No hay duda que necesitamos una forma más realista y practica de iniciar la transformación y crear las condiciones óptimas para restaurar los bosques con árboles frutales productivos en combinación con forrajes perennes de raíces profundas. En este sentido muchos investigadores están enfocando su atención al bio-carbón por su habilidad de transformar áreas problemáticas en sitios productivos mientras se construyen suelos con bio-carbón, se incrementa la productividad y resistencia del suelo a inundaciones y sequias; y eventualmente se reduce el CO2 atmosférico. El bio-carbón contiene de forma natural los micronutrientes necesitados por las plantas como el selenio, es más seguro que otros fertilizantes naturales como el estiércol animal debido a que ha sido desinfectado a altas temperaturas y ya que libera sus nutrientes lentamente, reduce significativamente el riesgo de contaminar el manto freático. Como elemento mitigador del calentamiento global, Johannes Lehmann, profesor de ciencias agrícolas en la Universidad de Cornell y uno de los más importantes expertos a nivel mundial en bio-carbón, ha calculado que si se añadiera bio-carbón al 10 por ciento de las tierras de cultivo del mundo el efecto sería el secuestro de 29 billones de toneladas equivalentes a CO2 (aproximadamente igual a las emisiones anuales de gases de invernadero generadas por la humanidad).

Todavía no está totalmente claro cuánto tiempo puede mantenerse secuestrado de la atmosfera ese carbón enterrado, cuanta biomasa se tendría que transformar en bio-carbón para hacer una mella significativa al calentamiento global, cuál sería la fuente más idónea para obtener bio-carbón y cuáles serían los impactos sociales que esto podría tener (por ejemplo, fomentando el corte de bosques y remplazarlos con la siembra de árboles destinados a la producción de bio-carbón). La biomasa maderera es la fuente más grande de materia prima para la industria productora de bio-carbón. Globalmente el sector de los productos forestales y de madera ofrece una fuente de residuos de madera ampliamente accesible, que usualmente están localizados de forma centralizada para su fácil recolección y transporte. Sin embargo Lehmann y el ex científico en clima de la NASA James Hansen han enfatizado que el bio-carbón debería ser obtenido de las masivas cantidades de material que los métodos de producción agrícola y forestal desecha: Tallos de maíz, cascarilla de arroz, ramas de árboles, raíces etc. Personalmente estoy seguro que esta podría ser la mejor y única fuente de bio-carbón que necesitaremos, para poder alcanzar una extracción efectiva del CO2 en la atmosfera. Sin embargo esto tendrá que ser hecho con nuevas tecnologías agrícolas en armonía con el ambiente que puedan eliminar la generación de gases de efecto de invernadero (GEI) provenientes de la agricultura para humanos y animales y por supuesto, en combinación con una reducción agresiva en emisiones anuales de gases de invernaderos provenientes de los combustibles fósiles. La pregunta ahora, es si estas tecnologías agrícolas pueden generar la cantidad de material orgánico desechado necesario para producir bio-carbón a una escala lo suficientemente grande y global como para regenerar nuestros bosques y retirar efectivamente el CO2 de la atmosfera y revertir el calentamiento global.

A la fecha, el relativo alto precio de bio-carbón ha sido la piedra de tranca para las ambiciones de retirar suficiente CO2 de la atmosfera de forma eficiente y a escala mundial. En el 2011, 94.159 toneladas de abono, (un fertilizante orgánico común para mejorar el suelo que en el proceso de su producción genera gases GEI), fue vendido a precios entre $30 a $50 por tonelada (USDA ERS, 2011) mientras que y según Hal Collins, científico microbiólogo de suelos y jefe del proyecto de investigación conducido por el Servicio de Investigaciones Agricolas del de Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA por sus siglas en ingles) en Prosper, estado de Washington, el precio por tonelada del bio-carbón es mucho mayor ya que los emprendedores quieren alrededor de US$200 por tonelada de bio-carbón; y los estudios no muestran una mayor mejora del suelo hasta que unas 10 toneladas de bio-carbón es aplicada a un acre de tierra (2,5Kg/m2) y en la medida que las propiedades biológicas, físicas y químicas, únicas de este material son aclaradas, investigaciones sobre aplicaciones del bio-carbón, diferentes a la de su adición para secuestrar carbón en el suelo, han permitido el surgimiento de nuevas aplicaciones desde súper capacitores hasta la filtración de contaminantes.

A pesar de que la atención de la Iniciativa Internacional del Bio-carbón es su aplicación en suelos y el secuestro de carbón en los mismos, otros usos para este material también están siendo investigados. Los emprendedores han empezado a notar claramente que negocios relacionados con la producción de bio-carbón y sus usos han emergido alrededor del mundo en años recientes y el mundo está siendo testigo de las primeras fases de formación de una industria del bio-carbón que en un futuro cercano, debido al precio, lo más posible es que solo será usado para especialidades de alta gama, elevando la incógnita de si el precio del mismo será accesible para el mejoramiento de los suelos y si habrá disponibilidad de unidades de plantas procesadoras de bajo costo para producir suficiente bio-carbón como para que permita expandir su aplicación en los campos a un bajo costo, en suficiente cantidades y a escala global, para que se generen las condiciones que permitirán alcanzar una eficiente extracción del CO2 en la atmosfera.

Ciertamente las ganancias económicas son la clave para que cualquier iniciativa sea puesta en práctica y se expanda a una escala global. En este caso específico no importa que tan crítica se ponga la situación ambiental, los capitales no fluirán hasta que las soluciones sean de baja inversión iniciales y  altos dividendos o hasta que las pérdidas económicas sean significativamente grandes. Sin embargo, sea o no posible, lograr el desarrollo de una mega planta de bio-carbón que sea capaz de producir suficiente material a una escala global y a bajo costo, no es necesariamente la única forma de lograr tal producción de forma rentable. Esto sin contar que todavía tenemos que considerar que ante la creciente demanda de alimentos y por ende de tierras agrícolas que cada vez son más escasas, ¿Dónde crearíamos los bosques que necesitamos para secuestrar el carbón en la capa vegetal del sub-suelo y extraer el CO2 que ya está en la atmosfera?  En este sentido el nuevo Complejo Agroindustrial Acuaponico Vertical que he venido presentando en artículos anteriores, no solo será capaz de producir los alimentos que necesitamos en una pequeña fracción de las tierras cultivables en el mundo para así tener las tierras donde poder empezar a crear nuevos bosques, sino que también podrá ser la respuesta para expandir la producción del bio-carbón a bajo costo y en suficientes cantidades como para hacer un impacto significativo en el calentamiento global. 

El concepto de cero desperdicio/uso aplicado en el diseño este nuevo Complejo Agroindustrial Acuaponico Vertical utiliza un bio-digestor (o digestor anaeróbico) en donde las aguas servidas y los desechos orgánicos son sometidos a una primera fase de tratamiento para su transformación en útiles subproductos. Este sistema será dispuesto para recolectar y procesar las aguas servidas provenientes de todas las instalaciones del complejo, las excreciones del ganado y en concordancia con Johannes Lehmann y el ex científico en clima de la NASA James Hansen, las masivas cantidades de raíces de las plantas cosechadas cada día en la producción agrícola de este complejo agroindustrial que normalmente serían dejadas para que se pudran al aire libre y liberen gases GEI. Tres sub-productos básicos serán producidos: Bio-gas, agua limpia y lodo. La biomasa seca de este lodo será sometida a un proceso de descomposición térmico llamado Pirolisis el cual a altas temperaturas y en la ausencia de oxigeno transformara el lodo seco en bio-carbón. La ausencia de oxígeno previene la combustión y así la mayor parte del carbón no es incinerado a la atmosfera, dejándolo en forma de bio-carbón. Las temperaturas de entre 400 a 600 °C (752–932 °F) producen sustancialmente más bio-carbón (hasta un 50%) mientras que los procesos de pirolisis a mayores temperaturas, por encima de los 700 °C (1,292 °F) favorecen más el rendimiento de componentes gaseosos y líquidos. Una vez iniciado el proceso a cualquier temperatura también se produce energía neta usando el gas sintetizado (syngas) que también es creado en el proceso con una salida de energía de 3 a 9 veces la cantidad de energía requerida para su funcionamiento. De esta forma el exceso de energía puede ser usado para calentar el bio-digestor durante las estaciones frías en latitudes con inviernos gélidos y/o para cualquier otro tipo de calentamiento necesitado en el complejo como en las freidoras usadas en las líneas de manufacturación de productos formados, empanizados y congelados individualmente (IQF).

De acuerdo a métodos aceptables que pueden ser usados para estimar la estabilidad del bio-carbón que se produce a partir del lodo producido en un digestor anaeróbico IBI (2013; 2014), el bio-carbón con valores en la relación de hidrogeno / carbón orgánico molar (H:C) de 0,4 o inferior es caracterizado como altamente estable y mantendrá en el suelo por lo menos un 70% su carbón orgánico después de 100 años de haber sido aplicado. El H:C del lodo seco obtenido en la digestión anaeróbica es 1,74 y se reduce a 0,44 al ser transformado en bio-carbón a temperaturas de 600°C, representando un bio-carbón bastante estable y su alto contenido de cenizas es sin dudas, beneficioso para fertilizar el suelo.

En promedio, el 56% de la biomasa original es removida a través de la digestión anaeróbica, dejando un 44%, que podría convertirse en bio-carbón. Con un proceso de pirolisis a 600°C el rendimiento promedio de bio-carbón del 52,4% de la biomasa que queda después de la digestión anaeróbica. Un complejo agroindustrial vertical acuaponico dimensionado con 10 unidades de producción vegetal y 2 unidades ganaderas en ambiente controlado tiene el potencial de generar hasta unas 14 toneladas por día de biomas orgánica desechada y luego de pasar por el proceso del digestor anaeróbico se obtendrán 6,1 toneladas de biomasa que en base a un rendimiento promedio estimado en unos 524 Kg. de bio-carbón por cada tonelada métrica (1.000 Kg.) de materia orgánica (52,4% del peso inicial), se pueden producir hasta 3,2 toneladas diarias de bio-carbón, (o unas 1.100 toneladas al año). Sin embargo lo más relevante es que aún con su venta a US$ 500/tonelada, esto solo representa aproximadamente el 0,7% del total de las ventas de una operación que ya sin el bio-carbón es extraordinariamente rentable, significando que las ganancias del bio-carbón son completamente irrelevantes y este elemento podría ser usado para crear nuevos bosques de arboles frutales y forrajes perenne de raíces profundas para almacenar carbón a grandes profundidades sin causar mella a la factibilidad financiera del proyecto. La extraordinaria producción y eficiencia operacional de esta nueva iniciativa es lo que la hace rentable y le puede dar a las industrias productoras de alimentos y en especial a la industria agrícola y ganadera la capacidad de diversificar sus producciones e incrementar significativamente sus ganancias. Su bajo costo de implementación puede fomentar la inversión para reconvertir sus prácticas tradicionales a una más sustentable que al expandirse a nivel global lograran un cambio profundo en la forma en que producen nuestros alimentos mientras dejan de liderar el excesivo consumo de recursos, revirtiendo la degradación ambiental en nuestro planeta a la vez que se adaptan a producir bajo nuevas y extremas condiciones climáticas en menos del 10% del total mundial actual de tierras cultivadas todo los alimentos que necesitaremos para el 2050 y más allá reduciendo el actual 70% de agua que se consume para la agricultura, del agua disponible para la humanidad a un 30% o menos.

El profundo y trascendental impacto de este nuevo complejo agroindustrial es que no solo representa una solución práctica y real para gobiernos e industrias puedan eliminar el porcentaje de todas las emisiones globales de gases de invernadero generadas por la industria ganadera y alcanzar exitosamente un nivel medio de dióxido de carbono equivalente muy por debajo  de las 42 GtCO2e requeridas para mantener los aumentos de temperaturas por debajo de la meta de los 2 °C en el cual un cambio climático peligroso puede ser evitado para el final de este siglo, pero también representa la forma de eliminar los desechos, el uso de fertilizantes químicos y pesticidas, proteger nuestros recursos naturales y alcanzar una extracción efectiva del CO2 en la atmosfera para revertir y ¡ganar la pelea contra el clima!