Aspectos importantes al introducir biodigestores en explotaciones lecheras a pequeña escala

 R R Esquivel, M D Méndez y Cazarín, T R Preston* and  O G  Pedraza**

Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia, México1
*University of Tropical Agriculture. Phnom Penh, Camboya
**Fundación Centro de Investigación en Sistemas Sostenibles para la Producción Agropecuaria (CIPAV), Cali, Colombia 3 

Resumen 

La presencia de 7000 explotaciones lecheras de pequeña escala en el valle Morelia-Queréndaro, Michoacan y su consecuente producción de excretas, ocasiona problemas de contaminación en aguas y suelos. Pretendiendo disminuir esta problemática se adaptó tecnología de biodigestores plásticos. Se diseñaron y operaron 3 digestores de plástico de bajo costo, usándose el que resultó más eficiente (D3).  Se evaluó  desempeño al reducir contaminantes especificados en Normatividad Mexicana.

Se midieron: en estiércol, materia seca 15±0.30%, y relación carbono : nitrógeno 15.05±7.71; en influentes,  sólidos totales 4% y en efluentes remoción de bacterias mesófilas aerobias 96%. Se produjeron: biogas 1.5±0.08 m³/día,   y líquidos 172 kg/día,  la remoción de contaminantes: demanda bioquímica de oxígeno (DBO) 61%, coliformes fecales (CF) 99.4%,  huevos de helmintos 65%. Colateralmente se evaluaron en efluentes: Nitrógeno total (Nt) 195±114 mg/litro y pH 7±0.17. La temperatura en  D3 fue mayor respecto de la ambiental en 2.7ºC. De seis parámetros contaminantes monitoreados, cuando se usan los efluentes para riego agrícola solo la cantidad de coliformes fecales no satisface la Norma Oficial Mexicana, en tanto que si se derraman a cuerpos de agua también se tendría problema con los niveles de DBO y Nt. Haciendo uso de encuestas a productores lecheros de pequeña escala  del Estado de Michoacán, se evaluaron  experiencias con digestores. La mayoría  aun tiene interés en usarlos.

Los problemas encontrados en  manejo de digestores por productores se atribuyeron a: falta de asesoría técnica, ausencia de financiamiento y fragilidad del plástico. Para introducir ésta tecnología se requiere, satisfacer normatividad ambiental y programas formales de transferencia de tecnología. 

Palabras claves. Parámetros contaminantes, biodigestores plásticos,  biogas, efluentes, estiércol, lechería familiar. 

Abstract

Important features of the introduction of biodigesters in small scale dairy farms 

The presence of 7000  small scale dairy farms in the Morelia-Querendaro valley in Michoacan and their consequent manure production, promote pollution problems in soils and waters. Trying to diminish this, it was decided to adapt the plastic biodigesters technology. Three low cost biodigesters were designed and operated, using the most efficient one (D3). Their performance to reduce pollutants especified in the mexican standards was monitored. Measured  in cattle manure were: Dry Matter 15±0.30%, carbon: nitrogen ratio 15.05; and  in inffluents, total solids 4%, and in effluents mesofilic aerobic bacteria remotion 96% . Biogas production was 1.5±.08 m³/day and liquid 172 kg/day. The pollutants removal was: Biochemichal Oxigen Demand (DBO) 61%, Fecal Coliforms (FC) 99.4%, helminth eggs 65%. Collaterally in inffluents were evaluated: Total Nitrogen (TN) 195±114 mg/litre and pH 7±.17. The inside temperature in D3 was higher than the environmental one in 2.7°C. rom the 6 pollutants parameters monitored only the FC do not satisfy the Official Mexican Standard, but if the liquids are discharged to  water bodies there would be problems with the levels of BOD and TN.  From a survey of  small scale dairy farmers in the  Michoacan State, experiencies with the introduction of biodigesters were evaluated. Most of them are interested to use them. The management troubles found were attributed to: lack of technical support, lack of credit an financial and fragility of the plastic.

To promote this technology will require satisfying the environmental standards and more formal technology  transference programs. 

Keywords. Pollutant parameters, plastic biodigesters, biogas, effluents, manure, family farms

Introducción 

El sistema de producción de leche a pequeña escala, se localiza en la república mexicana principalmente en la región del altiplano, constituyendo el 25% del inventario de ganado lechero en el país y contribuye con el 30-35% de  la  producción láctea nacional (Muñoz et al 1995; Castellan y Matthewman 1996).  

La lechería familiar en Michoacán es de gran importancia, estimándose que en la zona centro de Estado, se producen 80 mil litros de leche fresca (sin pasteurizar), producida por 7 mil productores empadronados en Asociaciones Ganaderas de los municipios que rodean a la capital del estado, con un inventario de 90 mil cabezas de ganado y un promedio de 12.8  vacas por establo (Tzintzún et al 1994).  

En dicha zona, se encuentra el Valle Morelia-Queréndaro. La principal actividad pecuaria es la ganadería y el tipo de producción que predomina (90%) es de tipo familiar o de pequeña escala. Se trata de una región con clima templado, subhúmedo y de excelentes condiciones para la agricultura, tanto por la existencia de varios valles, como por  disponibilidad de agua para riego y  apropiada o alta fertilidad natural de suelos (García 1995). 

En un estudio realizado en nueve establos de la región del Valle Morelia – Queréndaro (Méndez et al 2000), se encontraron coliformes fecales (en rango de 10 – 146,000 NMP/100 ml) en norias de  productores, atribuibles a excretas del ganado lechero, lo cual representa riesgo para la salud pública,  de igual manera señalan como focos diseminadores de enfermedades (Brucelosis, Tuberculosis, etc.) a los acúmulos de estiércol en el interior de las explotaciones, ya que permanecen hasta que se reúne una cantidad razonable para llenar un remolque y posteriormente llevarlos a los cultivos. Según sus estimaciones en este tipo de explotación se generan 490  kg de estiércol por día, teniéndose producciones en el valle del orden de 3,430 toneladas diarias. 

Una de las formas en que se puede tratar el estiércol para reducir la contaminación atribuible a explotaciones pecuarias  es mediante proceso de biodigestión. De esta manera los biodigestores se constituyen como alternativa tecnológica apropiada para productores de leche de pequeña escala, contribuyendo a disminuir problemas sanitarios, y obtención de  productos útiles  para la iluminación, calefacción,  biofertilizantes, así como complemento alimenticio en animales (Galván 1987; López 1995; Xochicalli 1997). Sin embargo, para este tipo de productores que apenas cuentan con 10 - 12 vacas en producción (Méndez et al. 2000), el precio comercial de un biodigestor de ferrocemento alcanza 90 mil pesos* mexicanos, cantidad que difícilmente podrían erogar. Por ello es imperativo construir biodigestores funcionales y más baratos, que además de cumplir  con la función de descontaminar presenten ventajas adicionales. 

En países como Vietnam, Tanzania y Filipinas se han desarrollado programas para introducir biodigestores plásticos a productores pecuarios de pequeña escala, reportándose problemas para el buen desempeño de los mismos como son: roturas accidentales de plásticos (atribuidas a animales, personas y condiciones climáticas), falta de financiamiento (la mayoría de los productores requirieron de apoyo económico), problemas técnicos (baja producción y presión del biogas, problemas con quemadores de biogas) e ineficiente capacitación técnica . A pesar de lo anterior se han logrado instalar y mantener funcionando 4000, 113  y 99  biodigestores plásticos respectivamente (Bui Xuan An et al 1997; Cortsen et al 1996; Moog et al 1997)  

Con estos antecedentes se consideró que : el uso de biodigestor de bajo costo podría reducir niveles de contaminación provocados por estiércol bovino. Pero también puede haber dificultades en la operación de biodigestores plásticos por productores lecheros de pequeña escala, aunque se esperaba que también tuvieran beneficios apreciables. 

El presente trabajo tiene como objetivo  poder analizar aspectos relevantes al proponer el uso de biodigestores a productores lecheros de pequeña escala. Señalando la importancia de aspectos técnicos como la evaluación de efluentes del biodigestor, para probar su capacidad para disminuir indicadores de contaminación, regulados por la Norma Oficial  Mexicana NOM-001ECOL-1996 (Tabla 1). También es importante conocer los beneficios y problemas que se tengan al operarlos. 

Materiales y metodos 

En el período 1999 - 2000 fueron instalados, operados y evaluados secuencialmente 3 biodigestores plásticos de bajo costo (D1, D2  y D3), siendo D3 (Figure 1) el que obtuvo mejor desempeño con las siguientes características: biodigestor horizontal semicontinuo tipo "bolsa flexible" de material plástico comercial calibre 8 (de 600 micras de espesor), compuesto por: caja homogeneizadora tabique-cemento (1 x 0.8 x 0.5m) con capacidad para 0.4m³, bolsa de fermentación con  longitud de 9.4 m por 1.27 de diámetro, con capacidad total de 11.8 m³ de los cuales  para líquidos se estimaron 9.1 m³ (77%) y  para gases 2.65 m³ (23%), con salida para efluentes líquidos y para biogas. La  bolsa  de  fermentación  se  ubicó dentro de una fosa de 9.4 m de largo por 1.6m de ancho, profundidad promedio de 1 m con pendiente del 2.12%. Para realizar descargas se utilizó una fosa de cemento (1 x 1 x 0.5 m), con capacidad de 0.5m³ y reservorio de biogas de material plástico con capacidad de 3 m³.  

Operación del biodigestor 

El manejo del biodigestor se inició con carga del mismo usando estiércol proveniente de vacas Holstein de la Posta Zootécnica de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (FMVZ-UMSNH).  

Para determinar la materia seca del estiércol (MS), se tomó una  muestra por día durante 6 días y se procesó mediante técnica de secado en estufa a 110º C por 24 h. El período de operación para D3 fue 4 meses (marzo- junio/2000). Se introdujo carga considerando un 15% de materia seca (MS) de estiércol, la relación estiércol agua fue 46 y 128 kg respectivamente y se estimó 4% de sólidos totales, dando una carga total diaria de 174 kg/día. El primer día de operaciónse llenó con agua un  volumen aproximado de 9.1 m³  de la bolsa de fermentación, al segundo día  fue inoculado con 1080 litros de líquidos procedentes de  otro digestor, a  partir del  tercer día se proporcionó la carga/día (174 kg), hasta el  final del experimento. Se calculó el tTiempo de retención hidráulico (TRH), tomando el valor de densidad (0.95 kg/litro) (Hoffman 1979), para estiércol fresco (EF) bovino con un contenido del 15% de MS, se convirtieron los 46 kg de EF a volumen: 46 kg/0.95 kg/litro = 48 litros. La carga día se convirtió: 48 litros + 128 litros = 176 litros. Se calcula TRH, dividiendo el volumen total de líquidos  del biodigestor  entre volumen día: 9150 litros / 176l litros = 52 días. Se estimó producción de líquidos del biodigestor a partir de valores promedio obtenidos en  anteriores digestores, el cual correspondió al 98% de la carga.  

La medición de volúmenes de biogas en el reservorio se inició en el momento en que la bolsa de fermentación (líquido y gas) se encontró al 100% de su capacidad, siendo estimada la producción de biogas por el volumen apreciado en el interior del reservorio al momento del llenado cada 4 días (n=24). La combustión del biogas se realizó diariamente  mediante un quemador, también se empleó  biogas en  parrilla de dos quemadores instalada en el sector Agrícola de la FMVZ, para preparación de alimentos de trabajadores. De igual manera se probó en  dispositivo incandescente, para iluminación (camisilla de asbesto de 300 bujías).  

Evaluación de parámetros contaminantes

Se tomaron muestras de líquidos a los 52 días de iniciada la operación del biodigestor a la entrada  (influentes) y  salida (efluentes) del mismo.  Se realizaron pruebas microbiológicas cuantitativas de bacterias mesófilas aerobias (BMA),  cada 15 días (n=12) mediante Técnica:  Cuenta de bacterias aerobias en placa (NOM-092-SSA-1994). Se determinó cuantitativamente NMP/100 ml de organismos coliformes fecales, con una periodicidad quincenal  (n=12). Mediante Técnica: Método de tubos múltiples de fermentación (NMX-AA-042-1987). Se evaluó DBO, cada 15 días mediante técnica: Método de incubación por 5 días (NOM-AA-28-1981) (n=12). Se midió pH con potenciómetro digital, marca “Corning”,  esta prueba se realizó cada 8 días, al momento de carga y descarga en  fosas de entrada y salida de digestores. Se midió temperatura del digestor (TD) diariamente, a las 9:00 h, haciendo uso de termómetro de mercurio registrándose temperaturas máxima y mínima (n=116). Se  determinó Nitrógeno total en efluentes, mediante método de Kjeldahl (NMX-AA-026-1980), con   periodicidad  mensual (n=3). Se realizó determinación de huevos de helmintos en efluentes, mediante método difásico y de flotación. (NOM-001-ECOL-1996), con  periodicidad de 30 días (n=3). La temperatura ambiental fue proporcionada  por  el  centro  meteorológico  de Morelia con datos de la estación "El Colegio", ubicada en la población El Colegio, municipio de Tarímbaro  aproximadamente a 3 km al noroeste de la zona de estudio. Las temperaturas correspondieron al período marzo - junio de 2000 (n=116). El análisis estadístico, se realizó mediante programa de computadora Statgraphics versión 5.1 (1991). Para el tratamiento de  datos se utilizó estadística descriptiva. 

Encuestas sobre experiencias con digestores de plástico en Michoacán 

Con la finalidad de determinar beneficios o perjuicios que se obtuvieron en operación de  biodigestores plásticos de bajo costo que se han instalado en el Estado por Fundación PRODUCE de Michoacán, se realizaron 8 encuestas, 4 fueron con productores lecheros de pequeña escala, localizados en las localidades de Pátzcuaro, Erongarícuaro y Coeneo los cuales cuentan con digestores  (Figure 2) de diferentes capacidades (4-7m3). Las 4 encuestas restantes  se realizaron con personal responsable del área de digestores plásticos (Figure 1) del sistema de descontaminación productiva de la FMVZ-MSNH, localizada en el municipio de Tarímbaro (Figure3). 

 

Resultados 

Los resultados encontrados fueron: 

Parámetros  de operación 

La materia seca del estiércol (Tabla 2) mostró valores promedio (±SE) 15 ± 0.30% en rango de 14.6-15.4%. El volumen total (líquido y biogas) calculado para el biodigestor, fue de 11.8 m³, y de éste correspondió a líquidos el 77.4%. El tiempo que permanecieron los líquidos dentro del biodigestor hasta su salida (TRH), fue de 52 días. La  producción  de  biogas  se  inició  a 2 semanas de operación. 

El rango de la  producción diaria de biogas fue de 1.3 a 1.6 m³   y el promedio (±ES) diario muy estable 1.5 ± 0.08 m³.  La relación A:E en la carga día fue 2.7 partes de agua por una de estiércol  fresco, siendo en total 174 kg. En el estiércol fresco se determinó relación  C:N  obteniéndose promedio de 15.1 ±  7.71, con rangos que van de 6.91 hasta 22.3. La producción de efluentes líquidos correspondió al 98% de la carga para el  biodigestor. La temperatura ambiental promedio del período marzo-junio del 2000 fue 21.5 ± 1.47ºC con promedios en mínima y máxima de 12.3  ±  2.13ºC y 30.6  ±  2.31ºC respectivamente. Para el mismo periodo, la temperatura promedio en el interior del digestor fue de 24.2  ±  4.68ºC, mínima y máxima de 17 y 31.5ºC. Se registró un  promedio mayor que  la ambiental en 2.7ºC. Las bacterias mesófilas aerobias fueron disminuidas obteniéndose 96% de remoción. 

Determinación de parámetros de contaminación 

El rango en pH para efluentes  fue de 6.8 a 7.4, su media se asienta en la Tabla 3. La disminución de DBO del efluente, mostró un promedio de remoción del 61%. Para el caso de coliformes fecales a la salida del biodigestor se obtuvieron valores menores que a la entrada (Tabla 3), dándose un porcentaje promedio de remoción del orden del 99.4%.  

El valor promedio (±ES) de nitrógeno total para efluentes, fue de 195±114 mg/litro, con rango que va desde 83.6 hasta 311 mg/litro. La determinación promedio (±ES) de huevos de helmintos en influentes fue de 1±1 huevos/litro, con rango de 0 a 2. Para efluentes se tuvieron valores en rango de 0 a 1. La remoción fue de 65%.  

Resumen de las experiencias obtenidas en la operación de 8 biodigestores plásticos en el Estado de Michoacán  (Tabla 4). 

La mitad de las personas encuestadas dice hacer uso de la tecnología para contar con gas combustible,  pretendiendo así ahorrar por menos consumo de gas LP. Sin embargo, los biodigestores de la FMVZ, se instalaron con la finalidad de reducir contaminación (de suelos y aguas superficiales) provocada por excretas.. Los encuestados que recibieron beneficios por obtención y uso de biogas (87.5%), básicamente lo emplearon en preparación de alimentos, haciendo uso de quemadores adaptados para combustión de biogas; para el caso de  biodigestores en la FMVZ, el biogas obtenido se usó además con fines demostrativos para estudiantes y productores. Aquellos que obtuvieron beneficios por uso de fertilizantes líquidos (12.5%), los usaron en plantas de ornato y cultivos como maíz y alfalfa, declarando mejor apariencia de plantas, buen elote, buen tamaño y color de hoja, entre otras características 

El 37.5% no usaron los efluentes líquidos, manifestaron falta de asesoría técnica y  recursos económicos. Un 12.5% sufrieron perjuicios, manifestando que el líquido era de color verde y olor nauseabundo, el cual se aplicó directamente a plantas de ornato, “secándose” la mayoría de ellas. Las personas que tuvieron problemas con el plástico, declaran fragilidad del material (se rompe fácilmente), bien por acción del sol, de manera accidental, por  animales ó  personas que trabajan en la explotación. De igual manera el 50% señala que el plástico es de tipo comercial (600 micras) y no especial para digestores, esto último por dificultad para conseguir plásticos adecuados.  

Existe disponibilidad de gas LP en todas las localidades del estudio y la distribución es diaria. Respecto del consumo de gas LP, el mismo está en relación con el número de integrantes de la familia, variando el consumo por vivienda de 10 a 45 kg por mes y  el costo del gas LP es en promedio de $ 5.83 /kg, implicando gastos mensuales de $58.30 a $262.00 .  

Discusion 

La materia seca del estiércol (MS) mostró valores que son cercanos a los reportados por Galván (1987) y  Méndez et al (2000). La cantidad de líquidos en el digestor está dentro del porcentaje manejado como adecuado (70-90%) para biodigestores plásticos (Bui Xuan An et al 1997), considerándose un espacio para biogas del 10-30% del volumen total. El tiempo de retención (TRH) para el biodigestor  está dentro del rango considerado como aceptable (15-60 días) para este tipo de digestor (Bui Xuan An et al 1997). El porcentaje de sólidos totales que se consideró más adecuado, y evitó el “apelmazamiento” fue del 4%, situación que coincide con estudios llevados a cabo en México (Galván1987). 

La producción diaria de efluentes líquidos respecto a la carga/día, fue similar a los  valores obtenidos en digestores horizontales de ferrocemento (83-95%) (Xochicalli 1997). Como es sabido el inocular a un digestor con contenido de otro acelera la emisión de biogas, para esta investigación 15 días, tiempo que fue coincidente con otras investigaciones (Xochicalli 1997). 

La producción promedio diaria de biogas (Tabla 2)  es  baja comparada  con producciones de biogas de digestores con similares características desarrollados en Vietnam.l  Para digestores con capacidad total (líquido, biogas) de 9 m³ se obtienen producciones totales de biogas  de 2.7 m³/día (Xochicalli 1997). Las condiciones ambientales del trópico (temperatura ambiental promedio de 27ºC), parecen jugar un papel determinante en la eficiencia del digestor. La relación Carbono – Nitrógeno  (15.8:1)  se considera baja, comparada con  niveles de 30:1, considerados como aceptables (Galván1987). El modificarla permitiría probablemente una mayor eficiencia microbiana. 

Algunos autores (Bui Xuan An et al 1997; Rodríguez y Preston 1996) recomiendan relación agua:estiércol en niveles de 6:1, sobre todo en digestores que no cuentan con medios de agitación; sin embargo, la proporción usada en este trabajo no provocó compactación en el interior del digestor. La temperatura promedio en D3, se encuentra por debajo de la temperatura óptima (35ºC) para el desarrollo de bacterias metanogénicas (Amaya1981). En un estudio en Vietnam, (Bui Xuan An et al 1997) con un digestor plástico de 5m³ a una temperatura  de 27ºC obtuvieron producciones totales de biogas de 1.2 m³/día. Se ha encontrado que trabajando a  temperaturas de 22ºC y 32ºC, el rendimiento en la producción de biogas se incrementa en 233% con el aumento de 10ºC (Sánchez 1990).  

La reducción en el número de bacterias mesófilas aerobias fue del 96% superior a la  reportada en la literatura (Marchaim 1992), además se menciona que la elevada remoción de BMAs  indica una adecuada anaerobiosis en el digestor.  

Diversos autores (Marchaim 1992; Cortsen et al 1996) manejan  unidades de pH en influentes y efluentes en rangos de 7-8.5 y 6.1-8 respectivamente. Dentro de estos límites  se ubican los valores reportados, lo cual coincide también con el rango permisible de normatividad para no contaminar suelos y aguas. La tasa de remoción de la demanda bioquímica de Oxígeno (DBO) se considera adecuada aunque inferior, sí se compara con remociones del 83-97% en digestores de plástico desarrollados en Colombia (Pedraza et al 1996) y digestores de ferrocemento los cuales logran un 70-80% (Xochicalli 1997). El valor de demanda bioquímica de Oxígeno del efluente, es mayor que el parámetro aceptado para verter en aguas nacionales (Tabla 1). Una alternativa para cubrir  requerimientos de Normatividad sería implementar sistema de canales de plantas acuáticas a la salida del biodigestor. 

Remociones de DBO del 95-97%, son reportadas en Colombia para estudios en estanques de plantas acuáticas (Pedraza et al. 1996) . Con los valores obtenidos a la salida del biodigestor (2482 mg/litro),  podría tener a la salida de los estanques de plantas acuáticas 124 mg/litro , que cumpliría con los límites de 150 y 200 mg/litro establecidos en Norma (Tabla 1). La tasa de reducción de coliformes fecales mostró valores similares a los obtenidos con digestores plásticos en Vietnam (99.9%) (Bui Xuan An et al 1997). El número más probable de coliformes fecales encontrado para efluentes fue 740 mil NMP/100 ml con dilución agua-estiércol 2.7:1, mientras que  en Vietnam encontraron 236 mil usando una dilución de 6:1 para digestores plásticos (Bui Xuan An et al 1997). El  valor de coliformes fecales del efluente es mayor que el parámetro aceptado para verter a suelos y aguas nacionales (Tabla 1). Lo anterior limita que los digestores se usen como única opción del tratamiento de excretas en  explotaciones pecuarias. Una alternativa de solución sería  la integración con sistemas de pretratamiento, Colleran (1999) encontró que al calentar los influentes por espacio de 1 hora a 70ºC se eliminan los coliformes fecales, para el caso de los influentes se podría usar biogas como fuente energética. De ésta forma se tendría el sistema pretratamiento – digestor.  

La remoción de huevecillos de helmintos (65%), permite ubicar al efluente dentro de límites marcados por Norma Oficial Mexicana (Tabla 1); sin embargo, cabe señalar que el número de pruebas es pequeño (n=3) y en una muestra no se encontraron huevecillos a la entrada del digestor. Remociones de  0 - 100%, se reportan en diversos estudios en Colombia (Pedraza  et al 1996).  

El valor de Nitrógeno total (Nt) para  efluentes fue superior en 3.2 veces el valor señalado por la Norma Oficial Mexicana para descargas de aguas residuales a cuerpos de agua. Valores similares 138-142 mg/litro fueron encontrados en Vietnam (Nguyen Duong Khang y Preston 1998). Los valores de Nt encontrados, no permiten el uso exclusivo del digestor en las unidades de producción pecuaria. Estudios realizados en Bangladesh (Iqbal 1999), haciendo uso de estanque de plantas acuáticas (Spirodela) con tiempos de retención hidráulica de 20 días, reportan remoción de Nt de 74%.  Sí se empleara este sistema para D3, de un valor inicial de Nt (195mg/litro) se podría obtener a la salida del estanque un valor de Nt de 50.6 mg/litro y con esto alcanzar el parámetro de Norma (60mg/litro). De  esta  manera  se  tendría  el  sistema  digestor - estanques  de  plantas  acuáticas  como  una  opción  viable. 

De los seis parámetros medidos, en tres (pH, T, HH) se obtuvieron valores suficiente para satisfacer la Norma Oficial Mexicana (Tabla 1); sin embargo, en los tres restantes (DBO , CF, Nt) no se cumplió, lo cual plantea como necesidad el uso adicional de sistemas alternos como son: estanques de plantas acuáticas (Rodriguez y Preston 1996; Pedraza et al 1996; Iqbal 1999) y/o sistemas de pretratamiento (Colleran 1999). 

El costo de un digestor comercial de ferrocemento, para 12 vacas es de $90 mil  mientras que el biodigestor de plástico se estima en $27,519.00, por lo que se tendría un ahorro de 69.5%. Los costos de producción en digestores plásticos, desarrollados en el sudeste asiático son de US$6/m³ (Bui Xuan An et al 1997), sin incluir excavaciones, ni materiales y mano de obra civil. El D3 costeado de la misma forma fue de US$12.8/m³, la diferencia es debida a las modificaciones en  diseño y a  variación de  costos de materiales en uno y otro país.   

Los productores lecheros de pequeña escala, manifiestaron  interés por la obtención de los productos del biodigestor, especialmente biogas, de  igual  manera   comentaron    una    serie   de problemas durante la  operación de los digestores plásticos como son: Falta de asesoría técnica, ausencia de apoyo económico para la construcción del biodigestor y fragilidad del plástico. Diversos autores (Cortsen et al 1996; Bui Xuan An et al 1997; Moog et al 1997) en países como: Tanzania, Vietnam y Filipinas  encontraron problemas similares al momento de introducir esta tecnología a las explotaciones agropecuarias de pequña escala. 

El objetivo de los biodigestores  instalados en la FMVZ, fue reducir la contaminación (suelos y aguas), atribuida al manejo inadecuado de excretas en las explotaciones pecuarias. Siendo importante mencionar que en los 4 digestores operados en la FMVZ, siempre se obtuvo  biogas, y fertilizantes líquidos, productos que aún no se han evaluado, existiendo la necesidad de saber que tan eficientes son desde el punto de vista productivo.  

Lo asentado anteriormente  permite vislumbrar un panorama de amplio desarrollo de  biodigestores plásticos, los cuales cumplen con su función  de disminuir contaminación, generándose además productos útiles como biogas y biofertilizantes.  

Conclusiones 

La operación del digestor permite generar biogas y efluentes, requiere de casi dos meses para funcionar completamente. Cuando a la carga inicial se agrega contenido de otro biodigestor, se requieren sólo dos semanas para que se empiece a producir biogas, llegándose a generar 1.5 m³/día. Por cada kg de estiércol que se cargue es necesario agregar 2.7 de agua. La disminución de bacterias mesófilas aerobias, manifiesta un proceso anaeróbico adecuado. La temperatura dentro del equipo de anaerobiosis aunque no es óptima permite el funcionamiento del proceso. 

El biodigestor D3 es capaz de reducir en 61% la concentración de  demanda bioquímica de Oxígeno y en 99.4% la carga de coliformes fecales. 

De seis parámetros medidos, tres cumplen con la Norma Oficial Mexicana (T, pH y HH); sin embargo los efluentes no podrán ser usados como agua para riego ni para descargas sobre cuerpos de aguas nacionales, en virtud de no cumplir con los niveles de reducción de contaminantes marcados por la Normatividad Mexicana. Se considera aceptable  para   producción de biogas, sin embargo su uso en explotaciones de pequeña escala de bovinos productores de leche,  debido a la legislación ambiental podría se sujeto a pagos ambientales adicionales. 

El digestor, con la carga actual de contaminantes requiere de integración con otras tecnologías alternativas (sistemas de pretratamiento y/o estanques de plantas acuáticas) que faciliten el reducir al máximo la contaminación presente en las explotaciones lecheras de pequeña escala  y cubrir los requerimientos especificados en la Normatividad. Es   posible   liberar   la   tecnología    hacia productores de pequeña escala, sí el influente presenta cargas contaminantes de 513 mg/litro de DBO5 y 333 como número más probable de coliformes fecales.  

Para   introducir   biodigestores  a  las diversas   explotaciones  lecheras  de  pequeña  escala deberán resolverse problemas técnicos,  de financiamiento,  capacitación y legislación ambiental. 

Agradecimientos 

Los autores agradecen a la Coordinación de Investigación Científica de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, el financiamiento de la presente investigación..

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Received 3 May 2002

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