el colegio de la frontera sur

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Biodigestores: una ecotecnología para las unidades de producción ganaderas campesinas

 José Nahed Toral* y Ingrid Abril Valdivieso Pérez**

*Investigador  de ECOSUR y **Estudiante de doctorado de ECOSUR

En dos unidades de producción ganaderas orgánicas campesinas de la comunidad de Raudales, Malpaso, en la región zoque de Chiapas, hemos instalado dos biodigestores, como parte del trabajo que realizamos con pequeños productores del ejido Emiliano Zapata y de la localidad de Raudales, en la línea de investigación Sistemas Silvopastoriles y Ganadería Orgánica, perteneciente al Grupo de Ganadería Sustentable (Gansus) de El Colegio de la Frontera Sur (ECOSUR).

Los biodigestores son contenedores cerrados herméticamente, en los que se deposita material orgánico de cualquier tipo —como residuos agrícolas o desechos orgánicos del hogar— para su biodegradación anaeróbica, en este caso, estiércol de ganado bovino mezclado con agua.

Esta ecotecnología data de hace más de 200 años y actualmente se utiliza en diferentes escalas —desde casera hasta industrial— en diversos países. Existe una gran variedad, tipos y tamaños de biodigestores con rangos variables de vida útil; se fabrican con plástico, metal o ferrocemento, entre otros materiales.

Los biodigestores que instalamos son los primeros en la región zoque y nuestro propósito fue adaptarlos a unidades de producción ganaderas orgánicas campesinas para producir biofertilizante y biogás rico en metano, como fuente de energía renovable a partir de estiércol de ganado bovino, de tal modo que dichas unidades sean más eficientes energéticamente, reduzcan las emisiones de metano, se ubiquen en el contexto de la producción limpia, de la responsabilidad social y de la sustentabilidad.

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Biol y biogás

En la biodegradación de la materia orgánica participan bacterias anaeróbicas, las cuales provienen del tracto digestivo de los rumiantes y están presentes en el estiércol. El conjunto de estas bacterias es el responsable de producir el biofertilizante ecológico llamado biol, y entre ellas están presentes bacterias metanogénicas, las cuales son particularmente responsables de producir metano, principal componente del biogás.

El biol está integrado por dos componentes, una parte sólida y una líquida, que proveen materia orgánica al suelo y ayudan a su fertilización, siendo más efectivo que el estiércol fresco y la composta. La parte sólida, que se conoce como biosol, es el resultado de la descarga o limpieza del reactor y está constituida por materia orgánica no degradada, y la parte líquida recibe el nombre de abono foliar o afluente. Ambas contienen nutrientes como nitrógeno, fósforo y potasio, además de microelementos como zinc, hierro, manganeso y cobre, que son asimilados fácilmente por las plantas haciéndolas más vigorosas y resistentes.

El abono foliar puede aplicarse directamente en el follaje con bomba aspersora, mediante sistemas de riego o diluido con agua sobre el suelo cerca de las raíces. Para cultivos de ciclo corto, —maíz y frijol—, binanuales, perennes, gramíneas, forrajeras, leguminosas, frutales, raíces y tubérculos se recomienda la aplicación del abono sobre el suelo, mientras que para plantas medicinales y ornamentales se sugiere ponerlo sobre el follaje. Cuando no se separa el abono foliar del biosol, la forma más segura de utilizar el biol es directamente en el suelo alejado de las raíces, sin embargo, con esta forma de uso los resultados son más lentos.

El biogás producido en un biodigestor se compone aproximadamente de 60% de metano (CH4) y 40% de dióxido de carbono (CO2); contiene mínimas cantidades de otros gases, entre ellos vapor de agua (H2O) y ácido sulfhídrico (H2S). Puede utilizarse como combustible cuando el metano se encuentra en concentraciones iguales o mayores a 50%, ya que tiene un alto valor calórico. El biogás producido por un biodigestor puede tener uso doméstico, principalmente para cocer alimentos y calentar agua para bañarse, entre otros, y puede sustituir el uso de combustibles dendroenergéticos (leña) y fósiles (gas butano). También se puede aprovechar para producir energía térmica, mecánica o eléctrica.

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Beneficios de los biodigestores

Con el uso de los biodigestores, las unidades de producción ganaderas orgánicas campesinas de Raudales obtendrán beneficios económicos al reducir y/o eliminar gastos en la compra de fertilizantes y combustibles fósiles (como gas butano de uso doméstico) para el hogar y/o unidad ganadera; beneficios ambientales al reducir los focos de infección a causa del almacenamiento de estiércol al aire libre, y otros como la reducción del uso de leña para cocinar y de las emisiones de metano, que tienen un poder de calentamiento o efecto invernadero 20 veces mayor que el CO2.

La implementación de estos biodigestores se realizó con recursos fiscales y apoyo parcial del proyecto Multidisciplinario y Transversal “Agricultura Familiar” de ECOSUR, que dirige Luis García Barrios, investigador del Departamento Agricultura, Sociedad y Ambiente.

Este proyecto coordinado por José Nahed Toral, investigador de ECOSUR, se lleva a cabo con la participación de Romeo Josué Trujillo Vázquez y Noé Samuel León Martínez, técnicos académicos de ECOSUR, y de estudiantes de licenciatura, maestría y doctorado. Colaboran también Bernardo Sánchez Muñoz y Jorge Luis Ruíz Rojas, investigadores de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma de Chiapas.

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Ecosur impulsa prácticas sustentables en la ganadería para mitigar los efectos del cambio climático

José Armando Alayón Gamboa
Investigador de El Colegio de la Frontera Sur (Ecosur), en la Unidad Campeche
Departamento de Conservación de la Biodiversidad
jalayon@www.ecosur.mx

Ante el aumento en la demanda de productos de origen animal que enfrentamos en el siglo XXI debido al creciente aumento poblacional, el Colegio de la Frontera Sur (Ecosur) impulsa la introducción de sistemas silvopastoriles para disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero producidas por el ganado.

La demanda creciente de productos de origen animal y la forma de producción de estos alimentos han provocado que los sistemas de producción ganadera liberen a la atmósfera el 18% del total de gases conocidos como de efecto invernadero (GEI).

La producción de estos GEI ocurre de forma directa, principalmente, por el mal manejo de las excretas que liberan óxido nitroso, y por la producción de metano en el rumen y tracto digestivo de los animales; y de forma indirecta al sustituir selvas y bosques por praderas de pasto, que provocan la liberación de dióxido de carbono, y por la aplicación fertilizantes sintéticos que emiten a la atmósfera óxido nitroso.

En este contexto Ecosur busca estrategias que repercutan positivamente en la economía de los agricultores, que mejoren las condiciones ambientales del sistema agropecuario y  el bienestar animal, que apoyen la recuperación de áreas degradadas por el pastoreo o sobrepastoreo, que brinden servicios ambientales, promuevan la diversidad biológica, la preservación de recursos críticos como el agua y el suelo, y la provisión de alimentos sanos y seguros con valor adicional para los consumidores.

Desde la aproximación del manejo de los recursos ambientales, cada vez se entiende mejor que uno de los múltiples factores claves para impactar positivamente en las estrategias de mitigación es la promoción y reincorporación de árboles y arbustos nativos en las áreas de pastoreo.

Esto implica necesariamente cambiar la concepción que se tiene de la ganadería bovina extensiva en el sur de México, que es la proveedora de becerros en pie para otras regiones del país, y donde, como en otras regiones, se concibe a los árboles y arbustos de la vegetación natural como plantas no deseables en los potreros de gramíneas.

Antes de la adopción de los modelos de ganadería bovina con extensas praderas, la ganadería hacía uso de la vegetación natural y de otros recursos locales donde se practicaba. En varios estados del sur México —Campeche, Chiapas, Quintana Roo, Yucatán—, estas prácticas persisten en muy pocos agricultores. Se han rescatado algunas especies de arbustos y árboles para promover nuevos modelos conocidos como sistema silvopastoriles que se adaptan a cada condición local y que han mostrado sus bondades en términos productivos, de bienestar animal, económico y ambiental, inocuidad en los alimentos, y sostenibilidad en la producción.

En el terreno ambiental y de la salud animal, el uso de algunas de estas plantas, que tienen compuestos conocidos como metabolitos secundarios —sustancias que favorecen el control de parásitos en los animales— pueden ayudar a reducir significativamente la producción del gas metano que se libera a la atmósfera. La disminución de la producción de gas metano en un animal rumiante, como el bovino, significa un ahorro de energía que éste puede usar para crecer o producir carne o leche, de ahí la relevancia de investigar las mejores estrategias en sistemas locales para reincorporar las distintas especies de plantas y cuantificar con precisión cuánto disminuye la producción de metano, así como entender cuáles son los mecanismos de acción de estos compuestos dentro del microambiente donde interactúan con otros organismos conocidos como bacterias, protozoarios y archaeas.

En México, apenas se comienza a desarrollar infraestructura para cuantificar con precisión la producción de gas metano en estudios bajo condiciones controladas, y son incipientes los esfuerzos por consolidar investigaciones para métodos de medición en condiciones de campo, mientras que el estudio de los metabolitos secundarios ha atendido los efectos sobre la producción animal, la dieta y el consumo, y la salud animal.

Pocos esfuerzos se están enfocando en explicar los mecanismos de acción y la detección precisa de los compuestos químicos de las plantas incorporadas en modelos silvopastoriles, menos aún se ha investigado cómo estos compuestos podrían interactuar con la genética de los animales y los microorganismos.

Estos aspectos biotecnológicos vislumbran posibilidades de innovación en ciencia animal, y en especial en la ganadería bovina, mediante consorcios de investigación interinstitucional y multidisciplinaria. Los avances en innovación tecnológica por sí solos tampoco serán la solución a los problemas que enfrenta la ganadería si no se concibe como un elemento más dentro de estudios con un enfoque integral de los sistemas de producción, donde se priorice su capacidad de resiliencia y adaptación a los efectos del cambio climático.

En zonas ganaderas de Chiapas, Campeche, Tabasco y Yucatán, Ecosur está integrando esfuerzos interinstitucionales en la búsqueda de modelos prácticos de sistemas silvopastoriles con una visión integral (holística), que combine la agroecología y la conservación, para que sean adaptados a condiciones locales de los productores.

Con la Universidad Atónoma de Chiapas (UNACH), la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), la Universidad de Chapingo, El Colegio de Posgraduados (COLPOS), la Universidad Autónoma de Yucatán (UADY), la Universidad  Juárez Autónoma de Tabasco (UJAT), Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán (INCMNSZ), y el Centro Agronómico Tropical en Investigación y Enseñanza (CATIE) de Costa Rica, estamos revalorizando el conocimiento tradicional de los productores, al mismo tiempo que evaluamos sus impactos productivos, económicos y ambientales. A la par, estamos desarrollando métodos de aplicación  en campo y en laboratorio para medir la contribución de los sistemas silvopastoriles en la reducción de la producción de metano y óxido nitroso. Asimismo hemos comenzado a proponer nuevos modelos para evitar la transformación de selvas a praderas, evaluando el significado de estas prácticas en los mecanismos de interacción de los metabolitos secundarios con el microambiente de los animales rumiantes y en la producción animal.

En este último aspecto se busca potenciar la bondad de la alta diversidad vegetal con que cuentan las selvas tropicales del sur de México, tratando de entender los mecanismos de acción de diferentes metabolitos secundarios de las plantas con el microbioma (bacterias, protozoarios y archaeas)  que habita en los animales rumiantes y su significado en términos productivos, económicos y ambientales, experimentando con diversas especies de plantas conocidas tanto en la literatura científica como con otras especies poco estudiadas e investigadas hasta el momento.