El uso de combustibles de origen fósil y la actividad antropogénica han ocasionado un problema de índole mundial llamado cambio climático. En ese contexto se pronostica que la concentración de CO2 para el año 2100 será de 490 ppm Intergovernmental Panel on Climate Change (^{IPCC, 2001}). En orden de cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) a la atmósfera en México están el dióxido de carbono (CO₂), con 65.95% del total de GEI, en segundo lugar está el metano (CH₄), con 22.28%, y en tercer lugar el óxido nitroso (N₂O); 9.24%.

Recientemente la agricultura aportó 12.32% del total de GEI en México, dentro de las subcategorías de este sector la fermentación entérica de ganado doméstico representó 41.18% de las emisiones de CO₂e, los suelos agrícolas representaron 50.42% y las emisiones por manejo de estiércol del subsector ganadero representaron 8.19% (^{SEMARNAT, 2012}). Gran cantidad de estiércol producido no tiene un adecuado tratamiento para su disposición final, que origina un foco de infección (^{Vera et al., 2014}). El uso de fuentes rentables de energía renovable como el biogás cobran importancia, tanto por el costo de los energéticos a causa de la incertidumbre en los precios del petróleo, como por la necesidad de mitigar las causas del efecto invernadero mediante una mejor gestión de residuos (^{Kunatsa et al., 2013}; ^{Nnaji y Ugwu, 2014}; ^{Wang, 2014}), y de suministro energético compuesto por metano, dióxido de carbono y trazas de otros gases (^{Deublein y Steinhauser, 2008}).

El biogás constituye una parte importante del ciclo biogeoquímico del carbono, el metano producido por bacterias es la última etapa en la cadena de degradación de material orgánico (^{Rivera et al., 2008}; ^{Lungkhimba et al., 2010}), constituida por: hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis (^{Mantilla et al., 2007}). Los diseños de biodigestores para establos lecheros y granjas porcinas más utilizados son: complete mix digester, fixed film, plug flow digester y covered lagoon (tipo laguna), este último ha mostrado mayor eficiencia en la producción y un menor costo de inversión ^{(United States Environmental Protection Agency (PA), 2004}; ^{Magaña, 2006}; United States Department of Agriculture ^{(USDA), 2007)}.

El factor más relevante en el diseño de un biodigestor es la temperatura estable de operación (^{Varnero, 2011}), encontrando la producción óptima de metano en el rango comprendido entre 30-35 °C (^{Boyles, 1984}). Por otro lado, los sólidos volátiles constituyen la variable más importante en la generación metano (^{Koudache y Yala, 2008}), ya que el volumen de gas producido está en función de su concentración (^{Hashimoto, 1981}; 1984). Adicional a esto, la tercera variable relevante implicada en el funcionamiento de un biodigestor es el tiempo de retención hidráulica (TRH); el periodo de degradación del material orgánico por los microorganismos (^{Ferreira et al., 2003}; ^{Abbasi et al., 2012}).

De 2004 a 2014 Puebla mostró una tasa de crecimiento anual de 7.51%, destacando dentro de los seis principales productores de carne de cerdo en canal en México Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (^{SAGARPA, 2016}). En un conjunto de 10 granjas porcinas en Puebla, apoyadas de 2008 a 2011 por la SAGARPA; a través, del Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO) con sistemas de biodigestión tipo laguna, se dejaron de emitir a la atmósfera 31 904 t CO₂e anuales con el quemado de alrededor de 5 856 355 m³ año^-1 de biogás producido por una población porcina de 74 942 cabezas, y en el mismo estado de 2008 a 2012 se apoyaron dieciocho proyectos para motogeneradores, donde el total de energía eléctrica utilizada en las granjas beneficiadas fue de 4 018 010 kW año^-1, con la operación de estos sistemas se generaron 2 901 974 kW año^-1, cubriendo 72.22% de sus requerimientos totales de energía eléctrica.

Con datos proporcionados por la gerencia de FIRCO en Puebla, se hizo un análisis del consumo de energía, las reducciones de CO₂e y el biogás generado por las granjas apoyadas de 2008 a 2012 con motogeneradores a biogás. También se estimó la generación de biogás y la reducción de CO₂e de 37 granjas con más de 500 cerdos distribuidas en Tecamachalco, Tepanco de López, Tehuacán, Oriental, Teziutlán y otros 14 municipios de la entidad. Para calcular la producción de metano se consideró el modelo de ^{Contois (1959)}, sobre cinética de la digestión anaerobia de residuos de los cerdos, el cual fundamenta la fórmula desarrollada por ^{Chen (1983)} que se utilizó para la estimación de metano:

Donde: V_CH4= volumen de metano producido en el biodigestor (m³ día^-1); B_oV= potencial de producción de metano (m³ kg^-1) acorde con lo establecido por el ^{IPCC (2006)}; θ= tiempo de retención hidráulico de 30 días de acuerdo a especificaciones de ^{Lagrange (1979)}; K y μ_m representan respectivamente el parámetro cinético y la tasa máxima de crecimiento específico por día (%), determinados por ^{Hashimoto (1984)}.

Para determinar el potencial de reducción de emisiones se estableció la línea base ambiental, se utilizó la metodología establecida por la Convención de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (^{UNFCCC, 2013}), considerando los valores establecidos por el ^{IPCC (2006)}.

En el estado de Puebla existen 37 granjas con potencial de generación de biogás distribuidas en 19 municipios, en su conjunto tuvieron una población porcina de 163 033 cabezas con un potencial de generación de 12 669 642 m³ año^-1 de biogás, considerando una concentración de CH₄ de 60% en su composición (Figura 1).

Figura 1 Potencial de biogás en granjas de puebla con más de 500 cerdos (m³ año^-1). Fuente: elaboración con base a fórmulas de ^{Chen (1983)}; (^{Hashimoto, 1981}; 1984). 

Destacan los municipios de Tehuacán con cinco granjas y un total de 71 707 cerdos; Tepanco de López con siete granjas y un total de 35 430 cerdos; Oriental con dos granjas y un total de 12 100 cerdos; Tecamachalco con tres granjas que suman un total de 8 000 cerdos y Teziutlán con cuatro granjas y un total de 4 462 cerdos. Estos cinco municipios representan 80.78% del potencial total de generación de biogás en la entidad, dentro de los que destaca el municipio de Tehuacán con 43.98%. Además de la producción de biogás, los sistemas de biodigestión reducen problemas de contaminación, al disminuir las emisiones de CO₂e a la atmósfera (Figura 2).

Figura 2 Línea base y potencial de reducción de emisiones en granjas de puebla con más de 500 cerdos (t CO₂e año^-1). Fuente: elaboración con base a la metodología establecida por la ^{UNFCCC (2013)}.