Gestión de impactos por emisiones odoríferas procedentes de actividades ganaderas

El procedimiento para abordar un estudio de impacto por olores incluye la identificación de las fuentes generadoras de olor, la cuantificación de la tasa de emisión de olor y la valoración del riesgo de crear impacto en los alrededores de la misma.

La mayoría de las emisiones producidas por la ganadería intensiva se generan como consecuencia de procesos naturales, como el metabolismo del animal y la degradación de los purines o estiércoles. En términos generales, las principales etapas que actúan como generadoras de olor en una explotación son las actividades desarrolladas en los alojamientos, el almacenamiento y la gestión de deyecciones ganaderas.

Las emisiones son muy variables y dependen de numerosos factores, especialmente aquellos asociados al diseño y mantenimiento de las instalaciones, así como el tipo de gestión realizada durante el almacenamiento, tratamiento y aplicación agrícola de las deyecciones. En la Tabla 1 se muestra un resumen de los focos y factores que influyen en la generación y emisión de olores en una granja.

En general, la cantidad, calidad y composición de las deyecciones ganaderas junto a la manera como éstas se manejan y almacenan son los principales factores que determinan los niveles de emisión de sustancias contaminantes y olorosas. Por ello, es de vital importancia considerar todos los factores que influyen en las características y la composición de los estiércoles y purines generados en una granja.

Estos factores resultan afectados, en primer lugar, por el tipo de pienso suministrado definido por la concentración de nutrientes y por la eficacia con que el animal lo puede transformar en producto. Debido a la alta variabilidad en las características de los piensos, la concentración en nutrientes de las deyecciones ganaderas también es variable.

Las medidas aplicadas posteriormente y asociadas a los alojamientos y sistemas de recogida de las deyecciones, el almacenamiento y tratamientos aplicados, afectarán por igual a la composición y características finales de las deyecciones así como a las emisiones derivadas de su aplicación agrícola. Como consecuencia de esta gran variabilidad se hace patente la necesidad de que cada instalación identifique sus propias fuentes generadoras de olor y las incluya en un Plan de Gestión de Olores (PGO) para poder incidir en aquellas en el momento de plantear estrategias de reducción o minimización de impactos.

A la hora de establecer un Plan de Gestión de Olores, se han de considerar todos los factores que afectan a las características y composición de los estiércoles y purines producidos en una granja. Foto: Odournet.

La metodología más aconsejable para calcular la tasa de emisión de olor derivada de las explotaciones ganaderas se basa en hacer uso de los factores de emisión, ya que la mayoría de instalaciones no están confinadas y poseen numerosos focos de olor fugitivos difíciles de cuantificar.

Los factores de emisión son valores numéricos basados en multitud de muestras analizadas por olfatometría dinámica procedentes de diferentes instalaciones ganaderas, que han proporcionado una tasa de emisión por unidad de animal. Así, la cuantificación consiste en multiplicar la tasa de emisión de olor establecida para cada tipo de animal por el número total de animales de este mismo tipo que posee la instalación.

Existen numerosas publicaciones que proporcionan factores de emisión de olor para este sector (Clarkson y Misselbrook, 1991; EA, 2003; EPA, 2001; Melse y Ogink, 2005; Peirson y Nicholson, 1995). La Tabla 2 muestra los factores de emisión aplicables en explotaciones ganaderas según el reglamento de 'Molestia por Olores y Ganadería de los Países Bajos (VROM, 2006)'.

El impacto de las emisiones olorosas en las inmediaciones de la explotación dependerá, básicamente, de la magnitud de la tasa de emisión de la instalación, de la proximidad de los receptores sensibles y de la topografía local y condiciones meteorológicas predominantes. Para tener en cuenta todos estos aspectos y determinar los valores de inmisión de olor generados por la actividad, será necesaria la aplicación de los modelos matemáticos de simulación de dispersión de olores.

La mayoría de los modelos de dispersión atmosférica utilizados para caracterizar los impactos en situaciones de pequeña escala (> 10 km) son modelos gaussianos, como por ejemplo: ISCST (Industrial Source Complex Short Term), Aermod, ADMS o Pluimplus (modelo normativo en los Países Bajos). Los modelos gaussianos son modelos en estado estacionario, que calculan la distribución de las concentraciones a nivel del suelo a sotavento de la fuente de emisión. Este enfoque tiene varias limitaciones que, habitualmente, redundan en una sobreestimación del impacto, como la poca capacidad para simular debidamente las condiciones de bajas velocidades de viento.

Existe una nueva generación de modelos que permiten una simulación más ajustada a la realidad de emisión, salvando muchas de las limitaciones de los modelos gaussianos. Este es el caso del modelo Calpuff, que considera la emisión como una serie de descargas puntuales ('puff') que son recogidas por el flujo de viento y se dispersan a medida que se mueven a lo largo de la capa superficial de la atmósfera. En este sentido, el modelo Calpuff permite modelar situaciones muy comunes en climas mediterráneos (bajas velocidades de viento y elevados porcentajes de calma) sin sobrestimar el área de impacto por olores (Van Harreveld et al., 2009).

Los resultados de los modelos de dispersión se presentan en mapas que muestran la concentración de olor en los alrededores del foco emisor, identificando aquellas zonas donde la concentración excede los criterios de impacto considerados como aceptables. Estos mapas se elaboran mediante isodoras, líneas que conectan puntos con igual frecuencia de ocurrencia de olor. Estos contornos indican, por ejemplo, el área donde el 98% de las horas del año la máxima concentración a nivel de terreno (en inmisión) promediada en 1 hora es de x ou_E·m-³. En notación abreviada: C_{98, 1-hora} = x ou_E·m-³.

Actualmente no existe ninguna normativa específica a nivel de la Unión Europea que establezca criterios de calidad de aire en referencia a los olores. No obstante, en algunos estados miembros existen guías y regulaciones que limitan las emisiones olorosas para cada actividad y establecen criterios de calidad de aire aceptables (EA, 2002; EA, 2005; EPA, 2001; MWLA, 2005).

La única referencia en España fue emitida por la Direcció General de Qualitat Ambiental del Departament de Medi Ambient i Habitatge de la Generalitat mediante el Borrador de Anteproyecto de Ley contra la Contaminación Odorífera (DMAH, 2005). El carácter del citado documento es preventivo y se refiere a todas aquellas actividades potencialmente generadoras de olor, ganaderas incluidas. Asimismo, fija unos valores de inmisión de olor a alcanzar en las áreas residenciales de afectación mediante el uso de la mejor tecnología disponible (MTD) y la aplicación de buenas prácticas de gestión o bien con la implantación de medidas correctoras. Según esta normativa, el criterio indicativo de impacto para olores procedentes de actividades ganaderas se fija en de C_{98, 1hora} = 5 ou_E·m-³. Este criterio se traduce en decir que el 98% de horas del año, la máxima concentración de olor a nivel de terreno como promedio horario no puede superar las 5 uo_E·m-³, ya que por debajo de este nivel de olor es poco probable que se presenten molestias por olores en la población expuesta.

Cuando se trata de valorar el impacto que causan las actividades ganaderas, algunos estudios relacionan distancia entre las granjas y núcleos urbanos. En Alemania, también se regulan estas separaciones según el tipo de ganado, estabulación, alimentación y capacidad productiva de la explotación.

La asociación entre el percentil 98 con las molestias por olores en un entorno cercano de una determinada actividad se ha determinado mediante estudios epidemiológicos de dosis-efecto, realizados especialmente en Holanda. Así, se ha establecido el efecto de los olores de ganado a la población mediante cuestionarios y la recopilación de quejas a lo largo del tiempo, diferenciando la mayor o menor tolerancia al olor entre submuestras de población. En el caso de Holanda, para olores procedentes de actividades ganaderas el criterio indicativo de impacto según el Reglamento de Molestia por Olores y Ganadería se fija en C_{98, 1hora} = 8 ou_E·m-³ (VROM, 2006).

Existen otros estudios, elaborados en Holanda y en Inglaterra, donde se ha valorado el impacto que pueden ocasionar las actividades ganaderas en función de la distancia entre éstas y los receptores potenciales (EPA, 2001). Éste también es el caso de Alemania, donde se regulan estas separaciones en función del tipo de animales, estabulación, alimentación suministrada, etc., y de la capacidad productiva de la explotación (VDI3473p1, 1994). Por ejemplo, según la citada normativa, para una explotación de 1.200 terneros grandes, las distancias mínimas legisladas entre la explotación y una zona residencial varían entre 540 y 740 metros en función del tipo de estabulación, alimentación, etc.

Otro criterio interesante a mencionar es el que fija la guía de evaluación ambiental para explotaciones ganaderas de la EPA en Australia (EPA, 2008). En este caso, una explotación ganadera con más de 200 cabezas de terneros de engorde se ha de ubicar a más de 500 metros de una residencia y a más de 1.500 de un núcleo urbano.

En cualquier sector, y según la Directiva IPPC, es básico el uso de las MTD para la lucha contra la contaminación. El Documento Actual de Referencia Europeo de las MTD para la Cría Intensiva de Aves de Corral y Cerdos (BREF, 2003) era revisado por el grupo de trabajo técnico hasta el mes de junio del año 2010, cuando se presentó esta ponencia durante el II Congreso Español de Deyecciones Ganaderas, en el marco de Expoaviga 2010. En aquel momento, se preveía la presentación, un mes después, del primer borrador de dicha versión revisada (EC, 2009).

Las MTD para controlar las emisiones de olor en el sector ganadero se enfocan en la prevención mediante la aplicación de buenas prácticas que permitan reducir la generación de olores, su transferencia a la atmósfera y la superficie expuesta de las deyecciones. Si a pesar de haber aplicado todas las medidas razonables de prevención se siguen generando molestias por olores, será necesario considerar las tecnologías finalistas de control adecuadas en función de la naturaleza y tipo de fuente de emisión. Este hecho requiere confinar las emisiones de olor en el punto de generación y extraerlas hacia un sistema de tratamiento con el mínimo de emisiones fugitivas.

En cuanto a buenas prácticas, cabe resaltar una serie de aspectos generales. Para empezar, una de las primeras fases para prevenir el impacto por olores es la planificación y ordenación territorial, localizando las actividades ganaderas a una distancia suficiente de casas aisladas o núcleos habitados. Igualmente, varias decisiones del ganadero, como la ubicación de las zonas de almacenamiento de purines y estiércoles, los momentos de realizar ciertas operaciones evitando condiciones meteorológicas adversas (vientos predominantes en dirección a los receptores potenciales, estabilidad atmosférica, días del año en que los receptores realizan actividades de ocio al aire libre), etc., pueden jugar un papel muy importante a la hora de reducir el impacto por olores. Otras consideraciones esenciales son la implementación de un PGO (detallado más adelante) y establecer programas de mantenimiento y de limpieza que garanticen que los equipamientos permanecen en buen estado y que los animales y las instalaciones en las que permanezcan estén limpios.

Aplicación de técnicas nutricionales

Las técnicas de nutrición pretenden evitar el exceso de nutrientes ingeridos y mejorar la eficacia de utilización de los mismos por parte del animal. Reduciendo la excreción de nutrientes (nitrógeno y fósforo) y, por tanto, su concentración en las deyecciones, se pueden reducir las emisiones que se generarían a lo largo de todo el proceso (alojamientos, almacenamiento, gestión y aplicación agrícola). La adopción de estas técnicas ha permitido disminuir las emisiones de amoníaco hasta un 50% en cerdos, aves y vacas (Melse et al., 2009). Sin embargo, a nivel de olor tienen un efecto nulo (Lyngbye et al., 2006) o limitado, entre el 25-30% (EPA, 2001). De la misma manera, no ha sido demostrada la eficacia de reducción de olores mediante el uso de aditivos (EA, 2005).

Aplicación de mejoras en el diseño y manejo de los alojamientos

El diseño de los sistema de alojamiento, es decir, la combinación del tipo de suelo y el sistema de recogida y eliminación de las deyecciones, determina en gran medida el nivel de emisión de amoníaco. En este sentido, las mejoras aplicadas van orientadas en prevenir y reducir este compuesto, alcanzándose eficacias de reducción entre el 30% y el 80% (BREF, 2003; Melse et al., 2009). A la vez, también consiguen reducir los niveles de olor (EPA, 2001). Las técnicas más destacadas son la reducción de la superficie de emisión de las deyecciones (las emisiones de olor incrementan con la superficie de suelo enrejillado), la rápida retirada de las deyecciones hacia el exterior de los alojamientos, el enfriamiento de la superficie del purín, el aumento del contenido de paja y su renovación para retener mejor el N en el caso de los estiércoles, o la modificación de las propiedades físico-químicas de la deyecciones (reducción del pH).

Optimización de la ventilación de las naves

Los sistemas de ventilación y climatización se deben ajustar en función de las necesidades y confort de los animales. La tasa de ventilación varía en función de la estación del año. Cuando las temperaturas exteriores son elevadas, la tasa de renovación del aire interior tiende a aumentar y con ella las emisiones de olor. Existen estudios que indican tasa de emisión de olor entre 3 y 5 veces superiores durante el verano (Lyngbye et al., 2006), cuando existe un mayor riesgo de causar molestias por malos olores en la comunidad vecina, en comparación con el invierno. Algunas experiencias han demostrado reducir la tasa de emisión de olor mediante el enfriamiento del aire de entrada (Lyngbye et al., 2006).

Por el contrario, las tasas de ventilación pobres pueden provocar un exceso de humedad y una excesiva acumulación de olor. En el caso de las explotaciones porcinas, una renovación insuficiente del aire con una temperatura excesivamente elevada interior de los alojamientos, puede modificar el comportamiento de los animales provocando un aumento de las emisiones amoniacales.

Optimización de la dispersión atmosférica de los olores

En naves con ventilación forzada, los ventiladores que dirigen las emisiones en altura por encima del techo son mejores que los situados en las paredes laterales, ya que los primeros consiguen una mayor dispersión del aire residual con el viento. En los alojamientos ventilados mecánicamente, levantando el punto de emisión 4-5 metros sobre el nivel del techo se limitan los efectos de turbulencias y aumenta la dilución de los olores en dirección sotavento. Este hecho es especialmente notable a distancias relativamente cortas, hasta 300 metros. Es decir, conduciendo la ventilación a través de una única chimenea que emita a un nivel más elevado mejorará aún más la dispersión de los olores, aunque este hecho puede provocar que éstos se detecten en puntos más alejados. En general, incrementando la altura de la chimenea entre 10 y 25 m, puede conseguirse un beneficio muy significativo en términos de dilución en dirección sotavento. Sin embargo, el cálculo de la altura mínima necesaria de la chimenea requiere utilizar los modelos de dispersión de olores.

En resumen, el aire residual se debe evacuar a través de una chimenea con altura suficiente, en dirección vertical ascendente a través del tejado y sin cubiertas que dificulten su circulación. A la vez, impulsando de manera adicional la pluma de aire, es decir, optimizando la velocidad vertical del flujo de emisión, aumenta la altura efectiva de emisión de los olores y beneficia la dilución en dirección sotavento. Las velocidades óptimas de salida se sitúan entre 10 y 20 m·s^-1.

Aplicación de agentes modificadores del olor

Al aplicar agentes modificadores se descargan al ambiente ciertas sustancias volátiles que se mezclan directamente con el aire oloroso con el objetivo de enmascararlo, contrarrestarlo o neutralizarlo. No obstante, existen pocos datos que demuestren cuantitativamente su eficacia en términos de reducción olores. Estos sistemas pueden ser beneficiosos durante periodos cortos de tiempo en situaciones problemáticas puntuales. A largo plazo pueden ser contraproducentes, ya que el olor enmascarado puede provocar molestias, sobre todo si la intensidad de éste es superior al del olor original.

Aplicación de MTD durante el almacenamiento y manejo de estiércoles y purines

Durante el almacenamiento y bajo condiciones adversas, pequeños volúmenes de aire altamente concentrados pueden desplazarse muy lejos y ser percibidos a sotavento causando un impacto significativo. Justo por encima de la superficie donde se almacenan los purines, por ejemplo, se pueden alcanzar concentraciones de olor que superan las decenas y hasta cientos de miles de ou_E·m-³, mientras que las emisiones derivadas de la ventilación de los alojamientos raramente alcanzan valores de 5.000 ou_E·m-³. En este contexto, tanto el almacenamiento como el manejo de las deyecciones son fases donde existe la oportunidad de minimizar los impactos por olor.

El almacenamiento de purines en las granjas se puede realizar mediante tanques o balsas. Para reducir las emisiones de olor es importante reducir la evaporación de gases desde la superficie y ubicar las balsas en función de los vientos dominantes y lejos de áreas residenciales. Se puede mantener el nivel de evaporación bajo si la agitación y la turbulencia del purín es mínima, favoreciendo la aparición de una costra superficial. Las emisiones derivadas de una superficie con turbulencia, comparadas con una superficie sin agitación, incrementan en un orden de magnitud de 10. Así, en sistemas abiertos el llenado del purín debe efectuarse desde la base y aportar agitación sólo antes de su aplicación para minimizar su heterogeneidad. Otra alternativa es reducir el área superficial de la zona de almacenamiento mediante balsas de menor diámetro y más profundas.

La técnica más efectiva para minimizar la tasa de emisión se logra cubriendo los sistemas de almacenamiento, aunque a veces esto conlleve problemas de manejo y costes. Las cubiertas pueden ser fijas, de tipo rígido o tipo flexibles, o flotantes. Las coberturas nuca deben ser herméticas, salvo cuando se asocien a la producción de biogás, a fin de evitar la acumulación de gases tóxicos y el riesgo de explosión. En el caso de las cubiertas fijas, la concentración de olor en 'headspace' puede ser extremadamente elevada y, si al retirar la cubierta no se diluye adecuadamente, puede provocar molestias significativas a los receptores cercanos. Las cubiertas flotantes como ventaja no tienen 'headspace', sin embargo, no funcionan adecuadamente si no se logra minimizar las turbulencias en la superficie. Existen algunas configuraciones nuevas de cubiertas flotantes permanentes, por ejemplo una lona de plástico (PVC) reforzada de 1mm de espesor, que incorporan un sistema de extracción de emisiones.

Para disminuir la generación de olores durante el almacenamiento de deyecciones sólidas, como la gallinaza, ésta debe permanecer seca y en un granero o zona cubierta, con suelo impermeable y suficiente ventilación. Pueden construirse paredes (de madera, cemento o ladrillo) que actúen de pantallas contra el viento, localizando la apertura del almacén a sotavento de la dirección predominante del viento.

Aplicación de MTD durante la dispersión de estiércoles y purines sobre el campo

Las emisiones olorosas derivadas de la aplicación agrícola de las deyecciones son uno de los principales motivos de molestias y quejas de las comunidades cercanas. Durante su aplicación los olores pueden detectarse a distancias entre 1.000 y 3.000 metros del campo. Sin embargo, existen diversos factores que afectan este impacto durante y después de la aplicación, como el potencial de olor de las deyecciones (en especial si contienen algún otro tipo de residuo), la duración y método de almacenamiento y tratamiento previo, los equipos y métodos de aplicación, la dosis de aplicación y las condiciones meteorológicas en el momento de la aplicación.

La aplicación mediante un esparcidor en superficie convencional, con un sistema de plato difusor, produce unas pequeñas gotas que maximizan la liberación de compuestos olorosos. Cuanto más grandes sean las gotas, menores serán sus trayectorias y menor la liberación de olores en el momento de la aplicación, aunque los problemas pueden permanecen después. En este sentido, cuando existan receptores potenciales cerca, este tipo de técnicas de aplicación no se recomiendan.

Algunas de las técnicas de aplicación que permiten minimizar las emisiones de olor, con su correspondiente nivel de reducción en comparación con la utilización de un esparcidor en superficie convencional, son: sistema de mangueras que aplican directamente el purín sobre la superficie del terreno con un 55%-60% de reducción de olor, sistema de discos que aplican el purín mediante una hendidura somera en el terreno con un 55%-60% de reducción de olor, y la inyección del purín en el terreno, con un 85% de reducción de olores en inyecciones superficiales con surco cerrado (50-80 mm) y profundas (120-130 mm).

El PGO define las pautas de comportamiento a seguir para lograr una correcta gestión de olores. Como mínimo debería incluir los siguientes aspectos:

- Identificación del personal con funciones y responsabilidades para asegurar que el sistema de gestión de olores se establezca, implemente, mantenga y mejore.

- Identificación de los focos de olor y la cuantificación de su tasa de emisión.

- Enumeración de las medidas preventivas y/o correctoras así como las buenas prácticas aplicadas para minimizar las emisiones de olor en cada foco previamente identificado.

- Descripción del mecanismo de monitorización que permita supervisar la eficacia y los parámetros críticos de cada elemento controlador de olor.

- Protocolo de emergencia que defina todas aquellas situaciones potenciales que puedan causar impacto por olores y la respuesta a adoptar si acontece.

- Definición de todos los procesos de registro y manejo de los episodios y las quejas por olores. Especialmente definir cómo se reciben, documentan y responden las quejas.

En este contexto, para poder demostrar la aplicación de las MTD, todas las prácticas y estrategias de reducción de olores deberían quedar reflejadas en el PGO.

Las tecnologías actualmente más utilizadas son químicas, como el lavado químico, o biológicas, como los biolavadores (biotrickling filter) o la biofiltración. En Holanda, más de 900 explotaciones aplican este tipo de tratamientos, depurando un total de 79 millones de m³·h^-1. Actualmente se aprecia una tendencia creciente en el uso de estas tecnologías en el norte de Europa, que coincide con el aumento de escala de las explotaciones para reducir los citados costes de tratamiento, y con la necesidad de cumplir las regulaciones medioambientales europeas de calidad del aire.

Numerosos estudios muestran eficacias de eliminación de amoníaco superiores al 90% y entre el 50-90% cuando se utilizan los lavadores ácidos y los biolavadores, respectivamente, para tratar las emisiones procedentes de los alojamientos de las explotaciones ganaderas (BREF, 2003; Hahne et al., 2000; Melse et al., 2005). Sin embargo, a nivel de olor las reducciones son más limitadas.

Las eficacias de eliminación de olores de un equipo de tratamiento de aire en una explotación ganadera diseñado para eliminar exclusivamente amoníaco suelen ser del orden del 30% para los lavadores químicos y del 45% para los biolavadores (Melse et al., 2005). Este hecho se debe a que el olor procedente de las granjas es una mezcla compleja de muchos compuestos (Aarnink et al., 2005) que no sólo incluye los que se eliminan con facilidad, como los solubles y fácilmente biodegradables en el caso del biolavado y los compuestos alcalinos en el caso del lavado ácido.

La eficacia de eliminación de olores de estos equipos se puede mejorar ajustando el diseño y la estrategia operativa de las unidades de control, alcanzando así en ciertas ocasiones eficacias de hasta el 90-95%. Sin embargo, estas mejoras implican mayores costes de inversión y mantenimiento por unidad de volumen de aire tratado.

Una mejora sería añadir más de una fase de tratamiento, de manera que cada una pretenda eliminar unos compuestos objetivo y a la vez aumente el tiempo de retención de los gases en el interior de los equipos de depuración. Este es el caso de emplear un biofiltro después de haber tratado previamente las emisiones mediante lavado químico. A pesar de que los biofiltros han sido ampliamente utilizados en explotaciones ganaderas, especialmente en Holanda, las altas concentraciones de amoníaco y las partículas de polvo pueden condicionar su efectividad a largo plazo. Con este pretratamiento se evitarían los problemas de acidificación y obturación del medio de relleno. Siguiendo el mismo enfoque, es posible añadir una segunda fase de lavado oxidante en lugar de la biofiltración, mediante por ejemplo peróxido de hidrógeno, ozono o radiación UV. Finalmente, otra alternativa aún en fase de investigación y que opera únicamente en algunas granjas, es un prototipo que combina los conceptos de lavado ácido, biolavado, cortinas de agua y biofiltración (Ogink et al., 2008).

El rendimiento de eliminación de olores en el caso de los biolavadores se puede mejorar con un control y monitorización del proceso adecuados. Por ejemplo, evitando la acumulación de NH_³ y NO_²- en el sistema, compuestos que pueden resultar tóxicos e inhibir la actividad microbiana.

Por último, aún es necesario más desarrollo en este campo para estudiar las principales causas de las bajas eficacias de eliminación de olores de los equipos de tratamiento y lograr una tecnología eficaz para tratar los olores y económicamente rentable para el sector. Una herramienta útil para ello son los estudios que combinan los análisis olfatométricos con la identificación y cuantificación de los compuestos químicos responsables de los olores mediante la cromatografía de gases y espectrometría de masas (GC-MS).

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