AGRUCO SERIE TECNICA No. 3

EXPERIMENTACION CON LA TECNOLOGIA

DE BIOGAS EN LA ZONA ANDINA

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AGRUCO SERIE TECNICA No. 3

EXPERIMENTACION CON LA TECNOLOGIA

DE aIOGAS EN LA ZONA ANDINA 1)

Por: Franz Augstburger (2)

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(1) TraducciÓn al espa�ol del trabajo presentado an ingl.s an la "Sixth International Sciantific Confaranca 01' tha International Faderation 01' Organic Agricultura Movemants, University 01' California. Santa Cruz; California USA, August 18-21, 1986.

(2) Asesor del Proyecto AGRUCO. -------------------------------------------------------------

EdiciÓn y C AGRUCO, Casilla 1836, Cochabamba-Bolivia. Julio, 1987

1

. . _ -- -_. ---- --

PREAMBULO

Desde 1979 el Proyecto Agrobiolo�ía Cochabamba PAC ha desarrollado investigaciones con plantas de biogas. Actualmente el Proyecto Biogas conformado por la Universidad Mayor de San Simón, U. M.S. S. , el Programa de Asistencia Agrobioenergético al Campesino, PAAC y la Sociedad Alemana de Cooperación Técnica GTZ, investigan con mucho én�asis en la tecnologla del biogas.

Los ensayos de campe. cuyos resultado se presenta en este trabajo han sido llevados a cabo ey, el marco institucional del PACo En ese entonces no fue posible publicar adecuadamente los resultados. Oportunidad que tenemos ahora y 10 realizamos, agradeciendo muy sinceramente a los Ingenieros. Martln Villarroel G. y Eduardo López G. para la colaboración que nos brindaron en la realización de este trabajo.

INTRODUCCION

El crítico,

presente trabajo pretende analizar con un enfoque 5 a�os de experiencias con la tecnologla de biogas

bajo las agricultores tiene que ser Del grado de la tecno10gla

condiciones socio - económicas de peque�os en el Tercer Mundo, donde la planta de biogas un factor integrado en su sistema de producción. integración de este factor depende el éxito de nueva.

Para la zona Andiy,a en general y para la de Bolivia en particular, la tecno10gla del biogas es nueva; en la década pasada se construyeron plantas demostrativas en estaciones experimentales y escuelas agrlcolas. ge utilizó di�erentes dise�os y tama�os. La experiencia conseguida en el Proyecto Agrobiolog!a Cochabamba, PAC creemos es bastante representativa para toda la regiónl Se inició el trabajo sin disponibilidad de información adecuada y sin conocimiento profundo de la tecnologla, simplemente a base de �olletos distribuidos en esa época por diferentes instituciones dedicadas al intercambio de tecnologla apropiada. Se utilizó as! únicamente material local, mano de obra no calificada y sobre todo dise�os no adecuados para zonas templadas o frígidas.

•

Así por ejemplo, el modelo Hindú con la campana metálica sin aislamiento está sometida a fluctuaciones grandes de temperatura del medio ambiente en un mismo dia, que e. típica para la zona Andina lo que influye negativamente en la eficiencia de la fermentación.

Se confrontó COy, muchos problemas técnicos y en consecuencia, las plantas construidas en granjas de campesinos no satisfacen las eHpectativas de sus usuarios por el bajo rendimiento y el poco impacto económico, ecológico y social. De las 27 plantas construidas en Bolivia, solamente una cuenta con calentamiento adicional y funciona mas de 4 a�os a plena satisfacción del usuario. La mayoría de los otros han sido abandonados después de algún tiempo (OLADE, 1983) •

Se puede resumir que de biogas han sido sobreestimados. Una de 1981>, es el beneficio presente trabajo.

las dificultades con la tecnología subestimados y los beneficios

estas sobreestimaciones (CARRION, del bioabono, tema principal del

En la región Andina eHisten y van en constante aumento zonas con escasez de le�a, donde se utiliza el .sti.rcol como combustible. Por otro lado la aplicación del .sti.rcol en la agricultura tiene una tradición larga y es muy apreciada por los campesinos en los cultivos de tubérculos principalmente. Tambi.n se practica la abonación de terrenos mediante corrales transportables, donde se concentra el estiércol depositado por los animales durante la noche, es decir, cuando no están pastoreando. Cada 4 ó S días se avanza unos cuantos metros con el corral, asi se abona toda una parcela. Para evitar pérdidas, después de mover el corral se incorpora inmediatamente el estiércol al suelo.

MATERIALES Y METODOS.

En 6 lugares diferente. de la zona Andina e Interandina .e realizó ensayo. en parcelas de peque�os agricultores. Las características climatológicas y edafológicas se puede apreciar en el Cuadro 1 y 2.

3

Los fertilizantes químicos corresponden a una mezcla de órea y fosfato diamónico. Los tres tipos de abonos orgánicos corresponden a estiércol bovino, el mismo qua sa utilizó frasco y se sometió a la fermentación anaeróbica en diferentes tipos de digestores (bioabono) y fermentado aeróbicamenta en pilas (compost).

Los ensayos se realizaron en los a�os 1981 á 1984. Las características de los abonos utilizados puade apreciar.. en el Cuadro 3.

La dosificación de los tratamientos se orientó ónicamente al N. Los tratamientos con abonos orgánicos correspondan 80 kg N total/ha y segón las concentraciones da los diferentas abonos la dosificación de P, K, ect. son variables. El fertilizante químico responde a 80 kg de N y 120 de Kg P205/ha. El estiércol fresco, bioabono y compost corresponden a escrementos de bovinos.

La apl icaci Ól", de todos los abonos fue en banda y al momento de la siembra del primer cultivo. En ningón caso, al segundo cultivo recibió fertilización, o sea éste representa al efecto residual de cada uno de los tratamientos.

En la comunidad de Munaypata se realizó 3 ensayos en Pairumani 2 y Toralapa 1.

En el cultivo de papa y de cebada diferentes variedades, es por esta razón que se expresan en cifras relativas al testigo.

sa los

ut i 1 izaron resultados

El bioabono provenía de digestores de tipo Olade, chino En el

con

o hindó y ha sido parcialmente secado a la intamperie. momento de aplicación se encontraba en forma pastosa aproximadamente 30 " de materia seca.

Toralapa

Munaypata

Pairumani

CUADRO 1. Características climatológicas.

Altura Temperatura Anual oC m.s. n.m. Media Máxima Mínima

3460 8 16 1

2700 14 25 7

2600 15 26 8

4

Precipitación anual (mm)

588

645

639

,

CURDRO 2. Características edafológicas.

Rrena "

Limo "

Rrci lla "

pH Materia

orgáni-

P asimi­

lable

K+ Ca++ Mg++

ca (Olsen) --meq/lOO g.S.--"

Toralapa 23 55 22 5,7 1,7 '3,0 0,24 2,5

Munaypata 37 46 17 5,'3 2,6 20,0 0,14 '3,1

Pairumani 12 50 38 6,3 2,'3 28,5 0,25 1, '3

CURDRO 3. Características del estiércol bovino y las fracciones fermentadas del mismo (EKpresado en 100 " de materia seca) •

Estiércol fresco

Bio.bono

Compost

Materia seca "

66 - 76

'3 - 15

46 - 55

5

N total "

1.7 - 2.5

1. '3 - 2.7

2.6 - 2.'3

P205 "

1.6 - 2.0

1.8 - 2.6

2.2 - 3.2

K20 "

1.6 - 1.7

2.4 - 2.8

1.8 - 2.2

•

0,5

1,3

0,3

•

Es importante remarcar que ninguno de los biogestores, de los cuales provenía el bioabono �uncionó en �orma óptima, puesto que la temperatura de �ermentación �luctuaba entre 10 á 18 oC, siendo la más adecuada 35 oC, lo que se reflejó en una producción de gas de aproKimadamente 30 - 40� del valor deseado. Esto permite suponer que el bioabono utilizado en los ensayos tampoco representa características óptimas. Sin embargo, demuestra claramente la situación a la cual se enfrenta el campesino.

RESULTADOS Y DISCUSION.

Se observa una relación bastante clara entre la. condiciones eda�ológicas (Cuadro 2) y la respue.ta a los abonos en general. En el caso de Toralapa, donde el contenido de P y N en el suelo son muy bajos, .e nota un i. ncremento promedio para la aplicación de �ertilización de 240 � sobre el testigo (sin �ertilización). En Munaypata y Pairuman1 con mejores suelos hay menor respue.ta a la �.rtilización en general (48 � de incremento sobre el te.tigo en promedio). Esto con�irma la tey,dencia encontrada en trabajos anteriores (Augstburger, 1983).

Observando el cultivo que recibió abonación, en al caso da Toralapa con bajo contenido de P en al suelo, el bioabono, resultó superior a cualquier otro tratamiento. Similar figura se observa en Munaypata 2. Esto podría .er por la mayor proporción de P soluble, puesto que Zohny (1983) afirma que la �ermentación anaeróbica incrementa la disponibilidad da P en 25 � en comparación con otros tipos de fermentaciones.

6

-'

•

Cuadro 4. Rendimientos relativos de bioabono y otros abonos en la zona andina del Departamento de Cochabamba.

Toralapa

Ab. Re.

papa cebada

Testigo 100

Fert. químico 337

Estiérc. fresco 338

Bioabono 368

Compost 316

Donde:

100

108

126

116

12'3

Ab. = Cultivo abonado

Re. = Efecto residual

Munaypatal

Ab. Re. papa cebada

100 100

104 152

165 161

133 150

- -

Munaypata 2

Ab. Re. haba trigo

100 100

1'3'3 '37

141 116

207 122

157 118

Munaypata3

Ab.

betarraga

100

151

1'36

154

-

Pairumani 1

Ab. Re.

papa cebada

100 100

132 '3'3

140 114

112 124

140 115

Pairumani 2 Ab.

papa

100

134

136

122

141

X Ab.

100

176

186

183

Re.

100

114

12'3

128

(188) 1121>

La buena respuesta del cultivo de haba al bioabono, atribuimos a la presencia de N disponible al inicio del ciclo de este cultivo, donde la fijación de N por Rizhobios no .s efectiva todavia y sobre todo a la buena disponibilidad de P.

En los demás casos el bioabono no logra igualar a los otros tratamientos, aunque la disponibilidad de elementos nutritivos y sobre te,do del N en forma de amonio, deberLa ser más elevada que en compost o estiércol fresco. Empero, se considera pérdidas grar,des del Amonio - N en el momento del secado (Zohny, 1983) y de la aplicación.

Remarcable es el buen efecto residual de los abonos orgAnicos en general. Pués el fertilizante quimico causó en dos casos una b�ja de rendimiento inferior al nivel del testigo y en otro case, un incremento ligero. Sólo en el ensayo de Munaypata 1, donde el fertilizante quimico tuvo poca acción en el primer a�o debido a la sequia, quedó un efecto residual de importancia.

Cabe recalcar la gran importancia del efecto los abonos orgánicos para el peque�o agricultor, el acostumbra abonar sólamente la papa dentro del rotación de cultivos.

residual de puesto que

sistema de

Estos 6 ensayos llevados a cabo bajo condicione. muy similares a los del peque�o agricultor permiten la siguiente conclusión: En general la respuesta de diferentes cultivos a la aplicación de bioabono es muy similar a la de esti.rcol fresco o est iércol compost ade" esto en discrepancia con Carrión (1980 y 1981) qui*n encontrÓ mayor respuesta al bioabono en el cultivo de lechuga y papa.

REFLEXIONES SOBRE LA TECNOLOGIA DE BIOGAS EN LA ZONA ANDINA

Aparte de las dificultades con mencionadas en la introducción del se�alar algunos puntos adicionales:

8

la tecnologia de biogas presente estudio, cabe

, . ' .

,

En la región Andina la tecnología de biogas podría tener un impacto importante en la zona donde se quema el estiércol como combustible y en consecuencia no esta disponible para �ertilizar cultivos o praderas. Esto ocurre principalmente en las zonas �rigidas del Altiplano <Puna) de muy poca vegetación boscosa y producción de biomasa primaria. Pero en la Puna otros �actores que limitan de nuevo la introducción de la tecnología de biogas como:

Las ba,jas temperaturas y en consecuencia bajos r.ndimientos en la �ermentación de gas metano, que requieren inversiones adicionales para el calentamiento o aislaciones.

Por otra parte, estas zc.nas son áridas y a veces �a1ta hasta el agua potable. Existe la posibilidad de reducir la cantidad de agua necesaria, recolectando mediante pisos concretados la orina de los animales, lo que a su vez mejora la relación e/N del material a �ermentar. Aunque persiste el requerimiento de por lo menos 80 litros de agua por dia para un digestor de tama�o �amiliar. Entonces, otra premi.a para el aprovechamiento del biogas es la necesidad de implementar sistemas de provisión de agua.

Otra dificultad en el manejo del bioabono es que éste aparece en �orma liquida. Ex isten algunas posibilidades de poder introducir el bioabono en el sistema tradicional de riego, pero en la mayoría de los casos el campesino requiere trasladar el abono distancias considerable. y casi siempre .in acceso caminero. Tradicionalmente el estiércol seco e. trasladado a la parcela en bolsa. a lomo de b •• tia. No existen sistemas de traslado de liquido., puesto que el campesino no está acostumbrado a trasladar otros líquidos que no sean agua de riego y potable o bebidas. Sin lugar a dudas puede haber di.e�o. adecuados para el transporte de bioabono líquido con animales de carga, pero, tenemos serias duda. sobre la aceptación de los mismos, puesto que es irracional trasladar más que 85 � de agua en caminos accidentados de herradura.

Otro �actor importante que limita la amplia difusión de esta tecnología en este momento, es su alto costo unitario y la di�icultad de construir plantas comunales por el asentamiento disperso de la población. Hasta la fecha tampoco existen líneas de créditos para la construcción de plantas.

9

,

,

Coincidimos con Stohr (1985) sobre la gran dificultad de evaluar el impacto ecológico de esta tecnología. Por ello se debe precisar, que solamente con una masiva difusión en un. región determinada, puede haber un impacto medible, donde las plantas de biogas aisladas quedarán sin efecto.

Existen otros factores de tipo social que son determinantes; por ejemplo: el campesino andino evidentemente tiene una vivienda principal, pero en época de siembra o cosecha él se traslada con toda la familia y los animales a las chacras, (por varias semanas), otras veces migra temporalmente a otras ecozonas para abastecerse con productos de la región tropical como arroz, coca, fruta, etc. o para ganar dinero efectivo en las ciudades. Por tal motivo, frecuentemente puede ocurrir que nadie está en la vivienda principal para atender la planta de bic.gas, siendo esta una gran desventaja para mantener la producción a niveles ópt imos.

Sin embargo, se considera el biogas como buen. fuente descentralizada de energía, (Bellamy, 1984) quizá para muchas zonas del Tercer Mundo es a parte de la implementaciÓn de sistem.s agroforestales que proporcioy,an al imentos, lellla y madera de construcción, la única con pc.sibilidad de ser difundida ampliamente.

Por otro lado, la tecy,ología de biogas es un excelente "eje generadc.r" para demostrar y mot i var al pequellló agricultor a mejorar su tradicional sistema de producciÓn hacia uno nuevo de caráter integral.

Si el campesino, se ha convencido de las ventajas energéticas de una planta de biogas estará dispuesto a cambiar su sistema de pastoreo ex tensivo hacia una mayor estabulación del ganado. A base de esto, vé la necesidad de mayor producción forrajera, que puede reemplazar el barbecho con cultivos de leguminosas. A través de leguminosas mejorará la rotaciÓ n de cultivos y quizá se abra l. posibilidad de incluir el aspecto forestal en el sistema agrícola y de pastoreo. La supuesta consecuencia sería una mejor adecuación de la carga animal, premisa indispensable para frenar el avance de la erosión.

10

•

Toda esta cadena de rec.rganizaciones y adecu.aciones requieren disponibilidad para un cambio profundc. en la organizacióy, familiar y social del campesino. Esta disponibilidad define la aceptación o el rechazo de nuevoa sistemas integrados agro-forestales y pastoriles, que 50n la única base permanente de sustento para el campesino en la sierra Andina.

ABSTRACT.

In this paper biogas technology is understood aa one factor in an integrated agricultural production aystem. Several authors, in their considerations about technology transfer to Andean farmers over value the biomanure (digested effluent from biogas plant) as a fertilizer. In six on farm experiments with five different crops a comparison waa established, using· chemical fertilizers, fresh cow manure, as well as biomanure. In some experiments biomanure was slightly better than composted and fresh manure, in some others it was less efficient. In general it was not possible to prove the superiority of biomanure as fRrtilizer compared with the other materials considering the economical spectations of farmers. Here we consider also other factors as limiting the biogas technology transfer, such as the high initial investment, the lack of loans for this type of ivnestment, the very slow economical return for farmens, the ecological impact that could be important only considering a regional diffusion of the technology, the need on a continous maintenance of the plant, the low temperatures of the highlands and consecuently low fermentation rate, the lack of water and finally the troubles of tranaporting liquid biomanure to production fields. However we also pro pose some practical alternatives for reducing the incidence of the aboye mentioned factors.

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