Lagunas cubiertas de purín en EE.UU.: el tipo más común de planta de biogás agrícola

Una laguna cubierta de fermentación es un depósito terrestre para purín, cubierto con una membrana estanca, generalmente elástica, bajo la cual se genera biogás en condiciones anaerobias. En el registro EPA AgSTAR, este es el tipo más numeroso de planta de biogás agrícola en EE.UU.: las lagunas cubiertas (174 instalaciones) superan a los reactores plug flow (107) y complete-mix (105), mientras que otras tecnologías —reactores con costra de lodo suspendida (5), secuenciales (3), de lecho fijo (2) y otras— son casos puntuales. Según la EPA, una laguna cubierta se clasifica como instalación de «tasa estándar», ya que no se calienta ni se mezcla.

Cómo funciona

El purín se dirige a una laguna profunda con un fondo y bordes adecuadamente conformados. La superficie se cubre con una geomembrana resistente, bajo la cual se acumula el biogás. El gas se conduce mediante tuberías a un sistema de purificación —se elimina la humedad y, en caso necesario, sulfuro de hidrógeno— y, a continuación, a una antorcha, un motor de cogeneración, una caldera o una instalación de purificación para obtener biometano. La fermentación metanogénica ocurre a una temperatura cercana a la ambiental (normalmente en el rango psicrofílico o en el límite inferior del mesofílico), por lo que la laguna no requiere calefacción, aunque el ritmo de producción de biogás depende de la época del año.

Para qué tipo de purín

Las lagunas cubiertas son adecuadas para purín diluido, es decir, el que se obtiene en granjas con sistemas de lavado de naves con agua. Para excrementos más densos, son más adecuados los reactores complete-mix (mezclados y calentados) o plug flow; según el manual AgSTAR, la fermentación metanogénica convencional se aplica a purines con un contenido de materia seca (MS) de hasta el 10-12 %. La elección del tipo de instalación depende, por tanto, de la tecnología de manejo animal: cuanto más agua, más sentido tiene una laguna.

Ventajas

• Bajo coste de inversión: un depósito terrestre con cubierta es más económico que un digestor de hormigón o acero con agitadores y calefacción.
• Sencillez de explotación: menos equipos mecánicos, menos averías.
• Reducción eficaz del metano: captura del gas en un lugar que, en un sistema clásico, sería una fuente de emisiones a la atmósfera.

Limitaciones

• Sensibilidad al clima: en zonas frías, la fermentación se ralentiza o se detiene en invierno, por lo que las lagunas son más populares en regiones cálidas.
• Gran superficie y volumen por unidad de producción de gas: un proceso más lento requiere un mayor tiempo de retención hidráulica (TRH).
• Sedimentación de fracciones sólidas: requiere limpieza periódica.
• Riesgos para la estanqueidad: el daño en la membrana (por viento, animales o tensiones) provoca fugas de gas y riesgo de incendio.

Comparación con complete-mix

Explotación y seguridad

Para cubrir la laguna, son clave: un anclaje adecuado de la membrana, el control del nivel de purín (los cambios de volumen elevan o bajan la cubierta), el drenaje del agua de lluvia de la superficie de la cubierta y las medidas para evitar la entrada de aire en el espacio de gas. El biogás contiene metano, por lo que la instalación requiere zonas de riesgo de explosión (ATEX), un sistema adecuado de antorcha de emergencia y procedimientos para actuar en caso de daño en la cubierta. Además, el sulfuro de hidrógeno es tóxico y corrosivo, lo que obliga a realizar mediciones y a seleccionar adecuadamente los materiales en la instalación de gas.

Papel en la reducción de emisiones

Para una granja con una laguna abierta, cubrirla y recuperar el gas es uno de los métodos más sencillos para reducir las emisiones de metano, ya que no requiere modificar el sistema de eliminación de purín de las instalaciones ganaderas. Sin embargo, la propia fermentación metanogénica en la laguna no resuelve el problema de los nutrientes: el digestato sigue conteniendo nitrógeno y fósforo, que deben gestionarse conforme a las normas de fertilización.

Cuándo elegir una laguna y cuándo otro tipo

La decisión debe basarse en tres preguntas: ¿cuál es el contenido de materia seca en el purín?, ¿cuál es la temperatura ambiental a lo largo del año? y ¿el gas alimentará un sistema sencillo (antorcha, caldera) o uno que requiera purificación? Las respuestas «diluido, cálido, sistema sencillo» abogan por una laguna; las contrarias, por un digestor calentado.

Dónde buscar datos

La EPA gestiona la base de datos AgSTAR (Livestock Anaerobic Digester Database) con información sobre instalaciones, y el manual del operador (AgSTAR Operator Guidebook) describe las prácticas de explotación de instalaciones agrícolas. Los resúmenes de tipos de instalaciones en las páginas de la EPA varían según la fecha y el alcance, por lo que, al citar cifras, siempre debe verificarse el estado actual de la base de datos.

Qué implica para Polonia y Europa

En un clima templado como el polaco, las lagunas cubiertas sin calefacción tienen un uso limitado, y la mayoría de las plantas de biogás agrícolas son digestores de tanque calentados. No obstante, la idea de cubrir los depósitos de purín y capturar el biogás sigue siendo una dirección importante para reducir las emisiones de metano de los depósitos de almacenamiento existentes.