”Acidificar los purines con un resíduo rico en hidratos de carbono supondría importantes ventajas”

”Acidificar los purines con un resíduo rico en hidratos de carbono supondría importantes ventajas”

Dinamarca es una potencia a nivel mundial en la producción ganadera, sobre todo de vacuno de leche y de porcino, y también fue uno de los países pioneros en aplicar medidas en las granjas para reducir las emisiones de gases contaminantes, en concreto de amoniaco.

Esto fue lo que motivó a la investigadora gallega Iria Regueiro a trabajar en la Universidad de Copenhague, donde están estudiando tratamientos alterrnativos del purín y del estiércol para reducir sus emisiones de amoniaco y aumentar su valor fertilizante mediante la acificación biológica, sin usar ácidos.

”El uso de un residuo de bajo valor económico que no compita con otros usos y que podría usarse para el tratamiento biológico de los purines sería una buena opción. Si este residuo se produjera en la granja, entonces tendríamos una situación ideal. Incluso se podrían emplear materiales lignocelulosos desarrollando tratamientos adecuados para convertir el contenido de celulosa en azúcares que los microorganismos del abono pudieran digerir”, explica la investigadora.

¿Como decidiste especializarte en el estudio de la reducción de las emisiones de amoniaco en la ganadería y como acabaste en Dinamarca?
Siempre me gustaron los temas de investigación relacionados con la protección del medio ambiente y la posibilidad de llevar a la práctica los resultados obtenidos en el laboratorio es una de mis pasiones como científica. Creo que la investigación básica es muy importante, pero a mí me gusta más la ciencia aplicada, poder ver resultados en la vida real.

Las emisiones de amoniaco (NH3) procedentes de la agricultura son una importante preocupación en Europa en las últimas décadas, ya que representan el 90% de la emisión total de NH3 y los purines ganaderos son la principal fuente de estas emisiones.

Uno de los mayores retos del siglo XXI es aumentar la producción de alimentos sin aumentar los impactos negativos que la agricultura puede tener en el medio ambiente. No obstante, menos del 8% del abono ganadero producido en Europa es tratado.

Dinamarca es uno de los países europeos donde existen límites en la cantidad de amoniaco que se puede emitir en las granjas y donde se hacen tratamientos para reducir estas emisiones desde hace décadas. Por lo tanto, es un buen lugar para aprender y seguir estudiando diferentes posibilidades para el tratamiento de abono animal. Mi supervisor, Lars Stoumann Jensen, y yo solicitamos juntos una bolsa Marie Curie Individual con el proyecto «Treat2ReUse» que queríamos llevar a cabo. Este proyecto consiste en estudiar tratamientos alternativos a la acidificación actual del abono animal y el uso posterior de estos purines tratados como fertilizantes. La propuesta fue financiada por la Comisión Europea, así que vine a Copenhague para llevar a cabo este proyecto.

¿En que medida los purines ganaderos contribuén a la emisión de amoniaco en Dinamarca y como se reparten por sectores?
La mayor parte de las emisiones de amoniaco en la Dinamarca (97%), proceden del sector agrícola, el 3% restante está relacionado con el sector del transporte y la industria. De las emisiones en el sector agrícola, el 80% procede de los purines animales y su manipulación (en las granjas, en los tanques de almacenamiento o durante la aplicación en el campo) y el 6.5% proviene de la aplicación de fertilizantes minerales y el 12% procede de los cultivos. La producción ganadera es mayoritariamente de cerdos, pero el ganado, principalmente lechero, también es un importante contribuyente a las emisiones gaseosas.

¿Que medidas son obligatorias para los ganaderos en Dinamarca para reducir las emisiones de amoniaco de los purines?
En Dinamarca existen una serie de medidas en política ambiental para evitar la pérdida de nitrógeno de la agricultura al medio acuático. Las medidas más económicas para reducir las emisiones de amoniaco consisten en técnicas de aplicación de abono que limitan la volatilización del amoniaco, estrategias de alimentación y el almacenamiento de baja emisión (almacenamientos cubiertos).

La legislación danesa obliga a que las instalaciones de producción ganadera implementen las mejores técnicas disponibles para reducir las emisiones de amoniaco. Las explotaciones ganaderas existentes sólo se pueden ampliar si no se supera la capacidad máxima para el deposito de nitrógeno en el ecosistema circundante. Los purines empleados como fertilizantes deben inyectarse o acidificarse para reducir la volatilización del amoniaco.

”La legislación danesa obliga a que las instalaciones de producción ganadera implementen las mejores técnicas disponibles para reducir las emisiones de amoniaco”

La legislación danesa exige una capa de cubierta flotante (natural o artificial) de los tanques de almacenamiento de purines para limitar la emisión de amoniaco, metano y olor a la atmósfera, a no ser que se acidifique.

La acidificación del purín es otra tecnología de reducción utilizada en Dinamarca para reducir la volatilización del amoniaco. Es posible acidificar los purines en el interior de las granjas, en los tanques de almacenamiento de los purines o en el momento de la aplicación en el campo empleando un sistema montado en el remolque. Se puede emplear el equipo estándar de esparcido para aplicar los purines acidificados al campo.

También se implementan otras estrategias para evitar las pérdidas de nutrientes al medio ambiente, como la separación de los puríns en una fracción sólida y líquida.

¿Como es la normativa sobre esparcido de purines y estiércoles en el país?
La emisión de amoniaco debido a la aplicación de abono representa el 25% de la emisión total de amoniaco en Dinamarca.

La distribución de los purines a los campos debe minimizar la exposición superficial, es decir, aplicándolo debajo de la tierra, por ejemplo mediante aplicación de banda, inyección superficial o incorporación directa. Normas más estrictas existen tanto para los purines, orinA como abono digerido, lo que significa una reducción del potencial de emisiones de amoniaco entre el 45 y el 90% dependiendo del tipo de abono y del tiempo después del esparcido.

Normalmente las ganaderías danesas pueden aplicar los purines como fertilizante en campos a menos de 3-5 km de la unidad ganadera donde se produce.

 ”Desde 2001 es ilegal esparcir purines mediante sistemas de cañón u otros métodos de amplia difusión”

Desde 2001 es ilegal esparcir purines mediante cañones de riego y por amplia difusión, debido a consideraciones sanitarias y ambientales. En la actualidad, la mayor parte de los purines se aplican mediante el uso de tanques cisterna con sistema de colocación de bandas en primavera.

El equipo de esparcimiento de purines es grande y caro, de ahí que la mayor parte del transporte y extendido se realizan en grupos de máquinas que pueden utilizar el equipo en un corto período de esparcido. La inyección tiene que emplearse en campos sin cultivos y en pastos, así como en algunas áreas de naturaleza sensibles.

La legislación danesa permite esparcir los purines mediante el uso de sistemas de bandas en el caso de purines acidificados. Una posibilidad es la acidificación durante la aplicación; un sistema que obtuvo un éxito considerable debido a su capacidad para reducir la evaporación del amoniaco durante la aplicacion en un 50% para los purines de ganado vacuno y en un 40% para los purines de cerdo, asegurando así que se disponga de más Nitrógeno para el cultivo.

Una alternativa a la inyección en áreas de hierba forrajera es emplear la acidificación del tanque, es decir, mezclar los purines con ácido sulfúrico durante la homogeneización del purín justo antes de ser aplicado.

¿En que consiste la acidificación de los purines y en que medida reduce las emisiones de amoniaco?
La acidificación ha sido investigada desde principios del siglo pasado como un tratamiento de mitigación para reducir las emisiones de amoniaco y más recientemente también demostró reducir las emisiones de metano (CH4).

La cantidad de amoniaco (NH3) que se volatiliza del abono es directamente proporcional a la cantidad de amonio (NH4) que contiene el abono. El abono tiene un pH elevado que varía según su composición. Al bajar el pH del abono, el equilibrio entre amoniaco y amonio se desplaza hacia el amonio, que es soluble en agua y por lo tanto no se evapora, disminuyendo así el potencial de volatilización de amoniaco. Como el amonio se mantiene soluble en los estiércoles acidificados, el valor del fertilizante también aumenta ya que más N es retenido. Normalmente, para disminuir el pH del purines a un valor de pH 5.5 se usa ácido sulfúrico, debido a su eficiencia y por razones económicas. Es posible acidificar los purines en las granjas, en los tanques de almacenamiento o durante la aplicación en el campo mediante un sistema montado en el remolque.

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¿Que otras alternativas a la acificación existen para reducir las emisiones amoniacales y son compatibles con la agricultura ecológica?
Existen tratamientos alternativos que se están investigando en este momento en el laboratorio. Uno de estos tratamientos, en el que yo estoy trabajando, consiste en la acidificación biológica (o fermentación) de los purines, de manera similar a lo que ocurre durante el ensilado. La idea es acidificar los purines añadiendo hidratos de carbono de fácil degradación (como los azúcares) que ayuden a iniciar el proceso de fermentación por parte de los microorganismos ya presentes en los purines. Estos microorganismos consumen los hidratos de carbono y los convierten en ácidos orgánicos, que disminuyen el pH de los purines evitando, por lo tanto, la volatilización de amoniaco.

El desafío de este tratamiento es encontrar un residuo con un alto contenido en hidratos de carbono que no tenga otro valor para el agricultor y que pueda usarse como sustrato para añadir a los purines. Con este tratamiento, los purines tratados resultantes podrían aplicarse a campos de agricultura ecológica o emplearse para la producción de biogás.

”Acidificar los purines mediante un resíduo con alto contenido en hidratos de carbono supondría importantes ventajas”

Además de los beneficios de evitar emplear un ácido sintetico peligroso como el ácido sulfurico, existiría el valor añadido de poder darle otros usos la los purines tratados, ya que no está permitido que las explotaciones ecológicas de los regímenes actuales de la UE empleen ácidos sintéticos (como el ácido sulfúrico), y estas granjas también necesitan reducir sus emisiones de NH3 y aumentar el valor de los fertilizantes de los purines. Por lo tanto, estas alternativas al uso del ácido sulfúrico son incluso necesarias. Además de estos motivos, con el uso de ácido sulfúrico para la acidificación, el contenido de azufre en los purines aumenta hasta un nivel que prohíbe el uso extensivo de los purines acidificados en plantas de produccion de biogás, debido a la inhibición durante el proceso de formación de biogás.

Por lo tanto, este tratamiento alternativo podría ser una opción viable para la reutilización de purines bioacidificados tamen en las plantas de producción de biogás.

¿Como valoras la eficacia de otros métodos como el uso de aditivos en los purines?
En el mercado hay una abundancia de aditivos para abono. Los más comunes y eficaces son los reguladores de pH (ácidos, sales solubles de Co y Mg), inhibidores de la ureasa, adsorbentes y la inmobilización biológica del amonio.

Las sales solubles de magnesio o calcio llevan añadiéndose al abono desde comienzos de este siglo con el propósito de reducir el hedor y, en algunos casos, para reducir las emisiones de amoniaco. Las ventajas de las sales de cloruro y nitrato de magnesio y calcio son que no son peligrosas y son baratas. No obstante, las sales de cloruro tienen la desventaja de aumentar el contenido de cloruro del abono y, por lo tanto, también el contenido de cloruro en los suelos sobre los que se extiende el abono. Las sales de magnesio y calcio son eficaces para reducir la emisión de amoniaco solo durante un par de semanas y, por lo tanto, están restringidas al uso en el interior de las granjas.

 ”El uso de inhibidores de ureasa puede ser una manera eficaz de reducir las emisiones de amoniaco en el interior de las granjas”

El uso de inhibidores de ureasa puede ser una manera eficaz de reducir las emisiones de amoniaco en el interior de las granjas. Tienen menos efecto sobre las emisiones de los depósitos de purines, porque el amoniaco se deriva de la amonificación de materia orgánica. Por lo tanto una desventaja de estos inhibidores es el efecto temporal de la reducción, lo que los hace adecuados sólo para el interior de las granjas. Además, se sabe poco sobre la persistencia y los posibles efectos secundarios de estos aditivos en el ambiente.

Hay varias substancias eficaces en la adsorción de amoniaco, amonio o ambas. De los diferentes materiales, los minerales de arcilla y la turba son los más eficientes. Las ventajas de las zeolitas y la turba son que son eficaces para reducir las emisiones de amoniaco adsorbendo el nitrógeno amoniacal y también son acondicionadores de suelo no tóxicos, no peligrosos y valiosos. Una desventaja disteis aditivos es que son costosos.

La inmobilización biológica del nitrógeno es un método eficaz para reducir los niveles de amonio en los estercos, siempre que se disponga de un sustrato de carbono adecuado. No hay efectos secundarios ambientales asociados la este método y el nitrógeno inicialmente inmovilizado remineralizase después cuando se aplica lo abono en el campo. Hay algunas desventajas relacionadas con este método, ya que es adecuado para estercos sólidos durante el almacenamiento en condiciones aeróbicas y semi-aeróbicas, pero es menos adecuado para los purines.

¿Cuál sería en tu opinión el sistema más aconsejable en cuanto a coste para el ganadero y eficacia para reducir las emisiones de amoniaco de los purines?
En mi opinión, el tratamiento ideal debería poder ser aplicado en las instalaciones existentes de la explotación, sin necesidad de modificaciones que supongan un coste adicional para el agricultor. Tampoco debe poner en riesgo a salud y seguridad de los agricultores y de los animales, evitar daños en la instalación y ser eficiente a largo plazo.

”Además de no precisar de una inversión en nuevas instalaciones, el tratamiento de los purines debería dar al agricultor un valor añadido”

Además de no precisar de una inversión en nuevas instalaciones, el tratamiento de los purines debería dar al agricultor un valor añadido. Si el agricultor utiliza el abono como fertilizante, un aumento del valor del fertilizante del abono es un incentivo importante. Mediante la acidificación, el valor como fertilizante en los purines tratados aumenta, ya que más nitrógeno es retenido en los purines. Si esta acidificación fuera biológica, y por lo tanto se evitara el uso de ácidos inorgánicos, los purines podrían ser usados como fertilizantes en la agricultura ecológica y esto sería algo muy positivo. O se podría obtener otro tipo de beneficio con el uso de los purines tratados, por ejemplo mediante el uso como materia prima para plantas de producción de biogás.

El uso de un residuo de bajo valor económico que no compita con otros usos y que podría usarse para el tratamiento biológico de los purines sería una buena opción. Si este residuo se produjera en la granja, entonces tendríamos una situación ideal. Incluso se podrían emplear materiales lignocelulosos desarrollando tratamientos adecuados para convertir el contenido de celulosa en azúcares que los microorganismos del abono pudieran digerir.

Los agricultores saben que la protección del medio ambiente es importante y están dispuestos a cumplir las normativas ambientales, pero tener costes adicionales que dificulten su trabajo no debería ser el camino a seguir.

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