El biogás: alternativa energética emergente

En las distintas latitudes del planeta, la temática sobre la crisis energética, el calentamiento global, la contaminación ambiental y la búsqueda de nuevas alternativas energéticas se ha transformado en materia obligada en todas las discusiones de los paneles internacionales. Chile no es la excepción, por cuanto son temas que tienen un carácter estratégico y que están indefectiblemente ligados a su desarrollo, ya sea por los efectos sobre la economía en general como por su impacto específico para el sector silvoagropecuario. La alta dependencia de energías no renovables que tiene el país, donde cerca del 70% de la energía consumida es importada, así como el 98% del petróleo consumido (figuras 1 y 2), obliga a diseñar una política de Estado respecto a la diversificación y la seguridad energética, utilizando recursos renovables disponibles en forma sustentable. Desde el punto de vista del sector silvoagropecuario, enfrentar este tema es un desafío, por cuanto transformar al país en potencia agroalimentaria implica implementar aspectos que van más allá de la productividad, como es desarrollar una agricultura limpia, ambientalmente sostenible, con certeza energética y optimizando la utilización del recurso tierra. Son éstos los ámbitos en que el biogás representa una alternativa viable y ventajosa, para muchas actividades agropecuarias. En la actualidad, en el país existe un escenario muy favorable para el biogás, sobre la base de condiciones objetivas, entre las que se pueden mencionar las siguientes: hay una crisis energética latente, tanto por disponibilidad como por precios; la diversificación de la matriz energética es un imperativo de Estado; la biomasa para generar biogás está disponible; más aún, ésta preexiste como residuo de muchas actividades agropecuarias y agroindustriales, como también de los residuos urbanos. Por tanto, no compite por el uso de la tierra; la producción de biogás controla la emisión de metano a la atmósfera, reduciendo el efecto invernadero; su versatilidad de uso como combustible y precursor en la generación de electricidad y de calor, y su capacidad de almacenaje, le otorgan grados de flexibilización de tiempo y espacio, y diversidad de aplicación; la tecnología para producir biogás conlleva fuertes elementos de inclusión social, dada su accesibilidad para distinta escala o tamaño de productores, y a valores alcanzables; la producción limpia y la trazabilidad son condiciones básicas para la exportación de producción agropecuaria; la existencia de normativa que obliga al tratamiento de los riles, como son los Decretos Supremos 46 y 90, que exigen un manejo de las descargas de residuos; la Ley Corta II de generación eléctrica es una oportunidad para comercializar electricidad producida a partir de esta fuente, y, por último, existe un gran interés por parte de distintos organismos e instituciones por difundir esta alternativa, para la cual orientarían recursos. En esta reseña de ventajosas condiciones, abrir una línea de trabajo para promover el desarrollo de la producción de biogás, a través de la disposición de recursos y financiamiento para su promoción, tendría, para el Ministerio de Agricultura, coherencia directa con los que son sus lineamientos estratégicos: transformar a Chile en potencia agroalimentaria, incluir socialmente a los sectores más postergados, adecuar y modernizar la institucionalidad pública silvoagropecuaria, contribuir a la diversificación de la matriz energética y cuidar del medio ambiente. Los elementos entregados precedentemente apuntan, precisamente, a la consecución de estos objetivos estratégicos; por tanto, la promoción del biogás debe insertarse con una visión de Estado. Es preciso señalar que, no obstante lo anterior, a nivel de pequeños productores agrícolas, principalmente, la producción de biogás no es un negocio en sí mismo, que pudiere proveer ingresos extras mediante transacciones, pero sí les permitiría incrementar sus flujos a través del ahorro en el consumo de energías tradicionales, como leña, gas y parafina, y en la adquisición de abonos, esto sin contar las externalidades positivas que socialmente se generan. A mayor escala, sin embargo, con mayores niveles de inversión, es posible generar energía no sólo para autogeneración y/o cogeneración, sino además para transar en el mercado eléctrico. El biogás es un gas que se genera naturalmente o artificialmente por la digestión o degradación de materia orgánica mediante la acción de microorganismos (bacterias metanogénicas), en un proceso anaeróbico, es decir, en ausencia de oxígeno molecular. Está compuesto, fundamentalmente, por metano (CH4), que varía aproximadamente entre 50% y 70%, y dióxido de carbono (CO2), que varía entre 30% y 40%, a lo que se agrega la presencia de otros gases con porcentaje inferiores a 1%. La mayor o menor proporción de estos elementos dependerá del tipo de materia orgánica y de cómo se genera. Naturalmente, la digestión anaeróbica es muy frecuente en los humedales, fondos de lagos y otras aguas detenidas, por lo que se la conoce como "gas de pantano", debido a la liberación de metano. En general, este biocombustible tiende a ser muy similar en su composición, por cuanto se produce a partir de reacciones químicas sobre elementos relativamente semejantes. El metano, principal componente del biogás, le confiere sus características combustibles. El valor energético del biogás está determinado por la concentración de metano y se ubica alrededor de 20 a 25 MJ/m3, comparado con 33 a 38 MJ/m3 para el gas natural (Werner et al., 1989). Su poder calórico es de aproximadamente 4.000 a 5.000 Kcal/m3. La forma artificial de capturar esta energía es a través de la utilización de biodigestores o biorreactores, que, en síntesis, son aparatos o construcciones que procesan materia orgánica para producir el biogás. La forma, tamaño y características técnicas dependerá de las necesidades, las características de la biomasa, las condiciones ambientales y la periodicidad y cantidad con que pueden ser abastecidos de materia orgánica. Según estas características, los biodigestores pueden ser de carga continua (diaria o semanal) o estacionarios (se cargan para cada proceso de fermentación). Para la producción de biogás no existirían limitaciones en términos de materia orgánica. La madera o residuos leñosos son desaconsejables, debido a que, por su contenido de lignina, presentan mayores dificultades para su descomposición anaeróbica, requiriendo de tratamientos enzimáticos. Son más apropiados para aplicaciones termoquímicas. Dentro de los recursos disponibles que se consideran residuos de actividades productivas o humanas, se pueden mencionar las siguientes: purines de la industria lechera, ganadera, porcina, avícola, desechos de mataderos, desechos de agroindustria, desechos de la industria vitivinícola, residuos urbanos residenciales e industriales, plantas de tratamiento de aguas servidas y vertederos de basuras. De acuerdo con un estudio elaborado por la agencia alemana de cooperación Deutsche Gesellshaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH para la Comisión Nacional de Energía (CNE), que catastró las potenciales fuentes de biomasa técnica y económicamente aprovechables, se estimó un potencial energético de 400 MW de electricidad, lo que representaría un 3,5% de la actual energía consumida por el país. De este potencial, 150 MW corresponden a metano que ya se produce mediante reactores con captación de biogás. Un estudio sobre la misma materia, pero acotado a las principales plantas de tratamiento de aguas servidas establecidas entres las regiones de Valparaíso y del Bío-Bío, elaborado por la Fundación Chile, estimó un potencial de 11 MW. Por otra parte, a partir de un informe elaborado por INDAP sobre los centros de acopio lecheros (CAL) de las regiones de La Araucanía, Los Ríos y Los Lagos, se pudo estimar un potencial teórico de 44.000 m3/ mes de biogás, utilizando los purines de las salas de ordeña asociadas a los centros de acopio. Las cifras anteriores están indicando las dimensiones que podrían alcanzarse si se pudieran utilizar estos sustratos orgánicos, que tienen un valor económico y social y que hoy se desechan. Las aplicaciones a las cuales puede acceder el biogás son múltiples, pudiéndose destacar en los siguientes ámbitos: Una de las formas más difundidas en países subdesarrollados y en vías de desarrollo, es el establecimiento de biodigestores a pequeña o mediana escala, para producir biogás que será utilizado, en la mayoría de los casos, para cocinar en combustión directa. Sin embargo, también puede ser utilizado para iluminación, para calefacción y como reemplazo de combustible (diésel) en motores de combustión interna. El biogás puede ser utilizado como combustible para motores diésel y a gasolina, a partir de los cuales se puede producir energía eléctrica por medio de un generador. En el caso de los motores diésel, el biogás puede reemplazar hasta el 80% del combustible fósil (su baja capacidad de ignición no permitiría su reemplazo total en este tipo de motores, que carecen de bujía para la combustión). Aunque en los motores a gasolina el biogás puede reemplazar la totalidad de la misma, en general en los proyectos a nivel agropecuario se ha dado preferencia a los motores diésel, considerando que se trata de un motor más resistente y que se encuentra con mayor frecuencia en el medio rural. Esta sustitución permite generar simultáneamente energía térmica útil (vapor, agua caliente, hielo, aire frío, por ejemplo), lo que es una ventaja desde el punto de vista de la eficiencia energética. Ésta es práctica muy común en varias ciudades pequeñas de Europa; sin embargo, la introducción de biogás a la red pública de gas natural, así como la explotación de éste como combustible, requieren de un procesamiento para obtener la calidad de gas natural. Generalmente, estos poblados cuentan con equipamiento para lograr la máxima eficiencia energética: producir electricidad, generar vapor para calefacción y transformación del biogás en GN. Si bien el hidrógeno es uno de los elementos de mayor presencia en la naturaleza, no se encuentra en forma libre. Actualmente, el 99% del hidrógeno se produce a partir de combustibles fósiles, lo que constituye desafíos de innovación e investigación biotecnológica para nuevas alternativas para el biogás. Estudios realizados sobre la digestión y fermentación bacteriológica de las materias orgánicas han demostrado que la producción de hidrógeno a partir de la biomasa (bioH2) podría ser económicamente viable. La inversión y desarrollo (I&D) en este campo está orientada no sólo a la eficiencia económica de producción, sino también a reducir y eliminar la generación de CO2 y, en un grado importante, al diseño de sistemas de almacenamiento para su utilización. El lograr el máximo de eficiencia, junto con la superación de los factores señalados, constituirían un salto cuantitativo y cualitativo en el desarrollo de las energías sustentables. En resumen, la digestión anaerobia es una de las fuentes de energía más económicas y de fácil adquisición también a pequeña escala en comunidades. El biogás tiene múltiples aplicaciones, ya sea a través de su uso directo o luego de un tratamiento previo que permita su purificación o enriquecimiento, destacándose entre ellas: cocción de alimentos, iluminación, refrigeración, calefacción ambiental para uso residencial y comercial, calor útil para procesos industriales, accionamiento de bombas de agua y otras maquinarias agrícolas, motores de combustión interna para energía motriz y generación de electricidad. La figura 3 muestra esquemáticamente algunas de las alternativas de uso del biogás. Algunas de las externalidades positivas son las siguientes: Contribuye a mitigar el cambio climático, al reducir la liberación de metano a la atmósfera (como en el caso de los vertederos de basura). Al procesar residuos que podrían verterse en ríos, lagos u otras fuentes de agua, se reduce su contaminación. Reduce la eutrificación de las aguas. Recupera con bajo costo la materia orgánica que se genera en procesos agropecuarios concentrados. Si su abastecimiento es regular y suficiente, permite la viabilidad económica a emprendimientos de mediana y gran escala. Reduce la disposición de los desechos orgánicos en vertederos municipales. Mejora las condiciones de higiene ambiental y controla la propagación de agentes patógenos, además de reducir olores. Reduce la extracción indiscriminada de leña. Su proceso genera abonos orgánicos de alto valor en nutrientes. Pese a las bondades señaladas, actualmente, según han señalado algunos expertos, se presenta una paradoja legal frente a las necesidades energéticas que podrían incentivar el aprovechamiento de algunos residuos orgánicos. Normativas medioambientales obligan a depositar en vertederos desechos orgánicos que bien podrían ser utilizados en la producción de biogás. Por otra parte, las empresas sanitarias, que son las principales generadoras de biogás en sus plantas de tratamiento, no dispondrían de estímulos para aprovechar el metano que capturan, para cogenerar energía para su autoconsumo y/o transacción; por tanto, queman este gas por medio de las denominadas "antorchas". No obstante, en la actualidad se estarían buscando fórmulas para que empresas distribuidoras de gas hagan utilización de esta fuente energética. Por otra parte, la investigación y desarrollo para esta alternativa energética, si bien tiene una larga data en Chile, es tecnológicamente muy inmadura y no cuenta con una masa crítica de especialistas que puedan sostener un proceso de mayor promoción. Las experiencias locales, muchas de las cuales se realizan bajo modelos importados, no siempre cumplen las expectativas. Por otra parte, algunos modelos de pequeña escala, si bien resultan iniciativas interesantes, se ha constatado que adolecen de rigurosidad técnica en su diseño y posterior manejo, denotando la falta de expertos en el tema. No obstante las limitaciones que se describieron, en Chile se está desarrollando una serie de iniciativas de distinto tamaño y en diversas regiones, lo que indica la irrupción de esta alternativa energética con bastante fuerza. A modo de ejemplo, se pueden señalar las siguientes: En la comuna de Teno, región del Maule, la empresa Vínicas recolecta casi el 80% de los desechos del proceso de vinificación de las viñas (orujo, pepas, borras, escobajo, etc.), y está construyendo un biodigestor para autoabastecerse de energía eléctrica, abastecer de esta energía a la comunidad aledaña y colocar el excedente en las distribuidoras eléctricas. En la comuna de Negrete, región del Bío Bío, el Liceo Agrícola está construyendo un biodigestor que pretende abastecer de energía a su internado. Además, ha establecido un programa de constru cción y difusión de biodigestores artesanales, destinado a satisfacer necesidades de pequeños agricultores. Esta difusión está siendo realizada por los propios alumnos. En la comuna de Los Ángeles, de la misma región, la empresa Bioeiberger está construyendo un biodigestor piloto, que operará con los purines de la lechería anexa. La idea es difundir esta técnica en la provincia y, luego, a toda la región. En la comuna de Til Til, en la Región Metropolitana, la Fundación Chile está próxima a inaugurar un biodigestor que abastecerá de energía a la escuela rural de Rungue. Operará sobre la base del aprovechamiento de las paletas de tunas. Entendiendo que la variable energética es un tema de Estado y que la diversificación de la matriz constituye un imperativo de corto a largo plazo, y que el cuidado del medioambiente es un factor estratégico en el desarrollo de las exportaciones, la sociedad como un todo debe establecer mecanismos que favorezcan la promoción y uso de los biocombustibles en general y del biogás en especial. Lo anterior podría ser factible a través de: la orientación de recursos financieros que bonifiquen inversiones en estas técnicas; el establecimiento de beneficios tributarios a la inversión y uso de ellas; la promoción de investigación y desarrollo en estos temas; el establecimiento de una línea de trabajo específica dentro de los acuerdos de cooperación técnica que se han suscrito para preparar profesionales y técnicos, y la cooperación internacional por medio de expertos extranjeros; los cré itos de enlace a tasas preferenciales que se recuperarían con la obtención de bonos de carbono, facilitando su tramitación; la revisión de la legislación para destrabar normas que restringen su utilización y la elaboración de normativas adecuadas para su uso. Este conjunto de medidas de promoción, más otras que se puedan requerir, deberían constituir un incentivo al desarrollo de esta alternativa energética. Conocidas sus múltiples ventajas y los beneficios asociados que conlleva el uso de biodigestión anaeróbica para producir biogás, es necesario desarrollar un programa de promoción de su producción y uso, mediante el otorgamiento de incentivos directos e indirectos que estimulen la inversión a un nivel más masivo. La aplicación de incentivos tributarios y apoyos a los estudios de inversión e investigación, más la generación de una actitud más proactiva de la institucionalidad pública, que facilite estos procesos, son elementos necesarios. Es fundamental además, establecer una línea de apoyo para los pequeños y medianos productores agropecuarios, de manera que implementen este tipo de iniciativas, con el fin de que se inserten en las cadenas agroalimentarias con prácticas sustentables, crecientemente exigidas por los mercados internacionales. El hecho de ser producido con biomasa disponible, en general con carácter de residuo, hace que el biogás no compita con alimentos ni por el uso de las tierras, generando importantes externalidades positivas, contribuyendo a mitigar el efecto invernadero. Este biocombustible requiere de un cuerpo normativo que estimule y regule su uso y destrabe aquellos aspectos que restringen el uso de ciertos residuos que constituyen claros precursores de biogás. Existe una marcada carencia de profesionales y técnicos que permitan una masificación de esta tecnología; por tanto, es imprescindible promover la formación y preparación de ellos, conjuntamente con incentivos a la investigación y desarrollo. La producción de biogás se inserta en cuatro de los ejes estratégicos del Ministerio de Agricultura: la transformación de Chile en potencia agroalimentaria; la utilización de mecanismos de producción limpia; la diversificación de la matriz energética, y la inclusión social, por cuanto existe tecnología aplicable a pequeña escala, esencialmente conservadora del medio ambiente. Alfonso Traub Ramos

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