ABSTRACT The work is presented in three parts. The first part approaches the German methodology for the preparation of food animal going to the biggest bovine livestock (bovine branch), the methods of preparation of allowances are exposed based on the German norms and its wide use in Germany for the feeding of the livestock bovine facilities in small, medium and big facilities. The second part exposes the technologies used in Cuba. In third part it leaves the possibility it discusses of introducing some of the German technologies in Cuba. Emphasis is made in the possibility of introduction of these technologies in any investigation or development institution in Cuba that is in charge of from the bovine production to private or state scale. For their importance and applicability, the fundamental steps of the haymaking methodologies and silage are described to different scale, in dependence of the size of the installation, of the purpose of the breeding (meat or milk) and of the number of livestock heads, being the objective of this work to discuss these methodologies in our country. By means of these methodologies it is possible to produce animal food using endogenous resources that allow achieving a sovereignty and economic independence when not having to care great quantity of agricultural ingredients that urge the production of animal food (animal concentrated food), saving material resources, humans and money. Finally, it is emphasized in the importance of to value the results reached with these methodologies due to their possibility of being transferred to productive scale and to potentializes this activity to national scale.

RESUMEN El trabajo se presenta en tres partes. La primera parte aborda la metodología alemana para la preparación de alimento animal con destino al ganado vacuno mayor (rama vacuna), se exponen los métodos de preparación de alimentos basados en las normas alemanas y su amplia utilización en Alemania para la alimentación del ganado vacuno estabulado en pequeñas, medianas y grandes instalaciones. La segunda parte expone las tecnologías utilizadas en Cuba. En la tercera parte se discute la posibilidad de introducir algunas de las tecnologías alemanas en Cuba. Se hace énfasis en la posibilidad de introducción de estas tecnologías en cualquier institución de investigación o desarrollo en Cuba que se ocupe de la producción vacuna a escala privada o estatal. Por su importancia y aplicabilidad, se describen los pasos fundamentales de las metodologías de henaje y ensilaje a diferentes escalas, en dependencia del tamaño de la instalación, del propósito de la cría (carne o leche) y del número de cabezas de ganado, siendo el objetivo de este trabajo discutir estas metodologías en nuestro país. Mediante estas metodologías es posible producir alimento animal utilizando recursos endógenos que permitan lograr una soberanía e independencia económica al no tener que importar gran cantidad de ingredientes agrícolas que encarecen la producción de alimento animal (piensos), ahorrando recursos materiales, humanos y dinero. Finalmente se enfatiza en la importancia de valorar los resultados alcanzados con estas metodologías debido a su posibilidad de ser transferidos a escala productiva y potenciar esta actividad a escala nacional.

ABSTRACT The present research was developed considering the peak of pig production in Cuba and the importance of food production for human and animal consumption. It also answers to the need of fuel saving and of obtaining that production with minimum expenses from raw materials of national origin. This work is presented in three parts. Firstly, the technologies and methods used in Germany for biogas production are described. There, great-format plants are used which are adequate to generate heat, electricity and an organic fertilizer. Secondly, the particularities of these biogas plants are approached. And finally, their possible use in Cuba is analyzed. As a result, the study shows the state of the art in the use of biogas facilities of great-format to international and national scale, which is used to obtain heat, electricity and bio-fertilizers, minimizing the aspects of environmental contamination, in correspondence with UN Agenda 2030 of Sustainable Development, also adopted in Cuba.

RESUMEN Teniendo en cuenta el auge de la producción porcina en Cuba y la importancia que tiene hoy en día el ahorro de combustible y la producción de alimentos con destino humano y animal; así como su obtención con los mínimos gastos y utilizando materias primas de procedencia nacional. Este trabajo se presenta en tres partes, en las cuales: primeramente, se describen las tecnologías y los métodos utilizados en Alemania para la producción de biogás utilizando plantas de gran formato que propician: generar calor, electricidad y un fertilizante orgánico. Una segunda parte donde se aborda las particularidades de estas plantas de biogás. Finalmente, una tercera parte donde se analiza su posible utilización en el caso cubano. Como resultado del mismo, se muestra el estado del arte en la utilización de instalaciones de biogás de gran formato a escala internacional y nacional, los cuales se utilizan para obtener calor, electricidad y biofertilizantes, minimizando los aspectos de contaminación medioambiental, lo cual está en correspondencia con la agenda de desarrollo sostenible de nuestro país para la década 2020-2030.

ABSTRACT The work presents the HBT methodology, created and used in the University of Hohenheim, Germany for the analysis and valuation of methane potential of agricultural substrates with the objective of using them as raw material in different biogas plants in production in that country. This methodology is simple and can be extrapolated to any investigation or development institution that is in charge of analyzing methane potentiality of different agricultural substrates. For its importance and applicability, the fundamental steps of this methodology are described, which could be introduced in Cuban universities or investigation institutions devoted to this activity, being the objective of this work to make it known in Cuba. By means of this methodology, it is possible to value a great number of trials of investigation saving material, human and financial resources, simultaneously. At the same time, the results reached with this methodology are transferable to productive scale, since they are supported by the existent regulatory schemes in this field.

RESUMEN El trabajo presenta la metodología HBT, creada y de amplia utilización en la Universidad de Hohenheim, Alemania para el análisis y valoración del potencial de metano de sustratos agrícolas con el objetivo de ser utilizadas como materia prima en las diferentes plantas de biogás en producción en ese país. Esta metodología es sencilla y puede ser extrapolable a cualquier institución de investigación o desarrollo que se ocupe del análisis de la potencialidad de producción de metano de diferentes sustratos agrícolas. Por su importancia y aplicabilidad se describen los pasos fundamentales de esta metodología, la cual pudiera ser introducida en nuestras Universidades o Instituciones de investigación que se dedique a esta actividad, siendo el objetivo de este trabajo dar a conocer la misma en nuestro país. Mediante esta metodología es posible valorar simultáneamente un gran número de ensayos de investigación ahorrando recursos materiales, humanos y dinero. Al mismo tiempo, los resultados alcanzados con esta metodología son transferibles a escala productiva, ya que están apoyadas en las normativas existentes en este campo.

ABSTRACT The costs of biogas plants are determined by the costs of the substrates they use, representing 40 to 60% of the annual operating costs of these in Germany, with energy crops being widely used as substrates in anaerobic digesters. The determination of methane performance in different substrates via Batch tests is carried out using the German VDI-4630 standard in approximately 40 different laboratories installed in Germany. The results obtained in the methane yield of the substrates valued at the laboratory level show great correspondence with those achieved at real scale in the active plants. The Biogas Guide compiled by KTBL German Agency based on the results obtained by several well-known laboratories and institutes in that country, has shown that the accuracy of these results can be taken into account for the economic planning studies of new biogas plants. Fermentation tests are the most accurate method for determining the methane yield of the parts of the plants under analysis. In recent times, the use of biogas laboratories has increased in the validation of methane yield at the laboratory scale of different substrates, motivating the cooperation and use of standard research protocols among them, thus ensuring a high quality of the results obtained and its replicability.

RESUMEN Los costos de las plantas de biogás están determinados por los costos de los sustratos que estas utilizan, representando un 40 a 60 % de los costos de operación anual de estas en Alemania, siendo muy utilizados cultivos energéticos como sustratos en los digestores anaeróbicos. La determinación del rendimiento de metano en diferentes sustratos vía pruebas Batch se realiza mediante la norma alemana VDI-4630 en aproximadamente 40 diferentes laboratorios instalados en Alemania. Los resultados obtenidos en el rendimiento de metano de los sustratos valorados a nivel de laboratorio muestran gran correspondencia con los alcanzados a escala real en las plantas en activo. La guía de Biogás compilada por la agencia alemana KTBL basada en los resultados obtenidos por varios laboratorios e institutos bien conocidos de ese país ha mostrado que la exactitud de dichos resultados puede ser tenidos en cuenta para los estudios de planificación económicas de nuevas plantas de biogás. Las pruebas de fermentación es el método más exacto para la determinación del rendimiento de metano de las partes de las plantas objeto de análisis. En los últimos tiempos, se ha incrementado el uso de laboratorios de biogás en la validación del rendimiento de metano a escala de laboratorio de diferentes sustratos, motivando la cooperación y utilización de protocolos investigativos estándar entre estos, de esta forma se asegura una alta calidad de los resultados obtenidos y su replicabilidad.

ABSTRACT In this work, it was studied the influence of ZY maXX XL 200 enzyme pre-treatment of three agricultural substrata (mulatto pasture, natural pasture and variety CT-115), on their potentiality for methane production. The pre-treatment consisted on the addition of an enzyme (ZY maXX XL 200) in dose of 100 µl/syringes for 350 mg of substrate in 30-1 mL of bovine inoculum. The results of the substrates bio digested were compared with the ones obtained without the addition of the investigated enzyme. In the three cases, significant increments of specific methane yield were achieved. The best result was obtained with mulatto pasture (0.268 m3 CH4/kg VS), followed by the variety CT-115 (0.258 m3 CH4/kg VS) and culminating with natural pasture (0.254 m3 CH4/kg VS). Nevertheless, increments were observed when the pre-treatment was used with enzymes and bovine inoculum vs. when it was not used. On the other hand, the pH had a similar behavior in all substrates where the pre-treatment was applied, as well as where it was not used.

RESUMEN En este trabajo se realizó un estudio del efecto de pre-tratamiento con la enzima (ZY maXX XL 200) a tres diferentes substratos agrícolas (pasto mulato, pasto natural y variedad CT-115) y su influencia sobre el potencial de producción de metano. Se aplicaron dosis de 100 µl/jeringas por 350 mg de substratos en 30-1 mL de inóculo vacuno. Los resultados de los substratos biodigestados fueron comparados con los obtenidos sin la adición de la enzima. En todos los casos, se lograron incrementos significativos en el rendimiento específico de metano. Los mejores resultados se obtuvieron con el pasto mulato (0,268 m3 CH4/kg VS), seguidos del CT-115 (0,258 m3 CH4/kg VS) y culminando con el pasto natural (0,254 m3 CH4/kg VS); no obstante, se observaron incrementos significativos cuando se utilizó el pre-tratamiento con enzimas y un inóculo, comparados con las combinaciones que no fueron aplicados el pre-tratamiento. Por otra parte, se demostró que el pH evolucionó de una manera similar en las biomasas que utilizaron el pre-tratamiento con enzima y sin este.

This work presents a study of the influence of an enzyme pre-treatment application to different substrates utilized for biogas production. The substrates studied were biomass of agricultural origin (sorghum-R-132, sunflower JE-94, cornand dasheen) and a tavern residual (white bread). The pre-treatment consisted on the addition of one enzyme (ZY maXX XL 200) in dose of 100 µL/syringes per 350 mg substrates diluted in 30 mL of inoculum. Substrates underwent a biodigestion process and the results were compared with those obtained in absence of the enzyme pre-treatment. Increments were achieved in the maximum specific biogas yield in the substrates. The best results took place with Colocacia esculenta (1918,07 L CH4/kgSV); bread (1792,81 L CH4/kgSV); sunflower JE-94 (1676, 06 L CH4/kgSV); sorghum R-132 (1145,78 L CH4/kgSV) and corn (1139,03 L CH4/kgSV) being obtained more than 100% increment in the maximum specific biogas yield when the treatment is used with enzymes and pig inoculum. On the other hand, it was observed that pH evolves in a similar way in substrates evaluated with enzyme treatment and without pre-treatment

En este trabajo se realiza un estudio de la influencia de la aplicación de un pre tratamiento con enzimas a diferentes sustratos con potencialidades de utilizarse para la producción de metano. Los sustratos estudiados fueron de origen agrícola (sorgo-R-132, girasol JE-94, maíz y malanga) y un residuo de cantina (pan blanco). El pre-tratamiento consistió en la adición de la enzima (ZY maXX XL 200) en dosis de 100 µL/jeringas por 350 mg de sustratos mezclados en 30 mL de inóculo. Se investigó su efecto ante dos inóculos diferentes (inóculo vacuno e inóculo porcino). En cada una de las variantes de experimentación, los sustratos se sometieron a un proceso de digestión anaerobia y los resultados se compararon con los obtenidos en ausencia del pre-tratamiento. Se lograron incrementos favorables en el rendimiento específico máximo de biogás de los sustratos. Los mejores resultados se presentaron con la malanga (Colocacia esculenta), (1918,07 L CH4/kgSV); Pan (1792,81 L CH4/kgSV); Girasol JE-94 (1676, 06 L CH4/kgSV); Sorgo R-132 (1145,78 L CH4/kgSV) y Maíz (1139,03 L CH4/kgSV) donde fueron obtenidos incrementos mayores de 100% en el rendimiento máximo específico de biogás cuando se aplicó este pre-tratamiento con inóculo porcino. Por otra parte, se pudo apreciar que la evolución del pH en los sustratos evaluados, se comportó de forma semejante tanto cuando se utilizó el pre-tratamiento con enzimas que cuando este no fue utilizado

ABSTRACT This study presents a comparison of two systems for measuring low-flow biogas production rates. Grass silage was used as substrate in the experiment. Measurements were made by using (a) manual readings and (b) an automated system. The automated system proved to be efficient as it allowed readings of the biogas flow rates in real time. Results were stored in a computerized system with a safe access interface to download the recorded data at any desired moment. Furthermore, the systems also minimized the error rate in comparison to the manual method.

The work approaches the study of some physical-mechanical and chemical properties of agricultural organic residuals which can be used in the biogas production in Cuba´s plants production, using their co-fermentation. It has also been necessary to collect agricultural biomass, canteen waste, influent and effluents of a biogas plant (“Niña Bonita”) next to Santa Clara’s city, Cuba, for their later analysis. the investigated biomasses samples (sorghum.49V-96, sorghum-132 R, sunflower JE-94, cassava, corn, sweet potato skin, bread, potatoes and peanut skin); as well as the influent and effluents of the investigated biogas plant were analyzed in some laboratories belonging to the Central University of Las Villas. Other analyses were done in the biogas lab at Hohenheim University. The maximum value of specifies methane yield achieved was with the sunflower JE-94 (0.393 m3/kg VS), while the minimum value was reached with the peanut shell (0.095 m3/Kg VS).The main objective of the work consists on determining some of the physical-mechanical and chemical properties like carbon nitrogen ratio (C/N), specific methane production (m3/kg VS), total solid (TS), organic total solid (oTS), alkalinity (pH) and volatile solid (VS) in agricultural organic residuals and canteen waste, which can be used for the production of biogas under co-fermentation with animal manure under Cuban conditions. In order to do this, we developed some experiments to syringes, small and real scale.

El trabajo aborda el estudio de algunas propiedades físico-mecánicas y químicas de residuos orgánicos agrícolas los cuales pueden ser utilizados en la producción de biogás en las plantas en producción en Cuba, utilizando la co-fermentación de los mismos. Para su realización se colectaron las biomasas agrícolas y residuos de cantina; así como afluentes y efluentes de una planta de biogás en producción (“Niña Bonita”) próxima a la ciudad de Santa Clara, Villa Clara, Cuba, para su posterior análisis. Las muestras de las biomasas investigadas (sorgo 49V-96, sorgo-132 R, girasol JE-94, yuca, maíz, cáscara de malanga, pan, cáscara de boniato, papa y cáscara de maní); así como de los afluentes y efluentes de la planta de biogás fueron investigadas en laboratorios de la Universidad Central de las Villas; así como en el laboratorio de biogás de la Universidad de Hohenheim, Alemania. Los resultados mostraron que el rendimiento especifico de metano máximo logrado fue con el girasol JE-94 (0,393 m³/kg VS), mientras que el mínimo valor se alcanzó con la cáscara de maní (0,095 m³/kg VS). El objetivo del trabajo, consistió en determinar algunas propiedades físico-mecánicas y químicas, tales como: relación carbono nitrógeno (C/N), rendimiento especifico de metano (m3/kg VS), solidos totales (TS), sólidos totales orgánicos (oTS), acidez (pH) y sólidos volátiles (VS) en residuos orgánicos agrícolas y de cantina, los cuales pueden ser usados para la producción de biogás mediante la co-fermentación con excretas de origen animal bajo las condiciones de Cuba. Para dar cumplimiento al objetivo se desarrollaron investigaciones a escala de jeringas, de biodigestores plásticos de pequeño formato; así como a escala real.