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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Evaluación económica de tecnologías de biogás. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Objetivos de la introducción de tecnologías de biogás Antes de la construcción de una planta de biogás individual o la introducción de tecnologías de biogás a nivel estatal, es necesario realizar una evaluación económica. Al evaluar la viabilidad económica de un programa de biogás y de instalaciones individuales, es importante tener en cuenta los objetivos de la introducción de tecnologías de biogás. La introducción de tecnologías de biogás puede perseguir los siguientes objetivos:
Evaluación económica de una planta de biogás Después de determinar los objetivos de la implantación de una planta de biogás, se puede proceder a una evaluación económica de su rentabilidad. Para hacer esto, considere:
Beneficios para fincas individuales Las granjas individuales pueden evaluar los beneficios de construir una planta de biogás en función de los ingresos en efectivo que recibirán del uso de productos de desecho en comparación con los costos de la instalación. Los siguientes efectos deben traducirse a términos monetarios y contabilizarse como beneficios:
Equivalentes en Efectivo de Beneficios Individuales La evaluación económica de los beneficios individuales del uso de plantas de biogás es relativamente fácil, si la finca en el pasado cubría estas necesidades mediante la compra de fertilizantes y combustible. Los beneficios monetarios de las grandes plantas de biogás y las grandes granjas también se pueden calcular con bastante precisión. En el caso de pequeñas instalaciones en zonas rurales de Kirguistán, es más difícil calcular el valor monetario de los beneficios, ya que se utilizan principalmente fuentes tradicionales de energía y fertilizantes, como leña, estiércol, estiércol y residuos vegetales secos. En tales casos, los beneficios monetarios se calculan a partir de los ahorros en fuentes de energía tradicionales, así como los ingresos por ventas de biofertilizantes y mayores rendimientos. Energía El principal problema de la evaluación económica es la conversión en valor monetario de tipos de energía no comerciales que no tienen un precio de mercado fijo. Pero incluso en este caso, es posible establecer el valor del biogás y los fertilizantes en base a datos comparativos sobre el poder calorífico de diferentes fuentes de energía. Para hacer esto, debe calcular la cantidad de fuentes de energía utilizadas en la economía y establecer los ahorros del uso de biogás en su lugar. Tabla 23. Comparación de biogás (70 % de contenido de metano) y otros vectores de energía
Ejemplo: Una familia de 5-6 personas utiliza 12 bombonas de propano (120 kg o 60 m3 de propano) y 2,5 toneladas de carbón al año. Entonces, para reemplazarlos por biogás se requerirán 60 * 1,84 = 110 m3 de biogás y 2500 * 1,1 = 2750 m3 de biogás, en total 2860 m3 de biogás por año, o sea unos 8 m3 de biogás por día. Como se puede observar en la tabla, al reemplazar el propano por biogás, se ahorrarán 128 USD por año en la compra de cilindros. Al reemplazar 2,5 toneladas de carbón, que cuesta 0,06 USD por kilogramo, con biogás, se ahorrarán 160 USD por año. En total, se ahorrarán 288 USD por año en gas licuado y carbón. Biofertilizantes Los beneficios económicos del uso de biofertilizantes se pueden calcular comparando los costos y beneficios de una finca que anteriormente usaba otros fertilizantes, o por los ingresos de la venta de biofertilizantes. Productividad No se debe subestimar el efecto de aumentar los rendimientos por el uso de biofertilizantes. La evidencia de aumentos en el rendimiento después de la aplicación de biofertilizantes oscila entre el 10 y el 30 %, pero es difícil hacer una predicción más precisa porque muchos otros factores también afectan el rendimiento. Cuadro 24. Incremento de rendimiento con el uso de biofertilizantes
Costo comparativo de fertilizantes Los biofertilizantes no solo son efectivos, sino también económicos: cuando se usan biofertilizantes en lugar de fertilizantes minerales, como se puede ver en la tabla, el agricultor ahorra 0,8 USD por hectárea de tierra fertilizada. Tabla 25. Comparación de biofertilizantes y otros fertilizantes
Valor monetario de los beneficios de los biofertilizantes Los beneficios del uso de biofertilizantes se componen de ahorros en los fertilizantes minerales utilizados anteriormente y del aumento de los rendimientos de los cultivos. costo de la planta de biogás Es necesario un cálculo preciso del costo de construir y operar una planta de biogás para calcular la recuperación de la inversión de la planta, comparar el costo de modelos alternativos y recopilar información sobre los próximos costos financieros. Los indicadores de producción, costo y beneficios anuales de la operación de las plantas de biogás producido por el PF "Fluido" de la Asociación "Agricultor" se dan en la tabla. Los beneficios se calcularon asumiendo la venta de biofertilizantes a un precio de 10,7 USD por tonelada y el precio del biogás - 0,21 USD por m3. mesa 26
Un análisis de la tabla muestra que las plantas más pequeñas (volumen de reactor de hasta 5 m3) se amortizan en poco más de un año, y las plantas con volúmenes de reactor superiores a 10 m3 se amortizan en unos pocos meses. Categorías de costos Hay tres categorías principales de costos asociados con la introducción de plantas de biogás:
Costo de construcción y materiales. El costo de construcción incluye todos los costos necesarios para construir la planta, tales como el costo del terreno, cimentación, preparación e instalación del reactor, sistema de gas, tanques de almacenamiento y mezcla de materias primas y fertilizantes, tanques de gas y mano de obra para los trabajadores. El costo de construcción y materiales está determinado por los siguientes factores:
El costo promedio Para una estimación aproximada del costo típico de una planta de biogás simple, se pueden usar las siguientes cifras: el costo total de la planta sin el costo del terreno es de 350 a 500 dólares estadounidenses por m3 de reactor. 35 - 40% del costo total es un reactor de metal. El costo de una planta de biogás por unidad de volumen del reactor disminuye al aumentar el volumen del reactor. Pero al construir una gran instalación para varios hogares, los costos necesarios para el gasoducto aumentan y el costo de la instalación por unidad de volumen del reactor permanece aproximadamente igual. Para las condiciones de Kirguistán, las unidades con calefacción son más adecuadas y es más rentable construir unidades más grandes. Los precios individuales se calculan proyecto por proyecto en función de los precios de los materiales, la disponibilidad de materiales y los salarios. Gastos actuales Los costes actuales de operación y soporte técnico de la instalación consisten tanto en el coste de materiales como de obras para:
Los costes de funcionamiento no son menos importantes que los costes de construcción de la planta y normalmente no superan el 4% del coste inicial de la planta por año. Pago de intereses de un préstamo El costo de una planta de biogás depende de los pagos de intereses y capital de los fondos prestados para la construcción de plantas. Las tasas de interés en Kirguistán oscilan entre el 17 % y el 40 % anual. También hay que tener en cuenta la inflación. Periodo de funcionamiento de la instalación Al calcular la depreciación, debe tomar la vida útil esperada de la planta en aproximadamente 15 años, con soporte técnico y reparaciones regulares. Beneficio económico de una planta de biogás Para determinar los beneficios económicos de una planta de biogás y comparar proyectos alternativos de plantas de biogás, es necesario calcular el período de recuperación de la inversión de la planta. Divida el costo de instalación por el ingreso anual de la instalación y multiplíquelo por 12 para determinar cuánto tiempo se pagará por sí misma la instalación en meses. Ejemplo: El costo de una planta de biogás de granja con un volumen de reactor de 15 m3 es de 6655 USD (ver tabla 24), y el costo de los ingresos anuales de su operación, como calculamos en el ejemplo, es solo por aumentar los rendimientos y reemplazar carbón y gas licuado con calefacción y cocción de alimentos para biogás 7704 USD. Resulta que una planta de biogás de 15 m3 dará sus frutos en 10 meses de operación continua. financiación de préstamos Aunque la recuperación de la inversión de una planta de biogás que opera en modo mesófilo con un volumen de reactor de más de 15 m3 es inferior a 1 año de operación, un gran problema para los residentes rurales de Kirguistán es la cantidad inicial de dinero necesaria para su construcción. La solución podría ser la financiación de préstamos de la planta. Para calcular el payback de una planta financiada con un préstamo a 12 meses al 25% anual, calculamos el monto total que se tendrá que pagar por el préstamo en 6655 USD, que, incluyendo los intereses del préstamo, es de 8324 USD. Ahora el periodo de amortización de la instalación será de aproximadamente 13 meses. Teoria y practica Aunque, como puede verse en los ejemplos anteriores, la recuperación de la inversión de las instalaciones con un volumen de reactor de 15 m3 no supera los 1,5 años, se debe tener en cuenta que los resultados prácticos pueden diferir de los cálculos teóricos por muchas razones. Por ejemplo, la construcción y puesta en marcha de una planta puede tomar más tiempo, la planta puede comenzar a operar más tarde de la temporada de siembra, lo que retrasa el aumento de los rendimientos y los ingresos asociados. Por lo tanto, es más racional planificar la amortización de la instalación a 2 o 3 años, en función de las condiciones de crédito disponibles. En estos casos, así como cuando la instalación esté funcionando en modo psicofílico, para el cálculo económico se podrá utilizar el método de la renta mínima anual. Método de la renta mínima anual El método de la renta anual consiste en determinar la renta que debe percibir la instalación por cada año de funcionamiento de la misma para su amortización en un número predeterminado de años. Para aplicar el método de ingreso anual, debe definir los siguientes parámetros:
Número de años (T) La cantidad de años se determina en función de los términos del préstamo o simplemente de sus planes. También puede hacer un análisis de costo-beneficio para varias opciones y elegir la que más le convenga. Costo anual (C) Los costos anuales consisten en los costos de:
La mayoría de estos costos solo pueden estimarse. Por lo general, los costos de mantenimiento y reparación no superan el 4% del costo total de la instalación por año. El costo de operación de la planta depende de su tipo y consiste en el reemplazo de varios materiales como agentes de limpieza, materiales de purificación de biogás, electricidad utilizada para mezclar las materias primas. El costo de las inspecciones surge de la operación de los recipientes a presión y consiste en el costo de las inspecciones y confirmaciones anuales. Se requiere tener en cuenta el coste de sustitución de piezas de la instalación cuando la vida útil de estas piezas sea inferior a la vida útil de la instalación en su conjunto. Costo de instalación inicial (HC) La inversión total consiste en los costos de:
Tasa de interés (PS) La tasa de interés implícita debe determinarse caso por caso. En todo caso, esta tasa deberá necesariamente tener en cuenta la inflación. Cuando se utilizan fondos prestados, esta es la tasa que el prestatario paga al banco, más todos los demás pagos adicionales. Si utiliza fondos propios, esta es la tasa que el agricultor podría recibir si depositara dinero en el banco. Con financiación mixta, esta debería ser una cierta tasa promedio. En Kirguistán, la tasa de interés de los fondos prestados oscila entre el 17 y el 40 % anual, y la inflación en 2009 fue de alrededor del 10 % anual. Ejemplo: cálculo de los ingresos anuales mínimos para una planta que opera en modo mesófilo. El agricultor tomó un préstamo a 3 años para la construcción de una planta de biogás con un volumen de reactor de 15 m3 con calefacción, mezcla automatizada y sistemas de inyección de materias primas. Tal instalación cuesta alrededor de 6655 USD. La tasa de interés del préstamo es del 25% anual con pagos anuales. Nosotros obtenemos Número de años T = 3 años, Costo inicial de instalación de HC = 6655 USD, Costos anuales H = 4% de HC = 266 USD, Tasa de interés PS = 25% + 10% inflación = 30% = 0,35. Calcular la renta mínima anual GD \u1d NS * ( (PD * (PD + XNUMX)т) : ((PD + 1)т- 1) ) + Z = 6655 * ( (0,35*(0,35 + 1)3) : ((0,35 + 1)3- 1) ) + 266 = 6655 * 0,59 + 266 = 4192 USD. Por lo tanto, el agricultor debe recibir un ingreso de al menos 4192 USD por año para poder pagar el préstamo de 3 años. Si puede hacer esto se determina por la cantidad de beneficios anuales. Renta anual (B) Los beneficios anuales consisten en todos los beneficios monetarios que trae una planta de biogás. Se reciben ingresos de:
Continuación del ejemplo Arriba, ya hemos calculado los beneficios anuales de una planta de biogás con un volumen de reactor de 15 m3, ascendieron a 7704 USD. Es decir, el agricultor podrá pagar el préstamo aunque la instalación se retrase 6 meses, o la instalación funcione a la mitad de su capacidad, o solo 6 meses al año. Beneficio anual (GP) Si la ganancia anual es positiva, entonces la construcción de la planta puede considerarse rentable en un sentido absoluto. Si es negativo, entonces la construcción de BSU no es rentable. La ganancia anual se calcula como la diferencia entre los beneficios anuales de GV y el ingreso anual mínimo requerido de GD: GP = GV - GD. En nuestro ejemplo, esto es: 7704 - 4192 = 3512 dólares. Fuentes de financiacion El costo de construir y operar una planta de biogás a menudo excede la capacidad financiera de las granjas. Por lo tanto, la construcción de la planta requiere financiamiento adicional, que puede provenir de las siguientes fuentes:
Todas estas fuentes deben ser consideradas para cada caso específico de instalación. Financiamiento de subvenciones En Kirguistán, como en muchos otros países en desarrollo, existen organizaciones internacionales que asignan fondos de subvenciones para lograr sus objetivos. Aproximadamente la mitad de las plantas de biogás construidas en la República Kirguisa fueron financiadas en parte por el FMAM/PNUD. Financiamiento con un préstamo La financiación con crédito plantea la cuestión de la responsabilidad y las condiciones de pago de la deuda. El prestatario debe estar seguro de que podrá cubrir el préstamo o debe tener garantías gubernamentales para pagar la deuda. El desembolso del préstamo debe planificarse para que coincida con las necesidades de financiación. El tiempo por el cual se otorga un préstamo también suele ser mucho más corto que la vida útil de una planta de biogás, por ejemplo, 3 años en comparación con los 15 a 20 años de operación de la planta. Evaluación macroeconómica El análisis macroeconómico considera el programa para la introducción de tecnologías de biogás a escala nacional. Esto significa que la política económica estatal debe tener en cuenta el efecto de la introducción de tecnologías de biogás en la economía estatal en su conjunto. Efecto económico de las plantas de biogás Al evaluar la introducción de tecnologías de biogás desde el punto de vista del estado en su conjunto, se deben tener en cuenta los siguientes efectos:
Sectores de influencia Es necesario tener en cuenta el efecto de la introducción de tecnologías de biogás en los sectores: energía y agricultura, medio ambiente, salud, empleo. Energía y agricultura Energía Muchos países en desarrollo basan su consumo de energía en fuentes de energía tradicionales (madera, residuos de cultivos, estiércol, fuerza animal y trabajo manual). Las tasas de utilización de la energía de biomasa varían ampliamente, desde el S% en Argentina hasta más del 90% en países como Etiopía, Tanzania, Ruanda, Sudán y Nepal. Con el aumento en el uso de biogás, la demanda de fuentes de energía tradicionales caerá. Por lo tanto, el efecto del uso de biogás se expresará en mayores beneficios ambientales debido a un menor consumo de leña y una reducción de la tala ilegal. El reemplazo de fuentes de energía comercial como el petróleo, el carbón y el gas natural con biogás impacta el presupuesto del gobierno. Por un lado, el efecto del uso del biogás se expresa en la sustitución de importaciones de vectores energéticos y la reducción de pagos por sus importaciones. Por otro lado, la dependencia de las importaciones de petróleo, carbón y gas está disminuyendo, trayendo una relativa estabilidad a la economía. Los beneficios macroeconómicos de las plantas de biogás se deben a su eficiencia y confiabilidad y costos reducidos para la infraestructura y las redes de distribución. Necesidad de fertilizante Para que los campos de cultivo y heno de Kirguistán produzcan cultivos sostenibles, se necesitan más de 400 mil toneladas de diversos fertilizantes minerales por año. Ni el estado ni, además, los agricultores de Kirguistán pueden comprar tales volúmenes de fertilizantes debido a la falta de recursos financieros. En realidad, solo se usa estiércol como fertilizante. La Tabla 27 calcula la acumulación anual de estiércol en la República Kirguisa, con base en la cantidad mínima de estiércol de 85% de humedad por animal y el porcentaje de su acumulación en las granjas. Cuadro 27. Acumulación de estiércol en la República Kirguisa
La necesidad de la república de estiércol como fertilizante orgánico a una tasa de aplicación de 13,3 toneladas por hectárea por año es de 19 millones de toneladas. Como se puede observar en la tabla, la recolección de estiércol, debido a la estabulación del ganado, es solo del 30% al 60%, dependiendo del tipo de animal. Esto hace posible recolectar solo alrededor de 6 millones de toneladas de estiércol por año, lo que representa el 31% de la necesidad total de fertilizantes orgánicos. Potencial de los biofertilizantes en Kirguistán El procesamiento de una tonelada de estiércol en una planta de biogás produce una tonelada de fertilizantes orgánicos líquidos, cuya tasa de aplicación es de 1 a 7 toneladas por hectárea. El procesamiento de desechos ganaderos en Kirguistán permitirá obtener 6 toneladas de fertilizantes líquidos y satisfará en gran medida las necesidades de fertilizantes de la agricultura del país. Simultáneamente a la producción de fertilizantes líquidos, como resultado del procesamiento anaerobio de los desechos animales, se obtendrá biogás para satisfacer las necesidades de energía doméstica de la población rural y las necesidades de combustible para motores. Los beneficios globales derivados del tratamiento de los residuos animales permiten recuperar el coste de su implantación en menos de un año de funcionamiento de las plantas. El uso de biogás y tecnologías de ahorro de energía en Kirguistán asegurará un crecimiento efectivo en la producción agrícola, mejorará el nivel de vida de la población rural y la situación ambiental en el país. Además, el uso de biofertilizantes reduce la dependencia de los suministros externos de fertilizantes minerales y crea economías externas. Tabla 27. Cálculo de indicadores de plantas de biogás para la República Kirguisa
Medioambiente Cuando un país enfrenta el problema de la deforestación y la degradación del suelo, las tecnologías de biogás pueden prevenir estos problemas y reemplazar por completo la necesidad de leña con biogás en las zonas rurales. Con una necesidad diaria para una persona de unos 3 kg de leña, se necesitan 2,3 m3 de biogás para reemplazarlos. Las plantas de biogás que funcionan bien pueden reemplazar completamente el consumo de madera y carbón con biogás. En las evaluaciones macroeconómicas, el efecto del uso de plantas de biogás se estima en hectáreas de bosque preservado. Los beneficios monetarios se pueden calcular en función del costo de plantar y hacer crecer esa área de bosque. Pero un enfoque tan simple no es del todo correcto, ya que la población rural primero usa solo ramas y árboles secos, y solo luego árboles verdes, y el efecto de la deforestación aparece lentamente, y en ciertas etapas el bosque puede regenerarse. Al mismo tiempo, las plantaciones artificiales no restauran la biodiversidad inherente a esta zona, y entre la deforestación y la plantación de árboles suele pasar mucho tiempo, durante el cual se producen procesos de erosión irreversibles, la fauna y la flora se reducen. Reducir la deforestación y la degradación de la tierra es uno de los principales argumentos para la introducción de tecnologías de biogás. Los desechos animales también afectan negativamente la situación sanitaria, contaminando los recursos hídricos. La escorrentía del estiércol es un entorno favorable para la actividad vital de varios microorganismos, incluidos los patógenos, y también se caracteriza por un alto contenido de huevos de helmintos. Una característica única de la aplicación de tecnologías de biogás es la reducción simultánea de la necesidad de leña y la mejora de la calidad de la tierra, lo que reduce significativamente la amenaza de degradación de la tierra, así como la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, evitando el cambio climático. . Cuidado de la salud Las plantas de biogás aseguran la utilización de desechos y aguas residuales y mejoran directamente la situación sanitaria e higiénica en el país en su conjunto y para los agricultores individuales en particular. Al procesar materias primas, también se excluye el almacenamiento abierto de estiércol y heces. Además, la microflora patógena se destruye activamente durante el procesamiento. Así, el uso de tecnologías de biogás aumenta la expectativa de vida de la población, libera a la población del costo de medicamentos y tratamiento de enfermedades intestinales. Reducción de la influencia patógena El procesamiento de excrementos animales y humanos en sistemas de biogás claramente mejora el saneamiento para los propietarios de las plantas, sus familias y la sociedad en general. El potencial patógeno de las materias primas se reduce considerablemente durante el procesamiento anaeróbico. Cada nueva instalación elimina la necesidad de construir pozos de basura y sanitarios. La conexión directa de los baños a los reactores es particularmente ventajosa en términos de higiene y bienestar sanitario, y elimina olores. Reducir la propagación de enfermedades Dado que los biofertilizantes no atraen moscas y otros parásitos, se reduce la propagación de enfermedades contagiosas entre humanos y animales. Además, las enfermedades oculares y respiratorias se reducen por la quema de estiércol seco y leña8. Enfermedades gastrointestinales Muchas enfermedades gastrointestinales se transmiten por patógenos que se encuentran en la materia fecal. La infección la proporcionan los propios agricultores, que distribuyen la materia fecal en los campos. El procesamiento anaeróbico de excrementos humanos, animales y desechos orgánicos asegura su desinfección al destruir la mayoría de las bacterias patógenas. Un ejemplo exitoso es el control de la esquistosomiasis y las tenias a través de la expansión de las plantas de biogás en China, donde estas enfermedades han disminuido en un 99 % y un 13 %, respectivamente, desde el nivel anterior a la introducción de las plantas de biogás. El efecto económico de reducir la incidencia Para los usuarios de tecnologías de biogás, el impacto positivo en la salud es especialmente pronunciado a través de la reducción del humo en las cocinas. El efecto de reducir las enfermedades gastrointestinales solo se nota con la introducción generalizada de plantas de biogás. Empleo La construcción de plantas de biogás crea empleos adicionales y oportunidades comerciales, ya que a medida que aumenta la cantidad de energía producida, las áreas rurales del país se desarrollan, lo que contribuye a una reducción de la migración y una mejora general de las condiciones de vida. Crecimiento de la producción local La construcción de una planta de biogás brinda una oportunidad de empleo a corto plazo en la construcción de la excavación, cimentación, construcción e instalación de tuberías. La operación de las plantas requiere el empleo a largo plazo de los operadores y brinda oportunidades para que los trabajadores calificados reparen y mantengan las plantas de biogás, distribuyan fertilizantes y recolecten materias primas. En China, ha habido un rápido crecimiento de la producción local de piezas para plantas de biogás y materiales para ellas. La migracion Se ha observado el efecto de reducir la migración del campo a la ciudad, gracias a la creación de puestos de trabajo y la mejora de las condiciones de vida en las granjas y zonas rurales de los países en desarrollo donde se han construido plantas de biogás. Sociales política Las tecnologías de biogás no solo respaldan la economía estatal y la situación ecológica del país, sino que también brindan a la población local oportunidades para mejorar las condiciones de vida y el bienestar. Las condiciones sanitarias y la salud pública están mejorando. También están mejorando el empleo, las habilidades y la producción de alimentos para la población rural. Se recomienda instalar sistemas de biogás para comunidades y asociaciones para suavizar las disparidades de ingresos. Implementación de tecnologías de biogás en Kirguistán La implementación exitosa a gran escala de tecnologías de biogás requiere tener en cuenta la influencia mutua de las condiciones climáticas, sociales, económicas y ambientales existentes, aumentar la conciencia pública y política, así como el apoyo del gobierno. Condiciones climaticas Las tecnologías de biogás son fundamentalmente aplicables en la mayoría de las zonas climáticas, pero el costo de su implementación aumenta con una disminución de la temperatura ambiente, ya que en tales casos es necesario proporcionar calefacción y aislamiento adicionales a la planta de biogás. Los sistemas de biogás sin calefacción ni aislamiento no muestran resultados satisfactorios a temperaturas medias del aire inferiores a 15 °C. Una pequeña cantidad de precipitaciones estacionales y anuales conduce a la expansión del pastoreo de trashumancia en lugar del mantenimiento de establos. Esto reduce la cantidad de estiércol producido, listo para ser procesado en plantas de biogás. Por otro lado, las fuertes lluvias provocan un aumento en los niveles de las aguas subterráneas, lo que crea problemas en la construcción y operación de las plantas de biogás. Todas las características naturales de Kirguistán: paisajes, suelos, recursos hídricos, flora y fauna, así como las condiciones sociales y económicas de vida y actividad de la población, están determinadas por las montañas. Las peculiaridades del clima del país son una disminución de la presión atmosférica y la temperatura del aire (en un promedio de 0,6 ° C por cada 100 m) y un aumento de las precipitaciones con el aumento de la altitud. La temperatura media anual a largo plazo en todo el territorio de Kirguistán es inferior a +15 °C del aire y las plantas de biogás sin calefacción ni aislamiento no podrán proporcionar biogás y biofertilizantes a la economía de Kirguistán durante todo el año. La implementación más efectiva de instalaciones, en cuyo reactor se mantiene la temperatura mesófila o termófila. Las plantas con aislamiento del reactor, pero sin calefacción, en las que el proceso de digestión se realiza a temperaturas de hasta 20°C, solo podrán producir una pequeña cantidad de biogás. La temperatura en el reactor de las plantas sin calefacción ni aislamiento suele ser de 1 a 2 °C más alta que la temperatura de la cubierta del suelo y funcionarán solo en la estación cálida. Condiciones económicas En Kirguistán, donde alrededor del 65 % de la población está empleada en la agricultura y más del 80 % de los residentes rurales se encuentran por debajo del umbral de la pobreza, la falta de los recursos financieros necesarios es un obstáculo evidente para la implementación a gran escala de tecnologías de biogás. Los pobres de la sociedad no podrán permitirse la inversión de capital necesaria para implementar una planta de biogás, aunque la recuperación de la inversión y los beneficios económicos de una planta de biogás sean rápidos. Los intentos de reducir el costo de construcción de una planta de biogás deben emprenderse en paralelo con el desarrollo de crédito y otros sistemas financieros que faciliten el acceso a fondos para la implementación de plantas de biogás. El uso generalizado de plantas de biogás brinda beneficios no solo a los propietarios de las plantas, sino a la sociedad en su conjunto. Una evaluación macroeconómica de la rentabilidad de la introducción de plantas de biogás debe tener en cuenta los efectos positivos en el sector energético, un aumento en la producción agrícola, una reducción en los costos ambientales y de salud, un aumento en el empleo y la sustitución de gas y fertilizantes importados con domésticos. condiciones sociales Las tecnologías de biogás no solo respaldan la economía nacional y la calidad del medio ambiente, sino que también brindan a la población local oportunidades para mejorar las condiciones de vida y el bienestar. Mejora de las condiciones sanitarias y de salud pública, así como de la calidad de los alimentos cultivados sin productos químicos. Al reducir los costos de calefacción, se apoyan escuelas, bibliotecas y clubes. El empleo y las cualificaciones profesionales de los residentes rurales también están mejorando. Las plantas de biogás utilizan desechos y aguas residuales y mejoran directamente la situación de higiene para los usuarios individuales y la sociedad en su conjunto. Al procesar materias primas, también se excluye el almacenamiento abierto de estiércol y heces. Además, la microflora patógena se destruye parcialmente durante el procesamiento. Así, las tecnologías del biogás aumentan la esperanza de vida de la población y reducen el costo de los medicamentos y el tratamiento de enfermedades intestinales, aumentando la capacidad de trabajo. Condiciones políticas Para Kirguistán, la producción a gran escala de biofertilizantes y biogás reducirá la cantidad de combustibles fósiles y fertilizantes minerales importados. Macroeconómicamente, la conversión de residuos orgánicos en biofertilizantes para las tierras agrícolas degradadas del país y la producción de biogás como fuente de energía son de primera importancia. Teniendo en cuenta las condiciones económicas actuales del país y los beneficios de introducir tecnologías de biogás en la agricultura del país, el apoyo financiero del gobierno puede considerarse como una inversión destinada a reducir los costos futuros de importar productos derivados del petróleo y fertilizantes minerales, atención médica y costos de higiene, así como los costos asociados con la degradación de los recursos naturales. Los ejemplos de implementación exitosa a gran escala de plantas de biogás en los países de América, Europa y Asia mediante la provisión de subsidios, financiamiento concesional para la construcción y operación de plantas de biogás, capacitación de agricultores, apertura de centros de servicio nos permiten recomendar la adopción de medidas similares en la República Kirguisa. Conciencia pública y política La popularización de las tecnologías de biogás debería tener lugar en paralelo con la construcción e implementación de plantas de biogás. Sin el conocimiento por parte de la población de Kirguistán de la conveniencia de introducir tecnologías de biogás, los beneficios y las limitaciones de su uso, no puede haber ninguna posibilidad de introducir tecnologías de biogás a nivel de agricultores. Al mismo tiempo, se necesita conciencia dentro del gobierno del país. Dado que la influencia y los aspectos de las tecnologías de biogás son relevantes para una amplia variedad de estructuras gubernamentales (por ejemplo, agricultura, medio ambiente, energía, economía), es necesario identificar e incluir todas las estructuras gubernamentales responsables, así como el sector civil en el proceso de difundir información sobre las tecnologías de biogás y aumentarlas. Apoyo estatal Para garantizar la difusión a gran escala de tecnologías de biogás que afecten positivamente la economía estatal, el estado puede brindar el siguiente apoyo:
Beneficios ambientales globales de las tecnologías de biogás El procesamiento anaeróbico de los desechos del ganado reduce las emisiones de gases de efecto invernadero que afectan el clima. El uso de biogás reduce las emisiones de dióxido de carbono al reducir el consumo de combustibles fósiles como gasolina, carbón, leña. Al mismo tiempo, gracias a la recolección y uso de las emisiones de metano del procesamiento del estiércol, se reducen las emisiones del segundo gas de efecto invernadero más importante, el metano. Efecto invernadero El efecto invernadero es causado por la presencia de gases en la atmósfera que permiten que la radiación solar de longitud de onda corta llegue a la tierra, pero, como una película de efecto invernadero, atrapan la radiación infrarroja de la tierra calentada. Debido al efecto invernadero natural, la temperatura media de la Tierra es de 15 °C en lugar de menos 18 °C. El aumento de la presencia de gases de efecto invernadero en la atmósfera, entre los que se encuentran principalmente el dióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso (gas de la risa), provoca un aumento de la temperatura de la tierra, el cambio climático. Según los expertos del Banco Mundial, para el 20S0 el calentamiento global aumentará el nivel del mar en 50 cm, lo que provocará inundaciones costeras, salinización de las aguas subterráneas y pérdida de superficie terrestre13. Reducción de las emisiones de dióxido de carbono Las plantas de biogás reducen el consumo de madera y reducen la deforestación, reducen la degradación de la tierra y los desastres naturales posteriores, como inundaciones o desertificación. El uso de 1 m3 de biogás en lugar de 1,3 kg de leña reduce las emisiones de dióxido de carbono en 2,6 kg. La reducción de las emisiones de dióxido de carbono al sustituir el uso de gasolina es de unos 1,6 kg por 1 m3. El biogás y el ciclo global del carbono La formación natural de biogás es una parte importante del ciclo bioquímico del carbono del planeta. Cada año, se liberan alrededor de 90 a 880 millones de toneladas de metano a la atmósfera terrestre a través de la acción de los microbios. Alrededor del 90% de las emisiones de metano se producen a través de la descomposición de la biomasa, y el resto, debido a procesos naturales. Reducción de las emisiones de metano Hasta ahora, las medidas para reducir el calentamiento global se han centrado principalmente en reducir las emisiones de dióxido de carbono debido a su alta concentración en la atmósfera, pero otros gases tienen un efecto invernadero mucho más fuerte. Por ejemplo, el metano constituye solo el 20% de los gases de efecto invernadero en la atmósfera, pero su potencial para influir en el clima es 23 veces mayor que el dióxido de carbono. Por lo tanto, reducir las emisiones de metano es más efectivo para prevenir el cambio climático que reducir las emisiones de dióxido de carbono. Fuentes de emisiones de metano en la agricultura La cantidad de emisiones de metano de la agricultura es aproximadamente el 33% de las emisiones globales de metano asociadas con las actividades humanas. La cría de animales es responsable del 16%, el cultivo de arroz del 12% y los desechos animales del 5%. Si bien es poco probable que se reduzca el 16% de las emisiones globales de metano de la digestión de los rumiantes (alrededor de 80 millones de toneladas por año), las emisiones de metano de los desechos animales se pueden recolectar y utilizar a través de la digestión anaeróbica en las plantas de biogás. La cantidad exacta de emisiones de metano depende del tipo de animales, su alimentación y los sistemas de almacenamiento de estiércol. Por ejemplo, en los países desarrollados, las emisiones de los animales lecheros ascienden a 0,32 m3 de metano por kilogramo de estiércol seco, mientras que en los países en desarrollo es de solo 0,25 m3. Potencial para reducir las emisiones de metano con tecnologías de biogás A través del procesamiento anaeróbico de desechos animales y el uso de metano para la producción de energía, se puede lograr una reducción global de emisiones de 13,24 millones de toneladas de metano por año. En general, esto representa alrededor del 4% de las emisiones antropogénicas mundiales de metano. Reducción de las emisiones de óxido nitroso en la agricultura El potencial relativo del óxido nitroso (gas de la risa) para el cambio climático es 320 veces mayor que el del dióxido de carbono. La producción de gas hilarante es un proceso microbiológico natural que ocurre durante la nitrificación y desnitrificación en suelos, aguas residuales y sistemas de eliminación de desechos. La fertilización del suelo y las condiciones especiales de almacenamiento pueden reducir varias veces las emisiones de gases de la risa. Los estudios muestran que las emisiones de gases de la risa se pueden reducir en un 10 % mediante el tratamiento anaeróbico de los desechos líquidos. Esto significa evitar la emisión de 15,7 millones de toneladas de dióxido de carbono equivalente al año. Potencial para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en Kirguistán Procesar 6 toneladas de estiércol al año evitará la emisión de 058 Gg de dióxido de carbono equivalente CO2 a la atmósfera, y reducir el consumo de combustibles fósiles cuando se reemplazan por biogás conducirá a una disminución de las emisiones de dióxido de carbono. La introducción generalizada de tecnologías de biogás en los sectores industrial y agrícola de la economía de Kirguistán, además de la producción de calor y energía para electrodomésticos, logrará una reducción efectiva y sostenible de los impactos ambientales en el medio ambiente. Autores: Vedenev A.G., Vedeneva T.A.
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