018_Biodigestores_de_Tamaño_Mínimo_para_Granjas_Porcícolas

8/12/2019 018_Biodigestores_de_Tamao_Mnimo_para_Granjas_Porccolas

1/46

Biodigestores de Tamao Mnimo

para Granjas Porccolas

FIRA BOLETN INFORMATIVO|NUEVA POCA |NUM. 18 |AO 2012


2/46

1

Biodigestores de Tamao Mnimo

para Granjas Porccolas

FIRA BOLETN INFORMATIVO|NUEVA POCA

|NUM. 18

|AO 2012

1


3/46

Biodigestores de Tamao Mnimo para Granjas Porccolas

22

Grupo EditorialEdgar Torres [email protected] de Estudios y Evaluacin deProgramas

Efran Fernndez [email protected]

Subdireccin de Comunicacin Institucional

Documento elaborado por:Ing. Carlos Javier Almanza [email protected]. Marco Antonio Cabello [email protected] Luis Fernando Iruegas [email protected]

MVZ Eduardo Trejo [email protected]

Certificado de reserva otorgado por elInstituto Nacional de Derecho de AutorNo. 04-2010-100714071900-102

PublicacinFideicomisos Instituidos en Relacin con laAgricultura, su distribucin es gratuita.Este documento puede ser consultadoelectrnicamente en www.fira.gob.mx

EdicinLiliana Ruede Alcocer

[email protected] de Comunicacin Institucional

ImpresinAbril 2012.

Las opiniones aqu expresadas son responsabilidadde los autores y no necesariamente reflejan los puntosde vista y polticas de FIRA. La reproduccin total oparcial de la informacin aqu contenida es permitidasiempre y cuando se reconozca como fuente a laDireccin de Estudios y Evaluacin de Programas.


4/46

3

RODRIGO SNCHEZ MJICADirector General

ALBERTO LARA LPEZDirector General Adjunto de Finanzas

ULISES MORENO MUNGUADirector General Adjunto de Administracin y Jurdica

LUIS ROBERTO LLANOS MIRANDADirector General Adjunto de Promocin de Negocios

JOS VILLASANA GUTIRREZDirector General Adjunto de Inteligencia Sectorial

JOS ONSIMO HERNNDEZ BELLODirector General Adjunto de Crdito

PABLITO DIEGO VALDERRBANO HERNNDEZ

Director General Adjunto de Sistemas y Operaciones

JUAN JOS MEJA GUZMNTitular del rgano Interno de Control en FIRA

Directorio

3


5/46


44


6/46

5

788

99111214

1517

19191919192020

23

25252627272931313134

37

38

39

40

Contenido

1. Introduccin ...................................................................1.1 Objetivo general...................................................................1.2 Objetivos particulares...........................................................

2. Sistemas porccolas........................................................2.1 Tipos....................................................................................2.2 Tamaos de empresa..............................................................2.3 Generacin de desechos.........................................................

2.3.1 Ineficiencias que aumentan los desechos.....................

2.3.2 Materia orgnica...........................................................2.3.3 Minerales....................................................................

3. Alternativas de eliminacin de desechos..........................3.1 Mtodos de eliminacin..........................................................

3.1.1 Incorporacin al suelo.................................................3.1.2 Ensilaje de estircol de cerdo..........................................3.1.3 Composteo..................................................................3.1.4 Oxidacin....................................................................3.1.5 Humedales..................................................................

3.2 Comparacin de procesos aerbicos y anaerbicos....................

4. Digestores anaerbicos....................................................4.1 Reduccin de materia orgnica.............................................4.2 Produccin de biogs.............................................................4.3 Modelos de biodigestores.....................................................

4.3.1 Biodigestor convencional, gran volumen.......................4.3.2 Biodigestor de bolsa, pequeo volumen.......................4.3.3 Biodigestor de tanque fijo, pequeo volumen....................

4.4 Modelos de granjas porccolas e inversin en biodigestores.......4.4.1 Tamaos de empresas e inversin necesaria.....................4.4.2 Recursos necesarios y beneficios.................................

5. Conclusiones...................................................................

6. Bibliografa.....................................................................

7. Agradecimientos..............................................................

8. Anexo fotogrfico............................................................


7/46


6


8/46

7

1. Introduccin

La humanidad est aumentando su poblacin y su nivel socioeconmico, por lo quedemandar, entre otras necesidades, ms alimentos de origen animal. Esta necesidaddebe atenderse sin agravar otros problemas relacionados con la ganadera, como eldeterioro de los recursos naturales y el calentamiento global.

La carne de cerdo es la de mayor consumo y produccin en el mundo y las tendenciasindican que su predominancia continuar en este siglo. Su impacto alimentario,

socioeconmico y ambiental es muy grande, por lo que tiene extrema importanciasolucionar los problemas relacionados con la actividad.

Las granjas porccolas, como otros sistemas ganaderos en confinamiento, generandesechos que si no se eliminan pueden acumularse y ocasionar problemas comocontaminacin de suelo, agua y aire, de salud pblica como la proliferacin de faunanociva y molestias a la comunidad.

Los sistemas productivos modernos, que cada vez deben ser ms eficientes ycumplir normas ms estrictas, tienen que hacer un manejo integral de desechos,que incluye reducir la cantidad de excreta generada y eliminarla sin daar suelos niaguas. Las emisiones de contaminantes atmosfricos deben atenderse tambin enforma prioritaria.

El calentamiento global actual se origina de varias fuentes, incluyendo los sistemasagropecuarios. La gravedad de sus consecuencias nos obliga a hacer todos losesfuerzos posibles por reducir la causa del problema, que es el aumento acumulativode gases de efecto invernadero (GEI) en la atmsfera. Una parte importante de estosse originan de la descomposicin de desechos de granjas. Los biodigestores ofrecen

una respuesta prctica a este problema, pues son sencillos, asequibles y ofrecenbeneficios muy interesantes.

Actualmente, se estn construyendo gran nmero de biodigestores en granjas deproductores con alto inventario de animales. Es decir, hay tecnologa, infraestructuraempresarial y financiamiento para biodigestores en grandes granjas porccolas. Sinembargo, no se identifica un impulso semejante para las granjas menores.

En el presente documento, se revisan y presentan posibilidades actuales para laaplicacin de estas tecnologas en proyectos de menor escala, con un enfoque de

viabilidad econmica-financiera.

1. Introduccin


9/46


8

1.1 Objetivo general

El presente documento, busca revisar y evaluar los beneficios de la digestinanaerbica de desechos de granjas porccolas para reducir la contaminacin deagua, suelo y aire, en cumplimiento de las normas ambientales vigentes y aadirvalor mediante su aprovechamiento, en empresas porccolas comerciales de tamaopequeo o mediano.

Adems, se buscar determinar a partir de informacin censal cul es la poblacin

potencial de granjas porccolas que cumplen con las caractersticas mnimasnecesarias para contar con un biodigestor financieramente viable.

1.2.Objetivos particulares

Describir sistemas de procesamiento de desechos de granjas porccolas,estandarizados y replicables que comprendan el uso de biodigestores anaerbicosen empresas medianas o pequeas.

Evaluar en trminos econmicos los proyectos de sistemas de eliminacin dedesechos considerados como los ms idneos.

Estimar la poblacin objetivo que requiere ser atendida con crdito


10/46

9

2. Sistemas porccolas

2.1 Tipos

La carne de cerdo es la de mayor produccin y consumo en el mundo, sobrepasandoactualmente los 100 millones de toneladas anuales. Esta produccin, que generanlos cerdos de engorda para abasto, incluye la crianza de las estirpes de gentica delite, granjas multiplicadoras y el pie de cra comercial.

La mencionada produccin se lleva a cabo mediante sistemas de tipos muy diferentes,desde los sistemas campesinos agroecolgicos, hasta las mega empresas que losproducen con eficiencia y que conllevan las ventajas de la integracin y la produccina escala.

Los sistemas campesinos agroecolgicos no tienen problema de eliminacin deestircol, pues ste se incorpora en su mismo terreno. En cambio los sistemasde traspatio y en confinamiento, presentan mayores problemas para eliminar losdesechos ya que no poseen suficiente terreno en donde aplicarlos.

Los grandes productores y las mega empresas tienen el mayor volumen deacumulacin de estircol, por lo que es comn que stos apliquen algn tipo demtodo de eliminacin o reduccin de las excretas porcinas, incluyendo la separacinde slidos y lquidos que se deben procesar por separado, as como otros mtodosque se mencionan posteriormente en este documento y que no siempre funcionansatisfactoriamente, pero que de cualquier forma representan una inversin y loscorrespondientes costos operativos.

Las empresas de tamao intermedio son las que pueden tener ms problemas con

los desechos animales, pues muchas de stas no disponen del terreno o los recursospara asimilar los desechos ni las instalaciones para procesarlos.

De acuerdo con la informacin disponible, una generalizacin de las caractersticasde las empresas porccolas de distinto tamao en Mxico se puede resumir comosigue:

2. Sistemas porccolas


11/46


10

Caracter

sticasdegranjasporccolastpicas,

deacuerdoaltamao

Rangosde

tamao

1-5

0

51-1

0

0

101-2

00

201-3

00

301-400

401-5

00

501-1

000

1001-2

000

2001-5

000

>5

000

Tipo

Agroecolgico

campesino

Traspatio

Comerc

ialessemitecnificadas

Comercialestecnificadasygrandes

Inventario

censal1/

2,9

46,8

37

229,41

0

162,8

43

92,0

30

61,405

60,9

69

190,2

50

278,1

03

669,0

05

3,9

20,5

49

Sistema

e

inversiones

Sistemas

integrados

agrosilvcolas

yganaderos,

instalaciones

autoconstruidas

Instalacio

nes

rstica

s,

alimentaci

ncon

recursospropios

Instalacionesanticuadasconpocas

inversionesenequipo

Jaulas,

corraletasyequipoespecializ

ados

eninstalacionessencillas

Instalacionesmultisitios,

equipo

especializado.

Alimentacin,

genticaymanejo

reproductivo

sofisticados

Integracin,

costos

Autoconsumo,

mnimos

insumos

Pocosne

xos

asociativ

os,

insumospr

opios,

atiendenmercado

local

Pocopodernegociador,cultiva

n

susgranosforrajeroscomunmen

te.

Inventariocambiantesegnla

rentabilidad

Compranatravsdeorganizaciones

gremiales.

Invierten

trabajofamiliar

Integracin

asociativa,

escala

competitiva

Productividad

Productividad

muylimitada

Orientadosa

minimizarc

ostos,

bajaproduc

tividad

Menosde18cerdosvendidos/vie

ntre/

ao;conversinalimenticiaeneng

orda

de3omayor

18-

20cerdosvendidos/vientre/ao;

conversinalimenticiaenengorda2.7

a2.9

>2

2cerdos/vientre/ao;

conversin

alimenticiaenengorda 0.5 unidadesde Carbono en CO

2+ 0.5

unidades en Carbono celular (encondiciones de abundancia de

sustrato)

Por 1 unidad de Carbono de sustrato> 0.95 unidades de Carbono en(CO

2+ CH

4) + 0.05 unidades en

Carbono celular

Flujo de masa y energa

Por 1 Mol de glucosa (180 g)+3 Mol de O2(96 g) > 3 Mol

CO2+ 3 Mol H

2O (186 g totales)

+ 20 Mol ATP (880 kJ) + 890kJ de calor disipado (31 % dela energa) + 90 g de biomasa(1980 kJ, 69 % de la energa)

Por 1 Mol de glucosa (180 g) >2.85 Mol CH4(2,541 kJ, 88.5 % de la

energa) + 2.85 Mol CO2 + 4.3 Mol

ATP (189.9 kJ) + 131 kJ de calordisipado (4.6 % de la energa) + 9g de biomasa (198 kJ, 6.9% de la

energa)

Reduccin de DBO,DQO y materia orgnica

Ms eficaz y mayor rapidez dedegradacin

Poco eficiente en comparacin conuna planta de tratamiento. Ms lento,por lo que requiere mayor tiempo de

retencin y volumen.

Funcionalidad paraeliminacin dedesechos de granja

Requiere invertir energa en laaereacin y se obtiene mayorcantidad de lodos residuales

(myor crecimiento microbiano).Menor inversin y ms costo de

operacin

Se obtiene el biogas, que es unenergtico util potencialmente y genera

menos lodos residuales (menoscrecimiento microbiano). Mayor

costo de inversin y menor costode operacin, adems del valor del

biogas.

Fuente:FIRA con datos de Gallert, C. and J. Winter, 2005.


26/46

25

4. Digestores Anaerbicos

En trminos generales, se puede decir que se han desarrollado diversos diseos,llamados en comn biodigestores, para aislar, controlar y aprovechar la digestinanaerbica de diversos desechos, como los de granjas porccolas. Algunos tienenprocesos por lotes, y otros con procesos continuos con diferentes medios paraprevenir o solucionar el azolvamiento y acumulacin de slidos precipitados durantesu funcionamiento.

Asimismo, existe una variedad considerable de diseos: hay de construccin slida,con campana flotante o cpula fija, que pueden estar enterrados parcialmente, loque disminuye el efecto de variaciones de temperatura en su funcionamiento; existentambin los de tipo bolsa, que son generalmente horizontales y son ms aptos paralugares ms clidos, pues estn ms expuestos a la temperatura ambiental.

Los biodigestores disminuyen la carga de contaminacin de los desechos degranja, generando adems durante el proceso biogs y biofertilizante, es decirque convierten el problema de los desechos acumulados en recursos con un valorpotencial considerable.

4.1 Reduccin de Materia Orgnica

La reduccin de contaminacin orgnica se ilustra con datos de Arvizu y Huacuz(2003), que muestran una reduccin de DBO

5en 75%, aunque con un nivel an muy

alto, de 10,587 mg por litro a la salida del biodigestor. Los slidos totales y voltilestambin se redujeron en ese proceso.

Durante el funcionamiento en campo, donde no hay controles del proceso, laeficiencia es menor, posiblemente de 50%. Si consideramos que el agua que entraes aproximadamente la misma que sale, la desaparicin o diferencia de DBO

5a la

entrada y la salida es una buena medida de la degradacin de materia orgnica delos desechos.

La materia orgnica que entra al biodigestor puede salir como parte de los siguientescomponentes:



27/46


26

Del biogs, que est compuesto principalmente por CH4, CO2, en menorescantidades vapor de agua, hidrgeno, H

2S, amoniaco, CO y otros gases y

compuestos voltiles.

Slidos flotantes, disueltos y suspendidos en el lquido de salida.

Slidos precipitados y material microbiano en lodos evacuados

Las cantidades relativas de estos componentes varan con diferentes condiciones

de fermentacin.

4.2 Produccin de Biogs

El biogs que se produce por unidad de estircol ingresado vara en cantidad ycalidad. Por ejemplo, la naturaleza del sustrato modifica la cantidad de gas y sucomposicin.

Produccin de biogas, composicin y contenido energtico

SustratoCantidad de

biogas (cm3g-1)% de metano Energa (kWh m-3)

Carbohidratos 746.7 50 4.95

Grasas 1,434.0 71 7.02

Protenas 636.0 60 5.93Fuente: FIRA, con datos de Gallert, C. y J. Winter, 2005.

Otros factores que afectan la eficiencia de los biodigestores son la temperatura,la concentracin de slidos y nutrientes esenciales y la presencia de sustanciasinhibidoras.

Si no hay suficiente actividad de microbios que degraden los sustratos primariosy que agoten el oxgeno presente, no se desarrollarn las poblaciones de bacteriasmetanognicas. El pH debe estar en un rango entre 6.6 y 7.6 y no puede habercidos grasos voltiles en concentraciones mayores a 2-3 g/litro.

La temperatura en que funcionan los biodigestores ptimamente est en el rangomesfilo, entre 30 y 40C, aunque tambin funciona de manera termfila, entre 45

y 60C. En climas clidos pueden funcionar sin necesidad de aplicar calor adicional,aunque son muy sensibles a cambios repentinos de temperatura.


28/46

27

4.3 Modelos de Biodigestores

4.3.1 Biodigestor Convencional, Gran Volumen

Los biodigestores ms comunes instalados actualmente, en su mayora tienen lassiguientes caractersticas:

Son de gran tamao, ocupando ms de media hectrea de fosa y bordos o inclusomucho ms si se considera toda el rea cercada. Son generalmente de tipo bolsa,

siendo los ms comunes los de lmina de geomembrana de polietileno de altadensidad (HDPE) de 1.6 mm de espesor, con soldadura con cordn de polietilenode alta densidad.

En la pileta de ingreso de lquidos y desechos, tienen filtros para retirar partculasmuy grandes que luego se acumulen y azolven o interrumpan el flujo en su interior.En ocasiones hay bombeo para evitar la precipitacin de slidos antes de ingresar.

Adems de los conductos para el ingreso y extraccin de material lquido y del gas,se instalan accesorios para desazolvar peridicamente el contenido y en algunos

diseos, adems, para la agitacin o el calentamiento interior de la cmara delbiodigestor.

Los lquidos evacuados pueden variar en su proceso posterior. Algunos se pasan alagunas de oxidacin, sobre todo cuando no se utiliza en la irrigacin de cultivos.En otros tipos, se acumulan en fosas hasta ser enviados a donde se destinenposteriormente y pueden o no depurarse con un separador de slidos, dndolesdistinto uso a las fracciones slida y lquida.

Hay algunas otras variantes, como por ejemplo, hacer ms biodigestores de menor

tamao, con forma ms alargada para propiciar un flujo ms eficaz del contenido.Otra es el empleo adicional de reactores de alta actividad biolgica, que puedenincrementar el rendimiento del proceso.

Una parte esencial es el proceso del biogs. Se conduce en primer lugar a unsistema de medicin y deshumidificacin. La medicin del biogs es esencial parala certificacin necesaria para obtener bonificacin por ahorro en emisiones de GEI.Despus de medirse, es necesario que se queme el biogs, ya que el metano tiene unalto efecto invernadero, equivalente a 21 veces el del CO

2. Puede incinerarse al aire

libre o de manera que se aproveche su combustin, generando calor o impulsandoun motor o un generador elctrico.



29/46


28

Los biodigestores de gran escala estn proliferando porque las mayores empresastienen la capacidad de hacer las inversiones y gastos de operacin y mantenimientonecesarios, pueden recibir subsidios y financiamiento de diversas fuentes (lasinstituciones actualmente participan en financiamientos y apoyos para biodigestorespara granjas de ciclo completo con ms de 200 vientres porcinos o su equivalencia)y pueden suministrar biogs para la operacin rentable de generadores elctricosadaptables, de ms de 40 kWa.

El costo de un biodigestor de una capacidad de 5,000 m3 de volumen es

aproximadamente como sigue:

Costo tpico de un biodigestor

Capacidad para 5,000 m3de lquidos, volumen total 17,000 m3, $ 2010

Concepto Costo

Geomembrana, tubera, soldadura e instalacin 1,400,000

Obra civil 200,000

Quemador y sistema de manejo de gases 400,000

Suminitro e instalacin de sistemas de agitacin 200,000

Ingeniera y supervisin 60,000

Total 2,260,000

No se contempla la capacidad de generacin elctrica en esta inversin.

Los costos de operacin incluyen el de mano de obra (un empleado), energa elctrica(bombeo, agitacin), mantenimiento y reemplazo de piezas, desazolve peridico,costo de la certificacin o supervisin especializada.

Los beneficios esperados como retorno de este tipo de inversin y costos puedenser:

Cumplimiento normativo ambiental (evitar sanciones y multas) Produccin de bioabono (fertilizante y mejorador de suelo) Posible uso de biogs como combustible Posible uso de biogs para impulsar un generador elctrico (autoconsumo y

cogeneracin) Certificacin para cobro de bonos de carbono


30/46

29

4.3.2 Biodigestor de Bolsa, Pequeo Volumen

Para una pequea granja, que genera una cantidad de desechos a procesar que sepuede manejar manualmente sin altos costos adicionales de mano de obra, existenopciones diferentes de biodigestores de flujo continuo: tanques o bolsas; con almacnde biogs independiente o integrado en el biodigestor; con distintas soluciones parael azolvamiento de slidos o la sensibilidad a cambios de temperatura, etc.8

Los de tipo bolsa son econmicos, rpidos de hacer e instalar. Su durabilidad

y resistencia a eventualidades son los factores ms dudosos en comparacin contipos de construccin rgida pero hay ejemplos satisfactorios funcionando, aunquetambin pueden haber ocurrido fracasos.

En general, es posible afirmar que se pueden hacer del tamao necesario, pero debetomarse en cuenta el tamao del material a utilizar. La geomembrana de polietilenode alta densidad se obtiene en rollos de 30 X 3 m, por lo que es conveniente disearcon dimensiones que permitan usar mejor los rollos.

La cantidad de excretas generadas y la productividad de biogs y metano son muy

variables, pero puede calcularse el volumen requerido como sigue:

Datos cuantitativos para diseo de biodigestores

Concepto Rango de valores

Heces diarias (Kg/cabeza, peso hmedo)

Vientres 2.5 - 5 Kg (lactantes mayor produccin)

Sementales 3 Kg

Engorda 0.03 - 4 Kg

Materia seca en heces (% del peso hmedo) 20 - 35

Volumen / Kg 1 Kg heces hmedas = 1.1 - 1.25 litros

Das de retencin 15 - 30

Agua aadidaIdealmente 2 partes de agua por 1 de

heces

Generacin de biogs0.15 - 0.35 m3/ Kg de heces en base

seca

Concentracin de metano (% del biogs) 50 - 70 %

8 El diseo y los estudios sobre su proceso los realiz el Dr. Ernesto Camarena Aguilar, en la Divisin de Ciencias de la Vida dela Universidad de Guanajuato, Campus Irapuato.



31/46


30

Una manera de calcular el volumen de un biodigestor es la siguiente.

Volumen de contenido=

Produccin diaria de biogs=

Volumen total=

[Volumen de contenido]+[2*Produccin diaria de gas]

En el anexo fotogrfico se puede observar un prototipo de un biodigestor tipobolsa diseado para hogares rurales con pocos animales domsticos (5 bovinospor ejemplo). La bolsa es de membrana de PVC, con proteccin contra rayos ultra

violeta. Tiene instalaciones para depsito y entrada de los desechos, para salidade residuos lquidos con slidos suspendidos y disueltos, conducto para evacuar elbiogs y una tapa removible para retirar slidos acumulados en el fondo cuando sehaga mantenimiento peridico del biodigestor.

El propietario o su familia pueden realizar prcticamente la obra civil necesaria, quees pequea y sencilla.

Con el mismo concepto y tipo se pueden hacer otros mayores, aptos para granjasporccolas pequeas que puedan acarrear los desechos de la granja manualmente,

sin incrementar el costo de mano de obra.

Otros diseos y mtodos pueden ser tambin eficaces, siendo recomendableconsiderar el de polietileno transparente que recomiendan Botero y Preston (1987).Hay que tener en cuenta siempre, en todas las circunstancias, que el metano estxico y explosivo y que deben tomarse las precauciones necesarias, aun cuandoinvolucre mayores inversiones o costos. Hay que tomar medidas preventivas comoun cercado completo, control de roedores y otros animales, un pararrayos o todaslas previsiones que se consideren necesarias.

kg diarios de heces(litros/kg)

1+ agua aadida kg de heces

*[das de retencin]+

[kg diarios de heces] *[% de materia seca] *generacin de biogs

kg de materia seca de heces


32/46

31

Se ha probado el uso tanto del biogs como del abono obtenido, para uso familiary de la pequea unidad productiva, incluyendo el uso como combustible para elfuncionamiento de una bomba de agua.

4.3.3 Biodigestor de Tanque Fijo, Pequeo Volumen

Existen diseos de tanques fijos, de material como mampostera, cemento y varilla ode ferrocemento. Igualmente, pueden usarse tanques metlicos o plsticos.

Estos tipos tienen la ventaja de su resistencia y durabilidad, aunque debe preveralguna manera de retirar los sedimentos acumulados o evitar su deposicin. Adems,el tanque de ferrocemento, puede ser realizado in situ con moldes reutilizables ymano de obra del mismo propietario de la granja.

4.4 Modelos de Granjas Porccolas e Inversin en Biodigestores

4.4.1 Tamaos de Empresas e Inversin Necesaria

Los biodigestores pueden aplicarse en la mayora de las empresas porccolas, conel fin de reducir o evitar la contaminacin de suelo, agua y aire, as como obtenerbeneficios del proceso, como el biogs y el abono resultantes.

Sin embargo, se revisaron las caractersticas de empresas porccolas de los detamao (nmero de cabezas) que se obtuvieron del VIII Censo Agrcola, Ganaderoy Forestal de INEGI para estimar en empresas de cada tipo su rentabilidad, flujosde efectivo y la posibilidad de que financien biodigestores con crdito bancario, sinconsiderar apoyos como la venta de bonos de carbono ni subsidios gubernamentales.

Como lmite superior para definir los tipos de empresas a considerar se establecieronlas de 200 vientres de ciclo completo, o 2,000 cabezas en total. Esto se hace porser el lmite inferior considerado en programas de apoyos gubernamentales, comoel Proyecto de Apoyo al Valor Agregado de Agronegocios con Esquemas de RiesgoCompartido (PROVAR) del Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO) y el Proyectode Bioeconoma, de la Secretara de Agricultura, Ganadera, Desarrollo Rural,Pesca y Alimentacin (SAGARPA), que establecen tamaos mnimos de granjasde 200 y 300 vientres porcinos con ciclo completo, que significan ms de 2,000cabezas de inventario. Estos lmites concuerdan con los implantados por empresase instituciones participantes en el intercambio de bonos de carbono, as como de los



33/46


32

proveedores de biodigestores bajo certificacin de FIRCO, que operan en empresasmayores a esos lmites.

As, se estableci entonces el tamao mnimo de empresa que muestra la capacidadde pago necesaria para recibir financiamiento bancario para biodigestor, encondiciones crediticias especficas.

Para ellos, se consideraron empresas de 150, 100, 50 y 40 vientres. En el siguientecuadro se muestra un resumen de los parmetros y dems caractersticas

consideradas en el modelo de empresa aplicado.

En todos estos casos se consideraron los mismos precios de producto a la venta,as como los mismos costos de alimentos y medicamentos. La productividad enengorda fue la misma, mientras que la eficiencia reproductiva del pie de cra si varien los modelos de diferente tamao. Esto proviene de observaciones en campo degranjas en Guanajuato, de donde se obtuvieron los datos utilizados.

Resumen de parmetros e indicadores de los modelos de granjas

Vientres 40 50 100 150

Inventario 371 465 977 1474

Productividad

Cerdos vendidos / vientre/ao 18.0 18.0 20.1 20.1

Conversin engorda 2.7 2.7 2.7 2.7

Rentabilidad

Utilidad / Kg de cerdo gordo 1/ 2.23 2.48 2.72 2.72

Rendimiento de activos 2/ 7% 10% 13% 14%1/ (Ventas - Costos de Operacin en efectivo anuales) / Kg de cerdo gordo vendidos en el ao

2/ (Ventas - Costos de Operacin en el ao sin depreciaciones ni valor del terreno) / Activos de la empresa

El modelo de 40 vientres es el menor porque es con el que se obtuvo el valor mnimoaceptable del indicador que se us como criterio para determinar la viabilidad definanciamiento para un biodigestor en la granja, la capacidad de pago, con un valorde 1 como umbral de aceptacin.

El volumen del biodigestor se calcul con base en los desechos generados en la

granja durante un periodo en el que se degradan las deyecciones aplicadas al


34/46

33

proceso. Es de tipo bolsa, fabricado con geomembrana negra lisa HDPE de 1.5 mm,que se vende en rollos de 30 X 3 metros.

La inversin considera:

Geomembrana, soldadura y armado Obra civil Estructuras y equipo para extraccin de lodos y evacuacin y combustin de gases Ingeniera, supervisin y capacitacin

El total de la inversin (que incluye IVA), es financiado con crdito y una aportacinmnima de 10% por parte del productor. No se considera ningn subsidio.

El crdito se paga con el efectivo disponible de la empresa despus de cubrir loscostos en efectivo y reservar gastos familiares de 10,000 pesos mensuales. Elcoeficiente de ese dinero disponible entre el pago anual por cubrir es la Capacidadde Pago. Ese es el indicador para decidir si es viable financiar el biodigestor de esamanera.

El valor del biogs (calculado como el valor de su equivalente energtico en gasLP) y del biofertilizante (el valor de mercado de sus contenidos de N, P y K) nocontribuyen a la disponibilidad para pago, ya que no es seguro que haya mercadolocal dispuesto a comprar esos bienes.

Los pagos del crdito son constantes, con un plazo de 3 aos y tasa de intersefectiva de 15 %. Con esas condiciones, se obtuvieron los siguientes resultados.

Inversin en biodigestor, crdito y beneficios

Vientres 40 50 100 150Volumen biodigestor (m3) 122 153 318 479

Inversin ($) 125,007 131,418 222,707 297,794

Crdito ($) 109,482 115,318 199,707 258,694

Pago anual ($) 46,649 49,136 85,093 110,227

Capacidad de pago 1.0 2.3 5.3 6.7

Valor energtico ($ anuales) 117,570 146,498 305,027 460,085

Valor fertilizante ($ anuales) 3,835 4,802 9,997 15,080



35/46


34

Con una Capacidad de Pago de 1 se encontr que en las circunstancias consideradas,las empresas porccolas con 40 vientres o ms pueden recibir financiamiento parainstalar un biodigestor. Preferentemente, deben cumplir tambin con las siguientescondiciones.

En su regin se construyan otros biodigestores en un mismo periodo, de modoque los gastos de los proveedores sean mnimos para cada proyecto y no tenganque encarecerlos. Los proveedores de biodigestores que ya estn en el mercadorealizan proyectos mucho mayores, soportados con subsidios gubernamentales y

evitan proyectos que no estn cercanos a su zona geogrfica, salvo que sean variosproyectos para no elevar los gastos fijos generales de la empresa.

Pertenezcan a una organizacin gremial que permita obtener beneficios adicionales,como podran ser subsidios para los costos de capacitacin y asesora. En caso demltiples proyectos muy cercanos, podran consolidar sus proyectos y abaratarloso mejorarlos con una escala mayor.

Que tengan la capacidad de utilizar en forma provechosa el gas y el abono que seobtienen del biodigestor, para ayudar a pagar el crdito y fortalecer la operacin

de la empresa. Se espera que en un futuro prximo mejore el aprovechamientode esos bienes y que a medida que haya ms conocimiento e innovaciones sedesarrollen ms opciones para beneficiarse de ellos y de otras posibilidades,como la generacin de electricidad en baja escala.

4.4.2 Recursos necesarios y beneficios

De la informacin obtenida del VIII Censo Agrcola, Ganadero y Forestal, encontramosque en los rangos entre 40 y 200 vientres hay 574 empresas, distribuidas comosigue.

Inversin posible en biodigestores en empresas pequeas

Rango en Cabezas 401-500 501-1000 1001-2000

Empresas 135 254 185

Inversin / empresa 125,007 177,063 297,794

Total 16,875,945 44,973,875 55,091,890


36/46

35

En total puede haber una inversin de casi 117 millones de pesos en biodigestores.El financiamiento provendra de crdito y su aportacin, de cumplir las condicionesque pidan los bancos y, preferentemente, cumplir las condiciones mencionadaspreviamente.

Las empresas de ciclo completo mayores de 200 vientres, o su equivalencia, puedenfinanciarse de manera ms favorable, dado su acceso a subsidios gubernamentalesy al mercado de bonos de carbono. Adems, su capacidad de generacin de biogspuede utilizarse para impulsar generadores elctricos como los que hay actualmente

en el mercado, que requieren un aporte de ms de 500 m3

diarios, cantidad muysuperior a la que pueden aportar los diseados para granjas de 150 vientres, porejemplo, que produciran 265 m3.

Los principales beneficios que se obtengan sern los ambientales. Hay beneficiosmonetarios para el productor por reducir o evitar los posibles cargos y multas porexceder los lmites mximos permisibles de contaminantes en sus descargas encuerpos y cursos de agua receptores.

El mejoramiento ambiental que se lograra, por evitar la contaminacin patognica y

mineral del entorno local, beneficia en primer lugar a los productores y sus familiasy trabajadores, pues ellos viven cerca de las granjas. Se evitan los problemas defauna nociva, olores y conflictos con el resto de la comunidad.

La reduccin de emisiones potencial de Gases de Efecto Invernadero (GEI) se estimaen 488 mil toneladas de equivalente de CO

2, provenientes de 34.6 millones de

metros cbicos de biogs generados. La reduccin real depende de la lnea basalde emisiones en las granjas antes de usar el biodigestor, es decir, su nivel actual deemisiones. Si todas utilizan lagunas o pozas anaerbicas para todos sus desechos,la reduccin real sera equivalente a la potencial.

Los beneficios por el valor del biogs que se genere requieren adaptacionesy desarrollos, tanto tcnicos como de integracin de productores, pues losabastecedores de motogeneradores producen maquinaria de gran escala, querequiere cantidades mayores de biogs y un alto consumo de la energa elctricagenerada.

El comercio de bonos de carbono requiere certificacin, inspecciones y medicionesque en estos casos de granjas de pequea escala resultan muy costosos, aunquesiguen siendo una posibilidad para su adecuacin e implementacin en los prximosaos.



37/46


36

Los proyectos de biodigestores tienen como base la conciencia del desequilibrioagroecolgico que ocasionan actividades como la porcicultura si no se manejanadecuadamente, as como del conocimiento de las consecuencias de los desechosgenerados.

No solo debe informarse de ese riesgo, sino del como reducirlo de manera sostenible,sin merma de la competitividad ni afectacin a la comunidad ni el ambiente. Estaposibilidad es la que ofrecen los biodigestores.


38/46

37

5. Conclusiones

Es importante promover el uso de biodigestores en empresas de escala menor a lasbeneficiarias de los programas gubernamentales vigentes, financindolo con susrecursos propios y su capacidad de pago. Esto debe estimular que se desarrollenopciones accesibles de tecnologa, como motogeneradores de tamao adecuadoy esquemas adecuados para aprovechar otros beneficios potenciales, como elmercado de biofertilizantes, biogs y bonos de carbono.

Bajo las condiciones previstas, las empresas porccolas de ciclo completo con 40vientres o su equivalente, pueden financiar un biodigestor del tipo propuesto usandola disponibilidad de efectivo de la porcicultura, sin considerar otros beneficiospotenciales que ofrece el biodigestor.

Los proyectos de biodigestores que se pueden realizar dentro del rango entre 40 y200 vientres porccolas o su equivalencia requeriran aproximadamente 117 millonesde pesos.

La reduccin potencial de emisiones de las granjas de ese rango de tamaos equivalea cerca de medio milln de toneladas de CO

2, adems de la que podra haber si se

utilizara el biogs en sustitucin de combustibles fsiles y el biofertilizante en vezde fertilizantes qumicos.

5. Conclusiones


39/46


38

6. BibliografaArvizu F. J. L. y Huacuz V. J. M. Boletn IIE, octubre-diciembre, Mxico, 118 123:118, 119 (2003). Citado por Mariscal Landn, 2007, en esta bibliografa.

Botero, B., R. y T.R. Preston. 1984. Biodigestor de bajo costo para la produccin decombustible y fertilizante a partir de excretas. Manual para su instalacin, operaciny utilizacin.

Carrillo, L., 2003. Microbiologa agrcola. Universidad Nacional de Salta, Argentina.

FAO. 2002. Reporte de la iniciativa de la ganadera, el medio ambiente y el desarrollo(LEAD) Integracin por zonas de la Ganadera y la Agricultura especializadas(AWI)- Opciones para el manejo de efluentes de granjas porccolas de la zona centrode Mxico. www.fao.org/wairdocs/LEAD/X6372S/x6372s08.htm

Galert, C. and J. Winter. 2005. Bacterial metabolism in wastewater treatmentsystems. Chpt. 1 in: Environmental Biotecnology. Concepts and application, Editedby: Jrdening and J. Winter. WILEY-VCH Verlag Gmbh & Co. KGaA, Weinheim.

INEGI. 2009. VIII Censo Agrcola, Ganadero y Forestal 2007.

Muoz Esquerra, J., 1989. Proyecto tipo para el tratamiento de aguas residualesprovenientes de granjas porccolas en diferentes condiciones de topografa ydisponibilidad de terreno. Instituto Nacional de Ecologa, Mxico.

Nigel, K., W. Mc Bryde, M. Ribaudo and S. Snneringer. 2011. Trends and developmentsin hog manure management: 1998-2009. ERS, Economic Research Bulletin, Number81.

NRC. 1988. Nutrient requirements of swine, 10th. Revised Edition.

Steinfeld, H., P. Gerber, Wassenaar, T., Castel, V., Rosales, M., de Haan, C. 2006.Livestocks long shadow. Environmental issues and options. FAO.

SEMARNAT. 1996. NOM-001-SEMARNAT-1996. Lmites mximos permisibles decontaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales.

Taiganides, E.P., R. Perez Espejo y E. Girn Snchez, Manejo y control de aguasresiduales y excretas porcinas en Mxico. Consejo Mexicano de Porcicultura, Mxico.1996


40/46

39

7. Agradecimientos

7. Agradecimientos

Entre tantos contribuyentes con ideas e informacin para elaborar este documento,destacamos a los siguientes por su generosa aportacin.

El MVZ Juan Jos Morales Martnez, que asesora a productores de la UninGanadera Regional de Porcicultores de Guanajuato, que comparti su experiencia einformacin productiva y econmica de sus asesorados.

El Dr. Ernesto Camarena Aguilar, de la Divisin de Ciencias de la Vida de laUniversidad de Guanajuato, en su campus Irapuato, nos mostr sus prototipos yexplic sus experiencias en el diseo y operacin de biodigestores de diferentesdiseos, particularmente los adecuados para pequeos productores.

El MC Gerardo Domnguez Araujo, del Campo Experimental Altos de Jalisco delINIFAP, en Tepatitln, Jal., nos inform sobre biodigestores de distintos tipos que haimplementado y resultados obtenidos con ellos.

El Sr. Mauro Arturo Gary Buenfil, porcicultor miembro de la Asociacin GanaderaLocal de Porcicultores de Mrida comparti informacin sobre el biodigestorinstalado en su granja.

Recibimos tambin valiosa informacin del Ing. Luis Felipe Garca Medina, delDepartamento de Infraestructura Inmobiliaria y Servicios, de FIRA,

Por parte de empresas que disean, construyen e implementan biodigestores demayor escala recibimos informacin de:

Ing. Amrica Lpez M., de Biogeneradores de Mxico, S.P.R. de R.L.Ing. Alfonso Hernndez, de Servicios Ambientales y Energas Renovables del Centro,S.A. de C.V.Ing. Jos Manuel Gudio Mendoza, de la Red de Bioenergticos Estado de Guanajuato,A.C.Ing. Humberto Canto Bonilla, de Geo Proyectos y Diseos Ambientales, S.A. de C.V.


41/46


40

8. Anexo fotogrfico

Accesos para desazolve de sedimento

Biodigestor en operacin

Vlvula para alivio de presin excesiva

Biodigestores mltiples en paralelo

Pileta de ingreso de lquidos con desechos

Gabinete de medicin y deshumidificacin


42/46

41

8. Anexo fotogrfico

Quemador con ignicin automtica

Biodigestor de Bolsa

Generador elctrico nutrido con biogs

Biodigestor de tanque fijo


43/46


42

Tanque de mampostera, cemento y

varillas, con volumen suficiente para

procesar los desechos de una granja

con 15 a 25 vientres y su engorda.

Sistema de procesamiento

anaerbico que incluye

registros para ingreso de

material, biodigestor, piletas

de salida y sedimentacin de

slidos del fluido procesado.


44/46

43


45/46


44


46/46

Biodigestores de Tamao Mnimopara Granjas Porccolas

FIRA BOLETN INFORMATIVONUEVA POCA | NUM. 18 | AO 2012

018_Biodigestores_de_Tamaño_Mínimo_para_Granjas_Porcícolas

Documents

Transcript of 018_Biodigestores_de_Tamaño_Mínimo_para_Granjas_Porcícolas