{"id":6028,"date":"2016-09-05T13:45:47","date_gmt":"2016-09-05T18:45:47","guid":{"rendered":"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=6028"},"modified":"2016-09-05T13:45:47","modified_gmt":"2016-09-05T18:45:47","slug":"estimacion-del-potencial-teorico-de-biogas-en-una-granja-de-produccion-lechera-de-tabasco","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=6028","title":{"rendered":"Estimaci\u00f3n del potencial te\u00f3rico de biog\u00e1s en una granja de producci\u00f3n lechera de Tabasco"},"content":{"rendered":"

\"Figura<\/p>\n

LORENA MERCEDES S\u00c1NCHEZ PEDRERO*, JOS\u00c9 RAM\u00d3N LAINES CANEPA*, JOS\u00c9 AURELIO SOSA OLIVIER*<\/p>\n

CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 19, No. 80, JULIO-AGOSTO 2016<\/p>\n

En el a\u00f1o 2014 la actividad agropecuaria aport\u00f3 2.8% del Producto Interno Bruto al pa\u00eds (PIB), destac\u00e1ndose el sector pecuario (ganader\u00eda, av\u00edcola y ap\u00edcola). De la producci\u00f3n de ganado bovino 64.78% se realiza en diez estados de la rep\u00fa- blica, siendo Tabasco el s\u00e9ptimo lugar, con 1\u2019583,656 cabezas aproximadamente, (1,2) tanto en producci\u00f3n de carne como l\u00e1cteos. Cabe resaltar que el manejo de las excretas representa un punto de atenci\u00f3n importante. Se estima que un bovino lactante cuyo peso promedio es 500 kg, genera aproximadamente 68 kg de excretas por cada 1000 kg de peso. (3,4) Con base en lo reportado por S\u00e1nchez, (3) Pino et al. (4) y SIAP, (1) se puede estimar que en Tabasco se generan 53\u2019844,304 kg de excretas al d\u00eda. En su mayor\u00eda, estas actividades generan importantes cantidades de residuos (biomasa), principalmente org\u00e1nicos, siendo un recurso potencial en la producci\u00f3n de energ\u00edas renovables, o un riesgo potencial de contaminaci\u00f3n. Los sistemas de producci\u00f3n de leche de tipo org\u00e1nico impactan en menor magnitud al agua y al suelo, pero emiten m\u00e1s gases de efecto invernadero (GEI), comparados con los sistemas de producci\u00f3n de leche convencional. (5) Los GEI que se generan con mayor frecuencia son el metano (CH4<\/sub>), di\u00f3xido de carbono (CO2<\/sub>) y \u00f3xido nitroso (N2<\/sub>O), Mara\u00f1\u00f3n (6) menciona que en Espa\u00f1a, en 2008, la contribuci\u00f3n del sector agr\u00edcola a las emisiones de GEI fue de 9.6% con 38.95 Mt CO2<\/sub>-eq, siendo la ganader\u00eda la actividad que aport\u00f3 53.8%de CO2<\/sub>-eq; (3,6) sin embargo, esta actividad no s\u00f3lo afecta al ambiente, sino que perjudica a la poblaci\u00f3n debido al consumo de agua contaminada con esti\u00e9rcol, la cual tiene bacterias pat\u00f3genas como la Escherichia coli que provoca diarrea y gases abdominales, as\u00ed como altos contenidos de nitratos, el cual reduce la capacidad de transporte de ox\u00edgeno en la sangre.4 La biomasa puede ser generada en tres grandes grupos: a) residuos s\u00f3lidos urbanos; b) residuos generados en actividades agropecuarias y c) cultivos y plantaciones con prop\u00f3sitos energ\u00e9ticos. (2) La digesti\u00f3n anaerobia es un proceso apropiado en el aprovechamiento de la biomasa como fuente de energ\u00eda en \u00e1reas rurales para su desarrollo, maximiza el manejo sustentable y recuperaci\u00f3n de\u00a0los residuos org\u00e1nicos transformados en biog\u00e1s. (7,8) En M\u00e9xico se generan 137.1 GWh a-1<\/sup> con el aprovechamiento de biog\u00e1s, los residuos agr\u00edcolas actualmente generan 1.1 GWh a-1<\/sup>. (9) Un proceso de biofermentaci\u00f3n de las excretas reduce 66% de las emisiones de metano y \u00f3xido nitroso y 98% de los olores, lo que resulta beneficioso para el ambiente y la sociedad. (4) La digesti\u00f3n anaerobia es un proceso de conversi\u00f3n biol\u00f3gica por medio de una transformaci\u00f3n bioqu\u00edmica, en la que el carb\u00f3n org\u00e1nico es oxidado para convertirlo en CO2<\/sub> y reducirlo a CH4<\/sub> . (10) Los digestores anaerobios son sistemas herm\u00e9- ticos que proporcionan condiciones anaerobias para la fermentaci\u00f3n de sustratos y producci\u00f3n de biog\u00e1s, obteniendo beneficios econ\u00f3micos y ambientales. S\u00e1nchez3 se\u00f1ala que el empleo de los biodigestores hace que la captaci\u00f3n del biog\u00e1s se maximice y pueda emplearse en forma de calor, como sustituto de la le\u00f1a, o bien, como fuente de electricidad. Es importante se\u00f1alar que en la producci\u00f3n de biog\u00e1s intervienen diversos factores que influyen en el proceso, los cuales pueden provocar un incremento en la generaci\u00f3n. Sutaryo et al., (11) al realizar experimentos empleando excretas de ganado lechero con tiempos de retenci\u00f3n hidr\u00e1ulica (TRH) de 70 d\u00edas, obtuvieron una producci\u00f3n de metano de 138.2, 155.6, 157.4 y 196.7 L kg-1 SVT, en R4, R3, R2 y R1, respectivamente. (11) Sin embargo, la aplicaci\u00f3n de esta tecnolog\u00eda a gran escala en cuesti\u00f3n a lo se\u00f1alado por Cavinato et al.12 puede presentar valores inferiores en comparaci\u00f3n con los de una escala piloto, debido a que esta escala permit\u00eda una mejor degradaci\u00f3n de los sustratos, incrementando la producci\u00f3n total del biog\u00e1s, en la que los resultados obtenidos de las escalas \u2013real y piloto\u2013 fueron 0.54 m3<\/sub> kg-1<\/sup> SVT a escala piloto y 0.45 m3<\/sub> kg-1<\/sup> SVT escala real, se\u00f1alando que la producci\u00f3n de biog\u00e1s en el reactor a escala piloto result\u00f3 ser significativamente m\u00e1s elevada que a gran escala, con un contenido de CH4<\/sub> de 58.8 y 52.3%, respectivamente, aun con la implementaci\u00f3n de excretas de ganado lechero, con restos de comida y cultivos\u00a0energ\u00e9ticos. (12) El objetivo del presente trabajo es determinar la generaci\u00f3n de biog\u00e1s te\u00f3rica en una granja lechera a partir de las excretas generadas en el \u00e1rea de vientre.<\/p>\n

M\u00c9TODO<\/strong><\/p>\n

La granja de estudio (figura 1) se encuentra ubicada en el municipio de Jalapa, Tabasco, que actualmente cuenta con 186 animales distribuidos en sus respectivas \u00e1reas: sementales, becerros, vientre, novillonas y de engorda.<\/p>\n

\"Figura

Figura 1. \u00c1rea de vientre.<\/p><\/div>\n

Para este estudio se tomaron en cuenta s\u00f3lo los animales del \u00e1rea de vientre, con 80 cabezas de ganado (tabla I), cuya finalidad es la producci\u00f3n de leche.<\/p>\n

\"tabla_I_descripcion_de_la_granja_area\"<\/p>\n

\"fig_2_pesaje_excretas_de_vaca\"<\/p>\n

 <\/p>\n

Las excretas generadas en la secci\u00f3n de vientre fueron recolectadas y pesadas (figura 2) para realizar una muestra compuesta. Se realiz\u00f3 el m\u00e9todo de cuarteo en base a la NMX- 015-AA-1985,13 para obtener una muestra representativa y posteriormente realizar los an\u00e1lisis del laboratorio.<\/p>\n

Caracterizaci\u00f3n elemental<\/strong><\/p>\n

Las muestras fueron previamente secadas a 103\u00b15\u00b0C durante 24 h,14 despu\u00e9s se pulverizaron y envasaron para su env\u00edo a la Unidad de Servicio y Apoyo a la Investigaci\u00f3n (USAI) de la Facultad de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica de la Universidad Nacional Aut\u00f3noma de M\u00e9xico (UNAM) \u2013laboratorio acreditado ante la ema\u00ae\u2013 para determinar su composici\u00f3n elemental. Se determin\u00f3 el contenido de carbono, hidr\u00f3geno, nitr\u00f3geno y azufre, cada determinaci\u00f3n se efect\u00fao por triplicado (tabla II), empleando un Analizador Perkin Elmer\u00ae modelo PE 2400.<\/p>\n

C\u00e1lculo del potencial te\u00f3rico de biog\u00e1s<\/strong><\/p>\n

Los resultados elementales se utilizaron en la estimaci\u00f3n te\u00f3- rica de la generaci\u00f3n, composici\u00f3n y rendimiento de biog\u00e1s, con respecto a los valores de SVT, utilizando la metodolog\u00eda de f\u00f3rmulas qu\u00edmica m\u00ednima (ecuaci\u00f3n 1) reportada por Tchobanoglous et al. (15)<\/p>\n

\"ecuacion_1_2_3_biogas\"<\/p>\n

RESULTADOS Y DISCUSI\u00d3N<\/strong><\/p>\n

Con base en lo reportado por S\u00e1nchez,3 en la granja mensualmente se generan 189,720 kg de excretas, donde solo el \u00e1rea de vientre genera 81,600 kg.<\/p>\n

Caracterizaci\u00f3n elemental<\/strong><\/p>\n

En la tabla II se puede observar la composici\u00f3n elemental de las excretas de ganado lechero.<\/p>\n

\"tabla_II_caracterizacion_elemental_de_las_excretas\"<\/p>\n

C\u00e1lculo del potencial te\u00f3rico de biog\u00e1s<\/strong><\/p>\n

Se determin\u00f3 la siguiente ecuaci\u00f3n qu\u00edmica (ecuaci\u00f3n 4) con base en los resultados elementales.<\/p>\n

\"ecuacion_4_tabla_III_biogas\"<\/p>\n

En la tabla II se presentan los valores te\u00f3ricos de generaci\u00f3n de biog\u00e1s y rendimientos en masa de un periodo de 30 d\u00edas de generaci\u00f3n, con base en las ecuaciones 2 y 3.<\/p>\n

De acuerdo a los resultados te\u00f3ricos, las excretas de ganado lechero obtuvieron una producci\u00f3n de biog\u00e1s de 14,860.13 m3<\/sub>\u00a0mes-1<\/sup>, con un rendimiento de 860.60 m3<\/sub> kg-1<\/sup> de SVT mayor a lo reportado Sutaryo et al. (11) Los valores te\u00f3ricos calculados en la composici\u00f3n de biog\u00e1s son similares a los reportados por Cavinato et al. (12) y Comino et al., (16) para el CH4<\/sub>, 52.3 y 53%, respectivamente. El CO2<\/sub> calculado es ligeramente inferior a lo observado por Comino et al.16 de 46.8%. Finalmente, el H2 S calculado es superior a lo reportado por Cavinato et al. (12) con 0.0483%. (11,16)<\/p>\n

CONCLUSI\u00d3N<\/strong><\/p>\n

Es importante considerar el potencial que tienen las granjas lecheras para la producci\u00f3n de biog\u00e1s, las cuales pueden aprovecharse como generadoras de energ\u00eda a partir de los residuos org\u00e1nicos generados en ellas, atendiendo al manejo y tratamiento adecuado que estos materiales requieren.<\/p>\n

RESUMEN<\/strong><\/p>\n

La digesti\u00f3n anaerobia es un proceso que maximiza el manejo de los residuos org\u00e1nicos para su aprovechamiento como fuente de energ\u00eda. El presente trabajo tiene el objetivo de estimar la potencialidad te\u00f3rica en la generaci\u00f3n de biog\u00e1s en una granja lechera en el municipio de Jalapa, Tabasco. Se realizaron muestreos y determinaciones elementales de las excretas generadas en el \u00e1rea de vientre. La producci\u00f3n te\u00f3rica de biog\u00e1s obtenida fue de 14,860.13 m3<\/sub>\u00a0mes-1<\/sup> con un rendimiento te\u00f3rico de 860.60 m3<\/sub> kg-1\u00a0<\/sup>de SVT.<\/p>\n

Palabras clave:<\/strong> biog\u00e1s, excretas, vacas lecheras.<\/p>\n

ABSTRACT<\/strong><\/p>\n

The anaerobic digestion is a process that maximizes the use of organic waste for its use as an energy source. This study has the objective of estimating the theoretical potential in the generation of biogas from a dairy farm in the municipality of Jalapa, Tabasco. Sampling and elemental determinations of excreta generated in holding pens were made. The theoretical production of biogas obtained was 14,860.13 m3<\/sub>\u00a0mes-1<\/sup>, with a theoretical yield of 860.60 m3<\/sub> kg-1<\/sup> of SVT.<\/p>\n

Keywords:<\/strong> biogas, manure, dairy cows.<\/p>\n

 <\/p>\n

* Universidad Ju\u00e1rez Aut\u00f3noma de Tabasco.<\/p>\n

Contacto: ing_javo@hotmail.es<\/p>\n

 <\/p>\n

REFERENCIAS <\/strong><\/p>\n

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Recibido: 11-11-15<\/p>\n

Aceptado: 13-03-16<\/p>\n

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