Una nueva investigación realizada por científicos de Texas A&M AgriLife Research muestra que el biocarbón tiene el potencial de hacer que la digestión anaeróbica del estiércol animal sea un método más eficiente para eliminar los desechos de las granjas mientras produce metano para obtener energía.

El biocarbón es un material de carbón vegetal compuesto de desechos agrícolas, incluido el estiércol, residuos de cultivos y pastos forrajeros. Puede utilizarse como fertilizante sostenible y para filtrar una amplia gama de contaminantes, incluidos los antibióticos, pesticidas y hormonas en aguas residuales y agua, así como para capturar gases de efecto invernadero y olorosos como el dióxido de carbono y el amoníaco.

"Efectos del biocarbón derivado del estiércol lácteo sobre los psicrófilos, digestiones anaeróbicas mesófilas y termófilas de estiércol de leche "por el Dr. Hyun Min Jang, Ingeniero ambiental de AgriLife Research, Dr. Yong-Keun Choi, Investigador de la Universidad Estatal de Tarleton y Dr. Eunsung Kan, Ingeniero químico y ambiental de AgriLife Research en Stephenville, fue publicado recientemente en Tecnología Biosource .

El artículo analiza el potencial del uso de biocarbón como material acelerador para hacer que la digestión anaeróbica del estiércol lácteo sea más eficiente en biorreactores para mejorar la descomposición de desechos y la producción de gas metano.

La gestión actual del estiércol de las granjas incluye la aplicación de residuos a las tierras de cultivo, Dijo Kan. Los métodos actuales a menudo generan olores y gases de efecto invernadero y pueden causar problemas ecológicos aguas abajo. como la proliferación de algas y aguas subterráneas contaminadas.

"El valor de la nueva investigación es que el estiércol puede ser una fuente de problemas, y la digestión anaeróbica con biocarbón sirve para eliminar el estiércol mientras se produce metano para alimentar la granja y posiblemente venderlo a los servicios públicos locales, " él dijo.

Kan dijo que el estiércol es una fuente muy rica de bacterias involucradas en la digestión anaeróbica, que incluye bacterias fermentadoras y productoras de metano, para convertir el estiércol en metano en biogás y ácidos orgánicos volátiles.

Las bacterias metanogénicas son de particular interés para Kan debido a su potencial para producir gas metano a una velocidad que podría alimentar una granja. Sin embargo, Se descubrió que las bacterias metanogénicas son el factor limitante de la tasa de digestión anaeróbica debido a sus respuestas sensibles a las condiciones operativas, como la temperatura y los niveles de pH.

Kan dijo que los biorreactores utilizados para realizar la digestión anaeróbica de los desechos, los digestores, solo funcionan bien cuando las condiciones ambientales son buenas para ambos tipos de bacterias.

"A veces, las condiciones ambientales dificultan la operación de la digestión anaeróbica en las granjas lecheras en áreas como Wisconsin o Texas, donde las variaciones climáticas son extremas, ", dijo." Esto haría que el proceso sea inconsistente y difícil de controlar ".

La digestión anaeróbica del estiércol da como resultado un pH bajo y otras condiciones indeseables en el biorreactor, que ralentizan o inhiben el crecimiento y el metabolismo de bacterias metanogénicas cuando las condiciones de funcionamiento no son óptimas, Dijo Kan.

Jang, el autor principal, investigó cómo el uso de biocarbón podría superar estos problemas operativos.

El biocarbón derivado del estiércol es alcalino con un pH de 8-9, Kan dijo:y puede actuar como un excelente amortiguador para mantener el pH óptimo para las bacterias metanogénicas, que es de alrededor de pH 7. Contiene altos niveles de nutrientes y minerales para apoyar un alto crecimiento bacteriano, mientras que su alto contenido de carbono enriquece la comunidad microbiana asociada con la digestión anaeróbica.

Kan y Jang han probado proporciones bajas de biocarbón a estiércol hasta ahora con resultados prometedores. El estiércol de lechería mezclado sin biocarbón y entre un 0,1 y un 1 por ciento de biocarbón mostró que la adición de biocarbón aumentaba la producción de metano en aproximadamente un 40 por ciento y reducía el tiempo de producción para lograr la producción de biogás objetivo entre un 50 y un 70 por ciento.

"Disminuyó la fase de retraso, que es el tiempo que transcurre antes de que comience la producción, y reducir el tiempo de producción de biogás a la mitad cada vez que agregamos más biocarbón, ", dijo." El tiempo de producción es un factor importante para una lechería con, por ejemplo, 1, 000 vacas que producen 8, 000 kilogramos de estiércol seco cada día, pero reducir el tiempo de digestión también significa que el tamaño del biorreactor anaeróbico se reduce a la mitad ".

Reducir el tiempo de retención y la huella de los digestores significaría un menor costo de inversión inicial, consumo de agua, costos de utilidad, los costos operativos y los requisitos de la tierra, Dijo Kan.

Pero Kan dijo que se necesita más investigación para comprender los cambios en las comunidades microbianas con biocarbón y para determinar las condiciones óptimas para la digestión anaeróbica del estiércol antes de que los investigadores puedan construir una versión a escala que pueda ser probada y eventualmente aplicada a escala para una lechería en funcionamiento.

Kan cree que la tecnología actual (lagunas para el manejo del estiércol de lechería) podría actualizarse a digestores anaeróbicos cubiertos y mezclados con biocarbón. El uso de biocarbón en lagunas anaeróbicas mejoradas mejoraría la producción de biogás y acortaría el tiempo de tratamiento mientras capturaba gases de efecto invernadero y olorosos.

Dijo que hay buenos indicios de que los investigadores podrían optimizar las condiciones y luego pasar a una prueba piloto en una lechería en los próximos años.

"Hay buenos indicios de que el biocarbón hará de la digestión anaeróbica una solución viable para una gestión más eficiente del estiércol animal con operaciones más sencillas que las digestiones anaeróbicas convencionales". ", dijo." Cuando optimicemos las condiciones y pasemos a la fase de prueba en una lechería, entonces sabremos qué inversión de capital y huella sería necesaria para construir digestores sostenibles que puedan satisfacer las necesidades de eliminación y luego aplicar eso a otras operaciones en función de sus necesidades. capacidad."