por un lado los establecimientos grandes representan una proporción de la producción de entre un 20 y 30% aproximadamente aportando en ese mismo porcentaje a la contaminación. Por otra parte, los establecimientos grandes aportan un mayor volumen de efluentes en un mismo punto, por lo que la concentración de elementos contaminantes en la disposición final (cursos de agua, por ejemplo) es mayor. Finalmente, el tratamiento de residuos en establecimientos grandes puede ser más económico por metro cúbico de efluente debido a la escala. También se puede agregar que la generación de energía en los establecimientos grandes beneficia al sistema y no sólo al establecimiento.

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La definición de la escala se realizó teniendo en cuenta estadísticas a nivel nacional y la opinión de actores de cada sector.En la tabla 3, se presenta las escalas para los distintos tipos de producción (Ver Anexo para más detalles).

Escala pequeña Escala mediana Escala grandePorcinos* (madres) 60 360 1200Tambos (vacas de ordeñe)

102 331 893

Feedlot (cabezas) 244 2033 9165Tabla 3. Definición de escalas de establecimientos porcinos, feedlot y tambos.*En el sector porcino el 95% de los establecimientos tiene menos de 50 madres, en esta definición de escala se consideran los establecimientos con capacidad de producción intensiva estabulada (a partir de 60 madres), que de acuerdo a referencias de Ucelli J. (en ONCAA 2011)se estima en 2000 establecimientos.

Metodología para los aspectos económicos

La determinación de coeficientes para el cálculo del potencial de producción de biogás se basó principalmente en fuentes bibliográficas, y también en comentarios de especialistas. Los costos de equipos, p.e. biodigestores y generadores de electricidad, se obtuvieron de fuentes secundarias y de proveedores. El costo de fertilizantes y de su aplicación se obtuvo de especialistas y de fuentes secundarias.

Definiciones

Biodigestor: contenedor hermético en donde se deposita la materia orgánica, como por ejemplo estiércol, y ocurre la digestión anaeróbica produciendo biogás y lodos de digestión. También recibe otros nombres como planta de biogás y bioreactor.

Biofertilizante: Residuo del biodigestor que por su contenido de nutrientes puede ser utilizado como fertilizante. También recibe otros nombres como bioabono, abono orgánico, lodo de digestión y residuo fermentado.

Biogás: gas generado en la digestión anaeróbica en el interior del biodigestor, compuesto por metano (55-70 %), dióxido de carbono (27-44 %), y menos del 4 % de otros gases como Hidrógeno (H2), Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y Nitrógeno (N2).

Efluentes: fracción líquida de residuos.

Estiércol: según el diccionario de la RAE se define como “excremento de cualquier animal” incluyendo los sólidos y líquidos. En este documento se utilizará estiércol y excremento para los sólidos y líquidos de todos los animales. Sin embargo, en la práctica se utilizan distintos términos, como purín para llamar o bien solamente a la parte líquida de los excrementos líquidos de cerdos

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o al efluente de cerdo conteniendo sólidos, líquidos y agua. En el caso de las aves es común nombrarlo como guano.

Feedlot o engorde a corral: es un área confinada con infraestructura adecuada destinada a la alimentación completa de bovinos.

Residuos: totalidad de los desechos generados en el establecimiento incluyendo los efluentes. A los fines de este trabajo solo se consideran los residuos de estiércol animal y elementos con los que se mezcla (como agua de lavado y restos de alimentos).

LEGISLACIÓN e INSTITUCIONALIDAD

Efluentes

La normativa de efluentes de cría intensiva y tambos es heterogénea. Hay provincias que tienen normativa para algunos de los tipos de producción, y otras que no tienen para ninguno, así como son distintas las regulaciones a nivel municipal y las áreas a las que pertenecen las autoridades de aplicación. Asimismo, la normativa específica existente difiere en cuanto a los requerimientos y exigencias. En los casos de las provincias que no tienen normativa específica, los efluentes de los establecimientos se encuadran en normativas generales, como por ejemplo los estándares que puede establecer una autoridad del agua provincial.

Para los residuos de los biodigestores tampoco existe normativa específica. Tanto para su uso como biofertilizante en la misma propiedad en donde se encuentra el establecimiento, como para su traslado para ser utilizado en otros establecmientos, se requiere una legislación que contemple el manejo este residuo.

Es de destacar que la normativa específica para sistemas de producción pecuaria intensiva, en la que se contempla el manejo de residuos y efluentes, surgió en los últimos años.A continuación se citan algunos ejemplos: Regulación del feedlot en Chacabuco, Provincia de Buenos Aires, mediante ordenanza del concejo deliberante(2010); regulación de cría de cerdos en San Luis (2009), mediante Resolución del Programa de Control Sanitario y Fiscal del Ministerio del Campo; regulación de Sistemas Intensivos y Concentrados de Producción Animal (2006), mediante una Ley en la Provincia de Córdoba; proyecto de Ley de Regulación de feedlot en Río Negro (2012); regulación de feedlot en Santa Fe (2009), mediante Resolución del Secretario de Medio Ambiente; regulación de Establecimientos Pecuarios de Engorde a Corral en Entre Ríos (2006), mediante Resolución del Secretario de la Producción y el Secretario de Medio Ambiente.

Cabe mencionar que algunas normativas, como la Ley de Córdoba,incluyen explícitamente como opción la alternativa de tratamiento con biodigestores.

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SISTEMAS INTEGRALES DE BIOGÁSPARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS

En esta sección se expone brevemente en qué consiste un biodigestor, se caracterizan los residuos de los biodigestores,se explican las distintas combinaciones de producción de biogás en cuanto a utilización de la energía generada y finalmente se comenta sobre la experiencia en biogás en Argentina y en el mundo. En la sección de aspectos ambientales y sociales se detalla cómo las plantas de biogás pueden solucionar los problemas planteados.

El biogás se produce en contenedores cerrados, llamados biodigestores,en donde la materia orgánica se biodegrada en ausencia de oxígeno en un proceso denominando digestión anaeróbica. La digestión anaeróbica es un proceso natural en el que intervienen diferentes microrganismos en distintas etapas: hidrólisis, acidificación y metanogénesis. De este proceso resultan un efluente rico en nutrientes, y los gases que componen el biogás: metano (55-70 %), dióxido de carbono (27-44%), y menos del 4 % de otros gases como Hidrógeno (H2), Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y Nitrógeno (N2). En el caso de las producciones de cría intensiva y tambos,el biodigestor se alimenta con residuos (estiércol) o efluentes. El metano obtenido de ese proceso puede utilizarse directamente como fuente de calor mediante su combustión, o puede convertirse en electricidad. El residuo de la digestión puede utilizarse como fertilizante. (Hilbert 2010, IPCC 2011)

Los lodos resultantes de la digestión contienen nutrientes como nitrógeno, fósforo, potasio y magnesio, los cuales se encuentran más disponibles para su absorción, en comparación con el estiércol crudo,debido al proceso de mineralización que ocurre en la digestión anaeróbica (IEA Bioenergy 2012). Por ello una de las formas de denominar a ese residuo del biodigestor es “biofertilizante”. Este biofertilizante, además de aportar nutrientes,mejora las características físicas del suelo como la estructura y porosidad (Hjorth et al. 2009).Asimismo, el proceso fermentativo torna inviable a la mayoría de las semillas de malezas que pueda contener el estiércol reduciendo el riesgo de dispersión de malezas.

Es de destacar que la masa y el volumen incorporado en el biodigestor prácticamente no se reducen durante el proceso de biodigestión(Hilbert2010). Es por ello, que la disposición del residuo del biodigestor es un aspecto clave en el dseño de un proyecto de producción de biogás.

De acuerdo a la escala del establecimiento y a otros factores podrían diferenciarse tres combinaciones en cuanto a la generación de energía térmica y eléctrica para biodigestores individuales:

- GENERACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA, SIN GENERACIÓN ELÉCTRICA

- GENERACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA Y ELÉCTRICA

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- GENERACIÓN DE ELÉCTRICA.

La utilización de la energía generada puede tener básicamente tres destinos: autoconsumo, provisión a la red, o provisión a un tercero. En el caso de autoconsumo o provisión a un tercero podría realizarse en forma de gas o energía eléctrica. Si bien la provisión de gas a la red ya ocurre en algunos países como Suecia y Alemania, en Argentina no existe aún una normativa que lo regule y es técnicamente complejo. En cambio, la energía eléctricapodría ser derivada a la red ya que técnicamente es viable (Gallino 2013 y Raimunda 2013), si bien requiere resolver condiciones legales, en particular, la ausencia de un marco legal para la generación distríbuida. Aunque se desarrollará posteriormente, vale mencionar aquí que ya existe en Argentina un caso de conexión para la provisión de energía eléctrica, generada con biogás de un establecimiento porcino, a la red de una Cooperativa, así como otros proyectos en ejecución en los que se planea derivar electricidad a la red. No obstante en el caso existente se manifiestan dificultades que impiden que se provea efectivamente la energía a la red.

A nivel global la tecnología de digestión anaeróbica para la producción de biogás está considerada como madura, actualmente en una etapa avanzada de comercialización. El biogás es único entre las fuentes de energía renovable en cuanto a las opciones de utilización de la energía generada, ya que tiene la ventaja de poder utilizarse para producir electricidad, energía térmica y como gas comprimido. Finalmente, la digestión anaeróbica ofrece la posibilidad de distribución tanto centralizada o descentralizada (IPCC 2011), dependiendo de si se genera con digestores pequeños en establecimientos individuales o a partir de biodigestores grandes que utilicen los residuos de varios establecimientos pequeños o medianos, cooperativas,o de uno solo de gran escala.

Experiencia Argentina en producción de biogás en base a estiércol animal

La generación de biogás con insumos de desechos animales en Argentina es extremadamente reducida. Sólo se conocen una cantidad de proyectos en funcionamiento muy limitada. No existen registros oficiales, pero consultando distintas fuentes se estima que actualmente hay biodigestores en aproximadamente 20 establecimientos porcinos, dos de ellos de gran escala (más de 800 madres), , una producción de feedlotde gran escala y uno de tipo experimental en un tambo.Todos estos biodigestores han sido instalados en los últimos cinco años. Asimismo, se conoce de la existencia de unos cinco proyectos de factibilidad en formulación en establecimientos porcinos, avícolas, tambos y feedlot. Cabe mencionar que existen algunas experiencias de desarrollo de biodigestores pequeños (que funcionan con desechos animales) en escuelas agrarias y técnicas con fines educativos (Nebreda et al. 2012, Venturelli et al. 2011).

En la Estación Experimental INTA Rafaela se construyó un biodigestorexperimental para tratar parte del efluente de un tambo de 250 vacas lecheras, que fue discontinuado. El mismo no estuvo en funcionamiento el tiempo suficiente como para obtener datos de su operación. Actualmente existen planes de construir un nuevo biodigestor con tecnología más avanzada (García 2013).

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Se identificaron en Argentina siete empresas que ofrecen el servicio deinstalación de biodigestores en establecimientos pecuarios. Estas son empresas relativamente nuevas que no han alcanzado aún un desarrollo considerable. La mayoría instaló uno o dos biodigestores y al menos una llegó a 12 biodigestores en establecimientos porcinos. Todos los biodigestores instalados son del sistema laguna cubierta o flujo pistón, menos uno que utiliza biodigestores cilíndricos “tipo europeo”, y varios utilizan el biogás para calefacción.Tres de ellos tienen generadores de electricidad, uno la genera para autoconsumo, uno planea proveer electricidad a la red, yotro ya lo sube a la red de la cooperativa local. Es de destacar que este último es uno de los primeros establecimientos ganaderos en Sudamérica que vende electricidad a la red generada con biogás.

Es importante destacar que la motivación para la instalación devarios de los biodigestores en Argentina fue principalmente encontrar una solución al problema de efluentes. Tal es el caso de establecimiento de porcinos “Cabañas Argentinas del Sol” y varios biodigestores instalados por Biomax (Barreiro 2013, Conti 2009).

VIABILIDAD DE SISTEMAS INTEGRALES DE BIOGÁS

Para evaluar la factibilidad de un proyecto de generación de biogás en establecimientos de cría intensiva y tambos se deben considerar distintos aspectos relacionados con los residuos, la infraestructura existente,la energía y la disposición del biofertilizante. Luego, teniendo en cuenta esos aspectos se evalúa el tipo y capacidad del biodigestor y eventualmente del generador de electricidad.Los aspectos económicos son considerados en la siguiente sección.

A continuación se presenta una síntesis de los aspectos más importantes para evaluar la factibilidad de un sistema integral de biogás:

Residuos del establecimiento

- Tipo, cantidad y peso promedio de animales, como indicador de la disponibilidad de estiércol.

- Porcentaje de sólidos totales y sólidos volátiles.- Tratamiento (o disposición) actual de efluentes o residuos.- Dilución.

16

Residuos del biodigestor

- Posibilidad de utilización de residuos del biodigestor como fertilizante en la misma propiedad o provisión a un tercero.

- Almacenamiento de residuos del biodigestor.

Infraestructura

- Infraestructura existente y necesidades de mejora previa.- Disponibilidad y costo del especio requerido para el biodigestor y generador.

Energía

- Requerimientos energéticos del establecimiento: tipo (p.e. gas, electricidad), cantidad (consumo) y costo.

- Uso final de la energía: p.e. calefacción (y tipo), equipos de enfriamiento, etc.- Posibilidad de proveer electricidad a la red.- Posibilidad de proveer electricidad a un tercero.

Datos geográficos

- Temperatura media anual.- Precipitación media anual.- Profundidad de las napas.

En base a los aspectos mencionados se seleccionael sistema más adecuado, teniendo en cuenta las posibilidades del productor.

Modelos de establecimientos

En la tabla 4 se presentan modelos preliminaresrepresentativos de establecimientos de cría intensiva y tambos elaborados en base a bibliografía específica y consultas con especialistas. Estos modelos permiten realizar una evaluación en base a valores representativos de establecimientos “promedio” y serán validados en la continuación de este estudiopreliminar. Los establecimientos avícolas no se incluyen por falta de información.

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Número de animales

Infraestructura

Sistema de tratamiento actual

Disponibilidad para aplicar biofertilizante

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Laguna de estabilización

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No requiere adaptaciones

Laguna de estabilización

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2033 Requiere adaptaciones de piso

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Tabla 4. Modelos de establecimientos porcinos, feedlot y tambos. *La ”dilución de estiércol adecuada” se refiere a que se utiliza una cantidad de agua tal (para lavado piso) que permite obtener una dilución adecuada del efluente en relación a los requerimientos para una digestión anaeróbica eficiente.

Es importante aclarar que los establecimientos porcinos de menos de 60 madres, aunque representan aproximadamente el 95% de los establecimientos (y el 35% de la producción) no se incluyen en esta evaluación ya que se considera que no poseen la infraestructura adecuada de canalización de efluentes por poseer piso de tierra.

Producción de biogás

En la tabla 5 se presentan datos estimativos de producción de biogás, excretas, efluentes y generación deelectricidad para los distintos tipos de producción y escala. En el anexo se exponen los coeficientes utilizados para el cálculo de las distintas variables.

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Tabla 5. Datos estimativos de producción de biogás, excretas, efluentes y generación de

electricidad para los distintos tipos de producción y escala.

Animales

Kg excretas/día

promedio

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Potencial de generación de

electricidad por día (Kwh)

Capacidad máxima del

generador de electricidad

(Kw)

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Porcino mediano

360 madres

12721 50,9 572 801 33,4

Tambo pequeño

102 vacas de ordeñe

408 4,0 9 14,2 0,5

Tambo mediano

331 vacas de ordeñe

1324 12,9 29 57,5 1,7

Feedlot pequeño

244 1830 3,7 40 55,6 2,3

Feedlot mediano

2033 15247,5 30,5 331 463,2 19,3

a El efluente de tambo tiene un porcentaje de sólidos volátiles tres veces menor al deseable. b

Para el efluente de feedlot se calcula el potencial de recolección con piso de hormigón y se calcula una dilución ideal (1:1) ya que se considera que se agregará agua a los residuos recolectados.

ASPECTOS ECONÓMICOS

En esta sección se presentan a modo ilustrativo algunos aspectos necesarios a considerar para realizar la evaluación económica y algunos valores de inversiones y beneficios, basados en los modelos preliminares de establecimientos definidos en la sección anterior. Debido a que el mercado de producción de biogás en Argentina no está maduro, y a la heterogeneidad de los establecimientos y las distintas situaciones que presenta cada uno, no hay disponibles costos más o menos establecidos o estandarizados. En una segunda etapa de este trabajo se realizará la evaluación económica a nivel de factibilidad,con los datos de costos y beneficios aportados por especialistas en desarrollo de proyectos de biogás en base a los modelos validados.

Aspectos a considerar para la evaluación económica:

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- Costo de adaptación de infraestructura - Costo del biodigestor, equipamiento asociado, distribución, etc.- Costo del generador de electricidad (si es pertinente), equipamiento asociado y otros- Costo de operación y mantenimiento- Costo de manejo y aplicación de biofertilizantes- Ahorro de gas / ahorro de electricidad / venta de electricidad- Ahorro de fertilizantes/aumento de rendimientos /conservación de suelos

En la tabla 6se presentan a modo de ejemplo valores de costos e ingresos de proyecto de biogás en los distintos modelos de establecimientodescriptos anteriormente. Estos valores son ilustrativos y tienen la intención de mostrar a grandes rasgos los números aproximados que se manejan en este tipo de proyectos.

En la tabla 7se exponen algunos datos de establecimientos porcinos de dos evaluaciones económicas realizadas en dos tesis de grado de las Facultades de Agronomía de las Universidades de Río Cuarto y La Pampa respectivamente (González Irusta 2011 y Cardaci et al. 2009), de un informe de evaluación de potencial energético en la Provincia de Buenos Aires (Cerafini 2011), de dos biodigestoresinstalados (La Laica, Cabañas Argentinas del Sol), de una empresa de proveedores de biodigestores(Biomax) y de un proyecto en fomulación (ACA San Luis).

No se incluyen establecimientos avícolas por falta de información.

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En base a los datos presentados en las tablas,y sumado a información de la bibliografía y opiniones de especialistas, se pueden realizar unas primeras conclusiones preliminares sobre los aspectos económicos con el fin de encontrar los primeros patrones, que luego serán corroborados en una profundización de este trabajo. Las mismas se resumen a continuación:

- Los establecimientos porcinos serían el tipo de producción que obtendría mayores beneficios económicos. En los feedlot la implementación de piso adecuado para recolectar el estiércol sería inviable, pero restaría evaluar la utilización del estiércol que se acumula en la superficie de hormigón de los comederos. En el caso de los tambos debería evaluarse el costo de adaptación de los procesos e infraestructura para alcanzar una dilución adecuada del estiércol.

- Los beneficios económicos obtenidos por el autoabastecimiento de energía, como único ingreso, no serían considerables. Esto está relacionado con los bajos precios de la energía subsidiada que paga el productor actualmente.

- En el caso de venta a la red eléctrica, los ingresos son más beneficiosos comparados con el autoconsumo, pero la inversión inicial aumenta considerablemente (con facilidad puede llegar a ser un 50% mayor).

- Para generar electricidad con una potencia mayor a 30 Kw, se debe alcanzar cierta escala, aproximadamente360madres en el caso de los porcinos y 3000animales en feedlot. Los tambos medianos solo pueden alcanzar una potencia de generación de electricidad del orden de los 5 Kw.

- Los ingresos por el reemplazo de fertilizantes sintéticos por el biofertilizanterepresentan una parte importante de los beneficios económicos de un proyecto de generación de biogás.

- La generación de biogás calculada teóricamente es considerablemente mayor a la generada en la práctica (en m3/madre) (sin considerar el caso de co-digestión con maíz de ACA San Luis).

- Los beneficios económicos, en todos los casos, superan el costo de operación y mantenimiento.

Generación de biogás en el contexto energético argentino

Para mostrar el beneficio de fomentar fuentes de generación de energía alternativa a nivel nacional, de manera ilustrativa se puede calcular el costo de importación de gas natural licuado equivalente al generado en un establecimiento porcino mediano. El resultado es que el costo de importar gas licuado, equivalente al metano producido en año en una granja porcina mediana de 500 madres, es de más de US$ 100.000. Si bien para hacer una comparación válida se deben considerar aspectos como la disponibilidad y eficiencia de conversión de ambas fuentes, sirve a modo referencia para poner en contexto la contribución del biogás en el contexto energético argentino.

23

ASPECTOS AMBIENTALES Y SOCIALES

Factores ambientales y sociales centrales forman partede la justificación del presente planteo, como la reducción de contaminación y la eliminación conflictos por la generación de olores molestos.

En una segunda etapa de este trabajo, se desarrollarán en mayor profundidad, entre otros, los siguientes beneficios ambientales y sociales de los biodigestores:Disminución de contaminación de agua, suelo y aire, cambio de la cultura del productor, reducción de olores, reducción de conflictos con vecinos, manejo adecuado de residuos de las plantas de biogás como fertilizantes, beneficio económico por auto-generación de energía, cumplimiento de normas, disminución del riesgo de clausuramejorasanitaria y confort en el ambiente laboral.

También deberán tratarse los siguientes impactos y/o riesgos: pérdida de suelo por instalación de infraestructura, potencial contaminación de napas si las lagunas o zanjas en donde se instalan los biodigestores no están bien impermeabilizadas,riesgo de accidentes por manejo inadecuado de equipamiento y emisión de gases de efecto invernadero (GEI) por mal manejo.

Solución a problemas y mejoras

Disminución de contaminación

La digestión anaeróbica produce una reducción del 90% al 99% de los principales patógenos animales (estafilococos, salmonella, pseudo-monas) (Hilbert).

La biodigestión reduce considerablemente la demanda biológica y química de oxígeno, es decir la carga orgánica contaminante. Las sustancias provocadoras de mal olor son reducidas casi totalmente durante la digestión anaeróbica (Hilbert).

Generación de energía

La generación de nuevas fuentes de energía contribuye a solucionar la falta de energía a nivel nacional. También puede solucionar problemas de abastecimiento a nivel individual y local.

La generación de electricidad y conexión a la red se traduce en beneficios para el sistema ya que reduce la necesidad de transporte y la inversión en materiales/cables necesaria para transportar largas distancias, así como reduce las pérdidas.

24

Aumento de la productividad y reducción de costos

En algunos casos, y bajo determinadas circunstancias, la producción de biogás puede generar un beneficio económico, por el ahorro en energía y sobre todo si se lo compara con la implementación de otro sistema de tratamiento de residuos. Asimismo, el biofertilizanteproducido por los biodigestores puede traducirse en grandes ahorros en fertilizantes comerciales y mejora de la estructura del suelo.

Disminución de Gases de Efecto Invernadero

Ocurren reducciones de GEI debido a dos factores. Por un lado se impide la liberación de metano generada por la acumulación de efluentes y residuos de producciones de cría intensiva y tambos y por otro se reemplaza la energía fósil por energía renovable.

Es importante tener en cuenta que la reducción de GEI por unidad de energía producida en base a estiércol es considerablemente mayor que la reducción de GEI en base a energía producida con silaje de maíz (IPCC 2011), además de que el uso de este último desvía productos alimentarios hacia la producción de energía, compitiendo así con su uso como alimento, y restringe la disponibilidad de suelos para la producción de alimentos, sea maíz u otro.

En la segunda etapa de este trabajo, elaboraremos el cálculo para la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.

OTROS SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS Y EFLUENTES

Además de los biodigestores,se identificaron tres sistemas de tratamiento de efluentes de producción de cría intensiva y tambos que podrían ser viables: el llamado “triple laguna”, el uso directo como fertilizante del residuo sin tratar o con un tratamiento parcial y la elaboración de compost. Es importante hacer notar que ninguno de estos tratamientos es utilizado en forma generalizada actualmente en Argentina.

Como ejemplo de tratamiento de efluentes con el sistema triple laguna para tambos, se puede considerar el propuesto por la Estación Experimental INTA Rafaela, utilizado en el tambo de 250 vacas de esa Estación. El tratamiento de efluentes se realiza mediante un decantador de sólidos, tres lagunas conectadas (la primera anaeróbica y las otras facultativas), y un filtro de arena y piedras. Según las mediciones, ese sistema removió alrededor del 90% de DBO y DQO “logrando valores cercanos a los aceptables para su vertido” a cuerpos receptores. Es de destacar que del tratamiento de efluentes se recupera el 50% de agua consumida y se reutiliza para el lavado de

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pisos de corrales (García 2008). Como se mencionó en secciones anteriores, en su gran mayoría los tambos solo tienen una laguna, y las mismas no son adecuadas en su diseño.

En el uso directo de residuos como fertilizante el efluente es almacenado en cámaras, fosas o lagunas y luego es extraído y transportado y aplicado en el suelo a cultivar con “tanques estercoleros” o “desparramadores”. Generalmente se realiza en campos cultivados, propios o alquilados, del mismo productor del establecimiento, o vecinos. Este procedimiento se utiliza en algunos tambos y en granjas porcinas.

Finalmente, el tercer tratamiento de residuos identificado es la elaboración de compost. Esto puede utilizarse en el caso de feedlots y granjas avícolas ya que es en donde comúnmente se separan los sólidos. El compost luego puede ser utilizado como abono, aunque los volúmenes generados en general exceden lo que es viable utilizar y suele acumularse.

Si bien en esta etapa no se pretende hacer una comparación exhaustiva de los distintos tipos de sistemas de tratamiento, y teniendo en cuenta que el tratamiento más adecuado dependerá del tipo de producción y de las características de cada establecimiento, los biodigestores presentan algunas características ventajosas. La primera ventaja obvia es que es el único tratamiento que permite la posibilidad de generar energía térmica o eléctrica (previa conversión);otra ventaja respecto del sistema de triple laguna es que al ser un sistema confinado evita la liberación de gases de efecto invernadero y la dispersión de malos olores; y con respecto al uso directo del estiércol crudo, los biodigestores eliminan en gran parte a los patógenos presentes en los desechos y además el residuo del biodigestor es un fertilizante de mayor o igual calidad. Para que esas ventajas lo transformen en el sistema elegido deberá demostrarse la viabilidad económica.

CONCLUSIONES Y PASOS A SEGUIR

De acuerdo a lo analizado en las secciones anteriores se puede concluir que el tratamiento de residuos y efluentes de establecimientos de cría intensiva en Argentina es un gran problema y que actualmente genera una contaminación considerable. Los biodigestores son una solución factible técnicamente, ya que su funcionamiento está consolidado y no sólo se utiliza en muchos países del mundo sino que en Argentina ya existen algunas nuevas empresas que proveen biodigestores.

El uso de biodigestores para el tratamiento de efluentes, si bien no es la única solución, es la única que permite generar energía y reducir GEI. Los beneficios del tratamiento de efluentes, como la disminución en la contaminación de aguas superficiales y subterráneas, disminución de olores, reducción de patógenos y disminución de vectores de enfermedades, se suman a la posibilidad de lograr un beneficio económico por el ahorro de gas o electricidad para los procesos internos en los establecimientos o por venta a la red eléctrica. También se genera un biofertilizante de mayor calidad que el estiércol crudo.

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La producción de biogás permite reducir la de emisiones de efecto invernadero, tanto al evitar emisiones de metano que actualmente libera el estiércol mal manejado, como por el reemplazo de energía fósil por energía renovable. Esto puede traducirse en una ventaja competitiva para las crecientes exigencias de los mercados internacionales: La huella de carbono de los establecimientos puede ser calculada resaltando las reducciones de emisiones introducidas por el sistema de biodigestores, así como podrían aprovecharse eventualmente los mercados de bonos de carbono si se recuperan los precios en el futuro, como es esperado. Asimismo, entre los múltiples beneficios locales vale resaltar que la generación de nuevas fuentes de energía aporta, en su medida, a la solución de la problemática energética del país.

Los números preliminares indican que, sumando los beneficios por el ahorro o venta de energía al ahorro en fertilizantes sintéticos, convierten al tratamiento de efluentes con biodigestores en una opción potencialmente atractiva para los productores, sobre todo si se considera como “línea de base” la obligatoriedad de la implementación de algún tipo de tratamiento.En el próximo trabajo ser realizará una evaluación económica y financiera detallada para confirmar esas estimaciones preliminares. Es importante tener en cuenta que si bien actualmente el precio de la energía es muy bajo para el productor, el biodigestor puede funcionar como una garantía de abastecimiento de energía a bajo costo. Además, como se ha expuesto, el productor puede considerar el tratamiento de efluentes como problema prioritario a solucionar y la generación de energía como un beneficio secundario. Para la sociedad son beneficios tanto la disminución de la contaminación, de las emisiones, la energía distribuída y la diversificación de la matriz energética, lo cual transforma a esta tecnología en una opción de política de estado.

Las condiciones para que la producción de biogás en establecimientos de cría intensiva y tambos genere beneficios económicos, están relacionadas con las distintas combinaciones posibles entre factores como, tipo de tratamiento actual de residuos y efluentes, calidad de abastecimiento de energíay precio, posibilidad de vender energía a la red, escala del establecimiento, infraestructura existente y utilización de biofertilizantes en el propio establecimiento. Resta evaluar si las condiciones propicias pueden cumplirse en una gran proporción de establecimientos. En la tabla 8 se define en forma preliminar las ventajas, desventajas y temas a estudiar de los distintos tipos de producción.

Tipo de producción

Ventajas Desventajas Temas a estudiar

Porcino

- Alta recolección de excretas- Concentración de sólidos adecuada- Posibilidad de generar electricidad para vender a la red- Necesidad de gas para calefacción- Existencia debiodigestores en establecimientos porcinos

- Consumo de energía

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en funcionamiento

Tambo

- Existencia de infraestructura para recolección de excretas en parte del ciclo productivo

- Baja recolección de excretas- Baja concentración de sólidos- Para generar electricidad se necesita una escala muy grande

- Posibilidad de aumentar la concentración de sólidos- Consumo de energía

Feedlot

- Alta concentración de animales

- Piso inadecuado para recolección de excretas y muy caro de modificar- Baja necesidad de energía

- Viabilidad de recolección de excretas en las partes del corral con hormigón- Consumo de energía

Avícola

- Necesidad de gas para calefacción

- Flujo de residuos no continuo- Elevado contenido de nitrógeno en guano

- Viabilidad técnica de producción de biogás con guano- Disponibilidad de superficie para aplicar residuos del biodigestor- Consumo de energía

Tabla 8. Resumen de las ventajas y desventajas comparativas para la instalación de biodigestores en cada tipo de producción.

De acuerdo a lo relevado, puede afirmarse que se están dando varios factores que confluyen para favorecer a la viabilidad de sistemas integrales de biogás, enumerados a continuación:

- Los productores cada vez tienen más conciencia de que los residuos y efluentes de sus establecimientos generan un problema ambiental y es necesario resolverlo.

- La normativa se ha actualizado en los últimos años, requiriendo habilitaciones y sistemas de tratamiento de efluentes.

- Se conocen más casos de control, denuncias y clausuras a establecimientos de cría intensiva y tambos por problemas de contaminación.

- La solución técnica está disponible en Argentina y comercialmente en una etapa madura en muchos países., requiriendo una puesta a punto local.

- En muchos casos los biodigestores pueden ser la solución más atractiva para el tratamiento de efluentes con respecto a otros sistemas.

- Aunque en forma muy incipiente, se han comenzado a instalar biodigestores en establecimientos de cría intensiva y tambos (en particular, granjas porcinas) en los últimos cuatro años, llegando a una veintena actualmente y con algunos proyectos en preparación.

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- Hoy, esta tecnología es viable principalmente en producción porcina en confinamiento.- La situación energética nacional requiere de nuevas fuentes de energía.

En función de este relevamiento, concluimos que la instalación de sistemas integrales de biogás (como proyectos integrales considerando todos los aspectos involucrados: tratamiento de efluentes, biofertilización, generación de energía y en algunos casos de electricidad) es una opción atractiva y viable bajo un análisis general preliminar. En un futuro trabajo profundizaremos sobre cada aspecto específico de este tipo de proyecto en su versión íntegra.Será indispensable informar al productor sobre la posibilidad de solucionar el problema de efluentes –y generar energía- con un biodigestor y que el mismo pueda acceder a un asesoramiento.

Sería necesario contar con un marco legal que facilite la fijación de condiciones y precios para la generación distribuida de energía con conexión a red, para introducir precios que incentiven al productor a invertir en esta tecnología que beneficia a la sociedad toda.

Como continuidad de este trabajo, entonces, el próximo paso será evaluar en detalle la factibilidad económica en base a los modelos de establecimientos representativos que hemos desarrollado.

ACLARACIÓN SOBRE LA CRONOLOGÍA DEL TRABAJO

La presente línea de trabajo se inició con un relevamiento realizado inicialmente en el marco de consultorías para el PROSAP y fue continuado y profundizado por interés personal, demanda de productores, y eventualmente se decidió abordarlo como línea de trabajo de AgroEco, constituyendo hoy un eje central de la propuesta de la consultora.

En este sentido, durante este proceso las fuentes fueron consultadas inicialmente como parte del trabajo para PROSAP, y posteriormente como parte de la investigación realizada independientemente, siendo ésta última la que permitió la elaboración del presente documento

Algunos aspectos del trabajo reflejan esta cronología, en particular el hecho que los datos no están todos puestos al día o reflejan la misma etapa de la investigación y pueden aún tener desarrollo desigual. Estamos trabajando para pulir estos aspectos en una versión actualizada del presente documento. Asimismo, la mencionada progresión cronológica en la que fuimos profundizando el estudio de los sistemas integrales de biogás se ve reflejada en que los actores clave consultados fueron contactados en el marco de las distintas iniciativas de las que fuimos formando parte y con distintos abordajes.

Este documento es el producto de esa trayectoria, puede tener aún un desarrollo poco uniforme y por ello lo consideramos preliminar.

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Comunicación PersonalConsultas a actores relevantes

Se mantuvieron reuniones con los siguientes actores:

- Jorge Hilbert. Coordinador del Plan Nacional de Bioenergía. INTA.

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- Gabriel Vázquez Amábile. Responsable Proyecto Ambiente de AACREA.- Nazareno Castillo y Álvaro Zopatti. Oficina de Cambio Climático. Secretaría de Ambiente y

Desarrollo Sustentable.- Patricia Millares y Karina Lamelas de la Dirección de Porcinos, Aves de Granja y No

Tradicionales, del Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca de la Nación.- Visitas y reuniones con productores de diez establecimientos (cinco porcinos, un avícola,

dos tambos y dos feedlots) de las Provincia de Buenos Aires, Córdoba y Santa Fe.- Visita y reunión con dos productores porcinos con biodigestores en la Provincia de Buenos

Aires.- Cristian Feldkamp. Coordinador Comisión Ganadería de AACREA.- Santiago Fariña. Coordinador Comisión de Lechería de AACREA.- Empresas proveedoras de biodigestores:

o Eduardo Groppelli de EG Ingenieríao Héctor Raimunda de PFI Energy and Ecologyo Martín Pinos y Ezequiel Weibel deBiogás Argentinao Diego Barreiro de Biomax y Universo Porcinoo Horacio Pinasco y Julieta Lopez de Tecnored.o Guido Casanovas de IFES

- Alejandra Herrero, Cátedra de Bases Agrícolas (Fac. Cs. Veterinarias UBA), Coordinadorade Comisión Técnica APROCAL de Evaluación de Impacto ambiental y manejo de agua y efluentes en tambos.

- Equipo biogás del INTA. Marcos Hall, Coordinador del Proyecto Energías Renovables para la Agricultura Familiar; Sergio Justanovich, IPAF Región Pampeana; Lucas Gallo Mendoza, EEA Reconquista; Mariano Butti, Instituto de Ingeniería Rural INTA Castelar.

- Karina García, EEA INTA Rafaela, especialista ambiental, Grupo Calidad de Leche y Agroindustria.

- Solange Preuss y Rodrigo Troncoso de la Cámara Argentina de Feedlot.- Lucas Tasso de la Federación Argentina de Cooperativas Eléctricas- Miguel Almada de PROBIOMASA

También se contactó a:- Miguel Grynblat del sistema de biodigestor Biobolsa.- Juan Ignacio Paracca de la Secretaría de Energía de la Nación, del Programa Probiomasa. - Biotecsur (Chile). Empresa proveedora de biodigestores.

ANEXO

Metodología para determinar la escala de los modelos

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Para el caso de los tambos se tomó como información la distribución de existencias bovinas y unidades productivas de tambos agrupados en cuatro estratos de acuerdo a la cantidad de animales según el informe de SENASA (2012): menos de 100, entre 101 y 500, entre 501 y 1000, y más de 1000. Como representativo de pequeña escala se calculóun promedio de los dos primeros rangos que juntos representan el 85% de los establecimientos y más de la mitad de cabezas, dando 205 animales. Como representativo de establecimiento de mediana escala se tomó el promedio del rango 501 y 1000, dando como resultado 663 animales. Debido a que la estratificación está realizada por cantidad de animales, incluyendo vacas, vaquillonas, novillos, etc., con el fin de obtener el número de vacas lecheras se divide al número obtenido por dos, ya que la relación entre vacas lecheras y animales a nivel nacional es 1:1. Por lo tanto las categorías de tambos de pequeña y mediana escala tendrán 102 y 331 vacas lecheras respectivamente. Para la escala de grandes establecimientos, se tomó el promedio del estrato mayor mencionado en el párrafo anterior, teniendo en cuenta las mismas consideraciones, dando como resultado 893 vacas lecheras.

Para el caso de los porcinos se estableció la cantidad de madres representativas de establecimientos pequeños y medianos en base a un informe de SENASA (2012) que propone cinco estratos,desde “1 a 10” madres y hasta “más de 500”. Para determinar el número de madres para un establecimiento pequeño se realizó el promedio de los dos primeros estratos (de “1 a 10” y de 11 a 50 madres) que comprenden el 95% de los establecimientos y el 50 % de cerdas madres, dando como resultado siete madres. Para definir el nivel de establecimiento medio se realizó un promedio de los dos estratos siguientes (de 51 a 100 y de 101 a 500) los cuales representan el 4% de los establecimientos y el 35% de las cerdas madres, dando como resultado 111 madres. Para los establecimientos grandes de porcinos se realizó un promedio de la categoría “más de 500”, dando como resultado 1172 madres.

El número de cerdos total en los establecimientos porcinos se calculó a partir de la cantidad de madres considerando el promedio dado para establecimientos de distinta escala. Para los establecimientos chicos se tomó un valor de 11 cerdos por madre por año y para establecimientos medianos un valor de 13 cerdos por madre por año (se tomó como referencia a ONCCA 2011). Se asume un padrillo por cada diez madres (Ghida Daza 2011). Para el cálculo de los kg totales se tomó un valor de peso de una madre 135 kg (Universo Porcino 2013), para los capones 105 kg (ONCCA 2011) y para los padrillos de 140 kg.

Para el caso del feedlot, el informe de SENASA (2011) divide en seis estratos de acuerdo al número de cabezas, comenzando con el estrato “hasta 500” y terminando con el estrato “más de 10.000”. Para determinar el establecimiento pequeño se realizó un promedio del número de animales de los dos estratos menores, o sea de las categoría “hasta 500” y “501 a 1000”, ya que estas representan más de 80 % de los establecimientos y el 36 % de bovinos, dando como resultado 244. Para el nivel medio se realizó un promedio de los dos estratos siguientes, “de 1001 a 2500” y de “2501 a 5000”, dando como resultado 2033 vacunos. Para la cantidad de animales representativa de establecimientos grandes se realizó un promedio de los dos estratos más grandes, de 5001 a 10000 y “más de 10000”, dando como resultado 9165 cabezas.

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Cálculo de cantidad de estiércol por establecimiento

Cantidad de establecimientos medianos y grandes: porcinos (2571), feedlot (228), tambos (1634) que suman 4433.

Animales en establecimientos por cantidad de estiércol: Porcinos: 1909054x2.5kg=4772635 kg; Feedlot: 627614 x 20kg = 12552280 kg; Tambos: 758610x4kg = 3034440 kg. Total de estiércol: 20359355 kg. (SENASA 2011, SENASA 2012a, SENASA 2012b).

Coeficientes utilizados para el cálculo de producción de biogás, excretas, efluentes y generación de electricidad para los distintos tipos de producción y escala

Porcinos

Excretas cerdos 60 madresCantidad Peso promedio % excretas días de exist Kg excretas

Madres 60 130 3 365 85410Lech x año tot 780 50 4 334 521040Padrillos 5 130 3 365 7117,5

tot 613567,5Prom/día 1681,0

Excretas cerdos 360 madresCantidad Peso promedio % excretas días de exist Kg excretas

Madres 360 130 3 365 512460Lech x año tot 6120 50 4 334 4088160Padrillos 30 130 3 365 42705

tot 4643325Prom/día 12721,4

Sólidos volátiles (% de excrementos totales): 10 (ASAE 2003)m3 de biogás/kg S.V: 0.45 (Hilbert 2010 y Masse et al. 2011)Consumo para calefacción del biodigestor: 30% del biogás generado.Relación KWh por m3 de biogás (electricidad): 2 (Hilbert 2010, Biogás 2008)

Tambos

Cantidad de excretas recolectables por día por vaca: 4kgSólidos volátiles (% de excrementos totales): 7 (Hilbert 2008)m3 de biogás/kg S.V: 0.31 (Hilbert 2010)

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Consumo para calefacción del biodigestor: 30% del biogás generadoRelación KWh por m3 de biogás (electricidad): 2 (Hilbert 2010, Biogás 2008)

Feedlot

Cantidad de excretas promedio recolectables por animal por día considerando piso de hormigón: 7.5kgSólidos volátiles (% de excrementos totales): 7 (Hilbert 2008)m3 de biogás/kg S.V: 0.31 (Hilbert 2010)Consumo para calefacción del biodigestor: 30% del biogás generadoRelación KWh por m3 de biogás (electricidad): 2 (Hilbert 2010, Biogás 2008)

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