Guía de buenas prácticas en Proyectos de Biodigestores

Guía de buenas prácticas en Proyectos de Biodigestores

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Guía de buenas prácticas

Proyectos de Biodigestores

Managua, Enero de 2014


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Créditos

La “Sistematización de Lecciones Aprendidas por tipo de Tecnología, y Evaluación de Resultados e Impactos de Proyectos Pilotos y Estudios finalizados de la AEA”, fue realizada por la Empresa de Consultoría e Inversiones CABAL, S.A., a solicitud de la Alianza en Energía y Ambiente con Centroamérica (AEA). Las opiniones y los argumentos que figuran en esta publicación, no representan el punto de vista oficial de la AEA o de los gobiernos de sus países miembros, sino más bien, del equipo consultor. Cualquier consulta, o aclaración puede ser dirigida a Desirée Elizondo, Coordinadora de Equipo de Consultores. Correo Electrónico: [email protected]

Los derechos de autor vinculado con los materiales producidos por este contrato, son propiedad exclusiva de la Secretaría General del Sistema de la Integración Centroamericana (SG-SICA).

mailto:[email protected]


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Contenido

1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................. 6

2. LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS ........................................................................................................................... 7 2.1 Como se produce el biogás ............................................................................................................................. 7

2.2. Característica y utilización del biogás ............................................................................................................. 8

2.3 Infraestructura de los biodigestores ................................................................................................................. 8

2.4 Beneficios de la utilización de biodigestores.................................................................................................. 12

3. FACTORES CLAVES PARA LA GESTIÓN DE LOS PROYECTOS .................................................................. 13 3.1. Contexto de políticas públicas en que se realiza el proyecto........................................................................ 13

3.2. Definición del proyecto.................................................................................................................................. 13

3.3. Consideraciones económicas y culturales del sector social a intervenir....................................................... 14

3.4. Definición de un modelo de negocio para la implementación de la tecnología ............................................. 15

3.5. Plan de mercadeo del proyecto .................................................................................................................... 16

3.6. Sensibilización y participación de los beneficiarios en el alcance del proyecto ............................................ 16

4. ASPECTOS TECNOLÓGICOS............................................................................................................................ 17 4.1. Selección adecuada de los modelos a implementar entre la oferta tecnológica disponible en biodigestores ....................................................................................................................................................... 17

4.2. Diseño del dimensionamiento del biodigestor de acuerdo a la disponibilidad y tipo de materia orgánica disponible y la demanda de energía y biol ........................................................................................................... 19

4.3. Selección adecuada de la ubicación del biodigestor..................................................................................... 20

4.4. Desarrollo de aplicaciones que requieran energía térmica o eléctrica originada en el biogás y que requiera el usuario ............................................................................................................................................... 21

4.5. Personal capacitado en la construcción y montaje de biodigestores ............................................................ 23

4.6. Sostenibilidad de las ofertas tecnológicas en biodigestores ......................................................................... 24

5. FACTORES CLAVES EN LA IMPLEMENTACIÓN DE LOS PROYECTOS ....................................................... 24 5.1. Selección adecuada de los usuarios y decisión voluntaria de participación ................................................. 24

5.2. Coparticipación de los usuarios en la implementación de la tecnología ....................................................... 25

5.3. Control de calidad en la construcción y montaje de biodigestores................................................................ 25

5.4. Capacitación para la adopción de la tecnología, uso y mantenimiento......................................................... 25

6. FACTORES CLAVES EN EL MONITOREO (OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO) Y SOSTENIBILIDAD.......... 27 6.1. Monitoreo y soporte técnico en el largo plazo............................................................................................... 27

6.2. Capacitación para el manejo y uso del biol................................................................................................... 27

7. FACTORES QUE FACILITAN LA DIFUSIÓN DE LOS BIODIGESTORES ........................................................ 28

8. FACTORES QUE LIMITAN LA IMPLEMENTACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE BIODIGESTORES ................ 29


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Índice de tablas

Tabla 1. Potencial de producción de biogás por tipo de estiércol….……....…….…….....…… 8

Tabla 2. Equivalentes energéticos en 1m3 de biogás (60% Metano).……....… …... …...…… 8

Índice de Imágenes

Figura 1. Materia orgánica para la producción de biogás………………….…...….…....……… 7

Figura 2. Biodigestor de domo fijo, tipo Carmatec…………………..……..…....…..…..…….…. 9

Figura 3. Mercadeo en biodigestores de geomembrana, por Tecnosol, Nicaragua. ……....…. 16


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1. INTRODUCCIÓN

La tecnología de los biodigestores ha tenido diferentes etapas a lo largo de muchas décadas. Aunque se

considera una tecnología segura y madura, aun se tienen tasas de éxito muy bajas, atribuibles a múltiples

factores como inadecuados modelos de difusión con altos subsidios, modelos tecnológicos no validados o

apropiados, mala selección de productores, construcciones de mala calidad, expectativas

sobredimensionadas, no explicación de las cargas de trabajo adicionales para las familias, entre otros. Al final,

tenemos muchas instalaciones de biodigestores que no están funcionando y muchas de ellas por los mismos

errores.

Se ha considerado que esta tecnología es apropiada para población de escasos recurso y bajo este criterio se

han cometido muchos errores en la selección de los beneficiarios, cuando en la realidad se requiere de ciertas

condiciones económicas para acceder a esta tecnología.

Esta guía de buenas prácticas está dirigida hacia los proyectos domiciliares de pequeños y medianos

productores, dado que en este sector es donde se tiene el mayor número de unidades potenciales a instalar.

Los biodigestores de la industria de transformación agropecuaria son grandes instalaciones diseñadas y

construidas por expertos en el área, bajo las condiciones de mercado y las regulaciones ambientales y

sanitarias de este sector.


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2. LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS

2.1 Como se produce el biogás

El biogás es el resultado de la digestión de la materia orgánica en condiciones anaerobias, a través de

procesos de fermentación enzimática y bacteriana en diferentes etapas. La materia orgánica utilizada es muy

amplia, entre otras, aguas residuales domésticas, excrementos de animales como ganado vacuno, cerdos,

pollos, desechos líquidos de la industria láctea, de mataderos y desechos de la industria de transformación

agroindustrial.

Las etapas de la producción de biogás se pueden resumir de la forma siguiente:

Etapa de hidrólisis: Es la etapa preparativa de la materia orgánica con que se alimenta al biodigestor y

consiste en la descomposición de las estructuras complejas de la materia orgánica inicial como los

carbohidratos, proteínas y lípidos en estructuras químicas más simples como azúcares, aminoácidos, ácidos

grasos y alcoholes a través de baterías hidrolíticas.

Etapa acidogénica: Por acción bacteriana se transforman los productos de la etapa anterior en ácidos grasos

ligeros en conjunto con el Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y CO2. El H2S se produce por el contenido en las

proteínas de la materia orgánica utilizada.

Etapa acetogénica: Los ácidos grasos generados, son transformados en ácido acético y ácidos de cadena

corta en conjunto con la producción de Hidrógeno y CO2.

Etapa metanogénica: La realizan bacterias especializadas que transforman el ácido acético y los ácidos de

cadena corta en Metano (CH4) y CO2.

Fig. 1. Materia orgánica para la producción de biogás


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Potencial de producción de biogás por tipo de estiércol

Tipo de estiércol

Cantidad de estiércol Kg / día

Producción de biogás m3 / día

Vaca 8-10 0.25 – 0.40

Ternero 0.15 – 0.25

Cerdo adulto 2.5 0.05 – 0.1

Gallina 0.02 - 0.04

Equivalentes energético en 1 m3 de biogás (60% Metano)

Diesel 0.55 lt.

Calor 6.25 kW-hr térmico

Energía mecánica utilizando un motor diesel

1.8 kW-hr mecánico

Energía eléctrica utilizando un moto generador diesel

1.4 kW-hr eléctrico

Cocina doméstica 2.5-5 hr operación

La mayoría de las bacterias involucradas en la producción de biogás, tienen mejores condiciones de

reproducirse en temperaturas entre 30 a 35 °C. Las bacterias metanogénicas son muy sensibles a un

ambiente ácido, por lo que los biodigestores deben tener un PH neutro o ligeramente alcalino. La magnitud de

la producción de biogás está determinada por la composición de la materia orgánica con que se alimenta el

biodigestor y los tiempos de retención en su interior.

2.2. Característica y utilización del biogás

Tabla 1. Potencial de producción de biogás por tipo de estiércol

El biogás es una mezcla de diferentes gases:

Metano (55-70%), Dióxido de Carbono (30-

45%), 1-3% de Hidrogeno y 0.1–1% de

Sulfuro de Hidrógeno (H2S). Su contenido de

energía es de unos 20-30 MJ/m3 de gas y

tiene una densidad de 1.1 kg/m3.

Tabla 2. Equivalentes energéticos en 1m3 de biogás El biogás puede ser utilizado como

combustible en la generación de energía

térmica y/o eléctrica. Las aplicaciones más

típicas en el caso de su utilización en pequeña

escala o domiciliar, es su uso para cocinar,

iluminación, pequeños motores de combustión

interna y calentamiento de agua, entre otros.

En aplicaciones de mediana y gran escala que

corresponden a instalaciones industriales, lo más típico es que se utilice como combustible alternativo en la

generación de calor para proceso, desplazando al diesel, bunker o GLP. También se utiliza en la generación

de energía eléctrica con la utilización de motores especiales para biogás o motores diesel adaptados para

este fin.

2.3 Infraestructura de los biodigestores

La infraestructura de los biodigestores domiciliares es relativamente sencilla. Consiste en una pila de carga y

descarga del material líquido que contiene la materia orgánica. El reactor es construido generalmente con

mampostería y tiene que ser impermeabilizado para impedir la filtración del biogás. Al biodigestor se le provee

de un sistema de agitación manual, para homogenizar el material que se está digestando en su interior. Esta

agitación se realiza durante algunos minutos cada día. (Ver figura siguiente).


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Fig. 2. Biodigestor de domo fijo, tipo Carmatec

Los biodigestores industriales pueden ser muy variados porque son diseñados particularmente para el tipo y

cantidad de desechos, tipo de tecnología a utilizar, ubicación física y capacidad de inversión. En general,

tienen en común los mismos componentes, siendo los siguientes:

Entrada del afluente al sistema: Está provista de tubería y canales de concreto, se le provee de

rejillas, mallas coanda1 y trampas de sólidos para impedir que materiales sólidos indeseables entren

al sistema. También se proveen de puntos de mediciones de caudales, con vertederos en los canales

de alimentación.

Pila de hidrólisis: Esta pila permite realizar la etapa hidrolítica y de homogenización de la carga del

afluente. Dependiendo de las condiciones topográficas, tiene bombas de dosificación para alimentar

el biodigestor o bien se realiza a gravedad.

Biodigestor: Es el reactor en donde se realiza la mayoría de la digestión anaeróbica de la materia

orgánica y también sirve como captación y almacenamiento del biogás. Por razones técnicas y

económicas en las áreas tropicales donde se cuenta con áreas suficientes para su ubicación, se están

utilizando mucho los reactores del tipo laguna con una cubierta de geomembrana en su parte superior

para la captación del biogás. Su fondo también puede ser de geomembrana o bien una pila de

concreto.

Sistema de agitación: Se requiere para homogenizar la materia orgánica en el interior del reactor y

para liberar las burbujas de biogás que se han formado en el fondo y no logran salir hacia la

superficie. El uso de un sistema de agitación aumenta hasta un 30% la producción de biogás en un

reactor. La agitación se puede realizar por diferentes medios y depende del diseño del reactor.

Existen procedimientos mecánicos con hélices, paletas o rastrillos ubicados en el interior del reactor.

También hay procedimientos hidráulicos que recirculan el afluente en el interior del reactor con ayuda

1 “Malla Coanda” es una malla o reja auto limpiante colocada en un sistema de captación de agua para evitar la sedimentación.


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de bombas. Los procedimientos neumáticos se realizan con ayuda de compresores o ventiladores

que inyectan en el fondo del reactor parte del biogás para mantener cierta agitación del líquido en el

interior del mismo. La decisión de qué sistema usar, está en función de la tecnología del biodigestor

Transporte y tratamiento del biogás: Se utiliza para llevar el biogás desde el biodigestor hacia el punto

de consumo. Está constituida por tuberías de PVC o de acero inoxidable. Adicionalmente contiene las

trampas de agua, filtros del sulfuro de hidrógeno, medidores de presión y los medidores de caudal del

biogás.

Pila de efluente: Recibe el material líquido que sale del reactor. Sirve como almacén temporal

mientras se dispone finalmente enviándolo al campo o suministrándolo a otro sistema de tratamiento

secundario. Esta pila comúnmente está construida a cielo abierto, con suelo impermeabilizado con

concreto, arcilla o con una geomembrana.

Malla Coanda para separación de sólidos

en el afluente líquido.


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Biodigestor tipo laguna, con piso de geomembrana, sin instalar la cubierta

superior aun. Avícola Campestre S.A. El Salvador.

Biodigestor tipo laguna, construido con geomembrana y estación de generación

eléctrica de 70 Kva. Finca Cerdos El Cerro. Costa Rica.


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2.4 Beneficios de la utilización de biodigestores

El biogás es un sustituto de combustibles fósiles al utilizarse como una fuente energética.

Los biodigestores funcionan como un tratamiento sanitario primario para desechos líquidos y sólidos

con alta carga de materia orgánica, de la actividad agropecuaria e industrial, lo que permite mejores

condiciones ambientales y sanitarias.

Es una tecnología que tiene aplicación en pequeña y gran escala.

Aumenta la calidad de vida de la población cuando es utilizado en aplicaciones domiciliares.

Disminuye la presión sobre los recursos naturales del bosque al ser un sustituto de la leña.

Disminuye la emisión de gases de efecto invernadero por la vía de la sustitución de combustible fósil

y porque se evita que los desechos orgánicos emitan libremente a la atmósfera metano y dióxido de

carbono.

El efluente del biodigestor o biol es una fuente de fertilizante orgánico que desplaza la fertilización

química y mejora la estructura físico–química de los suelos.


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3. FACTORES CLAVES PARA LA GESTIÓN DE LOS PROYECTOS

3.1. Contexto de políticas públicas en que se realiza el proyecto

Normalmente estos proyectos están

vinculados a actividades del sector

agropecuario donde se tiene la generación

de la biomasa (estiércol o excrementos de

animales y desechos de la transformación

agropecuaria). La disposición final de la

biomasa, sin tratamiento, tiene graves

implicaciones ambientales, y un tratamiento

primario de ésta la transforma en energía y

fertilizantes a través de la tecnología de

biodigestores, transformando un problema

de contaminación en productos con valor

agregado.

Los proyectos de biodigestores requieren

un contexto de políticas públicas bien

articuladas entre los sectores energéticos,

ambientales, salud pública y agropecuario,

que le den soporte a las acciones tanto en la gestión del proyecto como durante la implementación.

Los actores privados han sido claves para la realización de estos proyectos, sean ONG, empresas, bancos,

financieras o agencias de cooperación, dado su papel en la gestión y canalización de financiamiento,

proveedores de tecnología y servicios de financiamiento. Es importante el involucramiento de universidades

públicas y privadas, dado que proveen servicios de investigación, monitoreo y capacitación calificada en esta

área de las energía renovables.

Se requiere la coordinación de todos estos actores dada la gran cantidad de aspectos a tener en cuenta en

estos proyectos, como normativas ambientales, controles de calidad, costos económicos y ambientales de la

energía, financiamiento, proveedores de tecnología, capacitación y soporte técnico.

3.2. Definición del proyecto

El diseño de proyectos regionales o locales de biodigestores requiere de información básica que debe ser

suministrada por diferentes instancias estatales y privadas que permitan definir una línea base. Esta línea

base estará en función del tipo de proyecto que se estén diseñando: para el sector de transformación

agropecuario (mataderos, procesamiento de productos agrícolas) o del área primaria agropecuaria, como

pequeños y medianos finqueros.

La línea base para los proyectos del sector de transformación agropecuario, está claramente definida por las


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características de la biomasa a tratar, su magnitud, el tipo de industria y los parámetros ambientales vigentes

para el sector. Normalmente se tienen biodigestores diseñados y construidos a la medida. La tecnología es

suministrada por proveedores locales o internacionales a través de mecanismos financieros y bajo las normas

ambientales vigentes. Muchas veces estos biodigestores son construidos como parte del sistema de

tratamiento de un proceso y es un requisito básico para obtener un permiso ambiental de operación, por lo

que el costo de inversión y operación está supeditado al proceso productivo.

En el caso de los proyectos del sector primario vinculados a pequeños y medianos productores, la línea base se

integra desde un diagnostico socioeconómico de los potenciales usuarios, su actividad agropecuaria, su tamaño,

localización geográfica, capacidad de realizar inversiones, disponibilidad del recurso productor de la biomasa, su

cuantificación, un análisis costo/beneficio, y la situación del abastecimiento energético, particularmente de la leña.

Los proyectos para este sector se desarrollarán a partir de modelos ya validados y en lo posible normalizados, por

su tipo y su tamaño para facilitar su implementación y monitoreo.

Por regla general estos proyectos se deben desarrollar sobre la base de la inversión de los beneficiarios o usuarios

finales para adquirir la tecnología. La tasa de fracaso en estos proyectos es directamente proporcional a la magnitud

del subsidio, por lo que se deben hacer subsidios totales o parciales solo para realizar las actividades de

sensibilización, mercadeo, selección de usuarios, capacitaciones, soporte técnico y monitoreo.

3.3. Consideraciones económicas y culturales del sector social a intervenir

La utilización de la tecnología de los biodigestores requiere de pequeños y medianos productores que tengan

una sostenibilidad económica en sus actividades productivas que les permita la capacidad de invertir en la

adquisición de esta tecnología y en mantenerla; que tengan la necesidad del biogás para la producción de

energía; y la disposición de utilizar el fertilizante líquido que se genera en sus áreas agrícolas; que cuenten

con los ingresos suficientes para invertir un monto no mayor al 10% de éstos, para pagar en uno a tres años

un crédito para la adquisición de la tecnología; y finalmente, que tengan acceso a agua.

Se debe mostrar que a lo largo del ciclo anual agropecuario, poseen suficientes animales, ganado vacuno o

porcino para la producción de estiércol, que es la materia prima para el funcionamiento de los digestores.

Estos animales deben estar estabulados en la cercanía del biodigestor o al menos permanecer durante la

noche en la cercanía, para poder recolectar el estiércol.

Se debe evitar seleccionar productores en situación económica precaria, dado el peligro de que puedan

deshacerse de los animales en algún momento del año, por razones de clima o necesidades familiares. En

este caso, si hubiera un digestor, éste dejaría de funcionar para siempre.

La decisión de instalar un biodigestor está en manos del dueño de la finca, normalmente un hombre, aunque

hay que tener presente que su operación va a estar en manos de mujeres, debido a que la utilización más

común del biogás es para cocinar. Por esto hay que involucrar a toda la familia del productor en la etapa de

mercadeo del proyecto.

En la región centroamericana no hay cultura de manejo de estiércol o excremento de animales, y para muchos


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de nuestros habitantes, es un tabú, y esto se convierte en una barrera cultural para la implementación de

biodigestores, ya que se debe de realizar una recolección y preparación de los desechos antes de

introducirlos al biodigestor, lo cual se realiza de forma manual. También hay que retirar el efluente, que es el

fertilizante líquido o biol, y aplicarlo de forma manual en el campo o área agrícola disponible.

Las aplicaciones industriales de biodigestores requieren un nivel de planificación detallado para sus distintas fases

de implementación, desde el diseño, localización de suplidores de componentes, construcción, capacitación y

operación, análisis económico y financiero, para obtener un proyecto que pueda ser susceptible de financiamiento

bancario. Dado que existen muy pocas instalaciones construidas y operando, es necesario dar mucha más

información adicional para crear confianza en el sistema financiero con respecto a esta tecnología. Hay que tener

cuidado cuando se realizan estudios de pre factibilidad en este tipo de instalaciones acerca de la cuantificación de

la inversión, dado que son referidas al volumen del biodigestor (m3) y hay que incluir todos los componentes que

están a su alrededor como el sistema de recolección y conducción del desecho, transporte y tratamiento del

biogás, sistema de manejo del efluente o biol, adaptación de equipos para el uso del biogás o compra de nuevos

equipos que utilizan el biogás. Estos costos son tan importantes como el del mismo biodigestor.

3.4. Definición de un modelo de negocio para la implementación de la tecnología

Los enfoques asistencialistas para promover este tipo de tecnologías no han tenido éxito, por lo que cada vez

más se están desarrollando metodologías de difusión con enfoques de mercado, donde se tienen diferentes

actores, como proveedores de tecnología, servicios financieros, capacitación, construcción y mantenimiento, y

organizaciones promotoras.

El modelo de negocio se basará en un aporte por parte del productor que debería de cubrir la construcción del

reactor y la adquisición de componentes como tuberías de gas, cocinas, eventuales requerimientos de

mantenimiento, entre otros. Estos aportes pueden ser en mano de obra, materiales y en efectivo. Es necesario

contar con un crédito para poder comprar el biodigestor.

Aunque la tecnología de biogás está madura, aún no está insertada en el mercado. Se requiere que los

programas o proyectos de biogás cubran todos los aspectos para el desarrollo del mercado, menos la

construcción o adquisición del biodigestor.

Es posible que exista un nivel de subsidio, pero debe ser de montos mínimos y claramente definidos, que no

creen una dependencia para la adopción de la tecnología. Se puede subsidiar al productor a través del

crédito, con tasas preferenciales y/o mecanismos de amortización.

Hay que incluir también a los proveedores de servicios financieros no clásicos, que se localizan en los

territorios cercanos a los productores, como cooperativas, asociaciones de ahorro, cajas de ahorro y empresas

comercializadoras para desarrollar el mercado.

Están en proceso de creación los modelos de negocios para la financiación de los biodigestores industriales,

dado que hay poca experiencia tanto de los agentes financieros como de las propias agroindustrias. Se debe

obtener financiamiento no reembolsable al menos para la etapa de los estudios de factibilidad a partir de


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fondos ambientales o de eficiencia energética, así como un financiamiento con bajas tasas de interés para la

etapa de construcción. También se debe examinar la posibilidad de obtener financiamiento e ingresos por

créditos de carbono originados por la no emisión de gases de efectos de invernadero.

3.5. Plan de mercadeo del proyecto

El marketing estará estructurado sobre los beneficios que

tiene el biogás en la familia del productor. Contendrá los

elementos de publicidad en diferentes medios de

comunicación, visitas individuales a través de promotores y

demostraciones en fincas que estén utilizando la tecnología.

3.6. Sensibilización y participación de los beneficiarios en el alcance del proyecto

El éxito de un biodigestor reside en que el usuario final logre

mantenerlo y satisfaga sus necesidades de comodidad y

reconocimiento. El mercadeo debe enfocarse hacia la

familia, visibilizando los beneficios, mostrando los tipos y

cargas de trabajo adicional que se requieren para su

operación, cuidados y mantenimiento necesarios, así como

los costos.

Hay que explicar los requerimientos para operar un

biodigestor, como acceso al agua y a suficiente estiércol en

las cercanías del hogar. Los beneficios de los biodigestores

se enfocan en dos direcciones: el uso del biogás para

cocinar y la aplicación del fertilizante líquido en el campo.

Hay que hacer énfasis en estos dos productos, por las

implicaciones que tienen para la disminución de enfermedades respiratorias y oculares, la baja del uso y

búsqueda de leña, menos malos olores, aumento de la productividad del campo en donde es aplicado el

fertilizante líquido, y menos moscas, entre otros.


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4. ASPECTOS TECNOLÓGICOS

4.1. Selección adecuada de los modelos a implementar entre la oferta tecnológica disponible en biodigestores

En las últimas tres décadas se han

desarrollado modelos prácticamente para

cualquier tamaño de producción de

biogás, que funcionan adecuadamente y

que los productores pueden adaptar a su

operación y mantenimiento. Hay modelos

construidos en plásticos, geomembranas,

así como en mampostería, cada cual con

sus propias características.

Aunque los biodigestores de plásticos

(tubos de polietileno de pared gruesa) se

pueden construir hasta de unos 12 m3,

éstos han presentado fallas de rupturas

por acción mecánica exterior o por fatiga

debido a los ciclos de inflado a que están

sometidos. Debe de proveerse protección

contra animales, personas y de los rayos solares directos. Son baratos y de rápida instalación, su vida útil

esperada es de cinco años, aunque la práctica indica que ésta es menor a un año. Los productores pueden

construirlos y repararlos por su cuenta. Se requiere capacitaciones intensivas para su construcción, operación

y mantenimiento. Son útiles para proyectos pequeños de pocas unidades y se deben de ver como una

transición hacia otro tipo de digestores y no como una solución permanente. No son adecuados para

instalarse en condiciones climáticas de menos de 20° C en promedio o alturas superiores a 1000 msnm.

En el mercado están disponibles digestores de geomembrana en diferentes volúmenes, ya normalizados, que

traen integrados las entradas y salidas de la materia orgánica, las conexiones para la extracción del biogás y los

accesorios requeridos. Son de producción industrial, con un buen control de calidad en su construcción, y son

susceptibles de difundirse a través de mercadeo. Se adquieren por un paquete completo y su instalación es

rápida y fácil. Son más caros que los biodigestores de plástico, tienen una vida útil esperada de quince años. Se

requiere protección contra animales, personas y rayos solares directos. Se pueden reparar y se necesita

capacitación para su operación y mantenimiento. Son adecuados para pequeños productores.


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productivas.

Los biodigestores de mampostería o domo

fijo se pueden construir en un amplio rango

de volúmenes. Se construyen in situ, tienen

una vida útil larga, requieren constructores

bien capacitados y un buen control de

calidad. Los productores pueden participar

en una parte de la construcción. Un alto

porcentaje de los materiales de

construcción son locales. Su construcción

puede ocupar varias semanas antes de

iniciar la operación del biodigestor. Se

requiere capacitación para su operación y

mantenimiento. Son adecuados para uso

doméstico y algunas aplicaciones

Hay que prever que exista acceso a repuestos de los diferentes accesorios que utiliza el biodigestor, como

tubería y accesorios de pvc, trampas de

agua, filtros, cocinas u otros

aditamentos.

En proyectos o programas con

biodigestores en que su número sea

mayor a diez unidades, es conveniente

normalizar los tamaños o volúmenes así

como los modelos a implementar, para

asegurar una buena construcción,

control de calidad y disminuir los costos de

implementación por capacitación,

supervisión y monitoreo en la fase de

operación. Hay que evitar biodigestores

construidos a la medida para los

pequeños productores, porque

problemas eventuales de construcción y

operación serán particulares para éste y no se podrán extrapolar hacia otras unidades.

La implementación de biodigestores debe de realizarse sobre modelos ya probados, con soluciones y

aplicaciones ya comprobadas, para así disminuir los problemas que conciernen con el entorno

socioeconómico de los usuarios. Hay que evitar la experimentación con productores en proyectos de difusión.

Esto no obvia la necesidad de realizar investigaciones sobre la adaptabilidad de la tecnología, apropiación e

impacto, entre otros.


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4.2. Diseño del dimensionamiento del biodigestor de acuerdo a la disponibilidad y tipo de materia orgánica disponible y la demanda de energía y biol

Normalmente la producción de gas es para uso doméstico

para cocinar, y en pocos casos iluminación o para motores

de combustión interna. En las aplicaciones del biogás se

tiende a sobreestimar la cantidad de estiércol disponible

para alimentar el biodigestor y por lo tanto la producción de

gas esperada. También es común sobredimensionar el

volumen de los biodigestores con la consecuencia de un

incremento en los costos de inversión. Los cálculos y

mediciones los debe de realizar personal técnico con la

debida cualificación.

El dimensionamiento debe de partir de volúmenes

normalizados de biodigestor, verificando la magnitud de

estiércol disponible y contraponerlo con la demanda de gas

por parte del usuario. La meta final es satisfacer la demanda

de gas del usuario. La magnitud de la demanda de gas es

dada por los tiempos y energía empleados para cocinar o

por las otras actividades en que se requiera energía. Hay

que prever que los tiempos de cocinado son influenciados

por el número de personas que integran la familia o la finca,

las costumbres locales así como el tipo de

alimento a cocinar. Estos tiempos pueden variar

de dos a cuatro horas diarias. Es necesario hacer

una verificación en campo de estas demandas.

Hay que prever que es posible un uso mixto de

leña y biogás para cocinar.

El fertilizante líquido, biol o efluente del

biodigestor, que es el resultado del

procesamiento del estiércol, hay que disponerlo

en recipientes o en un lugar adecuado para su

utilización casi inmediata en el campo, pues no

se puede almacenar indefinidamente. Hay que

cuantificarlo para efectos de disponer recipientes

para transportarlo y áreas en donde aplicarlo. La utilización del fertilizante líquido sigue siendo uno de los

temas pendientes a realizar completamente en la tecnología del biogás, porque somos más sensibles a la

necesidad energética que a los requerimientos de fertilización del campo.


Como las aplicaciones industriales de

biodigestores, son diseñadas específicamente

para la materia orgánica disponible, son

unidades únicas, con la particularidad de que los

componentes alrededor del biodigestor, tales

como desarenadores, pila de hidrólisis, sistema

de agitación, transporte y filtrado del biogás y su

utilización para la generación de energía, son

tan complejos y costosos como el propio

biodigestor.

Se requiere que personal especializado realice

las evaluaciones del potencial de producción de

biogás a partir de las características y cantidad del desecho a tratar. Se necesita una evaluación detallada de

los requerimientos energéticos y contrastarla con respecto al potencial de generación de biogás. Con estos

datos se puede diseñar el biodigestor y localizar suplidores y constructores de los componentes necesarios,

para finalmente realizar una evaluación económica y financiera de esta inversión. Hay que tener presente que

la producción de biogás complementa la demanda energética en la industria que lo desarrolla y en muy pocos

puede suplirla totalmente.

En los últimos años, hay más disponibilidad de diseño y ofertas de equipamiento para estos biodigestores,

particularmente en su estructura, al utilizarse geomembranas tanto para el domo como para su parte inferior,

disminuyéndose sus costos de implementación desde US $ 200-300/m3 a menos de US $100/m3.

4.3. Selección adecuada de la ubicación del biodigestor

Los biodigestores para aplicaciones domesticas tienen que ser ubicados cerca de las viviendas en donde se

utilizará el biogás, por el transporte del gas a través de las tuberías, pero también tienen que estar cerca de un

depósito o fuente de agua, para la preparación del estiércol antes de suministrarlo al biodigestor. Esta

preparación del estiércol normalmente la realizan mujeres, y se debe de evitar adicionarles más trabajo, pues

al fin de cuentas, el biodigestor debe aliviarlas del mismo. También hay que tener en cuenta la distancia entre

el biodigestor y el área en donde se colecta el desecho o el estiércol. Para biodigestores que requieran

protección de los rayos solares, hay que orientarlos en la dirección este–oeste.

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La ubicación de los biodigestores industriales está determinado por la localización del desecho a utilizar como

materia prima, y por la utilización del biogás, los cuales deben estar lo más cercano posible entre sí. Hay más

flexibilidad en la ubicación para el almacenamiento y manejo del efluente o el biol, con la observación de que

si se trata de aplicaciones en el campo, la condición ideal sería contar con un área agrícola cercana para

utilizar el biol, porque éste es más valioso en términos económicos que el propio biogás generado. Cuando se

trata de aplicaciones industriales utilizando desechos de transformación fuera de las áreas agrícolas, hay que

tomar en cuenta cómo se debe manejar este material, ya sea en un tratamiento secundario y terciario o bien

secándolo y convirtiéndolo en compost para su posterior comercialización. El valor económico del biol en este

último caso es secundario y es más relevante el cumplimiento de las normas ambientales de vertido de los

efluentes y el valor económico del biogás.

4.4. Desarrollo de aplicaciones que requieran energía térmica o eléctrica originada en el biogás y que requiera el usuario

El mayor porcentaje del biogás es para utilizarlo en una cocina doméstica en el interior de los hogares, lo cual

tiene varias ventajas, y es que permite disminuir notablemente la contaminación intradomiciliar, así como los

tiempos de cocinado, alivian el trabajo de las mujeres y dan estatus social. Las cocinas o estufas a biogás

deben tener una buena combustión del biogás, suficiente potencia y facilidad de uso. Adicionalmente se

requiere que tengan buen aspecto y que sean fáciles de limpiar. Hay que evitar tener cocinas de producción

rústica. El hecho de que las mujeres cocinen en fogones abiertos, de piedra, no significa que no merezcan una

cocina de buena calidad y aspecto.

Es factible utilizar biogás para

iluminación, calentadores de agua,

calefacción, motores de combustión

interna y otras, pero aún se requieren

trabajos para desarrollar estas

aplicaciones, mostrar que funcionan y

hacer accesibles las piezas de repuesto.

En el mercado internacional hay

disponibles equipamientos para estas

aplicaciones, y antes de utilizarlos hay

que validarlos, asegurar su facilidad de

operación y principalmente su vida útil y

la disponibilidad de repuestos.


22

Los grandes biodigestores de la agroindustria son construidos precisamente para aprovechar el biogás como

fuente de energía térmica y/o eléctrica.

Normalmente con esta producción de biogás no se

llenan las expectativas de la demanda de energía

como para desplazar las fuentes convencionales

como diesel, bunker o energía eléctrica, por lo que

siempre hay que tener en cuenta que se tiene que

operar en un sistema dual de suministro

energético.

En estas aplicaciones industriales, los

requerimientos de calidad del biogás son más

estrictos con respecto a su utilización domiciliar, en

cuanto al porcentaje de metano, presión del

biogás, humedad y contenido de H2S, para no

tener daños en los equipos de generación por

corrosión o funcionamiento irregular, por lo que es

necesario contar con aparatos claves, como sopladores para aumentar la presión del biogás en las líneas de

transporte, equipos para quitar la humedad y filtros químicos o naturales para eliminar el H2S y eliminar o

disminuir la corrosión por ácido sulfhídrico en los equipos.


23

4.5. Personal capacitado en la construcción y montaje de biodigestores

Dado que la metodología de difusión de los biodigestores es a través de mecanismos de mercado, se debe

asegurar que los usuarios reciban una planta de biogás de buena calidad en su construcción y montaje. El

biodigestor es una inversión que tiene costos y beneficios y por lo tanto debe funcionar profesionalmente,

dando una buena imagen al usuario y ser un símbolo de estatus social. Los constructores o instaladores

tienen la responsabilidad ante el usuario de instalar una planta que funcione de acuerdo a los parámetros para

los cuales fue diseñada, por lo que deben pasar un proceso de capacitación teórica y entrenamiento práctico

debidamente certificado por una entidad promotora de biogás a nivel nacional.

Algunas de las fallas de los biodigestores están atribuidas a errores en el proceso de construcción por

cambios inadecuados en los diseños constructivos, por no cumplir los requerimientos y no utilizar los

materiales adecuados.


24

4.6. Sostenibilidad de las ofertas tecnológicas en biodigestores

La oferta tecnológica debe estar presente en un periodo largo de tiempo después de la instalación de los

biodigestores, no solo para el suministro de piezas de repuesto, sino también los servicios de reparación,

mantenimiento y capacitación. Estos servicios son suministrados por personal entrenado y capacitado ubicado en

las regiones en donde se ha implementado el programa o proyecto de biogás. Este personal puede ser parte de la

empresa suplidora de la tecnología o gente de la localidad que ve la oportunidad de hacer de esto un negocio

adicional. Existe el riesgo de que este personal disminuya o desaparezca cuando el proyecto concluya la fase de

instalación, dado que hay menos demanda de trabajo, por lo tanto, menos ingresos. Las organizaciones promotoras

de biogás deben contemplar esta situación

dado que se requiere de un tiempo mínimo

de cinco años, para considerar maduro un

proyecto de biogás.

Las empresas agroindustriales que

contemplen la construcción de biodigestores

como parte de su sistema de producción,

deben asegurarse de localizar suplidores

confiables de los diferentes componentes,

que también puedan suministrarles asesoría

técnica, servicios de mantenimiento mayores,

piezas de repuestos y equipos completos

para reemplazar. De esta forma se garantiza

el funcionamiento de las instalaciones.

5. Factores claves en la implementación de los proyectos

5.1. Selección adecuada de los usuarios y decisión voluntaria de participación

La selección de los usuarios para participar en programas o proyectos de biodigestores domiciliares o para

pequeñas agroindustrias debe estar basada en criterios como: capacidad de pagar la tecnología,

disponibilidad de materia prima, deseo de cambiar la forma de cocinar y posibilidad de utilizar el fertilizante

líquido o el biol.

Aunque los hombres aprueban la adquisición de artículos para el hogar o las inversiones que se realizan en la

finca, hay que tener presente que en la mayoría de los casos son las mujeres las que se encargan de operar

los biodigestores, por lo tanto, el mercadeo se debe enfocar hacia la familia, porque todos estarán

involucrados y beneficiados con esta tecnología.


25

5.2. Coparticipación de los usuarios en la implementación de la tecnología

Los usuarios tienen varias formas de participación, a la par de cubrir los costos directos de los biodigestores. Se

pueden realizar trabajos no calificados requeridos para la instalación, como excavaciones, suministro e instalación

de cercas de protección, y como ayudantes de otras tareas. Es positiva esta participación y contribuye a su

apropiación, pero no debe ser un requisito obligatorio. Los trabajos cualificados de construcción y montaje debe

realizarlo solo personal capacitado y entrenado.

5.3. Control de calidad en la construcción y montaje de biodigestores

Los programas y proyectos de biogás requieren de un actor adicional a los constructores que son los

supervisores, quienes deben ser personal ajeno a la empresa constructora y representar los intereses de los

usuarios y de las organizaciones promotoras. Vigilan que los biodigestores sean construidos con la calidad

debida y que los equipos y accesorios instalados reúnan las especificaciones requeridas y sean montadas

adecuadamente. Certifican que el biodigestor está en condiciones operativas. La inversión en este personal es

una garantía de que habrá menos problemas durante la implementación de la tecnología. Este personal debe

contar con una instrucción o capacitación específica y con herramientas e instrumentos de control y

verificación.

Las empresas que suministran la tecnología, así como los constructores, deben dar garantías sobre los

equipos y servicios que ofrecen a los productores.

Los biodigestores industriales requieren de un detallado plan de construcción que contemple desde la mejor

época del año para construir, estudios de suelo, preparación del terreno, contratos con constructores y

suplidores de equipos, permisos ambientales y municipales, gestión adecuada del financiamiento para la

inversión y supervisión técnica en la construcción.

5.4. Capacitación para la adopción de la tecnología, uso y mantenimiento

El proceso de apropiación de una tecnología inicia cuando el usuario ha tomado la decisión de adquirirla. La

capacitación es parte de este proceso. Hay que tomar en cuenta que los biodigestores son un equipamiento que

opera con material vivo y como tal deben tratarlo. Como todo proceso vivo, cualquier cambio en su proceso tiene

consecuencias que tardan cierto tiempo en

aparecer. Es un equipamiento que requiere

atención diaria.

La capacitación debe ser dirigida al menos

a dos miembros de la familia y debe

comprender tres grandes momentos: el

arranque y operación del reactor, el uso del

biogás en el hogar y la utilización del

fertilizante líquido. Se debe proporcionar

toda la información disponible en los


26

aspectos de beneficios, carga de trabajo familiar, cuidados, mantenimiento y forma de arrancar el biodigestor.

Durante las capacitaciones se pueden utilizar diferentes medios como cuadernillos donde se muestran los

diferentes pasos para la operación de todo el sistema, afiche en que de forma gráfica se explican los pasos, así

como videos. Se deben realizar capacitaciones en grupo, aunque la más importante es la que se realiza

directamente a la familia en el lugar donde se ubica el biodigestor.

El arranque de un biodigestor es crítico por lo que se debe contar con un promotor para asistir a la familia en

cómo se carga el material al mismo. El promotor debe estar presente en las siguientes semanas hasta que se

obtenga biogás. Posteriormente se debe supervisar la operación y mantenimiento y retroalimentar a las

organizaciones promotoras sobre la necesidad de asistencia y capacitaciones particulares.

La capacitación en biodigestores es un proceso dinámico a realizarse en al menos dos años, que comprende

talleres demostrativos, intercambio entre productores, visitas individuales a productores, entre otros. Hay que

facilitar la comunicación entre los promotores, el suplidor de la tecnología y el usuario. El servicio al cliente es

fundamental para el éxito de la adopción de la tecnología.

Las empresas agroindustriales que operan un biodigestor, deben crear una pequeña infraestructura para

monitorear la operación del reactor, que consiste en tener los equipos mínimos de análisis. El diseñador del

sistema y los suplidores de equipos deben indicar estos requerimientos así como capacitar al personal de

operación. Tienen que recordar que el biodigestor en una fábrica biológica que opera bajo ciertos parámetros

y que variaciones de estos pueden llegar a detener la producción de biogás, por lo que se requiere un

personal técnico con cierta cualificación que dedique parte de su tiempo a la operación y monitoreo del

reactor.


27

6. Factores claves en el monitoreo (operación y mantenimiento) y sostenibilidad

6.1. Monitoreo y soporte técnico en el largo plazo

La adopción de la tecnología de

biodigestores requiere tiempo, por lo que

es necesario que las organizaciones

promotoras tengan la disponibilidad de

financiamiento para permanecer al menos

cinco años en los territorios para realizar

monitoreo sobre la adopción de la

tecnología. En un esquema de mercado

para la difusión de biodigestores, las

empresas que proporcionan la tecnología

deben de incorporar sus servicios de

mantenimiento y de suministro de piezas

de repuesto a los usuarios. También hay

que crear una red de promotores que

brindan asistencia técnica directamente a

los productores. Al inicio, éstos podrían

recibir un subsidio por parte de las

organizaciones promotoras con la visión

de que posteriormente pagarían por este

servicio cuando lo vuelvan a requerir.

En la operación de los biodigestores

industriales es necesario tener una

bitácora del funcionamiento de las

instalaciones que permita determinar su

actividad óptima, por ejemplo, se deben

realizar mediciones diarias del PH del

afluente que se suministra al biodigestor, volumen diario de alimentación y producción de gas. Otros

parámetros hay que medirlos semanal o mensualmente y realizar análisis de laboratorio de forma regular

como DBO, DQO, sólidos volátiles, entre otros, de los afluentes y efluentes. Hay que incorporar la cultura de

registrar datos de la operación del biodigestor. Se tiene que estructurar un plan de mantenimiento, semanal,

mensual y anual.

6.2. Capacitación para el manejo y uso del biol

Los beneficios del biol dependen del conocimiento que los productores tengan del mismo. Es uno de los

aspectos más difíciles de lograr en la producción de biogás, y es el que tarda más tiempo en visibilizarse

porque depende de ciclos agrícolas que duran varios meses o hasta un año.


28

Se requiere una disponibilidad de áreas agrícolas demostrativas con diferentes cultivos, y de un tamaño

razonable, para que los productores dueños de biodigestores observen el impacto del uso del fertilizante

líquido y también puedan aprender cómo se realiza su aplicación.

Hay muy pocas experiencias sobre la comercialización del fertilizante líquido y si existe oportunidad de

hacerlo, hay que incentivarlo, principalmente en regiones en donde se tenga una red de caminos de todo

tiempo y exista producción agrícola de alto valor que requiera el uso de fertilizantes.

El manejo del biol en los biodigestores industriales, requiere de instalaciones específicas, dado los grandes

volúmenes que se manejan diariamente. Por ejemplo, disponer de cantidades mayores a 2,500 lt/diario,

requiere de bombas de traspaso, tuberías o tanques de transporte, equipos para asperjar el biol en las áreas

agrícolas y personal para operar estos equipos. Se deben incluir estos equipos en los costos de inversión del

biodigestor, e incorporar los costos de operación de los mismos.

7. FACTORES QUE FACILITAN LA DIFUSIÓN DE LOS BIODIGESTORES

La existencia de políticas públicas, principalmente en el área ambiental, que se manifiestan en la

aplicación de normas y regulaciones ambientales sobre los efectos contaminantes que realizan

empresas pecuarias y agroindustriales, favorece que éstas encuentren en los biodigestores una

alternativa para resolver problemas de contaminación ambiental: manejo de los efluentes, malos olores

y vertidos sólidos.

Las empresas que producen alimentos (leche, quesos, carne, huevos y otros derivados), están

interesadas en implementar alternativas más eficientes para cerrar sus flujos de energía, bajar costos y

reutilizar residuos como biofertilizantes, como es el caso de Lácteos Vargas, de Costa Rica, que a

partir del bioabono aplicado en pasturas, maneja hasta seis cabezas de ganado por hectárea.

Existe una red de asociaciones y desarrolladores de proyectos articulados a sectores productivos,

empresas emprendedoras vinculadas con iniciativas de energía renovable y la participación de

entidades gubernamentales que propician procesos de cambio tecnológico en la región, por ejemplo, el

Proyecto de la Unidad Productiva SERMIDE, de Costa Rica, que fue conceptualizado en forma

conjunta por el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE), la Comisión para el Ordenamiento y

Manejo de la Cuenca Alta del Río Reventazón (CONCURE) y la asesoría técnica de las empresas

AMANCO y la Corporación FONT, como un apoyo al productor.

Los biodigestores potencian la producción de gas metano y su utilización en la generación de energía

térmica y electricidad. Cuando logran estabilizar su funcionamiento, tienen un impacto importante en la

reducción de costos por tarifa de energía fósil y combustibles. Existe la posibilidad de participar en el

mercado de créditos de carbono.


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8. FACTORES QUE LIMITAN LA IMPLEMENTACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE BIODIGESTORES

Dado que la inversión en la instalación de biodigestores para empresas de tamaño mediano y grande es cuantiosa, se requiere de fondos complementarios y plazos lo suficientemente amplios, para asegurar el retorno de los mismos. Los pequeños productores necesitan un esquema financiero particular para acceder a esta tecnología.

Aunque se avanza en la senda de la trasformación, aun no existe una política financiera adecuada ni

condiciones para la masificación de los biodigestores a una escala de impacto mayor: fincas de café, ganaderías medianas y pequeñas, y empresas agroindustriales en la región. Existe muy poca experiencia en el desarrollo del mercado financiero.

Los proyectos instalados no siempre cuentan con acompañamiento de expertos y especialistas, lo que

limita contar con datos sobre los indicadores importantes en el manejo de los procesos bioquímicos, útil para estabilizar su funcionamiento y la generación de energía. La falta de información bioquímica para hacer funcionar el biodigestor implica, en la fase inicial, pérdidas no solo económicas sino también de tiempo.

La construcción de biodigestores no es una tecnología sencilla y de fácil manejo para productores que

no están acostumbrados a llevar datos, ni registros de indicadores biológicos y de cálculos de biomasa generada en la producción agropecuaria. Para implementar un sistema de biodigestor2, es necesario, en primer instancia, identificar un problema o necesidad de la empresa, evaluar la capacidad técnica y económica que tiene, contratar expertos con capacidad demostrada en el diseño y construcción de biodigestores, y realizar un análisis que incluye levantamiento de información primaria: datos de producción, residuos generados, análisis del sitio, análisis y características químicas y biológicas del residuo, etc.

En cuanto a tecnología alternativa, los biodigestores son frecuentemente concebidos como una forma

amigable de evitar la contaminación y eliminar los problemas que generan las descargas en pozas y lagunas sépticas. La posibilidad de utilizar los biodigestores como un mecanismo de generación de energía limpia, aun es de interés marginal, y más aún como unidades para transformar materiales contaminantes orgánicos en fertilizantes útiles para la agricultura.

Los proyectos aun no logran aprovechar el gas para la generación eléctrica, mediante el uso de vapor,

turbinas o motores. A excepción de las experiencias de Costa Rica, en el resto de países están en un proceso de aprendizaje.

2 Siguiendo el buen ejemplo para los procedimientos observados en el diseño de los biodigestores de plantas porcinas

implementadas en EL Salvador, Granjas Porcinas Hermanos Jovel, La Granjita San José y El Progreso.


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Los equipos para la construcción, monitoreo y control de los biodigestores y la utilización del biogás, generalmente son importados y tienen un costo que hace que la inversión inicial sea cara y no viable para sectores productivos con alta demanda pero con déficit de capital.

No se ha logrado un 100% de independencia de la energía fósil. En su mayoría, los proyectos

instalados corresponden a modelos híbridos o combinados (fósil/renovable). En pocos casos se puede alcanzar una autosuficiencia energética.

No existen programas de apoyo financiero y técnico con un horizonte de tiempo lo suficientemente

amplio como para permitir que la tecnología se adopte y que genere una reducción ostensible de gases de efecto invernadero.

Solo las compañías y empresas que incorporen los últimos avances tecnológicos y controlen la mayor

parte de la cadena de valor del negocio, como el caso de la Empresa Pollos Campestres de El Salvador, tienen un chance competitivo para generar energía biomásica a partir de desechos sólidos.

Guía de buenas prácticas en Proyectos de Biodigestores

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