Problemas de formación de espuma en purines

En la región del Medio Oeste de los Estados Unidos, el tipo de suelo y los sistemas de cultivo permiten utilizar todos los nutrientes de los purines y, por tanto, se intenta preservar la calidad de los nutrientes de estos purines reduciendo al mínimo las emisiones atmosféricas de amoníaco. Los sistemas habituales de alojamiento de cerdos permiten hasta un año de almacenamiento de purines bajo el suelo. Normalmente, se llena una fosa de 2.4 metros de profundidad y estos purines se inyectan en las tierras de cultivo tras la cosecha de otoño, aunque en muchos casos, se realiza una aplicación adicional a principios de primavera, antes de la siembra. La mayoría de las nuevas naves para cerdos de acabado se están construyendo básicamente para aprovechar la calidad de los nutrientes de los purines, transformando a los agricultores en productores porcinos en sistemas de producción integrada.

En los últimos años, ha surgido el problema de la excesiva "formación de espuma" en purines y se están destinando esfuerzos para hacer frente a este fenómeno. La formación de espuma en purines porcinos no es un problema reciente. Desde hace muchos años ha habido casos esporádicos de formación de espuma en sistemas de almacenamiento de purines en la granja a largo plazo. Lo que ha cambiado hoy en día es el aumento significativo de casos. El incremento comenzó aproximadamente en 2008. Las encuestas posteriores realizadas a productores del Medio Oeste indican que desde el año 2008 y de manera constante el 25% de depósitos de purines han tenido, o están teniendo, espuma persistente.

Figura 1. Espuma en la zona ocupada por los animales en un engorde con fosa de purines
Foto cortesía de: Dr. Larry Jacobson y Dr. Chuck Clanton, Universidad de Minnesota.

Para que se produzca y mantenga la formación de espuma, son necesarios tres factores clave simultáneos. En primer lugar, se necesita una fuente de gas y los purines digeridos anaeróbicamente la proporcionan en forma de sulfuro de hidrógeno y metano. En segundo lugar, se necesita un agente surfactante que permita dar elasticidad a la superficie de los purines, permitiendo la formación de burbujas. Finalmente, se necesita algún tipo de estructura de soporte, como pequeñas fibras o sólidos de los purines, para mantener la burbuja intacta y estable. Si se elimina cualquiera de estos tres factores clave, la burbuja no continuará en un estado estable. El metano es un gas que se libera de forma natural, en muy pequeñas cantidades, en el almacenamiento anaeróbico de purines. No obstante, cuando queda atrapado dentro de una burbuja, el metano alcanza niveles altos, de hasta el 70%, muy por encima de la concentración explosiva 5-15%. Si estas burbujas se agitan y se rompen, causando con ello una rápida liberación de metano, pueden ocurrir incendios y explosiones si se proporciona una fuente de ignición. Algunas fuentes de ignición habituales son las luces indicadoras de los calefactores, las máquinas de lavado a presión y las actividades de soldadura.

Figura 2. Espuma sobresaliendo del suelo de slat.
Por cortesía de: Dr. Larry Jacobson y Dr. Chuck Clanton, Universidad de Minnesota.

La Asociación de Productores de Cerdo de Iowa ha financiado un proyecto de investigación multidisciplinar en varios estados para investigar los mecanismos de formación de espuma en las granjas porcinas y las estrategias para su mitigación. Ingenieros, químicos, microbiólogos y nutricionistas porcinos de las universidades estatales de Iowa, Minnesota, Illinois (de Urbana-Champaign) y el Departamento de Agricultura de Estados Unidos están investigando los mecanismos que causan la formación de espuma y desarrollando estrategias sostenibles para su mitigación. Este programa tiene una duración de tres años, más otro año de resultados. Se han recogido miles de muestras de purines con y sin espuma y se han analizado las diferencias en las propiedades físicas, químicas y microbiológicas. Se han desarrollado herramientas para evaluar la tendencia de los purines porcinos para formar espuma o para mantenerse estable. Los resultados hasta la fecha indican que en los purines con espuma la cantidad de carbono es significativamente mayor y se cree que esto proporciona la base para una actividad metanogénica excesiva. Se produce un cambio en la población microbiana, mayores tasas de producción de metano y la propia espuma se enriquece en proteínas y partículas finas que le proporcionan estabilidad. Se cree que la población microbiana relacionada con la formación de espuma en los purines porcinos procesa de manera más eficiente las fuentes de carbono, especialmente la fibra y la grasa. Esto resulta en mayores tasas de metano y provoca un mayor flujo de metano a través de los purines, que desplaza polímeros biológicos y proteínas a la superficie, proporcionando el agente estabilizador de la espuma necesario para mantener una burbuja. Aún es necesario realizar mucho trabajo, pero el objetivo es conseguir estrategias de mitigación en la granja al finalizar este estudio.

Figura 3. Espuma saliendo del acceso para la bomba antes de la aplicación en el campo.
Por cortesía de: Dr. Larry Jacobson y Dr. Chuck Clanton, Universidad de Minnesota.

Hasta que se encuentre una solución permanente, se advierte a los productores que tengan la precaución de no agitar la espuma hasta que se haya evacuado todo el personal, no dejar fuentes de ignición y ventilar la nave a una velocidad de al menos 30 renovaciones de aire por hora. Los resultados de este estudio estarán disponibles en verano de 2016.

Figura 4. Difusor y pared lateral dañados por un fuego súbito.
Cortesía de: Dr. Larry Jacobson y Dr. Chuck Clanton, Universidad de Minnesota.