Esta investigación aborda un desafío crucial para las comunidades rurales de países en desarrollo: producir energía renovable en climas fríos. En muchas zonas no interconectadas, las familias dependen de la leña o del gas propano para cocinar. Mientras la leña contribuye a la deforestación, el gas es costoso y de difícil acceso. La digestión anaerobia, un proceso biológico que transforma residuos orgánicos en biogás y fertilizantes, se presenta como una alternativa sostenible; sin embargo, su eficiencia cae drásticamente a temperaturas menores de 25 °C, muy comunes en regiones rurales de clima frío.

Para superar esta limitación, el estudio realizado por el investigador Jaime Jaimes-Estévez evaluó el uso de biochar de madera de pino como soporte orgánico dentro de los biodigestores. Este material favorece el crecimiento de microorganismos productores de metano, mejorando la estabilidad del proceso incluso a bajas temperaturas. Los resultados fueron muy positivos: con la adición de biochar, la producción de metano aumentó hasta en un 38 %, alcanzando un rendimiento cercano al 70 % de lo obtenido en condiciones ideales de laboratorio, aun trabajando a bajas temperaturas. Además, se logró un crecimiento de más del 500 % en las poblaciones de microorganismos metanogénicos, lo que demuestra su capacidad para potenciar la actividad biológica en escenarios poco favorables.

El impacto del biochar no se limita al laboratorio. En pruebas a escala de banco y en biodigestores de 8 m³, se evidenció que esta tecnología permite reducir en un 85 % los impactos ambientales asociados al cambio climático, entre ellos la huella hídrica. Desde el punto de vista económico, la implementación del sistema integrado de digestión anaerobia más gasificación generó un valor presente neto positivo (5.133 USD), reflejando beneficios directos para las comunidades rurales, como la disminución en la compra de fertilizantes y combustibles fósiles.

Este trabajo pionero demuestra que la combinación de digestión anaerobia en condiciones psicrófilas y biochar abre un camino realista hacia la seguridad energética y la sostenibilidad en zonas rurales, aprovechando residuos como el lactosuero y el estiércol bovino. Sus aportes no solo mejoran la eficiencia tecnológica del proceso, sino que también contribuyen a la mitigación del cambio climático, la economía circular y el bienestar de comunidades tradicionalmente marginadas del acceso a energías limpias. Con reconocimientos académicos, publicaciones internacionales e impacto social tangible, esta investigación representa un avance significativo en la búsqueda global de fuentes de energía renovables y accesibles.

Jaime Jaimes Estévez, Secretaría de Educación de Girón, Docente de Carrera. Actual Docente de cátedra de la Universidad Industrial de Santander UIS. Bucaramanga, Santander.

Comunicado de prensa:

Un profesor de una escuela rural hace brotar energía limpia de los residuos de las queserías campesinas

La digestión anaeróbica es un proceso natural en el que microorganismos descomponen la materia orgánica y la transforman en metano y nutrientes. En Colombia se lleva a cabo en biodigestores (tanques) y es clave para producir energía renovable y gestionar los residuos en las zonas rurales.

Sin embargo, en gran parte del país enfrenta un obstáculo: las bajas temperaturas. Cuando el biodigestor se enfría, los microorganismos reducen su actividad, lo que disminuye la capacidad para degradar los desechos y la generación de biogás, que se usa para producir fuego y calentar los alimentos y el ambiente.

Una investigación doctoral del ingeniero químico Jaime Jaimes-Estévez ofrece una solución innovadora y económica: agregarle al proceso biochar, un carbón vegetal que se obtiene al calentar biomasa –en este caso, madera de pino– a más de 350 °C. El secreto de su éxito radica en que es altamente poroso y absorbente, es conductor y, además, alcalino. Esto lo convierte en un soporte ideal para los microorganismos, que se adhieren a su superficie y forman biopelículas, lo que acelera y estabiliza la producción de metano.

En el laboratorio, el uso de biochar aumentó en más de un 40% la generación de este gas. Además, evitó la acumulación de ácidos grasos volátiles y los cambios bruscos de pH, que paralizan los biodigestores. Estos resultados se confirmaron en un biodigestor doméstico: sin necesidad de calentarlo, la eliminación de ácidos grasos alcanzó el 91,9% y la producción de metano creció un 30%. La huella de carbono y el consumo de recursos fósiles se redujeron un 85% y un 93,7%, respectivamente.

Uno de los elementos más inspiradores del trabajo de Jaimes-Estévez fue su empeño en que el conocimiento no se quedara en el laboratorio. Su meta siempre fue llegar a las familias campesinas con una herramienta para suplir sus requerimientos energéticos cotidianos. Con el fin de lograr que hicieran suya la tecnología, organizó talleres y obras de teatro comunitarias que enseñaban cómo funciona la digestión anaeróbica mejorada con biochar.

Su investigación demuestra que, en zonas rurales frías, el biochar puede aumentar el acceso a energía renovable y fertilizantes, y reducir la dependencia de la leña y el propano.