- El biogás hecho de materiales orgánicos, como residuos de comida, de la agricultura, estiércol animal o humano, es una alternativa energética renovable, sostenible, asequible e inclusiva cada vez más disponible para los hogares, haciendas, municipios y naciones.
- La Asociación Mundial del Biogás urge a los gobiernos a que integren el biogás en sus Contribuciones nacionales determinadas, los objetivos de reducción de emisiones voluntarios que acordaron en el Acuerdo de París.
El biogás se ha utilizado como fuente de energía durante siglos, para calentar agua o encender farolas, por ejemplo. Pero son los retos socioambientales del siglo XXI los que han despertado mayor interés en la producción de biogás, sobre todo a partir de los residuos.
La eliminación de residuos orgánicos, un enorme problema debido a los patrones de consumo de la sociedad moderna, podría ser una fuente de energía alternativa barata y renovable. De hecho, los sistemas de biogás podrían cubrir un abanico de necesidades energéticas en todo el mundo, a la vez que se reducen los flujos de residuos y se proporciona biofertilizante como producto derivado.
Algunos analistas sugieren incluso que esta forma de bioenergía, beneficiosa para todos, podría aportar contribuciones significativas para conseguir los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU y ayudar a las naciones a alcanzar sus objetivos de emisiones según el Acuerdo climático de París.
¿Qué es un biodigestor?
Los digestores anaerobios, o biodigestores, producen biogás como el sistema digestivo humano. Cuando los biodigestores reciben materia orgánica (residuos de comida, residuos agrícolas o estiércol animal o humano) los microorganismos lo descomponen en ausencia de oxígeno y lo convierten en biogás, que después puede utilizarse para calentar, cocinar, para el transporte u otras necesidades.
Los biodigestores pueden diseñarse en tamaño pequeño, mediano o grande para cumplir con usos domésticos, industriales o municipales.
El biogás producido de los residuos (también conocido como gas natural renovable) contiene una mezcla de gases, sobre todo dióxido de carbono y metano combustible, que son potentes gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, las tecnologías de conversión de residuos capturan las emisiones de GEI, que de lo contrario se liberarían a la atmósfera, y les dan un uso ahorrando así energía. El biogás, como resultado, puede conseguir reducciones significativas en las emisiones según un artículo del Instituto de Recursos Mundiales (WRI).
La adopción de esta nueva tecnología innovadora cada vez muestra más resultados prometedores en entornos urbanos y rurales de los hemisferios norte y sur.
La producción mundial de biogás aumentó alrededor de un 4 % al año entre 2010 y 2018, lo cual significa que el sector ha crecido aproximadamente un 40 % en la última década. Actualmente hay más de 130 000 biodigestores de pequeña, mediana y gran escala que operan en todo el mundo, sobre todo en Europa, China y los Estados Unidos. Aunque el consumo de biogás solo representa el 0,3 % de la energía global en la actualidad, las proyecciones indican que la cifra habrá crecido a más del doble para 2040.
Sistemas domésticos de biogás
Se calcula que 3 mil millones de personas, el 40 % de la población mundial, carecen de acceso a combustibles limpios para cocinar. Del mismo modo, 2.4 mil millones de personas, o un tercio del mundo, carecen de acceso a instalaciones de saneamiento y gestión de residuos, sobre todo en áreas pobres y remotas. La tecnología de biogás a pequeña escala podría ayudar a cubrir esas necesidades, permitiendo que los hogares produzcan gas limpio para cocinar (sustituyendo madera, carbón vegetal y carbón) a la vez que se gestionan los residuos orgánicos domésticos.
HomeBiogas es una empresa creada con un propósito. La empresa, fundada en 2012 por tres israelíes, probó el sistema de biogás doméstico por primera vez en hogares de pocos recursos beduinos y palestinos. En la actualidad, una versión mejorada y probada in situ, que incluye un biodigestor y hornos de biogás, se ha instalado en hogares en más de 90 países.
Un biodigestor HomeBiogas convierte restos de comida, estiércol animal y residuos humanos en biogás suficiente para dos horas de cocinado por hogar por día. La versión más pequeña cuesta $749 y puede cubrir las necesidades de gas para cocinar de una familia pequeña de dos o tres miembros.
Para Samuel Alexander, un australiano que ha utilizado un biodigestor durante más de tres años, la tecnología permitió que su familia se desconectara de la red de gas y redujera sus gastos energéticos y su huella ambiental. “Todavía me sorprende que estemos cocinando con gas producido de los desperdicios alimentarios”, señaló.
HomeBiogas asegura que cada Sistema instalado en un domicilio evita que se emitan unas 6 toneladas de dióxido de carbono al año, aproximadamente las emisiones anuales de un vehículo de pasajeros.
Aunque la empresa no ha comentado cómo lo calcula, los analistas dicen que el gran beneficio de los sistemas de biogás domésticos no es solo la reducción en las emisiones. “Al sumar todos estos biodigestores, quizás la reducción de carbono no sea tan grande, pero puede mejorar la calidad de vida de las poblaciones rurales o marginadas”, dice Leidiane Ferronato Mariani, doctorada en planificación de sistemas energéticos con foco en biogás de la Universidad de Campinas, Brasil.
Los biodigestores domésticos generan beneficios socioeconómicos importantes, concuerda Mariani, quien también está afiliada a la Red de Biodigestores para Latinoamerica y Caribe (RedBioLAC). Un ejemplo: los biodigestores de la ONG Diaconia utilizados en las zonas rurales de Brasil. La tecnología ha permitido que las familias en la región semiárida del noreste del país, un área con bajo nivel de desarrollo y un alto nivel de pobreza, sea autosuficiente en combustible limpio para la cocina y pueda reducir los gastos del gas (alrededor de un 10 % del salario mínimo mensual).
Los sistemas de biogás doméstico ofrecen una alternativa limpia a los combustibles sucios que se suelen utilizar para cocinar, como la madera, el carbón o el gas licuado del petróleo (GLP). El cambio puede reducir la deforestación y las emisiones de gases de efecto invernadero a la vez que mejora la salud con la reducción de la inhalación de humo, sostiene WWF.
Un estudio descubrió que el uso doméstico de biogás, además de contribuir a la reducción de la pérdida de cubierta forestal, permitió que los usuarios ahorraran tiempo y se dedicaran a tareas más importantes que buscar madera, como la agricultura y la educación.
Sin embargo, los resultados varían, ya que la producción óptima de biogás depende de la frecuencia y la cantidad de residuos que se introducen en el biodigestor.
“Puede que algunos hogares no puedan producir mucho gas de sus propios desperdicios alimentarios”, dice Alexander. En su caso, él depende de dos vecinos que contribuyen con sus residuos a producir suficiente gas para las necesidades de su familia. También lleva más trabajo: “en comparación con la red de gas, hay algunas cosas más que se deben hacer con el biogás: recoger los residuos, alimentar la unidad y dispersar los líquidos que se producen unas cuantas veces a la semana”, explicó.
El clima también limita la eficiencia del biogás, ya que la digestión anaerobia requiere temperaturas de más de 20º Celsius. Alexander, que vive en el subtrópico, construyó un invernadero para que su biodigestor se mantuviera caliente. “Durante 8 meses al año podemos cocinar con el sistema, a menudo dos veces”, dijo. “En invierno, cocinamos tres o cuatro veces a la semana. A veces, cuando no hay biogás, utilizamos un horno eléctrico”.
Al tener en cuenta los muchos beneficios, surge la pregunta de por qué el biogás no ha sido adoptado de forma general en el mundo. Alexander, profesor de la Oficina de Programas ambientales de la Universidad de Melbourne, sugiere una respuesta: “porque la red de gas [en muchas áreas] ya está casi siempre conectada [a los hogares]. La gente a veces elige el camino más fácil, aunque no sea el más barato ni el más sostenible”.
Las políticas gubernamentales que no ofrecen apoyo son otro problema. En los lugares donde las regulaciones favorecen el desarrollo de biogás, se utiliza de forma más frecuente. En Brasil, por ejemplo, los colegios municipales utilizan mucho los biodigestores. Eso es porque las secretarías municipales apoyan la tecnología mediante incentivos económicos como parte de los programas de educación ambiental, dijo Giovanna Faifer, portavoz de BioMovement, distribuidor brasileño de HomeBiogas.
Los residentes urbanos interesados en sostenibilidad también forman un gran porcentaje de la clientela de la empresa, dice Faifer. Otros clientes incluyen empresas, hoteles, hospitales y perreras (que también aprecian el producto biofertilizante derivado). Sin embargo, añade, la legislación nacional para impulsar el uso de biogás todavía está ausente en Brasil, lo cual está ralentizando la expansión.
Sistemas de biogás agrícola
La producción de alimentos genera el 26 % de las emisiones de GEI mundiales. Sin embargo, alrededor de 1.3 mil millones de toneladas, o un tercio de toda la comida que se produce, se pierde o se malgasta cada año en el mundo. Esto no solo aumenta las emisiones de GEI, sino que también desperdicia recursos como el agua, la energía y el fertilizante. La tecnología de biogás puede reducir la huella ambiental de este sector a la vez que beneficia a los agricultores y consumidores.
Sistema.bio es una iniciativa social que participa en esa misión. La empresa se fundó en 2010 en México y sus biodigestores ya se han instalado en más de 17 000 haciendas en cinco continentes.
Los biodigestores de Sistema.bio, que son más grandes que las versiones domésticas, se utilizan sobre todo en granjas de ganado para procesar estiércol y dar energía para las actividades agrícolas. La empresa calcula que su tecnología ya ha contribuido al tratamiento de más de 13 millones de toneladas de residuos agrícolas y la mitigación de más de 250 000 toneladas de emisiones de CO2.
Según el investigador Mariani de RedBioLAC, los biodigestores instalados en granjas pueden reducir las emisiones de procesos agrícolas intensos considerablemente. Eso pasa sobre todo con las operaciones con el ganado, ya que el estiércol animal emite grandes cantidades de metano, un gas de efecto invernadero potente.
Pero no se trata solo de beneficios ambientales. La tecnología de biogás ayuda a promover la resiliencia energética y económica en las granjas, según sugiere la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Cruz, de Sistema.bio dice que los agricultores que utilizan el sistema de la empresa ahorran dinero tanto en energía como en insumos agrícolas y algunos incluso han conseguido seguridad económica.
Además, los biodigestores producen “digestato” como producto derivado, un biofertilizante adecuado para la agricultura orgánica. Este biofertilizante, rico en nutrientes, como nitrógeno, fósforo y potasio, puede utilizarse en agricultura como alternativa a los fertilizantes sintéticos petroquímicos, que requieren mucho dinero y energía para producirse. Su uso, por lo general, aumenta la fertilidad del suelo y la producción de los cultivos y contribuye al secuestro de carbono del suelo.
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“En cada país, el nivel de comprensión sobre el biogás es muy diferente”, dice Cruz. En India y Kenia, por ejemplo, hay un gran nivel de concienciación pública sobre los beneficios de la tecnología de biogás, además de incentivos gubernamentales para su aplicación. Mientras que en América Latina el biogás es una fuente de energía poco conocida en comparación con la energía solar o la eólica. Se debe hacer mucho trabajo para crear un conocimiento generalizado y una demanda. “Aunque empezamos en México, estamos creciendo más rápido en otras regiones del mundo”, explica Cruz.
Sistemas de biogás municipales
Globalmente se generan más de 2 mil millones de toneladas de residuos sólidos municipales cada año, y al menos un 33 % no se gestiona de forma segura. Las ciudades actuales se enfrentan a problemas ambientales y socioeconómicos debido a la acumulación de residuos en vertederos.
Los vertederos, además de filtrar toxinas en las aguas subterráneas, liberan grandes cantidades de metano a medida que los residuos orgánicos se descomponen —el metano es 25 veces más potente como gas de efecto invernadero que el dióxido de carbono.
Estos residuos municipales problemáticos podrían transformarse en un recurso energético valioso utilizando la tecnología de biogás.
Este es “un gran ejemplo de economía circular”, dice Ole Hvelplund, director ejecutivo de Nature Energy. La empresa controla 11 plantas de biogás en Dinamarca y dos fuera del país, y es uno de los mayores productores de este tipo de bioenergía en Europa.
“Nature Energy obtiene desechos biológicos y residuos de diferentes partes de la sociedad [danesa], como la industria, la agricultura y los hogares”, explicó Hvelplund. “De esa forma garantizamos una producción de biogás rentable y grande”.
El biogás hecho de residuos se convierte en biometano, que después se inyecta en la red de gas nacional, dando cobertura a hogares, la industria y los vehículos. La empresa calcula que su producción anual ya es suficiente para calentar 57 000 hogares o dar combustible a 8000 camiones que viajen 50 000 kilómetros al año.
Nature Energy dice que es responsable de una reducción de 4 millones de toneladas en residuos orgánicos al año y una reducción de más de 290 000 toneladas métricas de emisiones de CO2.
“Una ligera preocupación operativa pueden ser las fugas en el almacenamiento o las tuberías”, dijo Enzo Favoino, investigador en la Scuola Agraria del Parco di Monza, en Italia, y coordinador científico de Zero Waste Europa (ZWE). De manera que los utilitarios deben diseñar y gestionar las plantas de biogás de forma adecuada para garantizar que no escapen GEI a la atmósfera, explicó. Los funcionarios públicos también deben supervisar estas plantas para garantizar que las filtraciones se arreglen rápidamente. De lo contrario, una fuga podría debilitar los beneficios climáticos de este sistema de energía.
Aunque el biogás tiene muchas ventajas socioambientales y económicas, incluso si se compara con otras fuentes de energía renovable, no debería ser adoptado como solución única, avisan los expertos. “tenemos que añadir todas estas fuentes [renovables] para tener una mezcla de energía sostenible y asegurar el acceso inclusivo a la energía”, dice Mariani. La urgencia de la crisis climática requiere que se busquen múltiples rutas para la descabornización.
Desafíos para el futuro
A pesar de su potencial, el biogás y el biometano hecho de residuos representa menos de un 1 % de la mezcla global de energía en la actualidad. El sector se enfrenta a retos para su crecimiento, sobre todo a causa de las políticas gubernamentales que lo limitan.
Un obstáculo clave para ese crecimiento, dice Mariani, es la ausencia de “un plan más harmónico entre las agencias gubernamentales y los representantes del sector”. Como el biogás se puede producir a diferentes escalas y para usos variados, los procesos regulatorios suelen ser complejos y estar en conflicto. Los incentivos de los gobiernos también deberían planificarse mejor, añade, para impulsar no solo la producción y el uso de biogás o biometano, sino también un desarrollo tecnológico innovador.
Los analistas creen que el biogás tendrá un papel importante en las próximas décadas. También puede, dicen, ayudar a crear trabajos sostenibles. En India, por ejemplo, ya hay 85 000 personas que trabajan en el sector.
La Asociación Mundial del Biogás (WBA) se formó para asegurar que los responsables políticos sean conscientes del potencial sostenible de esta fuente de energía renovable. El grupo, con sede en Londres, pretende crear impulso antes de la COP26, la cumbre climática de la ONU en noviembre.
“Nuestro objetivo es asegurar que los países integran el biogás en sus Contribuciones nacionales determinadas para el Acuerdo de París”, dijo Jocelyne Bia, portavoz de WBA.
Imagen principal: Un agricultor utiliza biofertilizante para sus cultivos, producido por su biodigestor Sistema.bio. Imagen cortesía de Sistema.bio.
Artículo original: https://news.mongabay.com/2021/07/converting-biowaste-to-biogas-could-power-cleaner-sustainable-earth-future/
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