Biogás

En el suelo, el metano se produce en ambientes anaeróbicos por acción de los metanógenos, pero se consume principalmente en zonas aeróbicas por los metanótrofos . Las emisiones de metano se producen cuando el equilibrio se inclina hacia los metanógenos. Los suelos de los humedales son la principal fuente natural de metano. Otras fuentes incluyen los océanos, los suelos forestales, las termitas y los rumiantes silvestres. ^{[ 6 ]}

La digestión anaeróbica es una secuencia de procesos mediante los cuales los microorganismos descomponen la materia biodegradable en ausencia de oxígeno . ^{[ 7 ]} Este proceso produce biogás que puede utilizarse como combustible. La producción industrial de biogás puede realizarse mediante digestores anaeróbicos diseñados específicamente para procesar estiércol y residuos orgánicos, o bien mediante el aprovechamiento del biogás producido como subproducto en vertederos o plantas de tratamiento de aguas residuales . ^{[ 8 ]}

gas de vertedero

El gas de vertedero se produce por la descomposición de residuos orgánicos húmedos en condiciones anaeróbicas, de forma similar al biogás. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Los residuos se cubren y se comprimen mecánicamente por el peso del material depositado encima. Este material impide la exposición al oxígeno, lo que permite que los microbios anaeróbicos se desarrollen. El biogás se acumula y se libera lentamente a la atmósfera si el vertedero no está diseñado para capturarlo. El gas de vertedero liberado de forma incontrolada puede ser peligroso, ya que puede volverse explosivo al escapar del vertedero y mezclarse con oxígeno. El límite inferior de explosividad es del 5 % de metano y el superior del 15 %. ^{[ 13 ]}

El metano en el biogás es 28 ^{[ 14 ]} veces más potente como gas de efecto invernadero que el dióxido de carbono. Por lo tanto, el gas de vertedero no contenido, que escapa a la atmósfera, puede contribuir significativamente a los efectos del calentamiento global . Además, los compuestos orgánicos volátiles (COV) en el gas de vertedero contribuyen a la formación de smog fotoquímico . ^{[ 15 ]}

Los lodos fecales son un producto de los sistemas de saneamiento in situ. Tras su recolección y transporte, los lodos fecales pueden tratarse como aguas residuales en una planta de tratamiento convencional o de forma independiente en una planta de tratamiento de lodos fecales. Los lodos fecales pueden tratarse conjuntamente con residuos sólidos orgánicos en compostaje o en un sistema de digestión anaeróbica que incluya la producción de biogás. ^{[ 16 ]} La Recuperación y Reutilización de Recursos es un subprograma del Programa de Investigación del CGIAR sobre Agua, Tierra y Ecosistemas. Afirma que el posprocesamiento para la recuperación de energía es económicamente viable y abordaría problemas de saneamiento, salud y medio ambiente. ^{[ 17 ]}

El tratamiento de aguas residuales representó entre el 3 y el 4 % del consumo de electricidad en EE. UU. en 2025 (frente al 0,5 % para la carga de vehículos eléctricos). Los procesos de tratamiento convencionales emiten aproximadamente 21 millones de toneladas métricas de gases de efecto invernadero anualmente. Alrededor de la mitad de las aproximadamente 15 000 plantas de tratamiento de aguas residuales en EE. UU. utilizan digestión anaeróbica , que normalmente convierte menos del 40 % del lodo en biogás. El resto generalmente se envía a vertederos, liberando metano y _CO₂ .

Se producen altos niveles de metano cuando el estiércol se almacena en condiciones anaeróbicas. Durante el almacenamiento y cuando el estiércol se ha aplicado al suelo, también se produce óxido nitroso como subproducto del proceso de desnitrificación. Óxido nitroso ( N₂ O) es 273 veces más agresivo como gas de efecto invernadero que el dióxido de carbono y el metano 27 veces más que el dióxido de carbono. ^{[ 14 ]}

Al convertir el estiércol de vaca en biogás metano mediante digestión anaeróbica , los millones de cabezas de ganado en Estados Unidos podrían producir 100 mil millones de kilovatios-hora de electricidad, suficiente para abastecer a millones de hogares en todo el país. Una vaca puede producir suficiente estiércol en un día para generar 3 kilovatios-hora de electricidad. ^{[ 30 ]} Además, al convertir el estiércol de ganado en biogás metano en lugar de dejarlo descomponerse, los gases de efecto invernadero podrían reducirse en 99 millones de toneladas (97 × 10⁶ ^{toneladas largas} ; 109 × 10⁶ ^{toneladas cortas} ) , es decir, un 4 %. ^{[ 31 ]} 

Otros grupos ambientalistas han argumentado que los biogases a base de estiércol son una forma de ecoblanqueo . Sostienen que fomentan y subsidian el uso de operaciones de alimentación animal concentrada y emiten otros contaminantes como el sulfuro de hidrógeno. ^{[ 32 ]} En 2022, seis senadores estadounidenses, entre ellos Bernie Sanders y Elizabeth Warren, argumentaron que el biogás no podría tener éxito sin el dinero de los contribuyentes y que este se utilizaría mejor en otros métodos. También argumentaron que esto podría acelerar la consolidación en la industria y provocar que las granjas expandan su tamaño específicamente para ser lo suficientemente grandes como para recibir subsidios para el biogás. Señalan evidencia de que los agricultores hicieron esto tras la implementación de los programas de incentivos para el biogás en California. ^{[ 33 ]}

Otros han argumentado que el nivel de financiación para el biogás ya es particularmente desproporcionado. Por ejemplo, en Wisconsin, el gasto en biogás durante solo dos años (2022-2023) superó el gasto en energía solar durante 12 años. ^{[ 34 ]} La producción de biogás a partir de maíz cultivado intencionalmente se ha descrito como insostenible y perjudicial debido al carácter altamente concentrado, intenso y erosionante del suelo de estas plantaciones. ^{[ 35 ]}

El biogás producido contiene hasta un 50 % de gases inertes como dióxido de carbono y nitrógeno, lo que reduce su poder calorífico . También contiene compuestos corrosivos, como sulfuro de hidrógeno, que corroen las tuberías y la maquinaria. ^{[ 29 ]} El metano del biogás se puede concentrar mediante un purificador de biogás hasta alcanzar los mismos estándares que el gas natural fósil, que a su vez debe someterse a un proceso de limpieza, convirtiéndose así en biometano . Si la red de gas local lo permite, el productor de biogás puede utilizar sus redes de distribución. El gas debe ser muy limpio para alcanzar la calidad necesaria para su transporte por gasoducto y debe tener la composición adecuada para que la red de distribución lo acepte. El dióxido de carbono , el agua , el sulfuro de hidrógeno y las partículas deben eliminarse si están presentes. ^{[ 29 ]}

Hay cuatro métodos principales de mejora: lavado con agua, absorción por cambio de presión, absorción con selexol y tratamiento de gas con amina . ^{[ 37 ]} Además de estos, el uso de la tecnología de separación por membrana para la mejora del biogás está aumentando, y ya hay varias plantas operando en Europa y EE. UU. ^{[ 29 ] [ 38 ]} El método más común es el lavado con agua, donde el gas a alta presión fluye hacia una columna donde el dióxido de carbono y otros elementos traza se lavan mediante agua en cascada que corre a contracorriente del gas. Esta disposición podría proporcionar un 98 % de metano, con los fabricantes garantizando una pérdida máxima de metano del 2 % en el sistema. Se necesita aproximadamente entre el 3 % y el 6 % de la producción total de energía en gas para operar un sistema de mejora de biogás.

La inyección de biogás en la red de gas es posible si el biogás se transforma en biometano . Hasta el auge de la microcogeneración, dos tercios de toda la energía producida por las centrales eléctricas de biogás se perdían ( en forma de calor). Al utilizar la red para transportar el gas a los consumidores, la energía puede utilizarse para la generación in situ , ^{[ 39] lo que reduce las pérdidas en el transporte de energía. Las pérdidas típicas de energía en los sistemas de transmisión de gas natural oscilan entre el 1 % y el 2 %; en la transmisión de electricidad, entre el 5 % y el 8 %. [40 ]} Antes ^{de ser inyectado} en la red de gas, el biogás pasa por un proceso de limpieza, durante el cual se transforma en gas natural. Durante este proceso, se eliminan los componentes traza perjudiciales para la red de gas y los usuarios finales. ^{[ 41 ]}

Si se concentra y comprime, puede utilizarse en el transporte de vehículos. El biogás comprimido se está utilizando ampliamente en Suecia, Suiza y Alemania. Un tren propulsado por biogás, llamado Biogaståget Amanda (El tren de biogás Amanda), está en servicio en Suecia desde 2005. ^{[ 42 ] [ 43 ]} El biogás impulsa automóviles. En 1974, un documental británico titulado Sweet as a Nut detalló el proceso de producción de biogás a partir de estiércol de cerdo y mostró cómo alimentaba un motor de combustión adaptado. ^{[ 44 ] [ 45 ]} En 2007, se estimaba que 12.000 vehículos se alimentaban con biogás mejorado en todo el mundo, principalmente en Europa. ^{[ 46 ]}

El biogás pertenece a la categoría de gases húmedos y condensables (o aire), que incluye la presencia de niebla o bruma en el flujo de gas. Esta niebla o bruma se compone principalmente de vapor de agua que se condensa en las paredes de las tuberías o chimeneas a lo largo del flujo de gas. Los entornos donde se utiliza biogás incluyen digestores de aguas residuales, vertederos y explotaciones ganaderas (lagunas cubiertas para ganado). Los caudalímetros ultrasónicos son uno de los pocos dispositivos capaces de medir en una atmósfera de biogás. La mayoría de los caudalímetros térmicos no pueden proporcionar datos fiables debido a que la humedad provoca lecturas de flujo elevadas constantes y picos de flujo continuos, aunque existen caudalímetros térmicos de masa de inserción de un solo punto capaces de monitorizar con precisión los flujos de biogás con una mínima caída de presión. Estos pueden gestionar las variaciones de humedad que se producen en el flujo debido a las fluctuaciones de temperatura diarias y estacionales, y tienen en cuenta la humedad en el flujo para producir un valor de gas seco.

El biogás puede utilizarse en diferentes tipos de motores de combustión interna, como los motores de gas Jenbacher o Caterpillar . ^{[ 47 ]} Otros motores de combustión interna, como las turbinas de gas y las BHPP, son adecuados para la conversión de biogás en electricidad y calor. El digestato es la materia inorgánica restante que no se transformó en biogás. Puede utilizarse como fertilizante agrícola. El biogás puede utilizarse como combustible en el sistema de producción de biogás a partir de residuos agrícolas y cogeneración de calor y electricidad en una planta de cogeneración ( CHP ). A diferencia de otras energías verdes como la eólica y la solar, el biogás puede obtenerse rápidamente bajo demanda. El potencial de calentamiento global también puede reducirse considerablemente al utilizar biogás como combustible en lugar de combustibles fósiles . ^{[ 48 ]} Sin embargo, los potenciales de acidificación y eutrofización producidos por el biogás son 25 y 12 veces mayores, respectivamente, que las alternativas de combustibles fósiles . Este impacto puede reducirse mediante el uso de la combinación correcta de materias primas, el almacenamiento cubierto para los digestores y técnicas mejoradas para la recuperación del material escapado. En general, los resultados siguen sugiriendo que el uso de biogás puede conducir a una reducción significativa de la mayoría de los impactos en comparación con las alternativas de combustibles fósiles. El equilibrio entre el daño ambiental y las emisiones de gases de efecto invernadero debe seguir considerándose al implementar el sistema. ^{[ 49 ]}

La Unión Europea (UE) cuenta con legislación relativa a la gestión de residuos y vertederos denominada Directiva sobre vertederos . Países como el Reino Unido y Alemania cuentan ahora con legislación vigente que proporciona a los agricultores seguridad energética y de ingresos a largo plazo. ^{[ 51 ]} La UE exige que los motores de combustión interna con biogás tengan una presión de gas suficiente para optimizar la combustión, y dentro de la Unión Europea son obligatorias las unidades de ventilador centrífugo ATEX fabricadas de conformidad con la Directiva europea 2014-34/UE (anteriormente 94/9/CE). Estas unidades de ventilador centrífugo, por ejemplo Combimac , Meidinger AG o Witt & Sohn AG, son aptas para su uso en las zonas 1 y 2.

Estados Unidos legisla contra el gas de vertedero, ya que contiene COV . La Ley de Aire Limpio de Estados Unidos y el Título 40 del Código de Regulaciones Federales (CFR) exigen a los propietarios de vertederos que estimen la cantidad de compuestos orgánicos no metánicos (CONM) emitidos. Si las emisiones estimadas de CONM superan las 50 toneladas por año, el propietario del vertedero está obligado a recolectar el gas y tratarlo para eliminar los CONM presentes. Esto generalmente implica su incineración. Debido a la lejanía de los vertederos, a veces no es económicamente viable producir electricidad a partir del gas. ^{[ 52 ]} Existen diversas subvenciones y préstamos que apoyan el desarrollo de sistemas de digestión anaeróbica. El Programa de Energía Rural para los Estadounidenses proporciona financiación mediante préstamos y subvenciones para sistemas de biogás, al igual que el Programa de Incentivos para la Calidad Ambiental , el Programa de Administración de la Conservación y el Programa de Préstamos para la Conservación . ^{[ 53 ]}

Con los numerosos beneficios del biogás, está empezando a convertirse en una fuente de energía popular y su uso está aumentando en Estados Unidos. ^{[ 54 ]} En 2003, Estados Unidos consumió 43 TWh (147 billones de BTU) de energía proveniente del "gas de vertedero", aproximadamente el 0,6% del consumo total de gas natural en EE. UU. ^{[ 46 ]} El biogás de metano derivado del estiércol de vaca se está probando en EE. UU. Según un estudio de 2008, recopilado por la revista Science and Children , el biogás de metano del estiércol de vaca sería suficiente para producir 100 mil millones de kilovatios-hora, suficientes para abastecer de energía a millones de hogares en todo Estados Unidos. Además, se ha comprobado que el biogás de metano puede reducir 99 millones de toneladas métricas de emisiones de gases de efecto invernadero, o aproximadamente el 4% de los gases de efecto invernadero producidos por Estados Unidos. ^{[ 55 ]}   

El número de digestores agrícolas aumentó un 21 % en 2021 según el American Biogas Council. ^{[ 56 ]} En Vermont, el biogás generado en granjas lecheras se incluyó en el programa CVPS Cow Power. El programa fue ofrecido originalmente por Central Vermont Public Service Corporation como una tarifa voluntaria y ahora, tras una reciente fusión con Green Mountain Power, es el programa GMP Cow Power. Los clientes pueden optar por pagar un recargo en su factura de electricidad, y ese recargo se transfiere directamente a las granjas que participan en el programa. En Sheldon, Vermont , Green Mountain Dairy ha proporcionado energía renovable como parte del programa Cow Power. Todo comenzó cuando los hermanos propietarios de la granja, Bill y Brian Rowell, quisieron abordar algunos de los desafíos de la gestión del estiércol que enfrentan las granjas lecheras, incluyendo el olor del estiércol y la disponibilidad de nutrientes para los cultivos que necesitan para alimentar a los animales. Instalaron un digestor anaeróbico para procesar los desechos de las vacas y del centro de ordeño de sus 950 vacas para producir energía renovable, un lecho para reemplazar el aserrín y un fertilizante amigable para las plantas. Los atributos energéticos y ambientales se venden al programa GMP Cow Power. En promedio, el sistema operado por los Rowell produce suficiente electricidad para abastecer a entre 300 y 350 hogares. La capacidad del generador es de aproximadamente 300 kilovatios. ^{[ 57 ]}

En Hereford, Texas , el estiércol de vaca se utiliza para alimentar una planta de etanol . Al cambiar a biogás de metano, la planta de etanol ha ahorrado 1000 barriles de petróleo al día. En general, la planta ha reducido los costos de transporte y abrirá muchos más empleos para futuras plantas de energía que dependerán del biogás. ^{[ 58 ]} En Oakley, Kansas , una planta de etanol considerada una de las instalaciones de biogás más grandes de América del Norte está utilizando un sistema integrado de utilización de estiércol para producir calor para sus calderas utilizando estiércol de corrales de engorde , materia orgánica municipal y residuos de la planta de etanol. Se espera que a plena capacidad la planta reemplace el 90% del combustible fósil utilizado en el proceso de fabricación de etanol y metanol. ^{[ 59 ] [ 60 ]} En California, la Southern California Gas Company ha abogado por mezclar biogás en los gasoductos de gas natural existentes. Sin embargo, los funcionarios estatales de California han adoptado la posición de que el biogás es "mejor utilizado en sectores de la economía difíciles de electrificar, como la aviación, la industria pesada y el transporte de larga distancia". ^{[ 61 ]}

El nivel de desarrollo varía enormemente en Europa. Si bien países como Alemania, Austria, Suecia e Italia están bastante avanzados en el uso del biogás, existe un gran potencial para esta fuente de energía renovable en el resto del continente, especialmente en Europa del Este. MT-Energie es una empresa alemana de tecnología de biogás que opera en el campo de las energías renovables . ^{[ 62 ]} Los diferentes marcos legales, los programas educativos y la disponibilidad de tecnología son algunas de las principales razones detrás de este potencial sin explotar. ^{[ 63 ]} Otro desafío para el progreso del biogás ha sido la percepción pública negativa. ^{[ 64 ]}

En febrero de 2009, se fundó en Bruselas la Asociación Europea de Biogás (EBA) como organización sin ánimo de lucro para promover la producción y el uso sostenibles de biogás en Europa. La estrategia de la EBA define tres prioridades: consolidar el biogás como una parte importante de la matriz energética europea, promover la separación en origen de los residuos domésticos para aumentar el potencial de gas y apoyar la producción de biometano como combustible para vehículos. En julio de 2013, contaba con 60 miembros de 24 países europeos. ^{[ 65 ]}

Las plantas de biogás domésticas convierten el estiércol animal y las heces en biogás y purín, el estiércol fermentado. Esta tecnología es viable para pequeños productores con ganado que produce 50  kg de estiércol al día, el equivalente a unos 6 cerdos o 3 vacas. Este estiércol debe poder recolectarse para mezclarlo con agua e introducirlo en la planta. Se pueden conectar inodoros. Otro requisito previo es la temperatura, que afecta al proceso de fermentación. Con una temperatura óptima de 36  °C, la tecnología resulta especialmente adecuada para quienes viven en climas (sub)tropicales. Esto hace que la tecnología sea apropiada para pequeños productores en países en desarrollo. ^{[ 83 ]}

Dependiendo del tamaño y la ubicación, una planta de biogás típica de cúpula fija de ladrillo se puede instalar en el patio de una casa rural con una inversión de entre US$300 y US$500 en países asiáticos y hasta US$1400 en el contexto africano. ^{[ 84 ]} Una planta de biogás de alta calidad requiere costos mínimos de mantenimiento y puede producir gas durante al menos 15 a 20 años sin mayores problemas ni reinversiones. Para el usuario, el biogás proporciona energía limpia para cocinar , reduce la contaminación del aire interior y disminuye el tiempo necesario para la recolección tradicional de biomasa, especialmente para mujeres y niños. El lodo es un fertilizante orgánico limpio que potencialmente aumenta la productividad agrícola. ^{[ 83 ]} En los países en desarrollo, también se determinó que el uso de biogás conduce a una reducción del 20 % en las emisiones de GEI en comparación con las emisiones de GEI debidas a la leña. Además, se podrían prevenir emisiones de GEI de 384,1  kg de CO₂ _{equivalente por año por animal.} ^{[ 85 ]}

La energía es una parte importante de la sociedad moderna y puede servir como uno de los indicadores más importantes del desarrollo socioeconómico. A pesar de los avances tecnológicos, unos tres mil millones de personas, principalmente en las zonas rurales de los países en desarrollo, siguen satisfaciendo sus necesidades energéticas para cocinar mediante métodos tradicionales, quemando recursos de biomasa como leña, residuos de cultivos y estiércol animal en estufas rudimentarias. ^{[ 86 ]}

La tecnología de biogás doméstico es una tecnología probada y establecida en muchas partes del mundo, especialmente en Asia. ^{[ 87 ]} Varios países de esta región han emprendido programas a gran escala sobre biogás doméstico, como China ^{[ 88 ]} e India. La Organización de Desarrollo de los Países Bajos , SNV, ^{[ 89 ]} apoya programas nacionales sobre biogás doméstico que tienen como objetivo establecer sectores de biogás doméstico comercialmente viables en los que las empresas locales comercializan, instalan y dan servicio a plantas de biogás para hogares. En Asia, SNV está trabajando en Nepal, ^{[ 90 ]} Vietnam, ^{[ 91 ] [ 92 ]} Bangladesh, ^{[ 93 ]} Bután, Camboya, ^{[ 93 ]} Laos, ^{[ 94 ]} Pakistán ^{[ 95 ]} e Indonesia, ^{[ 96 ]} y en África; Ruanda, ^{[ 97 ]} Senegal, Burkina Faso, Etiopía, ^{[ 98 ]} Tanzania, ^{[ 99 ]} Uganda, Kenia, ^{[ 100 ]} Benín y Camerún. En Sudáfrica se fabrica y vende un sistema de biogás prefabricado. Una característica clave es que la instalación requiere menos habilidad y es más rápida, ya que el tanque digestor es de plástico prefabricado. ^{[ 101 ]}

Los sistemas de biogás desempeñan un papel muy importante en el acceso a la energía en muchos países de ingresos bajos y medios (PIBM), especialmente en zonas que carecen de electricidad fiable y combustibles para cocinar. Es frecuente encontrar digestores a pequeña escala en hogares y comunidades para convertir el estiércol animal, los residuos agrícolas y los desechos orgánicos domésticos en gas rico en metano que puede utilizarse para cocinar, iluminar y calentar. ^{[ 102 ] [ 103 ]}

El biogás en la India ^{[ 108 ]} se ha basado tradicionalmente en el estiércol de vacas lecheras como materia prima, y ​​estas plantas de gas de estiércol han estado en funcionamiento durante un largo período de tiempo, especialmente en la India rural. En la India, el desarrollo inicial de la tecnología del biogás durante mediados del siglo XX incluyó trabajos experimentales y de demostración por parte de ingenieros e investigadores que promovían los sistemas de gas de estiércol para el uso energético rural. Entre ellos se encontraba el Dr. Ram Bux Singh , quien estableció una de las primeras plantas de biogás exitosas en 1957 en Sitapur , Uttar Pradesh, y posteriormente contribuyó a la investigación aplicada y la difusión de sistemas de biogás a través de su trabajo asociado con la Estación de Investigación de Gas de Estiércol en Ajitmal. Su trabajo técnico formó parte de los primeros esfuerzos de la India para promover soluciones de energía renovable descentralizadas basadas en residuos agrícolas. En las últimas dos o tres décadas, las organizaciones de investigación centradas en la seguridad energética rural han mejorado el diseño de los sistemas, lo que ha dado como resultado nuevos diseños eficientes y de bajo costo, como el modelo Deenabandhu. El modelo Deenabandhu es un nuevo modelo de producción de biogás popular en la India. ( Deenabandhu significa "amigo de los desamparados"). La unidad suele tener una capacidad de 2 a 3 metros cúbicos. Se construye con ladrillos o con una mezcla de ferrocemento . En India, el modelo de ladrillo cuesta un poco más que el de ferrocemento; sin embargo, el Ministerio de Energías Nuevas y Renovables de India ofrece un subsidio por cada unidad construida.

El biogás, que es principalmente metano/gas natural, también puede utilizarse para generar alimento rico en proteínas para ganado, aves de corral y peces en las aldeas de manera económica mediante el cultivo de la bacteria Methylococcus capsulatus con una mínima huella de tierra y agua. ^{[ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]} El dióxido de carbono producido como subproducto de estas plantas puede utilizarse en la producción más económica de aceite de algas o espirulina a partir de la algacultura , particularmente en países tropicales como la India, lo que puede desplazar la posición principal del petróleo crudo en un futuro próximo. ^{[ 112 ] [ 113 ]} El gobierno de la Unión de la India está implementando muchos programas para utilizar productivamente los residuos agrícolas o la biomasa en las zonas rurales para impulsar la economía rural y el potencial de empleo. ^{[ 114 ] [ 115 ]} Con estas plantas, la biomasa no comestible o los residuos de biomasa comestible se convierten en productos de alto valor sin contaminación del agua ni emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). ^{[ 116 ]}

El GLP (gas licuado de petróleo) es una fuente clave de combustible para cocinar en las zonas urbanas de la India, y sus precios han ido en aumento junto con los precios mundiales de los combustibles. Además, los elevados subsidios otorgados por los sucesivos gobiernos para promover el GLP como combustible doméstico para cocinar se han convertido en una carga financiera, lo que ha impulsado el interés en el biogás como alternativa en los establecimientos urbanos. Esto ha propiciado el desarrollo de digestores prefabricados para instalaciones modulares, en comparación con las estructuras de hormigón armado y cemento, cuya construcción requiere un mayor tiempo. El renovado interés en tecnologías de proceso como el modelo de proceso Biourja ^{[ 117 ]} ha reforzado la importancia de los digestores anaeróbicos de mediana y gran escala en la India como una alternativa potencial al GLP como combustible principal para cocinar.

En India, Nepal, Pakistán y Bangladesh, el biogás producido mediante la digestión anaeróbica de estiércol en instalaciones de digestión a pequeña escala se denomina gas de estiércol. Se estima que existen instalaciones de este tipo en más de 2 millones de hogares en India, 50.000 en Bangladesh y miles en Pakistán, especialmente en el norte de Punjab, debido a la creciente población ganadera. El digestor es un pozo circular hermético de hormigón con una conexión de tubería. El estiércol se dirige al pozo, generalmente directamente desde el establo. El pozo se llena con la cantidad necesaria de aguas residuales . La tubería de gas se conecta a la chimenea de la cocina mediante válvulas de control. La combustión de este biogás produce muy poco olor o humo. Debido a la sencillez de su implementación y al uso de materias primas económicas en las aldeas, es una de las fuentes de energía más sostenibles para las necesidades rurales. Un ejemplo de este sistema es el digestor Sintex . Algunos diseños utilizan vermicultura para mejorar aún más el lodo producido por la planta de biogás y utilizarlo como compost. ^{[ 118 ]} En Pakistán, la Red de Programas de Apoyo Rural gestiona el Programa de Biogás Doméstico de Pakistán ^{[ 119 ]} que ha instalado 5360 plantas de biogás ^{[ 120 ]} y ha capacitado a más de 200 albañiles en la tecnología y tiene como objetivo desarrollar el sector del biogás en Pakistán. En Nepal, el gobierno proporciona subsidios para construir plantas de biogás en el hogar.

Desde al menos 2023, China es el mayor productor y consumidor mundial de biogás doméstico. ^{[ 121 ] : 172} Los chinos han experimentado con las aplicaciones del biogás desde 1958. Alrededor de 1970, China había instalado 6.000.000 de digestores en un esfuerzo por hacer la agricultura más eficiente. Durante los últimos años, la tecnología ha experimentado altas tasas de crecimiento. Estos parecen ser los primeros desarrollos en la generación de biogás a partir de residuos agrícolas. ^{[ 122 ]}

La construcción de biogás rural en China ha mostrado una tendencia de desarrollo creciente. El crecimiento exponencial del suministro de energía causado por el rápido desarrollo económico y la grave condición de neblina en China han hecho que el biogás se convierta en la mejor energía ecológica para las áreas rurales. En el condado de Qing , provincia de Hebei , la tecnología de usar paja de cultivos como material principal para generar biogás está actualmente en desarrollo. ^{[ 123 ]} China tenía 26,5 millones de plantas de biogás, con una producción de 10,5 mil millones de metros cúbicos de biogás hasta 2007. La producción anual de biogás ha aumentado a 248 mil millones de metros cúbicos en 2010. ^{[ 124 ]} El gobierno chino ha apoyado y financiado proyectos de biogás rural. ^{[ 125 ]} A partir de 2023, más de 30 millones de hogares rurales chinos utilizan digestores de biogás. ^{[ 121 ] : 172} Durante el invierno, la producción de biogás en las regiones del norte de China es menor. Esto se debe a la falta de tecnología de control de calor para los digestores, por lo que la codigestión de diferentes materias primas no se completó en el ambiente frío. ^{[ 126 ]}

Lusaka, la capital de Zambia, tiene dos millones de habitantes, de los cuales más de la mitad reside en zonas periurbanas. La mayoría de esta población utiliza letrinas de pozo como inodoros, generando aproximadamente 22.680 toneladas de lodo fecal al año. Este lodo se gestiona de forma inadecuada: más del 60 % del lodo fecal generado permanece en el entorno residencial, lo que compromete tanto el medio ambiente como la salud pública. ^{[ 127 ]}

A pesar de que la investigación y la implementación del biogás comenzaron ya en la década de 1980, Zambia se encuentra rezagada en la adopción y el uso de este sistema en el África subsahariana. El estiércol animal y los residuos de cultivos son necesarios para la generación de energía para cocinar e iluminar. La financiación insuficiente, la ausencia de políticas, marcos regulatorios y estrategias sobre el biogás, una política monetaria desfavorable para los inversores, la falta de experiencia, el desconocimiento de los beneficios de la tecnología del biogás entre líderes, instituciones financieras y la población local, la resistencia al cambio debido a las tradiciones y costumbres locales, los altos costos de instalación y mantenimiento de los digestores de biogás, la investigación y el desarrollo inadecuados, la gestión deficiente y la falta de monitoreo de los digestores instalados, la complejidad del mercado del carbono, la falta de incentivos y la equidad social son algunos de los desafíos que han impedido la adquisición y la implementación sostenible de la producción doméstica de biogás en Zambia. ^{[ 128 ]}