El nopal (del género Opuntia) es uno de los recursos de mayor importancia económica, en México, debido a sus varias propiedades nutritivas, químicas, industriales, ecológicas, medicinales y simbólicas. Además, veremos cómo su uso dentro de la industria energética, ha hecho lograr proyectos que proveen y benefician al sector.
En México ya existen proyectos para producir energía eléctrica, pero empecemos por definir algunos conceptos para entender la importancia de nuestro querido y beneficioso nopal. La bioenergía es la energía renovable que se obtiene de materiales biológicos, es un biocombustible derivado de fuentes biológicas; la biomasa es el material usado como biocombustible.
La fermentación anaeróbica permite la obtención de un gas con características similares al gas natural, obtenido de yacimientos gasíferos del subsuelo, las características principales del biogás de nopal son, la ausencia de ácido sulfhídrico y la rápida generación de biogás con tiempos de retención muy cortos.
En Calvillo, Aguascalientes, existe un proyecto que ya cuenta con 70 hectáreas plantadas, donde se cosechan de 100 a 150 toneladas diarias de nopal que abastecen los biodigestores y producen un mega de energía eléctrica. Pueden abastecer con energía eléctrica 13,000 casas habitación las 24 horas del día, los 365 días del año.
Por lo tanto, existen empresas que apoyan el mencionado proyecto con un precio inferior al pagado hoy a la CFE. 150 “nopaleros” cultivan de 300 a 400 hectáreas de nopal, sin tala de montes y podrán duplicar la producción de energía.
Esquema general de la utilización del nopal
Proceso
Se trituran las pencas, que luego se canalizan a un biodigestor; ahí entran en descomposición generando biogás con un contenido de metano al 65%. Éste alimenta un motogenerador de combustión interna que produce energía eléctrica.
Ventajas de los combustibles fósiles
La extracción del dióxido de carbono del medio ambiente mediante la fotosíntesis de las plantas, motivo de que el biogás al quemarlo solo genera una fracción de las moléculas de dióxido de carbono que ha fijado la planta. El biogás formado por el nopal no contiene ácido sulfhídrico o partículas, por ello no contamina el medio ambiente.
Competitividad con otras energías renovables no convencionales
| BIOMASA NOPAL | ENERGÍA EÓLICA | ENERGÍA FOTOVOLTÁICA | |
| Disponibilidad | Continua (24 x 365 días). | Irregular, dependiendo de la hora del día. | Irregular, dependiendo de la hora del día. |
| Mantenimiento | Bajo, en condiciones de operación, cada dos años-pintura. Poco personal. | Bajo, muy poco personal en condiciones normales. | Bajo, muy poco personal en condiciones normales. |
| Mantenimiento en fallas | Rápida, bajo costo. Personal de calificación media. | Personal altamente calificado con fallas mayores, reparaciones costosas y lentas. | Personal altamente calificado con fallas mayores, reparaciones costosas y lentas. |
| Tipo de energía generada | Eléctrica, biogás, térmica, (agua caliente). | Eléctrica | Eléctrica |
| Eficiencia en generación de energía | 80-90% | 30% de la capacidad instalada en tierra | 10-20% dependiendo del costo de la celda |
| Duración de equipos e instalaciones | 15-20 años | 20 años | 10 años |
| Beneficio ambiental | Genera suelo, fertilizantes orgánicos. Cambia el microclima reteniendo agua del suelo. Extrae dióxido de carbono del ambiente. Permite la venta de bonos de carbono. Proceso totalmente orgánico. | No emite dióxido de carbono. Efecto neutro en el medio ambiente. | No genera dióxido de carbono. |
| Perjuicio ambiental | Desconocido | Alto impacto en rutas migratorias de aves. Ruidosa producción de energía por efecto de las aspas al rotar. | Baterías y construcción de celtas, es altamente contaminante. |
| Disponibilidad de repuestos | Disponibles de forma inmediata en el mercado nacional. | Deben ser importados. | Deben ser importados con dependencia del importador distribuidor. |
| Tiempos de estudio e implementación del proyecto | Corto, 1 año. | Largo, 8 años mínimo para estudiar vientos. | Corto 1 año. |
| Beneficio social | Genera puestos de trabajo permanentes para siembra cosecha y plantas de proceso. | Genera empleos en el montaje de equipos. | Requiere poco mantenimiento y personal. Aplicable a pequeña escala en sectores marginales. |
| Externalidades positivas | Culturalmente el cultivo del nopal es aceptado y favorecido por instituciones de los estados. Permite la abertura de nuevos mercados al ser considerada una empresa verde que cuida el medio ambiente. | Tecnología conocida e implementada en forma global. | Tecnología atractiva y ampliamente conocida. Imagen ampliamente positiva para su implementación. |
| Externalidades negativas | Pocas plantas construidas en el mundo, muy poco conocidas en México. | El dinero sale del país hacia las fábricas de Europa principalmente. El dinero no se invierte en recursos humanos y tecnológicos en México. | Las baterías generan contaminantes tóxicos. Los equipos son frágiles a impactos y el daño. El dinero no se invierte en recursos humanos y tecnológicos locales. |
| Costo instalación KW/h instalado | US 1200/KW/h (no incluye ingresos por subproductos y bonos de carbono) | US 1.800-3,000/KWh | US 4,000-6000/KWh |
| Recuperación de inversión | 1 a 2 años | 5-8 años | 12-15 años |
El proceso de obtención de metano se genera del sedimento orgánico y agua como subproductos, los cuales son tratados mediante lombricultura para su incorporación al suelo. El agua nitrogenada obtenida del reactor es incorporada nuevamente a las plantaciones de nopal como fertilizante reinyectado en el sistema de riego.
El nopal presenta excelentes características moleculares, lo cual permite entregar una gran cantidad de biogás en poco tiempo; en términos comparativos para un mismo volumen de biogás, el nopal se degrada 5-10 veces más rápido que el estiércol animal, ello permite que un mismo equipo sea 5-10 veces más productivo. Además no produce ácido sulfhídrico, que al ser quemado en contacto con el aire, se transforma en óxidos de azufre y posteriormente en ácido sulfúrico, produciendo lluvia ácida.
Oro verde
En Michoacán la comercialización de productos de maíz y nopal producen biogás para procesos de producción, los vehículos de la empresa encargada generan energía eléctrica. Con las necesidades de energía cubiertas, la firma puede entrar a la fase de comercialización de excedentes, ya sea de electricidad o biogás. En el último caso, el biogás que produzca alimentará al parque vehicular del municipio de Zitácuaro.
Esta tecnología existe desde hace más de 100 años en China, Alemania y otros países, pero hasta 1984 (Contreras y Toha, U de Chile) se forjó el conocimiento de que esta planta era capaz de producir grandes cantidades de energía en condiciones marginales del cultivo. Presenta ventajas significativas en cuanto a costos y beneficios en el ámbito ambiental y social. Con un riego tecnificado, dos o tres cosechas anuales, el nopal permite entregar en forma continua de 800 a 1200 ton de biomasa/año, en términos de energía equivale a 20,000-25,000 litros de diesel/ha.
