¿Cómo hacer eficiente la producción de biogás?
Por Ana Luisa Guerrero
Ciudad de México. 19 de junio de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- ¿Cuál es el mejor modelo para producir biogás?, ¿qué variables son las indicadas para que el proceso sea el adecuado? En estas y otras preguntas trabaja Juan Antonio Arzate Salgado como parte de su doctorado en biotecnología, en la Universidad Técnica de Berlín (TU).
Su estudio se centra en el modelamiento para predecir y controlar el proceso de producción de gas metano, por medio de modelos matemáticos que involucran ecuaciones algebraicas y diferenciales de los procesos bioquímicos que intervienen entre el sustrato y las bacterias. El propósito es identificar el esquema más eficiente.
En la generación de energía renovable se considera el biogás como uno de los más viables, tanto ecológica como económicamente, debido a que tiene pocas emisiones de dióxido de carbono (CO2) y puede producirse a partir de estiércol de animales o cultivos energéticos.
Bajo la dirección del doctor Peter Neubauer —su director de tesis—, en el grupo de Ingeniería de Bioprocesos (BVT, por sus siglas en alemán) en el Instituto de Biotecnología de la TU, participa en el desarrollo de un optimizador con un modelo reducido de digestión anaeróbica que predice la cantidad de metano y de CO2 producido, así como las principales variables que intervienen en el proceso a partir de sustratos como maíz, pasto, trébol, desechos de granjas avícolas y desechos de estiércol de vaca.
En los resultados que han obtenido, destacan que el sustrato de maíz es el que produce más biogás, que no hay relación entre los tiempos de alimentación de los digestores y la cantidad de energía producida, o de emisión de equivalentes de CO2; que el maíz y el pasto son sustratos muy similares en las emisiones de equivalentes de CO2, en tanto que el desecho de tratamiento de aguas residuales (sludge) presenta mayor emisión de equivalentes de CO2, en comparación con maíz y pasto; mientras que el estiércol de vaca genera menor bioenergía.
En entrevista, Arzate Salgado señaló que en el modelo incluyeron el “análisis del ciclo de vida” (LCA, por sus siglas en inglés), una herramienta que evalúa el impacto ambiental de un producto o servicio en todas las etapas de su existencia. A partir de este, consideran la generación de emisiones de CO2 en cada uno de los sustratos, tomando en cuenta variables como el horario y la regularidad en que se alimentan las plantas.
México, con potencial para producir biogás
La descomposición natural de la materia orgánica produce biogás, siendo los residuos urbanos y ganaderos, así como las aguas municipales e industriales, las principales fuentes de producción.
Nuestro país tiene grandes posibilidades para la producción de biogás debido a su variedad de recursos bioenergéticos.
Juan Arzate.La Secretaría de Energía estima una disposición de 28.2 millones de toneladas anuales y una composición aproximada de 53 por ciento de residuos sólidos orgánicos, los cuales son enviados a 186 rellenos sanitarios, que permitirían producir 652 y 912 megavatios (MW) de energía eléctrica.
Hasta 2011 se habían otorgado diez permisos para la generación de energía eléctrica con biogás, seis de ellos en la modalidad de autoabastecimiento en Aguascalientes, Chihuahua, Guanajuato y Nuevo León; y cuatro de cogeneración en Jalisco, Nuevo León, Estado de México y Querétaro, que en conjunto representan una capacidad autorizada de 44.76 MW y una producción de 269 gigavatios por hora por año (GWh)/año.
En tanto que se cuenta con alrededor de tres mil establos lecheros, mil 500 granjas porcinas y 905 rastros municipales, sin considerar los corrales de engorda y granjas avícolas y las miles de unidades productivas que podrían utilizar el biogás y sus aplicaciones para servicios de autoconsumo.
Se ha calculado que se podrían generar entre 0.49 y 0.738 millones de toneladas anuales de excretas de ganado porcino, con un potencial de generación eléctrica de 246 a 492 MW; mientras que el aprovechamiento de excretas bobinas lecheras podría generar 5.4 millones de toneladas anuales de metano y un potencial de energía eléctrica de dos mil 645 a cinco mil 447 MW.
En el rubro de aguas residuales, hasta 2008 la Comisión Nacional de Agua (Conagua) tenía registradas mil 833 plantas urbanas en operación formal, con una capacidad instalada de 113 m3/s, las cuales procesaban un caudal de 83.6 m3/s, equivalente a 40.2 por ciento del total de las aguas residuales generadas y colectadas en los sistemas formales de alcantarillado municipal.
Este panorama, consideró Juan Antonio Arzate Salgado, pone a México frente a la posibilidad de generar electricidad a partir del biogás, una industria a la que se suma el gran potencial en energía solar y eólica.
“El país tiene una amplia disponibilidad de sustratos, pero en la actualidad no hay tanto desarrollo para la generación de biogás; estamos en el momento de aplicar alternativas energéticas que ya están siendo probadas en otras partes del mundo, porque a futuro no contaremos con energía proveniente de recursos fósiles”, refirió.
Políticas públicas
El especialista, que realiza sus estudios de posgrado becado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), consideró que para materializar esta industria en México es preciso que las políticas gubernamentales estén enfocadas en las energías renovables.
Y señaló que el éxito en Alemania se robusteció a partir de la promoción que los gobiernos hicieron para incentivar la participación de la iniciativa privada, apoyada con financiamiento público.
Finalmente, destacó la importancia de que se formen recursos humanos que se especialicen en estos temas, a fin de que participen en el impulso de esta industria.
• M. Juan Antonio Arzate Salgado
Estudiante de doctorado, Universidad Técnica de Berlín
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