El modo “Ciclo Alimentos-Gas” vinculado al biometano tiene un efecto significativo en el impulso de la producción sostenible de alimentos. La práctica exitosa del modo “Ciclo Alimentos-Gas” incluye varias tecnologías y metodologías clave. Aquí ofrecemos una guía paso a paso para los detalles de implementación, y señalamos los posibles desafíos que puedan surgir durante el proceso de implementación; también proponemos varios factores importantes y precauciones que deben tenerse en cuenta, e ilustramos que el comité de aldea y la cooperativa de maquinaria agrícola son los dos factores clave de éxito. Se analiza la efectividad del “Ciclo Alimentos-Gas” desde la perspectiva de los pequeños agricultores, el gobierno municipal y los propietarios de proyectos de biometano. El modo “Ciclo Alimentos-Gas” es flexible y puede adaptarse a diferentes escalas, aunque pueden surgir algunos desafíos potenciales al aumentar la escala. Tiene impactos ambientales positivos significativos y sería la solución óptima para garantizar la producción de alimentos y mitigar el cambio climático. Además, este modo puede extenderse a muchas formas, lo que puede ayudar a alcanzar el desarrollo sostenible en muchos ámbitos de las zonas de producción agrícola.

1. Definición del problema:

China enfrenta tres desafíos para promover de manera sostenible la capacidad de producción de alimentos. En primer lugar, la gran cantidad de paja que regresa a los campos durante largos períodos ha superado la capacidad de la tierra para asimilarla. En segundo lugar, debido a los bajos beneficios, los agricultores no tienen capacidad para reducir el uso de fertilizantes y plaguicidas ni para promover el reciclaje ecológico. En tercer lugar, las zonas rurales han estado enfrentando una escasez de suministro de energía limpia, lo que no solo afecta los medios de vida de los agricultores, sino que también restringe gravemente el desarrollo de la agricultura bajo techo y de las industrias relacionadas con el sector agrícola. La empresa de energías renovables Yutian, utilizando la producción de biometano como eslabón y mediante tecnologías avanzadas de cosecha de tallos y espigas y de fermentación anaeróbica, ha construido un mecanismo de vinculación de intereses de múltiples sujetos que puede resolver eficazmente los problemas mencionados y establecer un modo de “Ciclo Alimentos-Gas”.

2. Enfoque técnico:

La práctica exitosa del modo “Ciclo Alimentos-Gas” incluye 2 tecnologías clave y 1 metodología clave.

(1) Tecnologías clave

Las tecnologías clave incluyen la tecnología avanzada de cosecha de tallos y espigas y la tecnología de fermentación anaeróbica.

La tecnología de cosecha de tallos y espigas se refiere a la maquinaria modernizada capaz de cosechar maíz y paja en una sola pasada, con alta eficiencia y tasa de utilización. La cosechadora de maíz tradicional, al cosechar el maíz, esparce la paja triturada en el campo, lo que dificulta el reciclaje de los recursos de paja, especialmente para los pequeños agricultores.

La tecnología de fermentación anaeróbica se refiere al proceso en el cual los materiales orgánicos (paja, estiércol de ganado y aves de corral, residuos municipales, etc.) son descompuestos y metabolizados por varios tipos de microorganismos bajo ciertas condiciones de humedad, temperatura y condiciones anaeróbicas, resultando finalmente en la formación de una mezcla combustible de gases como biometano y dióxido de carbono. Es una forma de aprovechar los residuos de manera sostenible y producir energía renovable y subproductos orgánicos relacionados.

Figura 1. Diagrama de flujo de la producción de biometano

(2) Metodología

La metodología clave es la construcción de un mecanismo de vinculación de intereses, que se refiere a la relación sinérgica y cooperativa establecida entre múltiples sujetos a través de la colaboración con el fin de alcanzar objetivos comunes de interés o lograr una situación en la que todos ganen.

Figura 2. El Mecanismo de Vinculación de Intereses

El modo “Ciclo Alimentos-Gas” tiene varias condiciones aplicables:

i) Los pequeños agricultores enfrentan desafíos en la eliminación de residuos agrícolas, lo que implica que debe haber suficiente producción de materia prima, como paja, estiércol de ganado y aves de corral.

ii) Existe una demanda para el biometano producido; los propietarios de proyectos de biometano pueden obtener ganancias.

3. Detalles de implementación

A continuación ofrecemos una guía paso a paso sobre cómo se implementa la solución aquí.

Paso 1: De acuerdo con la escala del proyecto de biometano, elaborar un programa de recolección y almacenamiento de materia prima.

Paso 2: Establecer un vínculo con el gobierno municipal y el comité de aldea para difundir las actividades de recolección de paja, y determinar las parcelas de recolección, las cantidades y los costos.

Paso 3: Contactar con la cooperativa de maquinaria agrícola para determinar el precio del servicio y unificar la recolección de paja.

Paso 4: Realizar la separación limpia y automatizada del maíz y la paja mediante la cosechadora de tallos y espigas, triturando simultáneamente la paja y descargando el maíz de manera uniforme en los transportes de los agricultores.

Paso 5: Transportar la paja triturada al sitio del silo para su pretratamiento (compactación para eliminar el aire y sellado), con el fin de crear un ambiente anaeróbico para la acidificación y fermentación que inhiba la proliferación de flora dañina.

Paso 6: Producir biogás mediante tecnología avanzada de fermentación anaeróbica y purificarlo para obtener biometano, obteniendo simultáneamente subproductos como efluente y digestato.

Paso 7: Conectar el biometano producido a las tuberías locales de gas para proporcionar gas limpio asequible a los hogares locales, aplicar el efluente y el digestato como fertilizantes mediante la prestación de servicios socializados a los pequeños agricultores, y realizar así el “Ciclo Alimentos-Gas”.

Figura 3. Los detalles de implementación del “Ciclo Alimentos-Gas”

Los posibles desafíos que pueden surgir durante el proceso de implementación.

En primer lugar, cómo estructurar un modo organizativo eficaz para recolectar paja de los pequeños agricultores y garantizar el suministro estable y continuo de materia prima para la producción de gas es un posible desafío que puede surgir durante el modo “Ciclo Alimentos-Gas”. En el proceso de recolección de paja, los pequeños agricultores no pueden cooperar e incluso aumentar el precio de recolección de la paja, lo que conduce a altos costos de la materia prima y al riesgo de interrupción del suministro.

En segundo lugar, el costo potencial de suministrar el biometano producido a los pequeños agricultores o a la empresa e industria demandante es otro desafío posible. Para las áreas con tuberías de gas locales, conectar el biometano producido a la red de tuberías es la solución eficaz; de lo contrario, se debe considerar el costo de transporte.

Varios factores importantes y precauciones deben tenerse en cuenta.

i) Los propietarios de proyectos de biometano deben realizar una investigación adecuada de antemano, incluyendo los recursos de materia prima, el mercado de demanda de biometano y las redes de tuberías locales.

ii) La cantidad de paja recolectada debe determinarse de acuerdo con la situación de producción, para evitar que la cantidad recolectada y almacenada sea excesiva y no pueda ser eliminada.

iii) Se debe buscar la cooperación con los gobiernos municipales y las organizaciones comunitarias; recolectar materia prima de los pequeños agricultores sin su ayuda sería una tarea difícil.

4. Efectividad:

La efectividad del modo “Ciclo Alimentos-Gas” puede ilustrarse desde las perspectivas de los pequeños agricultores, el gobierno municipal/el comité de aldea y los propietarios de proyectos de biometano. La versión resumida se presenta en la Tabla 1.

(1) Pequeños agricultores

• Antes

Los agricultores locales enfrentan el alto costo de retirar la paja del campo, 1200 yuanes/ha, lo que induce un alto costo de producción de alimentos. Al mismo tiempo, la exacerbación de plagas y enfermedades después de que la paja es simplemente triturada y devuelta al campo conduce al deterioro de la calidad de la tierra, la reducción de la producción de alimentos y los bajos beneficios para los agricultores.

• Después

El beneficio directo es la reducción del costo de retirar la paja del campo: ha pasado de 1200 yuanes/ha a 900 yuanes/ha, ahorrando 4 millones de yuanes al año para los agricultores en las 13,333 hectáreas de cultivo vecinas. Al mismo tiempo, la paja, después de ser retirada del campo de manera estandarizada, deja menos rastrojo, lo que mejora la eficiencia del cultivo, reduce la cantidad de aplicación de fertilizantes y plaguicidas y protege la tierra. El retorno del biogás y el digestato a la tierra reduce la aplicación de fertilizantes químicos y mejora la fertilidad del suelo. Además, el biometano como fuente complementaria de gas natural puede aliviar la escasez de gas natural para los agricultores en invierno.

(2) Gobierno municipal

• Antes

El gobierno municipal enfrenta dos dificultades principales: una es que la quema de paja ocurre de vez en cuando, induciendo una grave contaminación del aire y altos costos administrativos de la quema de paja, especialmente en el contexto de la prohibición de la quema de paja. La otra es que la paja se amontona de manera indiscriminada, afectando gravemente el entorno de vida rural.

• Después

Los beneficios del “Ciclo Alimentos-Gas” tienen varias perspectivas.

En primer lugar, puede reducir los costos administrativos de la quema de paja y mejorar la calidad del aire.

En segundo lugar, puede mejorar significativamente el entorno de vida rural.

En tercer lugar, también alivia la escasez de suministro de gas y reduce las emisiones de carbono al reemplazar los combustibles fósiles tradicionales.

(3) Propietarios de proyectos de biometano

• Antes

Algunos propietarios de proyectos de biometano tienen que asumir altos costos de recolección de materia prima, con el riesgo de interrupción del proyecto debido a un suministro intempestivo de materia prima.

• Después

El “Ciclo Alimentos-Gas” reduce significativamente el costo de recolección de materia prima para el biometano producido, asegurando un suministro estable de materia prima.

Tabla 1. La efectividad del modo “Ciclo Alimentos-Gas”

El comité de aldea y la cooperativa de maquinaria agrícola son los dos factores clave de éxito.

El comité de aldea tiene una fuerte capacidad de convocatoria y credibilidad entre los agricultores en China. Si los propietarios de proyectos de biometano intentan establecer un vínculo por su cuenta con los agricultores para la recolección de paja, enfrentan altos costos de comunicación y transacción, e incluso el riesgo de interrumpir la operación del proyecto debido a un suministro insuficiente e intempestivo de materia prima.

El comité de aldea coordina la organización de los agricultores, actuando como puente entre los propietarios de proyectos de biometano y los pequeños agricultores, lo cual es la razón clave del éxito de la práctica del modo “Ciclo Alimentos-Gas”.

La cooperativa de maquinaria agrícola es una organización empresarial rural nueva y típica en China. Los propietarios de proyectos de biometano establecen un vínculo con ella, lo que reduce significativamente los costos de comunicación de tener que vincularse directamente con los mecánicos agrícolas y los pequeños agricultores, además de garantizar la calidad de la materia prima y mejorar la eficiencia de recolección.

Figura 4. El modo “Ciclo Alimentos-Gas”

5. Escalabilidad

El “Ciclo Alimentos-Gas” es flexible y puede adaptarse a diferentes escalas.

Reducir la escala significa que el “Ciclo Alimentos-Gas” se implementa en un área pequeña; es más fácil organizar y coordinar a los pequeños agricultores a pequeña escala y a la cooperativa de maquinaria agrícola, y también los proyectos de biogás de tamaño mediano son suficientes para procesar la materia prima de paja. Es más fácil a nivel de implementación, mientras que aumentar la escala es más desafiante para la implementación.

En realidad, los desafíos potenciales se reflejan principalmente en varios aspectos:

(1) La recolección de materia prima de paja es desafiante.

Una mayor escala implica más pequeños agricultores participantes. Cómo movilizar la participación de los pequeños agricultores y construir un buen modo de organización y coordinación es crucial. Además, a mayor escala, la distancia de transporte de la materia prima de paja es mayor, lo que induce un mayor costo de transporte. En este punto, es necesario refinar el programa de recolección y almacenamiento de la materia prima y planificar bien para reducir los costos.

(2) ¿Cómo se consume el biometano producido?

Dado el rápido desarrollo de los proyectos de biometano, procesar residuos agrícolas a gran escala no es un problema; sin embargo, cómo se consumiría el biometano producido en la etapa final es el problema importante. En primer lugar, además de la demanda de los hogares, debe considerarse la demanda de gas de las industrias locales. En segundo lugar, el acceso a la red local de tuberías de gas es muy importante. Los altos costos de transporte y almacenamiento serían

6. Sostenibilidad

(1) Impacto ambiental

Obviamente, el “Ciclo Alimentos-Gas” tiene impactos ambientales positivos significativos, como analizamos en la sección de efectividad. Los impactos anteriores se manifiestan principalmente en tres aspectos. En primer lugar, puede reducir significativamente la aplicación de fertilizantes químicos, protegiendo la tierra. En segundo lugar, tiene el efecto de reducir las emisiones de carbono y la contaminación del aire en las zonas rurales al reemplazar los combustibles fósiles tradicionales. En tercer lugar, ayuda a mejorar el entorno de vida rural.

(2) Capacidad de adaptación a cambios futuros

Asegurar la producción de alimentos y mitigar el cambio climático son cuestiones importantes para el mundo actual. El “Ciclo Alimentos-Gas” desempeña un papel crucial en la mitigación de los dos grandes problemas mencionados anteriormente. En el contexto de la seguridad alimentaria, la mejora de la calidad de la tierra cultivable es una prioridad. El “Ciclo Alimentos-Gas” es altamente eficaz para mejorar la calidad del suelo mediante el retiro de la paja del campo y el retorno del efluente y el digestato al campo.

La clave para abordar el cambio climático es reducir los gases de efecto invernadero en la atmósfera. Como producto de carbono cero, el biometano producido puede reducir significativamente las emisiones de carbono como alternativa a los combustibles fósiles tradicionales.

Evidentemente, el “Ciclo Alimentos-Gas” sería la solución óptima para garantizar la producción de alimentos y mitigar el cambio climático.

7. Innovación

El modo “Ciclo Alimentos-Gas” utiliza el biometano como eslabón para resolver el problema del tratamiento de residuos en la etapa final de la producción de alimentos, promoviendo el desarrollo sostenible de la producción de alimentos. De hecho, la materia prima del proyecto de biometano incluye múltiples residuos, además de la paja, como estiércol de ganado, residuos orgánicos municipales y recursos de residuos forestales. Por lo tanto, el “Ciclo Alimentos-Gas” puede extenderse a muchas formas y lograr un desarrollo sostenible en muchos ámbitos de las zonas de producción agrícola. Por ejemplo, para tratar los residuos ganaderos de los hogares minoristas de tamaño pequeño y mediano, dando lugar al “Ciclo Ganado-Gas”.

Fuente: Instituto de Biogás del Ministerio de Agricultura y Asuntos Rurales (BIOMA)

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