La cadena avícola, sus residuos y la búsqueda de una mejora para la cuenca del Santa Lucía

¿Qué relación tienen las cianobacterias con los desechos que se usan como fertilizantes? La industria avícola es fuerte en la cuenca del Río Santa Lucía, y en este proceso genera volúmenes importantes de excretas de gallina generada en la producción de huevos (gallinaza) y la mezcla del estiércol de pollos parrilleros con el material que se utiliza en las camas de los galpones de cría (llamados camas de crianza). De hecho, estos representan un 26% del total de los residuos agroindustriales generados a nivel nacional según un estudio realizado por el proyecto de gobierno Biovalor.

Guillermo Zinola es docente e investigador de la Ingeniería en Agua y Desarrollo Sostenible de UTEC Durazno, y ha trabajado en buscar nuevas alternativas tecnológicas para valorizar los residuos de granjas avícolas. La iniciativa se titula: “Evaluación de la digestión anaerobia como forma sustentable de valorización de residuos de granjas avícolas”, cuenta con financiación de UTEC, el Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA) y la Agencia Nacional de Investigación e Innovación (ANII). Además, forma parte del Doctorado en Química que realiza el investigador.
Zinola tiene un profundo arraigo en la cuenca del Santa Lucía y es oriundo de San Bautista, cuna del sector avícola. La cercanía le permitió ver la necesidad de alternativas más sustentables a una forma de producción que viene de generaciones en esa zona de Canelones.
Durante décadas, la mezcla de excretas de gallina, restos de alimento, plumas y camas de crianza se aplicaba al suelo como fertilizante. En un principio, las altas concentraciones de fósforo fueron favorables para los cultivos, ya que este elemento es clave para el crecimiento de las plantas. Sin embargo, hoy esto se ha tornado un problema: la región enfrenta niveles de fósforo extremadamente altos, con valores que superan más de 20 veces los niveles recomendados. El fósforo sobrante fluye por los cursos de agua y finalmente termina contaminando toda la cuenca. El desenlace suele hacerse visible cuando se generan floraciones de cianobacterias que cubren de verde los ríos, los arroyos y las playas. Por todo esto, buscar nuevas formas de procesar los desechos (la gallinaza y la cama de crianza) resulta fundamental. 

Los biodigestores y las alternativas

La investigación forma parte del proyecto "Revalorización del estiércol de ave” del INIA en el que participa UTEC, entre otras instituciones. El trabajo consiste en la propuesta y evaluación de diferentes alternativas incluyendo producción de energía y fertilizantes orgánicos. En su investigación en UTEC, Zinola manejó distintas alternativas para el procesamiento de los desechos. Los requisitos que estas debían cumplir estaban claros: ser transportables para poder llevarlos a otros lugares, debían ser seguros frente a patógenos y resistencia a antibióticos, también efectivos como fertilizantes y económicamente viables.
Una de las alternativas con mejores perspectivas fue la valorización centralizada de los residuos mediante el uso de biodigestores (un contenedor hermético en el que microorganismos degradan los residuos en ausencia de oxígeno). El tratamiento de las excretas y las camas de crianza produce biogás (sobre todo en gas metano) y en un líquido llamado digestato. Estos se pueden emplear de múltiples maneras. El metano es un gas con alto valor energético y con un fuerte potencial de calentamiento global. Capturarlo y usarlo evita emisiones 25 veces más potentes que el CO₂ a la atmósfera. Por otra parte, el digestato se puede usar en el agro como fertilizante o mejorador de suelos. Es capaz de reemplazar la aplicación directa de residuos, enmiendas o fertilizantes sintéticos al suelo.

“La digestión anaerobia permite obtener un digestato con muy buena capacidad como fertilizante. Además se obtiene energía que puede ser utilizada en diferentes usos productivos, como calor, movilidad y energía eléctrica” explicó el investigador.

En principio Zinola se planteó la idea de llevar el producto líquido obtenido del biodigestor hacia otras zonas del país donde el fósforo es deficitario. El desafío logístico pasó a ser importante y en ese momento la investigación viró hacia la búsqueda de nuevas formas de utilizar este producto, así como estudiar las distintas posibilidades de uso del biogás en la misma región donde se produce. 
En este punto el investigador de UTEC sostiene: “Tenemos un potencial muy grande de aprovechamiento de ese tipo de residuos y obtención de productos con valor agregado para los mismos establecimientos”. 

La planta piloto y el principal desafío

Como parte del proyecto se adquirió una planta piloto. Esta funciona en UTEC Durazno, tiene una capacidad de 1,5 metros cúbicos y en ella se estudian fluctuaciones estacionales, potencial energético y desempeño del digestato. Previo a estas pruebas a escala piloto, se realizaron ensayos en laboratorio (en reactores batch y continuos) que permiten definir las condiciones óptimas para el desarrollo del proceso. Al biodigestor ingresa la "materia prima" del proceso: la gallinaza y la cama de crianza, dos residuos que se generan de la producción de huevos y pollos para faena. Zinola evaluó la mezcla de las camas de crianza con los distintos tipos de gallinaza, ya que hay diferentes sistemas de producción de huevos y no son iguales los desechos que son removidos de los galpones diariamente (galpones automatizados), los que se remueven cada seis meses (jaula elevada) o los que se obtienen de sistemas de cría tipo Free-Range (en libertad o pastoreo). Cada uno de estos produce residuos con características y potencial energético diferentes.
Los ensayos realizados con los distintos tipos de desechos, son alentadores en cuanto a la posibilidad de instalar una planta centralizada, capaz de recibir residuos de múltiples establecimientos.
La investigación avanzó luego hacia la optimización del proceso: cuánto material pueden procesar los microorganismos sin desestabilizar el sistema, cuánto tiempo necesitan para degradarlo y qué volumen deberían tener los biodigestores para funcionar eficazmente.
El principal desafío es el estudio de distintas alternativas tecnológicas para el aprovechamiento del digestato considerando el exceso de fósforo en la región avícola.
Que una solución validada técnicamente sea viable económica y ambientalmente es lo que determina que se implemente o no a escala completa. La factibilidad económica y el impacto de la tecnología en los Objetivos de Desarrollo Sostenible son los siguientes pasos que determinarán la sostenibilidad, o no, de la tecnología desarrollada. 

La digestión anaerobia es una tecnología robusta que se ha implementado en todo el mundo, en distintas condiciones climáticas, productivas y a diferentes escalas. La dificultad radica en la adaptación de esta tecnología al contexto en el que se va a implementar para que sea realmente una solución. “Eso es lo que tratamos de hacer en distintas cadenas productivas de Uruguay”, concluyó Zinola.

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Esta investigación constituye la tesis de Doctorado en Química de Guillermo Zinola. La misma se desarrolla en el Laboratorio de Efluentes y Residuos de UTEC, y es tutorada por la Dra. Claudia Etchebehere del Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable y el Dr. Héctor García del Departamento de Sostenibilidad Ambiental de UTEC. El proyecto es llevado a cabo gracias al financiamiento INIA (Proyecto FPTA 374 desarrollado por la Facultad de Agronomía de la UdelaR, el IIBCE, Urufertil y UTEC) y de la beca de doctorado ANII - INIA - UTEC de sostenibilidad de cadenas exportadoras agropecuarias y forestales.