Desafíos y Oportunidades en la Gestión de Lagunas Anaerobias Cubiertas en México
Diagnóstico y Perspectivas para una Gestión Mejorada de Residuos Ganaderos
Las lagunas anaerobias cubiertas (LACs) se han consolidado como los principales sistemas de gestión de residuos ganaderos en América Latina. En México, se estima que existen alrededor de 680 LACs, la mayoría de las cuales presentan bajos rendimientos de biogás (0.05 metros cúbicos por metro cúbico del digestor al día) y tasas de eliminación de DQO (Demanda Química de Oxígeno) inferiores al 60%. Este estudio se enfocó en diagnosticar el bajo rendimiento de algunas LAC ubicadas en granjas lecheras en el norte de México, determinando y midiendo diversos parámetros operativos a diferentes niveles.
Los resultados revelaron que los valores de los parámetros del proceso de cada LAC variaban en cada punto de muestreo (influyente, efluente, sobrenadante, zona activa y lodo). La zona de lodo contiene el 50–58% del contenido total de sólidos, ocupando el 1–15% del volumen total de la LAC; el análisis elemental indica un contenido de carbono, nitrógeno y azufre de 340, 48 y 5 kg/t, respectivamente, lo que lo hace adecuado como fertilizante orgánico.
El análisis bromatológico evidenció fenómenos de flotación y sedimentación en las zonas de sobrenadante y lodo (carbohidratos, 64 y 55; lípidos, 4 y 3; fibras, 33 y 58; y lignina, 3 y 3% de sólidos volátiles (SV), respectivamente). Ambas zonas contienen al menos un 85% de material lentamente hidrolizable y un potencial metanogénico de menos de 87 mL de CH4 gSV, con una relación C/N que varía de 4.9 a 17. El biogás producido no superó el 60% de contenido de metano y contenía más de 3,000 ppm de ácido sulfhídrico.
Se concluyó que la zona de lodo tiene una considerable influencia en la dinámica de la laguna, ya que los residuos tienden a asentarse rápidamente, actuando como un sumidero de nutrientes debido a la falta de sistemas de agitación que podrían ayudar a resuspenderlos. La falta de agitación incita a diferentes fenómenos evidenciados. Este trabajo proporciona información valiosa para abordar los problemas de las CALs, profundizar en ellos y aprovechar los recursos disponibles para reactivar estas lagunas anaerobias cubiertas, contribuyendo así a una gestión más eficiente y sostenible de los residuos ganaderos en México.
Galván-Arzola U., Rivas-García P., Valencia-Vázquez R. ugalvanal@uanl.edu.mx
Desafíos y Oportunidades en la Gestión de Residuos Agroindustriales en América Latina
Una Pseudo-radiografía de los Sistemas de Gestión de Digestión Anaeróbica en la Región
En los países desarrollados, la valorización de los residuos agroindustriales (RA) a través de estrategias de conversión en energía mediante la digestión anaerobia (DA) ya es una realidad. Sin embargo, en América Latina (LATAM), la gestión de los RA provenientes de la ganadería intensiva presenta desafíos particulares. Este estudio tiene como objetivo proporcionar una visión detallada de los sistemas de gestión de la DA, centrándose en las lagunas anaerobias cubiertas (LACs) en América Latina.
Se llevó a cabo un análisis exhaustivo de 1,003 artículos científicos, donde se sintetizaron y analizaron datos cuantitativos y cualitativos para construir una base de datos utilizando técnicas de ciencia de datos. Este enfoque permitió evaluar la coherencia de la investigación científica con los problemas reales de gestión en LATAM.
La base de datos abordó 38 tipos de fenómenos de inhibición con 5,264 menciones. Sorprendentemente, los fenómenos de inhibición de AD relacionados con el nitrógeno representaron el 21% de las incidencias en este estudio, destacándose como el fenómeno más significativo en las LACs de LATAM. Este hallazgo subraya la importancia de abordar específicamente los desafíos asociados con el nitrógeno en la gestión de residuos agroindustriales en la región.
Los resultados revelaron que las CALs son los principales sistemas de gestión de los RA, con un enfoque predominante en el estiércol bovino y porcino. Sin embargo, también se identificó una brecha significativa entre la investigación científica en este sector y los problemas prácticos de gestión. La falta de atención a los desafíos reales plantea la necesidad de orientar futuras investigaciones hacia soluciones más efectivas y prácticas para abordar los problemas específicos de LATAM.
Este estudio proporciona una visión crítica que destaca la importancia de alinear la investigación científica con las necesidades prácticas de la gestión de residuos agroindustriales en América Latina. Abordar estos desafíos no solo es crucial para la sostenibilidad ambiental, sino que también abre la puerta a oportunidades significativas para el desarrollo de estrategias más efectivas y sostenibles en la región.
Galván-Arzola U., Rivas-García P., Valencia-Vázquez R. ugalvanal@uanl.edu.mx
Transformando Residuos en Energía Sostenible
La Demanda Energética Mundial y la Alternativa Sostenible de la Digestión Anaerobia
a demanda mundial de energía se ha duplicado en las últimas cuatro décadas, un crecimiento sorprendente que ha sido cubierto principalmente mediante el uso de combustibles fósiles. Sin embargo, este aumento en la dependencia de los combustibles fósiles ha llevado a una emisión significativa de gases de efecto invernadero, contribuyendo al cambio climático.
En medio de este desafío, surge una alternativa eficiente y menos contaminante: el proceso de digestión anaerobia. Este proceso transforma la materia orgánica en biogás, una fuente de energía renovable. El metano contenido en el biogás se considera un biocombustible que puede generar electricidad y calor a través de su combustión.
Los ensayos de Potencial Bioquímico de Metano (BMP, por sus siglas en inglés) son metodologías estandarizadas utilizadas para estimar el potencial energético de un residuo orgánico. Tras realizar pruebas BMP en 13 muestras de biomasa residual, se concluye que los desechos frescos de rumiantes y estiércol son los sustratos más eficientes para generar mayores rendimientos de biogás, oscilando entre 1119 y 1669 ml/g de sólidos volátiles añadidos, con un alto contenido de metano (65% < CH4 < 77%), duplicando los resultados reportados en la literatura (aproximadamente 550 ml de biogás/g de Sólidos Volátiles añadidos).
Los resultados sugieren que el potencial energético de estas biomasas residuales puede aumentar entre un 23% y un 25% mediante la mejora de las condiciones de gestión (frescura) y ambientales (temperatura más elevada), así como reduciendo las deficiencias nutricionales (medio mineral) de los microorganismos. El estiércol fresco de cerdo también produce volúmenes significativos de biogás (1150 ml de biogás/g de sólidos volátiles añadidos); sin embargo, el contenido promedio de metano oscila entre el 50% y el 65% metano v/v.
Otros residuos biomásicos produjeron biogás y rendimientos de metano dentro de los rangos normales (aproximadamente 550 ml de biogás/g de sólidos volátiles añadidos), lo que significa que también pueden ser utilizados como sustrato para la generación de bioenergía. Por otro lado, los residuos de la acuicultura y la industria pesquera produjeron cantidades bajas de biogás (<250 ml de biogás/g de sólidos volátiles añadidos; metano < 20%), por lo que no se recomiendan como sustratos para fines de bioenergía.
Este estudio resalta la importancia de explorar alternativas sostenibles para abordar la creciente demanda de energía, al tiempo que subraya la necesidad de gestionar de manera eficiente los residuos orgánicos para reducir nuestra huella ambiental. La digestión anaerobia se presenta como una vía prometedora para transformar desechos en recursos valiosos, allanando el camino hacia un futuro más sostenible.
Galván-Arzola, U., Valencia-Vázquez R.
ugalvanal@uanl.edu.mx
Sistema agrícola de Guanajuato: Retos y Oportunidades
Guanajuato tiene alrededor de 3 millones de hectáreas de las cuales una tercera parte está destinada a la agricultura. En el año 2021, el 65% del valor de la producción agrícola fue representado por 5 cultivos: maíz, agave, sorgo, alfalfa y brócoli con una superficie sembrada de 647 mil hectáreas (70%). En la agricultura de riego, los cereales representaron el 53% del valor monetario de la producción agrícola con 335 mil hectáreas cultivadas, mientras la producción de hortalizas en solo 56 mil hectáreas representa el 31% de los ingresos agrícolas. La agricultura de hortalizas es moderna y está orientada principalmente hacia los mercados de exportación que son exigentes en la calidad del producto, así como en las etapas de procesamiento y cultivo.
En los últimos 20 años, la agricultura en la modalidad de temporal muestra una disminución de superficie sembrada del 24% y un porcentaje promedio de siniestro de 20% donde los cultivos más afectados son el maíz, frijol y sorgo. La producción de temporal está orientada hacía el autoconsumo y la producción de forraje para ganado de granja familiar.
La agricultura guanajuatense enfrenta al cambio climático, que ha traído lluvias y temperaturas atípicas, pero la problemática se centra en el agotamiento cada vez más persiste de los recursos hídricos. De acuerdo con CONAGUA en este año el 90% de los acuíferos estatales se encuentran sobre explotados con un déficit de 864Mm3, recurso que representa la dotación de agua para aproximadamente 78,000ha. Los maiceros de las zonas de riego practican cultivos de alto rendimiento con semillas híbridas mejoradas, altas densidades y paquetes tecnológicos de fertilización que les permite producir en promedio 13t/ha, sin embargo, se enfrentan a una competencia desleal con el maíz de importación norteamericano, que ha traído precios bajos. La producción de cereales y frijol, en nuestro Estado deben ser incentivados con precio justo y precio de garantía. Por otro lado, la mayoría de los productores de maíz practican el riego rodado por gravedad, que en el caso de aguas superficiales pueden tener gastos hasta de 11,000 metros cúbicos por cultivo. Es urgente la modernización de sistemas de riego.
Guanajuato es líder productor de diversas hortalizas como, brócoli, lechuga, zanahoria, entre otros productos, también cuenta con una industria grande para el procesamiento y exportación de estos productos. En los últimos años la agricultura protegida ha incursionado con mucho éxito. Sin embargo, aun para este tipo de agricultura de escases de agua es un reto palpable hoy en día. La producción de hortalizas sigue creciendo y se ha consolidado como la vocación agrícola del Estado. Pero es primordial que estos cultivos y todo el sistema agrícola guanajuatense sea sustentable. Fotografía 1: Cultivo de maíz de autoconsumo; 2:Cultivo de jitomate en invernadero.
Agradecemos al proyecto “Análisis de Sustentabilidad del Sistema Agroalimentario del Estado de Guanajuato: Inventario de Insumos y Emisiones para los Principales Cultivos IDEAGTO/CONV/111/2023” por el financiamiento otorgado.
Maldonado-Mancera, María Teresa, Botello-Álvarez, José Enrique.
d2303007@itcelaya.edu.mx
Laboratorio de Centro de Análisis y Desarrollo de Alimentos (CADA), Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, Tecnológico Nacional de México en Celaya, Av. Tecnológico y Av. García Cubas, Fovissste, 38010, Celaya, Guanajuato, México.
Di No al desperdicio de alimentos, “toma conciencia”.
El campo mexicano es generoso en la producción de alimentos, una estimación gruesa de la producción agrícola diaria es aproximadamente de 10 kg per cápita. Sin embargo, cerca del 12% de nuestra población sufre insuficiencia nutrimental, asociada tanto a la cantidad o a la calidad de alimentos. Las causas son diversos factores, principalmente asociados a planes de producción agrícolas desarticulados con el mercado, deficiencias logísticas de distribución y comercialización y entre otras, al desperdicio de alimentos que se produce en los hogares mexicanos. Según las Naciones Unidas los porcentajes de pérdidas en el consumo doméstico de alimentos son 10, 10 y 6% para cereales, frutas y vegetales, y productos cárnicos respectivamente. En el caso de las frutas y vegetales el porcentaje puede ser cercano al 70% en toda la cadena de producción.
Según el diario el economista en México el 37.7 % de los ingresos familiares se dedican a la adquisición de alimentos. El desperdicio de alimentos en los hogares está asociado a una cultura consumista, a la desvalorización del esfuerzo en la producción de alimentos, la aparente abundancia, la mala administración de la economía familiar, entre otros factores. Se debe reconocer que un desperdicio de alimentos no es basura, un desperdicio es aquel alimento en buen estado que conserva sus propiedades nutrimentales, pero por alguna consideración es descartado. Por ejemplo, cuando una porción de un alimento servido no es consumida y se desecha, este hecho debe ser considerado como inmoral de quien lo ejecuta.
México durante mucho tiempo fue considerado el cuerno de la abundancia, por sus recursos naturales, por su diversidad climática que permite la producción de una alta variedad de alimentos. Sin embargo, el crecimiento poblacional, el cambio climático y otros factores socioeconómicos han puesto gran presión sobre el campo agrícola. La seguridad alimentaria en el presente y en el futuro cercano deberá considerarse una meta prioritaria fundamental que como sociedad y gobierno debemos afrontar.
En el México rural de mediados del siglo pasado existía la cultura de la conservación doméstica de alimentos como es el caso de orejones de vegetales deshidratados al sol, preparación de mermeladas y almíbar de frutas, salado y deshidratación de productos cárnicos, encurtidos en vinagre de vegetales, entre otros. También se tenía el cultivo de traspatio para la producción de vegetales y la crianza de algunos animales de granja para producir leche, huevo y carne para autoconsumo. Hoy en día emular estas buenas costumbres en las ciudades modernas, parece complejo. Sin embargo, a nivel internacional se están desarrollando nuevas tendencias como la agricultura urbana, donde en espacios reducidos es posible producir una buena parte de los alimentos de origen vegetal para el consumo familiar. Estas técnicas también fortalecen la valorización de los alimentos y la educación ecológica de las nuevas generaciones que deben comprometerse desde edades tempranas con la sustentabilidad alimentaria.
Dr. José Enrique Botello Álvarez
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