Anthony Agueda, ganadero lechero de tercera generación en California, pasa un rastrillo por un lecho de astillas de madera oscuras y húmedas en la tierra de su familia en Hickman, un pequeño pueblo en el corazón agrícola del estado, según MIT Technology Review. Se agacha con ambas manos y levanta un montón de lodo, dándole la vuelta para revelar media docena de lombrices rojas retorciéndose. Probablemente hay cientos de miles más moviéndose justo debajo de la superficie del montículo de un metro de altura de madera y roca de río triturada que se extiende ante él, equivalente a seis campos de fútbol americano, según la publicación.

Estos materiales naturales forman un biofiltro que puede reducir drásticamente el metano, el óxido nitroso y la contaminación del agua generados por las cantidades masivas de estiércol que cientos de vacas Holstein producen cada día, según el reporte. El negocio familiar de Agueda, Alberto Dairy, fue una de las primeras operaciones ganaderas en California en adoptar este enfoque de tratamiento de estiércol, desarrollado y patentado por la empresa chilena BioFiltro, según la fuente.

Ocho sistemas adicionales de vermifiltración ya están operando en lecherías estadounidenses, según la compañía, mientras que otros 16 están en construcción o programados para el próximo año, casi todos en California, según MIT Technology Review.

La vermifiltración es solo uno de varios métodos que agricultores, empresas y científicos están empleando para reducir la contaminación por estiércol mientras la industria ganadera enfrenta presión creciente para abordar los daños ambientales de una de las partes más malolientes del negocio, según la publicación. California, fácilmente el mayor productor de leche de la nación, ha establecido varios programas para promover su adopción, incluida una iniciativa que ha canalizado más de mil millones de dólares a las granjas, según el reporte.

Los investigadores enfatizan que se necesita mucho más trabajo para determinar los enfoques más efectivos, las compensaciones entre ellos y su éxito a largo plazo bajo condiciones reales de granja, según MIT Technology Review.

Agueda dice que él y su familia reconocieron la necesidad de adoptar nuevas prácticas a medida que las regulaciones ambientales se endurecían, según la fuente. Se sintieron atraídos por la vermifiltración porque es simple y relativamente barata en comparación con otras opciones de mayor tecnología, según el ganadero citado en el reporte.

"Los productores lecheros de California enfrentan constantemente más y más regulación", dice Agueda, parado junto a uno de los establos de la granja, según MIT Technology Review. "Esto me emociona, porque muestra cómo somos parte de la solución", añade.

EL PROBLEMA CRECIENTE DEL ESTIÉRCOL

El estiércol es responsable de una porción significativa de la contaminación climática de las operaciones ganaderas, según el reporte. El Instituto de Recursos Mundiales estima que la gestión de estiércol en granjas lecheras y porcinas representa el 1,6% de las emisiones de gases de efecto invernadero de Estados Unidos, según la publicación. A nivel mundial, el almacenamiento y procesamiento de estiércol representa aproximadamente el 10% de las contribuciones de la industria ganadera al cambio climático, según la misma fuente.

"Las granjas se han vuelto más grandes en las últimas dos décadas aproximadamente, por lo que hay mucho más estiércol, y eso tiene que almacenarse en algún lugar", dice Swati Hegde, gerente global de metano agrícola de la organización, según MIT Technology Review.

Típicamente, las granjas de ganado y cerdos rocían estiércol en lagunas o tanques, creando una mezcla maloliente y baja en oxígeno en la que prosperan microorganismos conocidos como metanógenos, según la publicación. Estos devoran hidrógeno, dióxido de carbono y otros compuestos y producen metano como subproducto, según el reporte. Otros microbios en la mezcla producen cantidades menores de óxido nitroso, según la fuente.

Ambos son gases de efecto invernadero particularmente potentes, con hasta 30 a casi 275 veces el poder de calentamiento del dióxido de carbono, respectivamente, durante un siglo, según MIT Technology Review.

La mezcla a menudo se esparce en los campos para agregar nutrientes al suelo, según la publicación. Cuando se hace excesivamente o de manera inadecuada, esta parte de la práctica puede contaminar el suelo o las aguas subterráneas con residuos de medicamentos, patógenos como salmonela y E. coli, y nitratos, según el reporte. Los nitratos que se filtran al agua potable se han vinculado a una variedad de riesgos para la salud humana, según la fuente. Y aquellos que fluyen hacia ríos, lagos y aguas costeras pueden generar floraciones de algas que envenenan peces, bloquean la luz solar, absorben oxígeno o forman grandes zonas muertas costeras desprovistas de vida marina, según MIT Technology Review.

IMPULSORES DE POLÍTICAS

Varias regiones, naciones y estados han aprobado regulaciones u ofrecido subsidios diseñados para limitar la contaminación del estiércol ganadero, pero hasta ahora, la mayoría de las iniciativas importantes se han centrado en la contaminación del agua en lugar de las emisiones de gases de efecto invernadero, según la publicación.

La Unión Europea, por ejemplo, restringe la cantidad de estiércol que los agricultores pueden aplicar a los campos y requiere que las naciones miembros monitoreen los niveles de nitrato en aguas subterráneas y superficiales, según el reporte. La Ley de Agua Limpia de Estados Unidos requiere que las grandes operaciones ganaderas obtengan permisos y desarrollen planes de gestión de estiércol que limiten la contaminación, según la fuente.

Pero California ha hecho posiblemente lo máximo para usar políticas gubernamentales específicamente para reducir las emisiones de metano del ganado, según MIT Technology Review. La industria lechera representa aproximadamente el 45% de la contaminación del estado por el potente gas de efecto invernadero, y más de la mitad proviene del estiércol, según estimaciones del gobierno citadas en la publicación.

En 2016, el estado promulgó una ley que requiere que las lecherías, vertederos y otras empresas reduzcan las emisiones de metano un 40% por debajo de los niveles de 2013 para 2030, como parte de un esfuerzo más amplio para reducir la contaminación de gases de efecto invernadero potentes pero de corta duración, según el reporte. La medida ordenó a la Junta de Recursos del Aire de California, la principal agencia reguladora climática del estado, establecer varios programas de incentivos para alentar a estas industrias a cambiar a prácticas más limpias, según la fuente.

"En términos de rentabilidad, beneficios a corto plazo, el metano puede contribuir mucho a alcanzar los objetivos climáticos", dice Tawny Mata, directora de la Oficina de Resiliencia y Sostenibilidad Agrícola de California, según MIT Technology Review.

Entre estos diversos programas, y la caída en el número de ganado en el estado, el sector lechero está en camino de reducir las emisiones anuales de metano en el equivalente a 5 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono para 2030, estima el estado, según la publicación. Eso aún quedaría aproximadamente 4 millones de toneladas por debajo del objetivo bajo la ley de 2016, según el reporte.

LAS DESVENTAJAS DE LOS DIGESTORES LÁCTEOS

Excluyendo la disminución en las poblaciones de rebaños, que ha sido impulsada por la creciente competencia internacional y el aumento de costos, la gran mayoría de las reducciones estimadas de metano de California provienen del uso de lo que se conoce como digestores anaeróbicos, según MIT Technology Review. Esta tecnología implica cubrir las lagunas de mezcla para evitar que el metano se escape al aire y luego canalizar el biogás a recipientes separados, donde se limpia y convierte en gas natural, según la publicación.

Bajo el programa de Estándar de Combustibles Bajos en Carbono de California, las lecherías que usan digestores para producir gas entregado en tuberías pueden ganar créditos y venderlos a refinerías de petróleo y otros grandes contaminadores, como medio para ayudar a esas empresas a cumplir sus propios requisitos de reducción de emisiones, según el reporte.

El gas puede entonces alimentar plantas de energía, producir hidrógeno o impulsar vehículos de gas natural, según la fuente. Estos usos aún liberan dióxido de carbono, pero el estado lo considera una victoria climática porque evita la liberación de metano, que atrapa aún más calor, según MIT Technology Review.

El rico flujo de ingresos del programa de California ha impulsado a cientos de granjas estadounidenses a instalar digestores anaeróbicos durante la última década, según la publicación. Desde 2020, ha producido más de mil millones de dólares para granjas, señalaron investigadores de Cal Poly en un documento el año pasado, según el reporte.

Pero hay una variedad de preocupaciones sobre este enfoque, según MIT Technology Review.

La primera es que solo es viable para granjas con aproximadamente 2.000 cabezas de ganado o más, porque el equipo es muy costoso de instalar, dice Frank Mitloehner, profesor y presidente del Departamento de Ciencia Animal de la Universidad de California en Davis, según la publicación.

"Para la gran mayoría de las lecherías, los digestores no serán una solución", dice, según el reporte.

Dado que el estiércol a menudo todavía se esparce por los campos, los digestores también hacen poco para abordar los problemas de contaminación del agua, e incluso pueden exacerbarlos debido a parte de la química que ocurre durante ese proceso, según la fuente.

Sin embargo, los enormes subsidios que fluyen hacia los digestores han desviado dinero, energía y atención de otras soluciones que pueden ofrecer mejores resultados ambientales generales, dice Danny Cullenward, investigador senior del Centro Kleinman de Política Energética de la Universidad de Pensilvania, quien ha estudiado de cerca el programa de California, según MIT Technology Review.

"Esa realmente no es una solución a escala, y está desviando una enorme fracción de recursos preciosos hacia lo que creo que en su mayoría no es la respuesta correcta", dice, según la publicación.

ALTERNATIVAS

Los altos costos iniciales y las limitaciones de los digestores han generado un interés creciente en soluciones alternativas, muchas de las cuales funcionan reduciendo la formación de metano en primer lugar en lugar de convertir ese metano en un combustible vendible, según el reporte.

Uno de los enfoques más baratos, fáciles y populares, conocido como separación sólida, utiliza maquinaria simple como una prensa de tornillo para exprimir gran parte del agua de la mezcla de estiércol, según MIT Technology Review. Los sólidos restantes están secos y expuestos al aire libre, alejándose de las condiciones sin oxígeno en las que se produce fácilmente el metano, según la publicación.

Otros métodos incluyen aumentar la acidez en las lagunas, burbujear aire a través de ellas o agregar microbios que comen metano a la mezcla, todos los cuales alteran la química de maneras que prometen reducir la cantidad de metano liberado, según el reporte. Una empresa, Sedron Technologies de Sedro-Woolley, Washington, también ha desarrollado una especie de enfoque de separación sólida de alta tecnología que extrae varios productos comercializables de los desechos animales, incluido un fertilizante orgánico líquido, según la fuente.

El estado de California estableció un par de programas adicionales para ayudar a los agricultores más pequeños a adoptar algunos de estos otros enfoques, denominados Programa de Gestión Alternativa de Estiércol y Programa Dairy Plus, según MIT Technology Review.

La mayor parte de los fondos se han destinado a sistemas de separación sólida, según la publicación. Pero el estado ha proporcionado más de 18 millones de dólares para apoyar 15 proyectos de vermifiltración, según el reporte. Alberto Dairy ha recibido casi 2 millones de dólares entre los dos programas, según la fuente.

VACAS OREO

Mientras conducía por un camino polvoriento que bordea la lechería, bovinos blancos y negros, conocidos cariñosamente como vacas Oreo, estiraban sus cabezas a través de las barandillas de un establo abierto, mordisqueando ensilaje dorado esparcido a lo largo de la estructura, según MIT Technology Review. El abuelo de Agueda, Antonio Alberto, fundó la lechería hace 45 años en la cercana Atwater, California, pero finalmente se estableció en Hickman, población 604, en 1989, según la publicación.

Era mediados de marzo pero ya superaba los 80 grados Fahrenheit en el Valle Central, que está aislado del aire fresco del Pacífico por la cordillera costera, según el reporte. Tallos de avena de medio metro de altura se balanceaban en campos que se extendían hasta una línea de almendros en la distancia, según la fuente.

Agueda, quien se graduó de Fresno State el año pasado y ahora ayuda a dirigir las operaciones en la granja, se reunió con el reportero y Mitloehner de UC Davis, quien ha estudiado los efectos de la vermifiltración, a lo largo del costado del establo, según MIT Technology Review. UC Davis no tiene afiliación con la granja, pero la universidad ayudó a facilitar la reunión, según la publicación.

Los guió por caminos de tierra mientras explicaba el funcionamiento del sistema de vermifiltración, que comenzaron a usar en octubre de 2024, según el reporte.

Como antes, un sistema de lavado lava el estiércol de los pisos de los establos hacia un gran pozo de recolección, según la fuente. Pero ahora un conjunto de bombas lo canaliza a través de una serie de grandes artilugios metálicos en forma de V que se encuentran en una plataforma de concreto cercana, donde pantallas mecánicas separan la mayoría de los sólidos del agua, según MIT Technology Review.

Una cinta transportadora se lleva los sólidos, que la granja composta para cama de vacas o fertilizante, según la publicación. El líquido restante se mueve a través de un sistema de tuberías, primero a estanques de sedimentación y luego a un sistema de riego suspendido sobre los lechos de vermifiltración, según el reporte. La larga estructura tubular corre sobre los montículos en ruedas colocadas en pistas de grava, humedeciendo las astillas de madera a medida que avanza, según la fuente. Las lombrices y varios microbios que residen en el biofiltro luego se ponen a trabajar consumiendo gran parte del material sólido restante, según BioFiltro citado en MIT Technology Review.

"Una vez que el agua se rocía en la parte superior, tarda aproximadamente cuatro horas de principio a fin para que se filtre y drene hasta el final", dice Agueda, según la publicación.

Luego difiere a Mitloehner para explicar la ciencia de lo que sucede mientras lo hace, agregando: "Yo solo soy el lechero", según el reporte.

LA CIENCIA

Mitloehner dice que era escéptico de las afirmaciones de BioFiltro cuando las escuchó por primera vez, particularmente la afirmación de que el sistema podría eliminar casi por completo el nitrógeno y, con él, las diversas formas de contaminación que puede producir, incluidos el amoníaco y los nitratos, según MIT Technology Review.

Así que decidió estudiar una configuración similar en Fanelli Dairy, una operación en Hilmar, California, a unas 20 millas al sur, según la publicación. Él y sus colegas monitorearon las emisiones de muestras de aguas residuales que se tomaron del sistema antes y después de que el líquido se moviera a través del filtro, según el reporte. En un documento publicado en 2018, los investigadores concluyeron que la vermifiltración redujo las emisiones de amoníaco del agua resultante en aproximadamente un 90%, según la fuente.

BioFiltro, cuyo lema es "soluciones impulsadas por lombrices", afirma que su tecnología "cataliza el poder digestivo de las lombrices y los microbios para eliminar hasta el 99% de los contaminantes de las aguas residuales", según MIT Technology Review.

Pero Mitloehner cuestiona cuán grande es el papel que juegan los invertebrados en el proceso, llamándolo "una especie de narrativa atractiva", según la publicación.

Su interpretación es más simple: las rocas y las astillas de madera forman un filtro poroso que reemplaza el ambiente anaeróbico de una laguna de estiércol con uno aeróbico, según el reporte. Y en ese ambiente rico en oxígeno, prosperan diferentes tipos de microbios, según la fuente.

Su estudio sugiere que estos microbios son altamente efectivos para convertir compuestos de nitrógeno en el estiércol en gas nitrógeno, un gas benigno que constituye el 78% de la atmósfera de la Tierra, en lugar de amoníaco, según MIT Technology Review. Eso es notable porque mientras el amoníaco en el estiércol actúa como fertilizante cuando se aplica a los campos, también se convierte en los nitratos que pueden filtrarse a las aguas subterráneas, según la publicación.

Varios estudios más recientes, que fueron parcial o totalmente financiados por BioFiltro y uno de sus socios de distribución regional, Organix, produjeron resultados igualmente prometedores, según el reporte. Por ejemplo, un estudio de 2022 en Bioresource Technology Reports, también realizado en Fanelli Dairy, concluyó que el filtro eliminó casi el 85% del nitrógeno en las aguas residuales de la operación, según la fuente.

Pero un giro desconcertante es que cuando se trata de metano, esos estudios y el independiente de Mitloehner encontraron resultados casi opuestos, según MIT Technology Review.

Mientras que tanto los estudios apoyados por la empresa como por el socio concluyeron que el filtro eliminó la gran mayoría de la contaminación por metano, el estudio de Mitloehner encontró que las emisiones de metano fueron casi un 85% más altas que las de la laguna, según la publicación.

En un intercambio de correos electrónicos de seguimiento, Mitloehner enfatizó que no es apropiado comparar sus resultados con los que surgieron del otro estudio en la misma lechería, porque los equipos usaron métodos, instrumentos y períodos de medición muy diferentes, según el reporte. Además, el enfoque de su investigación fue el efecto sobre el nitrógeno, según la fuente.

Dijo que es "completamente razonable" y "biológicamente plausible" que la vermifiltración pueda reducir sustancialmente las emisiones de metano, simplemente creando ese ambiente aeróbico, según MIT Technology Review.

"Dicho esto, sería cauteloso al llamar a la magnitud de la reducción un tema completamente resuelto", agregó, según la publicación. "Si bien los estudios disponibles, incluidos los que mencionaste, apuntan en la misma dirección general, el número de estudios independientes sigue siendo relativamente limitado, y los resultados pueden variar", añadió.

Patrick Beckett, vicepresidente de calidad e investigación y desarrollo de BioFiltro, también enfatizó que hubo diferencias cruciales en la metodología del estudio de Mitloehner que podrían haber afectado sus hallazgos sobre metano, según el reporte.

Además, dijo que el financiamiento de Organix vino a través de una subvención del estado de Washington y describió ese estudio y el que apoyó BioFiltro como investigación "de alta calidad, revisada por pares" que "ha sido presentada a otras terceras partes técnicas para revisión y aceptación", según la fuente citada en MIT Technology Review.

Beckett dice que está de acuerdo en que revisiones independientes adicionales de los sistemas de BioFiltro son "justas y necesarias" y señala que otros estudios han ocurrido o están en curso, según la publicación.

"Dicho esto", escribió Beckett en una respuesta por correo electrónico a preguntas de MIT Technology Review, "parece irrazonable que BioFiltro sea sometido a un estándar de no poder invertir en investigación técnica por terceros calificados para aprender más sobre las capacidades de nuestra tecnología, y usar los resultados de esa investigación para ingresar a nuevos mercados y comprender el valor que podemos aportar a proyectos o industrias enteras más allá del tratamiento de agua", según el reporte.

DINERO DE LA LECHE

BioFiltro ya está construyendo un modelo de negocio en torno a los hallazgos disponibles, según MIT Technology Review.

La empresa, fundada en 2009, ha estado vendiendo sus sistemas o servicios de vermifiltración a otras industrias en todo el mundo durante años, según la publicación. Dice que hay alrededor de 225 operando en nueve países, en sitios que incluyen instalaciones municipales de tratamiento de aguas residuales, bodegas, procesadores de frutas y otras operaciones industriales, según el reporte.

Pero BioFiltro, cuya sede estadounidense está en Davis, California, está viendo una demanda creciente entre las lecherías a medida que la industria enfrenta una presión creciente para abordar la contaminación por estiércol, según la fuente. A finales del año pasado, recaudó 35 millones de dólares que la empresa dice que utilizará, en gran parte, para acelerar su crecimiento en todo el sector, según MIT Technology Review.

En una entrevista, Sarah Ploss, vicepresidenta senior de agricultura de la compañía, explica la plantilla financiera básica de cómo funciona con las lecherías: BioFiltro paga, posee, instala y opera el sistema, según la publicación. La granja, a su vez, cubre una parte de los costos adicionales de electricidad, operaciones y mantenimiento, según el reporte.

Ploss dice que la lechería recupera agua limpia y la capacidad de concentrarse en lo que mejor hace: producir leche, según la fuente. Por su parte, BioFiltro puede generar créditos de carbono a partir de la reducción de gases de efecto invernadero, que luego puede vender a fabricantes de bienes de consumo empaquetados que buscan formas de abordar las emisiones en toda su cadena de suministro, dice, según MIT Technology Review.

BioFiltro dice que Verra, que establece estándares y evalúa proyectos de acreditación de gases de efecto invernadero, ha registrado dos de sus proyectos: Royal Dairy y Moxee Dairy, ambos en Washington, según la publicación.

El gigante suizo de confitería Nestlé ha comprado más de 150.000 créditos generados por el sistema de vermifiltración de Royal Dairy, según una base de datos de compensaciones administrada por CarbonPlan, que evalúa la integridad científica de los programas de acción climática, según el reporte. Ploss dijo que BioFiltro ha vendido más de 200.000 créditos del proyecto hasta ahora, y agrega que aseguró un comprador diferente para un proyecto en California, que dijo que no podía nombrar, según la fuente citada en MIT Technology Review.

Tres proyectos adicionales que involucran sistemas de BioFiltro tomaron los pasos iniciales para registrarse a través de Verra pero no avanzaron y no se construyeron, dijo Ploss en un correo electrónico, según la publicación. La solicitud de registro para Alberto Dairy estima que el sistema allí reducirá las emisiones en el equivalente a más de 30.000 toneladas métricas de dióxido de carbono por año, según el reporte.

BioFiltro también podría aprovechar otra fuente de ingresos: vender lo que llama vermicompost, un rico aditivo para el suelo compuesto por los materiales sobrantes en el biofiltro, incluidos los excrementos de lombrices, una combinación de capullos, excrementos y restos, según MIT Technology Review. Al por menor, los excrementos de lombrices pueden costar más de 500 dólares por tonelada, según la publicación.

Beckett dice que la compañía todavía está desarrollando ese mercado pero señala que podría ayudar a la industria a compensar los crecientes costos de fertilizantes, según el reporte.

"Creo que vamos a permitir un uso y adopción a mayor escala que podría ser significativo para la agricultura", dice, agregando: "Estas se convertirán básicamente en instalaciones de producción de suelo", según la fuente citada en MIT Technology Review.

PREOCUPACIONES

Determinar qué tan bien funcionan la vermifiltración y otros enfoques de gestión de estiércol requerirá más tiempo y más investigación, dicen los expertos, según la publicación.

Katharine Dickson, científica de emisiones agrícolas que recientemente terminó un programa posdoctoral en UC Davis, dice que debería haber contabilidad en el campo para garantizar que cualquiera de estos métodos esté funcionando tan bien como se esperaba, o en el grado que asumen los programas de políticas gubernamentales, según el reporte. Todo lo cual es complicado de lograr dados los procesos biológicos dinámicos que se desarrollan en animales vivos y comunidades microbianas en granjas abiertas, agrega, según la fuente citada en MIT Technology Review.

"La vermifiltración, por ejemplo, depende de una población viva de lombrices de tierra cuyo rendimiento es sensible a la temperatura, la humedad y la toxicidad, y puede cambiar con las variaciones estacionales", dice Dickson, según la publicación.

Los expertos también señalan que se necesita más investigación independiente para validar las afirmaciones de reducción de emisiones de cualquier tecnología de gestión de estiércol, incluida la vermifiltración, según el reporte. La variabilidad en los resultados de los estudios sobre metano subraya la necesidad de más datos bajo diferentes condiciones y con metodologías estandarizadas, según MIT Technology Review.

A pesar de las incertidumbres, la presión sobre la industria lechera para reducir su huella ambiental continúa creciendo, según la publicación. Con California liderando el camino en regulaciones y programas de incentivos, es probable que más granjas exploren alternativas a los digestores anaeróbicos tradicionales en los próximos años, según el reporte.

Para Agueda y su familia en Alberto Dairy, la vermifiltración representa una apuesta por un futuro más sostenible, según MIT Technology Review. "Queremos demostrar que los productores lecheros pueden ser parte de la solución al cambio climático", dice Agueda, según la fuente citada en la publicación.