AVIENERGY, un proyecto de Grupo Operativo Supraautonómico para el aprovechamiento eficaz de los residuos avícolas con la producción de energía y materiales fertilizantes

Mª Pilar Bernal Calderón

Profesor de Investigación en el CEBAS-CSIC

Rafael Clemente Carrillo

Científico Titular en el CEBAS-CSIC

Beatriz Lorente Pagán

Investigador contratado en el CEBAS-CSIC

Grupo de Sostenibilidad del Sistema Suelo-Planta, Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura, CSIC. Murcia.

El sector avícola presenta un elevado potencial de mejora e implementación de medidas para gestionar sus residuos de forma circular.

Problemática del sector

El sector avícola es el mayor productor mundial de carne con un 37 %, seguido del porcino (33 %), según los datos estadísticos de la FAO (FAOSTAT). Durante el año 2020, el pollo superó el 90% de la producción total de carne de ave, seguido por la de pavo y pato, con un 4,6 % y 3,8 % respectivamente. Europa produce el 16,4 % de la carne de pollo a nivel mundial y el 34,9 y 10 % de la carne de pavo y pato, respectivamente. Asimismo, en cuanto a la producción de huevos, los huevos de gallina suponen en Europa actualmente el 92 % de la producción mundial. Según los mismos datos, España ocupa el 2º lugar en producción de huevos a nivel europeo, con casi 14,5 millones, por detrás de Francia (el mayor productor) y seguido por Alemania e Italia. En España, según información del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación (MAPA), la industria avícola es una de las que mayor crecimiento ha experimentado en los últimos años, con un total de 20.754 explotaciones, de las que 7.700 correspondieron a pollos de cría y gallinas ponedoras (23,6 % de puesta) en 2021, con un censo de gallinas ponedoras de 47.692 (77,5 % en jaulas), lo que supone un incremento anual del 5,71 % (3,6 % en explotaciones de puesta).

El incremento en la demanda de carne de pollo y huevos, así como de pavo, ha desencadenado un importante conflicto asociado a la enorme acumulación de excrementos y de la cama de estos animales, lo que conlleva un serio problema medioambiental en las granjas y, en la mayor parte de los casos, también un problema económico. A nivel nacional, se estima que las deyecciones procedentes de gallinas de puesta, pollos de engorde y pavos de engorde ascienden a 2,2, 8,5 y 1,7 millones de toneladas al año respectivamente, teniendo en cuenta el censo avícola y la producción media de deyecciones de gallina (0,12 kg/día), pollo (0,07 kg/día) y pavo (0,35 kg/día). Estos datos se traducen en más de 12 millones de toneladas de deyecciones que es necesario gestionar anualmente. Una mala praxis puede desencadenar efectos nocivos sobre el entorno, tales como la contaminación de los suelos y de los acuíferos y emisiones gaseosas a la atmósfera.

Por todo ello resulta necesario optimizar las prácticas de tratamiento de los residuos producidos a nivel de granja, aplicando criterios de economía circular para la utilización de la energía y los nutrientes contenidos en los residuos en el sistema productivo.

Residuos del sector avícola

Los residuos más abundantes y problemáticos del sector avícola son la pollinaza, la gallinaza y la pavinaza. Se entiende por pollinaza el residuo principal de las granjas de pollos de engorde (también conocidos como pollos broiler). Este residuo generalmente se encuentra mezclado con los restos de la cama, que contiene fundamentalmente serrín y virutas. Por su parte, la gallinaza se refiere al excremento o estiércol procedente de las gallinas de puesta, mientras que la pavinaza se refiere tanto a los excrementos como a las camas de los pavos de engorde.

Frecuentemente se usa serrín, viruta, paja de cereal o mezclas como cama en las explotaciones avícolas, que se recoge con el excremento del animal. Dicha cama le proporciona gran parte de la materia orgánica al estiércol (entre 65-83 % de su materia seca), mientras que los nutrientes provienen principalmente del excremento animal. Así, la composición del estiércol depende del tipo de animal y las características de la explotación. La humedad del material puede variar entre 20-80 % con los valores más elevados en pollinaza. Su pH es generalmente alcalino (pH > 7.0) y posee una elevada concentración de sales solubles que le proporciona alta conductividad eléctrica. El principal nutriente es el nitrógeno (N), que puede alcanzar el 7 % de la materia seca, superior en pollinaza que en gallinaza. Está constituido por N inorgánico en forma amoniacal (NH4+-N) que puede superar el 40 % del total, y por una fracción orgánica principalmente en forma de ácido úrico, fácilmente mineralizable en el suelo y por tanto asimilable por las plantas. No conviene descartar otros elementos fertilizantes, como el fósforo, potasio, calcio y magnesio, presentes en los estiércoles avícolas.

La falta de suelo agrícola próximo a las granjas avícolas constituye la mayor limitación para la gestión agrícola del estiércol.

Hasta el momento, la mayoría de estos estiércoles son incorporados directamente a suelos agrícolas, lo cual, bien gestionado, resulta una manera correcta de reciclar nutrientes como el nitrógeno y fósforo, además de la materia orgánica contenida en los residuos. Generalmente, la aplicación de estiércol en suelos agrícolas mejora la fertilidad del mismo y el crecimiento vegetal, debido al efecto positivo que tiene la materia orgánica respecto a la disponibilidad de nutrientes, el aumento en la respiración del suelo, la biomasa microbiana y las actividades enzimáticas. Además, mejora la estructura del suelo previniendo la erosión y aumentando la capacidad de retención hídrica y las condiciones hídricas del suelo. Bajo condiciones aerobias del suelo agrícola, la degradación de la materia orgánica produce CO2, mineraliza compuestos orgánicos nitrogenados a nitrógeno inorgánico (NH4+ y NO3-), y también de azufre dando lugar a sulfatos, todos ellos asimilables por los cultivos.

Sin embargo, la incorporación al suelo de cantidades excesivas de estiércol fresco puede provocar condiciones de anoxia, debido a su rápida degradación. Las condiciones anaerobias llevan a la producción de metano, ácidos orgánicos y alcoholes, favoreciendo la desnitrificación de los nitratos con la formación de óxidos de nitrógeno y nitrógeno elemental. Así, condiciones anaerobias en el suelo transforman los nutrientes en formas que no pueden ser asimiladas por las plantas, con la formación de compuestos fitotóxicos o contaminantes para la atmósfera. Por otra parte, la carencia de oxígeno en el suelo y la presencia de ácidos orgánicos afectan negativamente a la respiración de las raíces, y al crecimiento y desarrollo de las plantas. Además, existen distintas propiedades del suelo que resultan afectadas negativamente: obstrucción de poros, limitación de la permeabilidad y de la infiltración del agua del suelo, etc., dando como consecuencia una pérdida de fertilidad física del suelo. Para evitar dichos problemas, la aplicación de los estiércoles avícolas debe realizarse siguiendo criterios de fertilización, integrando el aporte de nutrientes que realizan estos materiales dentro de los planes de fertilización de los cultivos.

La mayor limitación a la que se enfrenta el sector para el uso agrícola de los residuos avícolas es la carencia de suelo agrícola adecuado para la aplicación de forma racional de todo el estiércol en las proximidades a las granjas donde es generado. Esta problemática no es exclusiva del sector avícola, sino que se produce en todos los sectores ganaderos intensivos, incluidos el porcino y el vacuno. Se debe a la separación existente entre los dos sectores productivos implicados, ganadero y agrícola. En la ganadería tradicional los estiércoles generados ayudaban a fertilizar los campos que producían el alimento para el ganado. El crecimiento y especialización de ambos sectores ha provocado su separación, con demandas de nutrientes a través de los piensos en ganadería y mediante los fertilizantes en la agricultura, con escasa interacción entre ambos y causando la salida de nutrientes del sistema a través del estiércol en ganadería y de los cultivos en la agricultura. Así, el flujo de nutrientes no resulta equilibrado en el sector agro-ganadero.

Una nueva visión para la gestión del estiércol avícola

El proyecto “AVIENERGY. De residuo a recurso: Economía circular en el sector avícola mediante el aprovechamiento energético de las deyecciones” tiene como finalidad promover un uso más eficiente de los recursos en el sector avícola aplicando una estrategia basada en los fundamentos de la bioeconomía circular, posibilitando un aprovechamiento más eficiente de los residuos generados en la actividad avícola para mejorar la competitividad y el impacto medioambiental del sector.

AVIENERGY es un proyecto llevado a cabo por un Grupo Operativo de carácter supra-autonómico que abarca las regiones de Galicia, Castilla y León y Murcia. Está integrado por 8 miembros: Fundación Empresa Universidad Gallega (FEUGA) como representante del Grupo Operativo, Energylab, Demaux Manufacture S.L., Granja José Antonio García, Consejo Superior de Investigaciones Científicas a través del CEBAS, Universidad de Vigo, Avícola El Charcón y Alimentos del Mediterráneo S. Coop. (ALIMER). También colaboran: UVESA y Fundación Alimer.

El sector avícola presenta un elevado potencial de mejora e implementación de medidas para gestionar los residuos de forma circular. La productividad, rentabilidad y sostenibilidad de la industria avícola está supeditada, en gran medida, a la formulación de mejores prácticas en torno a la gestión de los residuos. Una gestión sostenible de los mismos tendrá una repercusión directa sobre el precio de los productos obtenidos: carne de pollo, carne de pavo y huevos.

Los más de 12 millones de toneladas de deyecciones anuales generadas por el sector pueden ser utilizadas como materia prima para la obtención de energía. La demanda energética de las instalaciones avícolas ha disparado recientemente los costes de producción y ha puesto en cuestión su rentabilidad económica. La materia orgánica existente en la pollinaza, gallinaza y pavinaza supone un valor energético que no debe ser despreciado por las granjas. Así, la estrategia de AVIENERGY se centra en la valorización de las deyecciones generadas en las explotaciones avícolas (producción de carne y huevos) para su aprovechamiento como materia prima para la obtención de energía renovable en forma de calor, y de fertilizantes para el aprovechamiento de nutrientes en suelo.

La aplicación agrícola de las cenizas de combustión permite el aprovechamiento de los nutrientes para el desarrollo de cultivos, en sustitución (parcial) de fertilizantes minerales.

La valorización termoquímica por combustión de la pollinaza y pavinaza permitirá la obtención de energía térmica que podrá ser empleada para satisfacer la demanda de calor existente en las explotaciones. Ello exige el diseño y construcción de un quemador especialmente adaptado a este tipo de residuos. Las cenizas producidas durante la combustión, consideradas un subproducto de valor, contendrán la mayor parte de los nutrientes de la pollinaza, gallinaza o pavinaza, principalmente fósforo, potasio, calcio y magnesio, además de otros micronutrientes de las plantas como hierro, cobre manganeso y cinc. La aplicación directa de las cenizas al suelo agrícola complementará la estrategia circular, con el aprovechamiento de los nutrientes para el desarrollo de cultivos, sustituyendo, al menos parcialmente, los fertilizantes minerales, lo que supondrá además un importante ahorro económico.

Desde el CEBAS-CSIC se está desarrollando un protocolo de utilización agrícola de las cenizas obtenidas como fuente de nutrientes para la agricultura. Con este objetivo, las cenizas se caracterizan para determinar la disponibilidad de nutrientes para las plantas, evaluar su toxicidad y determinar su capacidad fertilizante. La realización de ensayos de campo en colaboración con la empresa Alimer va a permitir determinar el potencial de sustitución de fertilizantes minerales y su integración en planes de fertilización.

El beneficio de la utilización agrícola de las cenizas de combustión en lugar del estiércol estriba en la concentración de los nutrientes en las cenizas tras la combustión al haber eliminado la materia orgánica. La cantidad de material a transportar será menor, con menores costes de transporte, y medioambiental y microbiológicamente seguro. Ello posibilitará su transporte a zonas agrícolas más alejadas al lugar de producción sin comprometer el coste económico. Esta solución innovadora permitiría reducir la dependencia energética de las explotaciones y disponer de una fuente de nutrientes natural segura que reduzca las necesidades de fertilizantes minerales de síntesis.

AVIENERGY es un proyecto de innovación cofinanciado en un 80 % por el Fondo Europeo Agrícola de Desarrollo Rural (FEADER) de la Unión Europea y en un 20 % por el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, en el marco del Programa Nacional de Desarrollo Rural 2014-2020. La Dirección General de Desarrollo Rural, Innovación y Formación Agroalimentaria (DGDRIFA) es la autoridad encargada de la aplicación de dichas ayudas. Presupuesto total: 583.672,84 €. Subvención total: 565.872,84 €.