Producción de biochar a partir de residuos sólidos avícolas y porcinos

Producción de biochar a partir de residuos sólidos avícolas y porcinos 2017-08-28T10:28:33+00:00

La industria pecuaria en la Región del Biobío concentra 1,5 millones de aves (principalmente gallinas ponedoras) y 93 mil cabezas de cerdo (Fuente: INE, 2015). Uno de sus desafíos es avanzar hacia una producción sustentable, siendo el manejo de sus residuos (purines, estiércol, aserrín, virutas y plumas, entre otros) la etapa crítica, desde puntos de vista ambiental y social.

Si bien existen alternativas para el tratamiento de los residuos (uso como abono, compostaje o digestión anaeróbica), ninguna resuelve completamente los problemas asociados a su generación como, por ejemplo, los olores emanados por los compuestos nitrogenados en descomposición. 

Una alternativa innovadora para la valorización de guano es la producción de biochar o biocarbón, mediante un proceso de pirólisis lenta. El biochar es un material carbonoso que se puede obtener de distintas biomasas, mediante un proceso de descomposición térmica en un ambiente reducido o libre de oxígeno,  a temperaturas relativamente moderadas (<700°C). Este material presenta propiedades benéficas para el uso agrícola, al mejorar la retención de agua, aportar carbón al suelo y estimular la actividad metabólica de la biomasa microbiana en el suelo. 

En este contexto, el proyecto “Producción de biochar y energía térmica como mecanismo para la valorización de residuos sólidos provenientes de planteles avícolas y porcinos en la Región del Biobío” buscó establecer los fundamentos técnicos y económicos para la implementación de sistemas de pirólisis para la producción simultánea de biochar y energía térmica, a partir de de residuos avícolas y porcinos.

El biochar producto de la pirólisis de residuos avícolas y porcinos debe tener características adecuadas, para su uso en el sector agrícola de forma segura y estable. Por ello, se analizó el efecto de la temperatura y tiempo de reacción sobre el rendimiento de productos y las propiedades de interés en el biochar (pH, conductividad eléctrica, fósforo disponible y capacidad encalante). Además, se realizaron pruebas agrícolas, para determinar el comportamiento del biochar sobre suelos característicos de la Región del Biobío y su aporte al desarrollo de cultivos. 

El estudio a escala de laboratorio determinó que las mejores condiciones de pirólisis de residuos avícolas y porcinos, para la generación de biochar son temperatura de 500°C y tiempo de reacción de 10 minutos. Bajo estas condiciones, el guano de ave mostró un buen rendimiento de biochar, mayor al obtenido a partir de guano de cerdo. La diferencia de rendimientos radica principalmente en las cenizas, a mayor contenido de cenizas, mayor contenido de biochar. 

Los resultados muestran que el proceso de pirólisis promueve un aumento en el pH y en la cantidad de fósforo disponible, mientras que las pruebas de toxicidad indican que ambos tipos de biochar no son toxicos frente a semillas sensibles, aún en cantidades grandes. Respecto a la actividad biológica, se observó un incremento de la biomasa microbiana, mayor en el caso del biochar de guano que de cerdo. A nivel de invernadero, se midió el rendimiento en base a materia seca para un cultivo de gramínea forrajera, los resultados mostraron que el uso de biochar mejoró considerablemente el rendimiento de biomasa, especialmente el biochar de ave (de 2 a 6 veces mayor al control). 

También se desarrolló un esquema del procesamiento de residuos ganaderos que contempla las etapas de secado, pirólisis, combustión de los gases de pirólisis, integración energética y limpieza del gas de combustión. Se evaluó el efecto de la humedad inicial de la materia prima sobre el requerimiento energético. Los resultados determinaron que el proceso es térmicamente autónomo, para humedades bajo 65% y 57% para guano de ave y cerdo, respectivamente 

Para la evaluación económica, se consideró un periodo de 5 años y 2 tamaños de planta, según la realidad de las Pymes de la Región, una de 3,8 ton/año de biochar y otra de 0,5 ton biochar/año. Los resultados arrojaron precios de venta de biochar de entre 300 USD/ton y 900 USD/ton, dependiendo del tamaño de la planta. Según los datos de mercado, el precio internacional promedio de venta del biochar es de 2.500 USD/ton y los precios de fertilizantes en el país oscilan entre 400 y 950 USD/ton, por lo que ambos tamaños de planta son viables. 

La alternativa tecnológica de valorización de residuos orgánicos provenientes de planteles avícolas y porcinos mediante pirólisis lenta, abordada en este estudio, muestra que es una opción técnica, económica y ambientalmente viable para las Pymes de la Región del Biobío. Además, esta solución tecnológica puede ser replicada con éxito en el resto del país.