Cómo los productores de leche están convirtiendo el estiércol en dinero

May 09, 2023

Por Rachael Moeller Gorman

Fotografías de David Degner

El río Connecticut atraviesa las Montañas Verdes de Vermont y las Montañas Blancas de New Hampshire y se precipita hacia el corazón de Massachusetts, donde Denise Barstow Manz está de pie en el viento, inspeccionando la tierra que su familia ha cultivado durante 217 años.

"Tenemos algunos de los mejores suelos del mundo", dice Barstow Manz. Se llama marga limosa de Hadley. Ella explica cómo la rica llanura aluvial del río Connecticut que se encuentra entre el río y la cadena montañosa Mount Holyoke detrás de ella nutrió el tabaco, los espárragos, el maíz y la calabaza para sus antepasados ​​del siglo XIX, y cómo ahora produce heno y maíz para las 600 lecherías de la granja actual. vacas

Su padre, David Barstow, es copropietario de la granja con su hermano, Steve Barstow, y sus sobrinos, Shannon y Steve II. David es "el director de proyectos especiales", bromea su hija. "Cada vez que estamos haciendo algo que es inusual, que es casi siempre, papá está a cargo".

Este artículo es una selección de la edición de abril/mayo de 2023 de la revista Smithsonian

A principios de la década de 2000, cuando el precio de la leche se desplomó y las granjas lecheras de todo el mundo intentaban encontrar una manera de diversificarse, los Barstow comenzaron a pensar en cómo mantenerse con vida. Decidieron aprovechar al máximo un producto infrautilizado que las vacas producían en abundancia y construir algo llamado digestor anaeróbico, básicamente, una planta de energía alimentada con estiércol.

Fue una decisión comercial que resultó tener profundas consecuencias ambientales. Las vacas producen leche, pero los microorganismos en uno de sus cuatro compartimentos estomacales también producen metano. Expulsan metano por la boca, y cuando las montañas de estiércol se acumulan en lagunas o pozos libres de oxígeno, los microorganismos también siguen produciendo metano allí.

La política climática global no se ha centrado tanto en el metano como en el dióxido de carbono, en parte porque el metano solo permanece en la atmósfera durante unos 12 años, mientras que el dióxido de carbono permanece durante siglos. Pero el metano es muchas veces más eficaz que el dióxido de carbono para calentar la atmósfera, y su concentración ha aumentado rápidamente, según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA). Curiosamente, muchas medidas para reducir el metano tienen costos operativos bajos o se amortizan rápidamente. Eso es porque el metano capturado se puede usar como energía.

Enfrente del establo de vacas de los Barstow se encuentra un tanque subterráneo de 550,000 galones al que fluyen alrededor de 9,000 toneladas de estiércol del establo de vacas cada año. Allí, se mezcla en un ambiente libre de oxígeno calentado entre 95 y 105 grados Fahrenheit. Los microorganismos descomponen la materia orgánica del estiércol y la maquinaria captura el biogás producido en el proceso. Las tuberías mueven el metano a uno de los dos motores en la granja que lo quema para generar calor y electricidad. Esto proporciona todas las necesidades de calefacción de la granja. La materia orgánica que queda después de la digestión se utiliza como fertilizante en los campos, lo que ha aumentado considerablemente el rendimiento de los cultivos. Con la volatilidad de los precios de los fertilizantes desde la invasión rusa de Ucrania, el fertilizante gratuito es un ahorro de costos bienvenido.

"Cuando hablas de sostenibilidad, tienes que hablar de la salud del suelo y la calidad del agua y todo eso, pero también tienes que hablar de poder obtener ganancias", dice Barstow Manz, empujando mechones de cabello arrastrados por la brisa de nuevo en su cola de caballo. Algunas vacas yacen en el campo frente a la tienda de la granja rumiando. Hay un viento constante que se agita en ese día nublado de junio, y tintinean las campanas de la tienda de la granja. Sin embargo, el aire que sopla a través de la granja huele a... nada.

El digestor había convertido todo el estiércol en dinero.

Hace tres mil quinientos millones de años, cuando la Tierra era un revoltijo de corteza y océano, había unas 1000 veces más metano en el aire que en la actualidad. Los científicos creen que los primeros microorganismos ayudaron a calentar el nuevo planeta al liberar metano mientras realizaban sus actividades. El sol era solo un 70 u 80 por ciento más brillante en ese entonces, y los océanos deberían haberse congelado. Pero algunos científicos creen que no lo fueron debido al calor atrapado por el metano y otros gases de efecto invernadero.

Una molécula de metano tiene un átomo de carbono rodeado por cuatro átomos de hidrógeno. Desirée Plata, química ambiental del MIT, lo compara con una persona con cuatro extremidades. "Hay muchas maneras diferentes en que podrían moverse", dice Plata. "Me gusta decir que el metano tiene grandes movimientos de baile, por lo que tiene estos modos de vibración y rotación, donde sus átomos se mueven alrededor del átomo central".

Cuando las ondas de luz ultravioleta y visible alcanzan la superficie de la Tierra, el suelo las absorbe y envía la energía hacia arriba como radiación infrarroja o calor. El metano se aferra a esa energía, dice Plata, y mantiene parte de ella atrapada en la atmósfera. Una molécula de dióxido de carbono no absorbe tanta radiación infrarroja como el metano. "El metano, molécula por molécula o libra por libra, es mucho mejor para absorber esa energía saliente que intenta salir de la Tierra", dice Plata. "Entonces, un poco de metano puede causar mucho daño en relación con el CO2".

Alrededor de un tercio del metano emitido cada año proviene de fuentes naturales, especialmente de los humedales, que bombean megatones de metano. Las bacterias productoras de metano también prosperan en los respiraderos hidrotermales y las fuentes termales. Pero la mayor parte del metano emitido al aire hoy en día es generado por la actividad humana. La infraestructura de extracción de petróleo, gas natural y carbón contribuye con alrededor del 35 por ciento de las emisiones de metano causadas por el hombre; los desechos humanos y los vertederos contribuyen con otro 20 por ciento.

La agricultura produce gran parte del resto. "Hemos visto esencialmente cómo la cantidad de ganado en todo el mundo aumenta inexorablemente durante muchas, muchas décadas hasta ahora", dice Drew Shindell, científico de la tierra de la Universidad de Duke y presidente del Panel Asesor Científico de la Coalición Clima y Aire Limpio coordinado por la PNUMA. Si nada cambia, se espera que las emisiones de metano causadas por el hombre aumenten más de un 15 % con respecto a los niveles de 2010 para 2030.

Dado que gran parte del metano que los humanos agregan a la atmósfera proviene de desechos e infraestructura con fugas, es más fácil de reducir que el dióxido de carbono, que es un subproducto de la combustión en máquinas esenciales y plantas de energía. Y dado que el metano solo permanece en la atmósfera durante unos 12 años, reducirlo traerá recompensas rápidas. "Si desea reducir tangiblemente el sufrimiento de las personas durante los próximos 20 a 30 años, entonces el metano es, con mucho, su palanca más poderosa para hacerlo", dice Shindell, y señala que los incendios, las olas de calor, las inundaciones y las sequías están aumentando a un ritmo más rápido. que las peores proyecciones de los climatólogos. En el suelo, el metano también se oxida para formar ozono, un peligro respiratorio.

La Evaluación global de metano del PNUMA de 2021 de Shindell mostró que una combinación de estrategias, desde una mejor gestión del estiércol hasta capturar el gas que se escapa de la infraestructura energética, podría reducir las emisiones de metano causadas por el hombre hasta en un 45 por ciento. Según el informe del PNUMA, esa reducción del 45 % en las emisiones de metano causadas por el hombre "prevendría 255 000 muertes prematuras, 775 000 visitas al hospital relacionadas con el asma, 73 000 millones de horas de trabajo perdido por el calor extremo y 26 millones [de toneladas métricas] de pérdidas de cultivos "anualmente.

Cuando se trata de agricultura, el metano de las vacas que eructan es difícil de eliminar a menos que los consumidores comiencen a comer menos carne y beber menos leche. El metano del estiércol, aunque representa una porción mucho menor de las emisiones del ganado, se puede reducir de manera más efectiva en este momento.

Los digestores anaeróbicos también pueden abordar otro problema: los estadounidenses desechan del 30 al 40 por ciento de todos los alimentos que cultivamos y producimos, hasta 80 millones de toneladas al año. El desperdicio de alimentos es la categoría más grande que se arroja en los vertederos municipales, y algunos estados se están quedando sin espacio. En 2014, Massachusetts, que ahora tiene menos de diez vertederos activos, según la Agencia de Protección Ambiental, prohibió el vertido de alimentos y otros desechos orgánicos para instituciones y empresas que producen una tonelada o más a la semana: supermercados, procesadores de alimentos, mayoristas. y grandes restaurantes. Desde noviembre de 2022, la prohibición se aplica incluso a las instituciones que producen media tonelada de residuos orgánicos.

Antes de la prohibición de Massachusetts, solo había un pequeño digestor anaeróbico en el estado. Para 2020, había nueve, cinco de ellos pertenecientes a Vanguard Renewables. El cofundador de la empresa, John Hanselman, vio por primera vez los digestores anaeróbicos a principios de la década de 2010, cuando viajó a Europa para examinar las tecnologías de paneles solares. "Seguía viendo estas cúpulas. Dije: '¿Qué son estas cosas?' Y dijeron: 'Es un digestor anaeróbico. Tomamos materiales orgánicos y estiércol de vaca y generamos energía renovable'".

Cuando regresó a Boston, Hanselman decidió desarrollar una nueva empresa, con su colega Kevin Chase, que se centraba en la construcción de digestores, pero era difícil recaudar dinero. "Los grandes inversores en energía dijeron: 'Sí, eso no funciona, no hacemos eso'", recuerda. Estados Unidos tenía algunos digestores, especialmente en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales y algunos en las granjas, pero la tecnología nunca había despegado realmente en Estados Unidos.

Cuando las grandes empresas como Unilever comenzaron a hablar sobre el desperdicio de alimentos y la huella de carbono, Vanguard compró dos digestores de estiércol existentes, incluido el de Barstow, que habían estado procesando estiércol durante poco tiempo y mejoraron su capacidad y eficiencia. Luego, Vanguard construyó digestores en otras granjas. También construyó una instalación de reciclaje en Agawam, Massachusetts, donde las empresas o los restaurantes envían los desechos de alimentos: palés de comida empaquetada, docenas de barriles de cerveza medio vacíos, montañas de sopa en caja. Un compactador de barrena y un molino de martillos del tamaño de un autobús extraen los alimentos de su embalaje. La instalación procesa 100 toneladas de alimentos por día y los envía a digestores para generar energía.

En 2013, Vanguard comenzó a transportar en camiones más de 24 000 toneladas de desperdicios de alimentos cada año, desde empresas locales, como Cabot Creamery y HP Hood, hasta la granja de los Barstow. "El estiércol es en realidad solo desperdicio de comida que se ha digerido una vez", dice Patrick Serfass, director ejecutivo del American Biogas Council. "Entonces, cuando tomas desperdicios de alimentos que no han sido digeridos en absoluto, contienen de 10 a 35 veces más energía". Asignar solo el 10 por ciento del volumen de un digestor a los desechos de alimentos duplica el rendimiento del biogás. "Si no reciclamos este desperdicio de alimentos, simplemente será enterrado", dice Serfass.

En cambio, el generador ayuda a convertir las industrias alimentarias y agrícolas locales en un circuito altamente eficiente. Los cultivos en la granja de Barstow contienen la energía del sol, que las vacas comen para producir leche que Cabot Creamery usa para hacer mantequilla. Cabot envía sus desechos de alimentos a los Barstow y luego compra parte de la energía para ayudar a alimentar su planta de mantequilla. Los residuos se exprimen en busca de recursos hasta que no queda nada para dar. El digestor envía más de 6.000 megavatios hora de electricidad por año a la red, suficiente para alimentar 550 hogares. El American Biogas Council estima que al menos 15,000 sistemas de digestión anaeróbica como este podrían construirse en todo el país.

Vanguard no divulgará cuánto dinero gana con la energía que vende y las tarifas que cobra a las empresas de alimentos. Pero ahora tiene contratos con 130 granjas en todo el país, con $800 millones en proyectos en curso en todo el país. Ha triplicado sus empleados en el último año.

"Durante 400 años, este país recogió basura y la metió en un hoyo y la enterró, o la quemó. Cuando la gente trató de hacerlo antes que nosotros, chocaron contra una pared de ladrillos de una industria que no quería cambiar", dice Hanselman. "Tratamos de ponerle precio para que podamos hacer que la gente interrumpa lo que ha estado haciendo".

¿Qué sucede cuando se amplía este enfoque? Massachusetts tiene 9500 vacas lecheras que producen 200 millones de libras de leche cada año. En contraste, California, el mayor productor de leche en los EE. UU., tiene 1,7 millones de vacas lecheras que producen 42 mil millones de libras de leche cada año. Especialmente en el Valle agrícola de San Joaquín, muchas granjas son operaciones concentradas de alimentación animal, o CAFO, con más de 700 vacas lecheras confinadas en un área pequeña y el estiércol arrojado con frecuencia a un pozo o laguna.

En 2016, la legislatura de California aprobó un proyecto de ley que requiere que el estado reduzca la eliminación de desechos orgánicos en un 75 % con respecto a los niveles de 2014 para 2025 y reduzca las emisiones de metano de los productos lácteos y el ganado en un 40 % con respecto a los niveles de 2013 para 2030. proyectos de digestores lácteos, la mayoría de los cuales se destinaron a tres empresas de biogás que se construyen en enormes granjas lecheras. California permite que el gas producido por digestores anaeróbicos no solo se venda sino que también genere créditos cuando se usa como combustible para vehículos. Un digestor en California puede pagarse por sí mismo en poco más de tres años, al mismo tiempo que reduce drásticamente las emisiones de metano de una CAFO.

Algunos grupos ecologistas están en desacuerdo con esto. Reconocen que los digestores pueden ayudar a mitigar el daño, pero les preocupa que los subsidios animen a las CAFO a seguir contaminando el aire y el agua, abusando de las hormonas y maltratando a los animales. Argumentan que la forma más sencilla de reducir el metano es mantener las granjas pequeñas y exponer el estiércol al aire. (Cuando el estiércol no se deposita en un pozo o laguna, el oxígeno impide que sobrevivan los metanógenos). A muchos ecologistas también les gustaría que la gente consumiera menos carne y productos lácteos.

Hanselman, quien se llama a sí mismo "un tipo viejo del Sierra Club", ha escuchado estas quejas de amigos. Su respuesta: "Oigan, muchachos, pueden ignorar esto o desearlo; no se van. Abordemos el problema e intentemos trabajar con la industria para crear una solución que nos coloque como país en un lugar mucho mejor".

La quema de gas natural metano de los digestores también emite CO2 como subproducto, aunque mucho menos que la quema de fuel oil o carbón. Y dado que el CO2 es un gas de efecto invernadero mucho más débil que el metano, quemar el metano calienta mucho menos la Tierra que dejarlo flotar en la atmósfera intacto. "Desafortunadamente, no existe un reemplazo para el gas natural que pueda funcionar en los próximos 20 años", dice Hanselman. El metano que llena las tuberías también podría provenir de fuentes no fósiles que realmente reduzcan las emisiones, dice, y usarse junto con todas las demás fuentes de energía renovable. Los resultados en California han sido sorprendentes: los proyectos subsidiados por las subvenciones de digestores de California secuestrarán tanto gas de efecto invernadero como la eliminación de casi 500,000 automóviles a gasolina de las carreteras cada año.

La agricultora de tercera generación Danielle Goodrich Gingras pasa junto a un digestor anaeróbico rojo granero que zumba cuando se dirige a visitar las vacas en su granja en Salisbury, Vermont. El sol es poderoso en este día de principios de verano, y la pequeña y nueva central eléctrica brilla. Un representante de Vanguard también está allí y explica que esta planta entró en funcionamiento en 2021 y ahora es la planta anaeróbica más grande del noreste. El gas natural producido por sus dos digestores de 925,430 galones se purifica en el sitio y se alimenta a las tuberías de Vermont.

Al asociarse con Vanguard, los agricultores se liberan de las cargas operativas y de construcción, pero aún obtienen beneficios significativos. Su estiércol se maneja de una manera que reduce la escorrentía de nutrientes en las cuencas hidrográficas locales, lo cual está regulado por el estado. Los vecinos están contentos, ya que hay poco olor. Los subproductos sólidos de fibra vegetal del digestor se pueden utilizar como lecho para las vacas (el precio del aserrín sigue aumentando) y el digestato líquido es rico en nitrógeno, lo que lo convierte en un excelente fertilizante. Las granjas reciben un pago de arrendamiento garantizado de 20 años de Vanguard y algunas también reciben créditos de sus proveedores de energía.

Peter Melnik, un agricultor de cuarta generación en Deerfield, Massachusetts, se asoció con Vanguard desde el principio para construir un digestor. "Para mí, la sostenibilidad significa no importar nitrógeno de Rusia, no depender de un aserradero externo para la ropa de cama, ser un mejor vecino porque no agregamos estiércol a nuestros campos", dice. "Nunca me había sentido tan interconectado con mi comunidad y el sistema alimentario. Y se siente muy bien saber que generamos suficiente electricidad para abastecer a casi todos los hogares de esta comunidad".

En una lluviosa mañana de septiembre, unos meses después, una espesa niebla cubre los árboles de la ladera de la montaña detrás del establo de ordeño de los Barstow. Un camión cisterna está estacionado cerca, sus desechos fluyen hacia el digestor. La familia está por traer su quinto corte de heno fertilizado con la materia orgánica del biodigestor. "Solíamos tener cuatro", dice Barstow Manz, "pero gracias al digestor anaeróbico ahora tenemos cinco".

A medida que el clima se vuelve más frío, los costados del granero se derrumban y la mentalidad de la familia pasa de los cultivos al mantenimiento del equipo de invierno. Las vacas están contentas, alimentando el digestor con su estiércol. Como dice David Barstow: "No nos estamos haciendo ricos, pero es como todo lo que hacemos. Todo se suma al resultado final".

La familia Barstow ha trabajado esta tierra durante 217 años, y Barstow Manz ha estado contemplando la próxima generación, la octava: los hijos de sus primos y sus propios futuros hijos. "Tenemos que seguir adaptándonos y ajustándonos", dice ella. Se acerca el invierno, pero estarán bien, incluso en tiempos difíciles. El digestor los mantendrá calientes.

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Rachael Moeller Gorman | LEER MÁS

Rachael Moeller Gorman es una escritora radicada en Boston que se enfoca en la ciencia, la salud y el medio ambiente.

David Degner | LEER MÁS

David Degner es un fotógrafo editorial con sede en Boston, Massachusetts.