O dixestato procedente de plantas de biogás incrementa até nun 60% a producción de raigrás

O tratamento do xurro en plantas de biogás reduce as emisións e mellora a produción de forraxes. Son as dúas principais conclusións de dous proxectos complementarios coordinados pola Escola Politécnica Superior de Enxeñaría da USC no Campus de Lugo e o IRNAS-CSIC (Sevilla) e presentados recentemente na 63ª Reunión da Sociedade Española de Pastos celebrada en Lugo polos investigadores do grupo UXAFORES da EPS Daniel Silva e Antonio Moreno.

O proxecto Agromanure localizouse na comarca de Lugo en colaboración coa cooperativa Aira, desenvolvendo unha planta piloto de biogás na que obter un dixestato a partir de xurro de vacún co que estudar posteriormente o seu comportamento agronómico como fertilizante, mentres que o proxecto Agrores se desenvolveu tanto en Galicia coma en Andalucía occidental enfocado na produción de distintos subprodutos a partir do dixestado obtido.

Ambos proxectos recibiron financiamento do Ministerio de Ciencia e Innovación e da Axencia Estatal de Investigación a través de fondos europeos e estenderanse ata 2028, coa intención de analizar a viabilidade de escalar a planta piloto de produción de biogás deseñada pola empresa Sologás (planta de codixestión cun dixestor de 7 m3 totais e 4,7 m3 de volume útil) a nivel industrial e estudar a mellor localización na contorna de Lugo (entre Lugo e Guntín) para a súa instalación.

Utilizouse unha planta piloto desenvolvida pola empresa Sologás e analízase a viabilidade do seu escalado industrial

Para iso, o proxecto desenvolveu, grazas á participación do Laboratorio do Territorio (LaboraTe) e do Sistema de Información Territorial da USC, un innovador Sistema de Apoio a Decisións Espaciais (SDSS), unha plataforma xeoespacial pioneira en Europa que integra datos loxísticos, agronómicos e legais para optimizar a xestión de xurros e dos dixestatos resultantes da dixestión anaerobia. Grazas aos seus algoritmos de optimización, redúcense considerablemente (máis dun 23%) os quilómetros de transporte, xerando aforros importantes en combustible.

Alternativa máis eficaz e sostible

Daniel Silva concretou o punto de partida do que xorden ambos proxectos: “atopámonos cun empobrecemento dos solos, como consecuencia dunha agricultura intensiva, e cunha baixa sustentabilidade ambiental, por contaminación da atmosfera, o solo e a auga, derivada da fertilización a base da utilización de abonos de síntese química e a aplicación directa de xurro”.

“O que propoñemos é un sistema de economía circular onde o xurro das vacas de explotacións leiteiras se transforma con outros residuos da industria agroalimentaria mediante dixestión anaerobia e se obtén un produto, que é un dixestato, para aplicar como fertilizante nos propios cultivos dos que se alimentan esas vacas produtoras do xurro”, explica.

A aplicación directa de xurro deriva en problemas ambientais

Pola súa banda, o seu compañeiro Antonio Moreno detallou os datos obtidos nos ensaios realizados en campo (datos de produción nunha pradeira en Meira) para comprobar e avaliar o potencial fertilizante dos lodos de dixestión anaerobia (dixestato) en comparación co sistema de fertilización tradicional con xurro de vaca, así como os experimentos levados a cabo en laboratorio para medir as emisións de gases de efecto invernadoiro en ambos casos.

“O balance de nutrientes do dixestato, sobre todo a maior presenza de fósforo, xunto coa achega de materia orgánica, fai que haxa unha maior produción de herba”, indica. Ademais, o dixestado presenta uns valores de potencial de quecemento global menores, polo que se postula como unha mellor opción á fertilización tradicional con xurros, conclúe.

O xurro: un recurso ou un problema?

Galicia conta cun censo total de animais en produción que xeran xurro dunhas 690.000 UGM (inclúe vacún de leite, cebadoiros de tenreiros, produción porcina e avicultura). En total xéranse na comunidade 8,5 millóns de metros cúbicos de xurro ao ano, a maior parte de vacún (57%), seguido de porcino (35%) e avícola (9%).

Dentro dos proxectos do grupo UXAFORES da Politécnica de Lugo, nos últimos anos realizouse unha mostraxe de xurros de vacún leiteiro na zona centro-sur da provincia de Lugo, seleccionando 10 granxas distintas cuxas analíticas de nutrientes e metais pesados permitiron obter unha radiografía de como cambia a concentración de xurros da zona co tempo, a fin de coñecer este residuo para utilizalo en dixestión anaerobia.

O dixestato ten un 35% máis de carbono ca o xurro e xera un 30% menos pegada ambiental

“A dixestión anaerobia de xurros e subprodutos xera un valor engadido, como é o biogás, que axuda a optimizar os custos derivados da confección de biofertilizantes máis estables (35% máis de carbono) e máis ecolóxicos (30% menos pegada ambiental)”, defenden os autores do estudo.

Proceso de tratamento do xurro

A codixestión anaerobia do xurro para a produción de biogás é un proceso de tratamento mesófilo (37-38ºC). Acadar estas temperaturas é importante de cara á hixienización do dixestado resultante. Ademais, trátase dunha dixestión húmida, na que a porcentaxe de materia seca non será superior ao 12%.

Do xurro obteriamos biogás, polo que sería unha fonte de enerxía, e unha serie de fertilizantes orgánicos

“O produto resultante contén unha concentración acuosa importante, polo que temos que buscar a maneira de reducir o contido en auga do dixestado, ben sexa mediante procesos mecánicos (separación mediante parafusos ou nanofiltración) ou con compostaxe”, explica.

Este proceso termófilo, mediante a mestura do dixestado con restos de poda e xardinaría, supón un grao máis de transformación e derivaría na obtención doutro fertilizante máis completo, o compost de dixestado.

“Temos un problema, que é o transporte do produto final, debido ao exceso de contido acuoso, que se mellora ao mesturar o dixestado con restos secos de poda, porque estaríamos retirando auga e facendo máis eficiente e barato o sistema”, asegura Daniel.

Ao mesturar o dixestato con restos de poda logramos un compost que elimina auga e hixieniza o produto, algo importante para cumprir coa lexislación

Trataríase dunha alternativa á extracción mecánica de auga do dixestado que mellora ademais a hixienización e estrutura do abono resultante. “A maior temperatura, maior hixienización, algo importante para cumprir coa lexislación”, explica Daniel.

Mestura con outros residuos da industria alimentaria

Durante os ensaios realizados na planta piloto, probáronse distintas mesturas de xurro de vacún con outros residuos da industria alimentaria. “O xurro ten un problema en canto a nutrientes, xa que é correcto en nitróxeno e potasio pero baixo en fósforo, polo que buscamos outros residuos que aporten fósforo para complementar esa carencia”, xustifica.

O que buscamos é equilibrar as carencias de fósforo do xurro con outros residuos

“Tratamos que a mestura teña sempre polo menos un 50% de xurro. Probamos unha primeira dieta a partes iguais de xurro e lodos da industria láctea; outra na que engadimos un 15% de residuos da industria cárnica, 50% de xurro e 35% de lodo da industria láctea e proximamente engadiremos biochar de biomasa forestal a esa mestura”, avanza.

“O que vemos é que o equilibrio no NPK mellora ao engadir ao xurro outros residuos, sobre todo residuos da industria láctea, obtendo un dixestado balanceado en nutrientes: C=29%C, N total=3,8%, C/N=7,6, P=19,4g/kg e K=14,8g/kg”, detalla Daniel.

A calidade do biogás obtido é boa e o dixestado resultante sería apto para comercializar como fertilizante clase B

Este dixestato resultante, con concentracións equilibradas de nutrientes, sería apto para ser comercializado como fertilizante de clase B tendo en conta os niveis de metais pesados e de bacterias patóxenas, segundo a clasificación incluída no Real Decreto 506/2013. Aínda que a lexislación non o esixe, analizáronse tamén os antibióticos, non detectándose a súa presenza no dixestado.

“Afrontamos distintos retos, como o de minimizar o contido en metais pesados, para cumprir coa normativa de fertilizantes tanto española coma europea, solventar a deficiencia de nutrientes, especialmente o fósforo, e maximizar a produción de biogás”, indica.

Ao engadir á mestura residuos da industria agroalimentaria increméntase a porcentaxe de metano e redúcese a de sulfídrico

“Neste sentido, necesitamos que o volume sexa axeitado e que na mestura haxa a maior porcentaxe de metano posible (CH4) e reducir o sulfídrico (H2S), que sería un inhibidor de poder enerxético”, aclara. En canto á calidade do biogás obtido, é boa, xa que a súa composición contén un 65% de gas metano, un 31% de dióxido de carbono, un 3% de auga e un 1% doutros compoñentes.

Resultados en campo

Para comprobar a efectividade fertilizante do dixestato leváronse a cabo ensaios en fincas de experimentación en Meira, Guntín e A Pastoriza, con cultivos de pradeira e millo, e en Portomarín, con viñedo.

Tamén colaboran distintas explotacións con cultivos de froitas e hortalizas en ecolóxico, como Millo e Landras (Vilasantar) e Os Biosbardos (Cambre), onde se está a probar o compost de dixestato.

Os biofertilizantes obtidos a partir de xurros dixestados demostraron a súa eficacia nestas parcelas experimentais, aumentando ata un 40% o fósforo dispoñible.

A maior concentración de fósforo do dixestato con respecto ao xurro deriva nunha maior produción de herba

Nos ensaios en pradeira en Meira, por exemplo, comparouse o uso de fertilizante químico (40 kg/ha), dixestato (25.079 kg/ha) e xurro (40.000 kg/ha). Plantouse unha mestura de raigrás inglés (Lolium perenne L.), raigrás híbrido (Lolium x boucheanum Kunth) e trevo branco (Trifolium repens L.).

“Os datos de produción indican que a partir da segunda colleita se empezan a observar diferenzas significativas entre o xurro e o dixestado, resultando que o dixestado produciu un 60% máis ca o xurro na terceira colleita”, detalla Antonio. Con respecto ao abono químico, o dixestado achega materia orgánica, mellora a estrutura do chan e produce unha liberación de nutrientes máis lenta.

Menor contaminación ambiental

Do mesmo xeito, co obxectivo de avaliar o impacto ambiental das diferentes enmendas agrogandeiras, levouse a cabo un experimento en condicións controladas para medir as emisións de gases de efecto invernadoiro (GEI) —CO₂, CH₄ e N₂O— así como amoníaco (NH₃).

O estudo comparou catro tratamentos aplicados a solos agrícolas: control sen fertilización, xurro de vaca leiteira, dixestado e fertilizante químico. Esta iniciativa busca aportar datos relevantes sobre as emisións asociadas ao uso de enmendas orgánicas fronte a insumos convencionais, nun contexto de transición cara a unha agricultura máis sostible.

O dixestato reduce un 22% as emisións de gases de efecto invernadoiro e de amoníaco en comparación coa aplicación de xurro

O experimento desenvolveuse nun fitotrón utilizando macetas con solo agrícola procedente dunha finca experimental en Meira, replicando as condicións do campo. As enmendas aplicáronse en proporcións equivalentes ás do ensaio agronómico e controláronse parámetros como a humidade, temperatura e aireación. As emisións de GEI monitorizáronse durante dúas semanas mediante cromatografía de gases, mentres que o amoníaco foi capturado nunha solución de ácido bórico e cuantificado por valoración. A remoción do solo ás 24 horas simulou a incorporación do fertilizante, práctica habitual no manexo do xurro en Galicia.

Os resultados obtidos indican que a aplicación de dixestato reduce un 22% as emisións de gases de efecto invernadoiro e de amoníaco en comparación cos métodos tradicionais de aplicación directa de xurros.

Como consecuencia da degradación da materia orgánica debido á actividade bacteriana despréndese dióxido de carbono en condicións aeróbicas e metano en condicións anaeróbicas e de baixa aireación. Do mesmo xeito, tamén se produce volatilización de amoníaco e óxido nitroso que se xera coa desnitrificación do nitróxeno orgánico.

“Do total de nitróxeno excretado polo gando vacún, un 23% vólvese á atmosfera e outro 28% pérdese en forma de lixiviados, que provocan contaminación das augas”, indica Antonio Moreno.

O xurro emite máis dióxido de carbono e óxido nitroso ca o dixestato pero menos metano e amoníaco

O ensaio demostra que as emisións totais de CO₂ do xurro (22-25 kg CO₂/ha) son moito maiores que no dixestato (arredor de 10 kg CO₂/ha), xa que unha parte delas se transforman en metano na planta de biogás. Co metano, porén, ocorre ao revés, con emisións no dixestado de 0,11 kg CH₄/ha fronte a 0,04 kg CH₄/ha do xurro.

“Débese a como se atopa a materia orgánica, xa que ao sacar os lodos de dixestión temos unha materia orgánica que se atopa en procesos parciais de metanoxénese, polo que aínda vai estar emitindo metano uns días despois de sacar este dixestato da planta de biogás. Aínda así, hai que dicir que as emisións xerais son baixas”, asegura Antonio.

“En canto ao óxido nitroso, o xurro ten moitas máis emisións, mentres que na volatilización de amoníaco ocorre ao revés, debido á maior concentración de amonios no dixestado que no xurro, xa que nos atopamos nun proceso de degradación da materia orgánica en condicións anaeróbicas onde é máis doado que o nitróxeno orgánico pase a amonio antes que a nitrato”, explica.

O abono químico NPK practicamente non ten emisións en campo ao carecer de materia orgánica, pero isto non quere dicir que non emita no proceso de fabricación e transporte

A forma de poder comparar todos estes gases no seu conxunto é mediante a fórmula de quecemento global, pasando todas as unidades a equivalentes de dióxido de carbono (1CH₄=28 CO₂ e 1N₂O=265 CO₂), de tal forma que as emisións totais do xurro serían maiores ca as do dixestato.

“O xurro ten máis emisións globais, debido sobre todo á gran cantidade de CO₂ que emite. O potencial de quecemento global do xurro sería duns 85 kg equivalentes de CO₂ por hectárea, dos que máis de 65 serían dióxido de carbono e 20 de metano, fronte aos case 70 kg equivalentes de CO₂ do dixestato, dos que 35 procederían do dióxido de carbono e outros 35 do metano”, detalla.

O uso de biochar durante a dixestión ou xusto despois podería mitigar as emisións do dixestato

“Neste cálculo non se incluíu o amoníaco, xa que non é un gas de efecto invernadoiro, pero todos sabemos que contamina”, admite Antonio, que advirte que no proceso de dixestión do xurro en plantas de biogás “hai que ter coidado coas emisións de amoníaco e tratar de reduciras”.

A seguinte fase do proxecto consistirá en tratar de reducir estas emisións producidas polo dixestato mediante a introdución de biochar vexetal, ben durante a dixestión ou xusto despois, buscando un efecto de mitigación de emisións.