PRODUCCION DE BIOGAS

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PRODUCCION DE BIOGAS

  1. 1. PRODUCCIÓN DE BIOGÁS Recopilado por: Juan Gualsaquí, Angélica Morales, Diego Tocain 1. INTRODUCCIÓN La inquietud de obtener Biogás a partir de los excretos del ganado vacuno y porcino lleva a evaluar las condiciones del proceso de obtención y al mismo tiempo a impulsar el uso de energía de fuentes renovables con propósito de reducir de gases que provocan el efecto invernadero, la destrucción de la capa de ozono, la contaminación de suelos, el cambio climático del planeta. También es una alternativa que permite obtener energía para cubrir las necesidades de granjas pecuarias y resolver problemas como la disposición final de desechos, malos olores, fauna nociva, transmisión de enfermedades y contaminación de mantos freáticos. Además de que se puede obtener biofertilizantes a partir de dos residuales. Los recursos con que cuentan fundamentalmente las poblaciones rurales son diversos; sin embargo, en gran proporción no son aprovechables; uno de ellos es la biomasa que es aprovechada en un mínimo porcentaje (abono orgánico o combustible); Este puede constituirse en una alternativa de generación de energía para estas poblaciones. En nuestra sociedad existe la tendencia general de deshacer sistemáticamente los restos orgánicos de nuestras actividades por considerarlos inservibles y molestos. Restos no comestibles de cosechas, podas, estiércol o basura se abandonan o se queman desaprovechándose el potencial útil que tienen y contaminando el ambiente. Con la constante subida de los precios de los combustibles fósiles, unido a la crisis medioambiental que se genera, se vuelve a valorar la utilidad de los desechos orgánicos y
  2. 2. su aprovechamiento para obtener combustibles de ellos. De esta manera empieza a entenderse así lo poco sensato que resulta importar o extraer combustibles fósiles de zonas remotas para obtener una energía la cual puede conseguirse en buena medida de los materiales que desechamos habitualmente. Las excretas porcinas, vistas por muchos como un contaminante ambiental de importancia, pueden generar recursos muy valiosos mediante su procesamiento, de forma tal que al reciclarse parte de la energía y de sus nutrientes contribuyen a hacer sostenible en el trópico la producción porcina y de otras especies animales integradas. Por estos motivos el enfoque básico del trabajo es lograr el mayor beneficio posible a este nuevo modo de obtener una energía renovable la cual proveerá energía suficiente para un establecimiento. Con este proyecto no solamente se obtendrán beneficios en el ahorro de energía y minimización de pérdidas, sino que también se obtiene un beneficio extra importante como es el abono orgánico líquido, el cual será utilizado para el consumo propio o para su posterior comercialización. MARCO TEÓRICO 2.1 BIOGÁS Según (Ramírez, 2013) determina que “La fermentación sin oxígeno (anaerobia) de residuos alimenticios o vegetales desprende un gas compuesto de metano (CH4) y de dióxido de carbono (CO2) llamado biogás. Este proceso está controlado a la vez para evitar las emisiones de gas de efecto invernadero en la atmósfera, pero también para aprovechar el biogás producido de esta forma y que es una fuente de energía. Los residuos siguen siendo sin duda el sector preponderante en la producción de biogás que es destinado a alimentar las turbinas eléctricas o como carburante para vehículos. La materia secundaria utilizada para generar biogás está formada por residuos orgánicos domésticos, residuos verdes y vegetales, cultivos energéticos (maíz, hierba) pero igualmente residuos de comida industrial.” La fermentación anaeróbica (es decir en ausencia total de aire y oxígeno) contribuye a la degradación de materiales orgánicos muertos y a su transformación
  3. 3. en elementos simples gaseosos y minerales. Los lugares en los que se desarrolla la fermentación son llamados fermentadores, reactores o digestores. Se trata de depósitos cubiertos con una tapa debajo de la cual se acumula elbiogás que se sacará en el futuro y a medida que se vaya produciendo. Se trata pues de un proceso natural por la acción de las bacterias. Además (Adriana, 2010) comenta que el biogás es una forma ecológica de generar gas. Se produce por la descomposición de residuos o materia orgánica. La tecnología que se requiere para poder producir biogás se llama biodigestor y es bastante simple ya que consta de una cámara donde se incorporan los residuos orgánicos como restos de comida, cosechas, estiércol, etc. Y se agregan bacteriasanaeróbicas que son las que degradan la materia que luego de un tiempo se transforma en metano. Este gas puede ser utilizado para calefaccionar, cocinar y demás actividades como el gasnatural. La ventaja es que permite reducir la cantidad de residuossólidosurbanos, no genera gases de efectoinvernadero y son renovables. Esta tecnología es económica y muy útil para escuelas, comedores comunitarios,emprendimientos industriales y agrícolas especialmente para zonas donde no llega el gas natural de red. Puede ser también utilizado para uso doméstico en las ciudades pero es necesario contar con una cantidad constante de residuos para poder generar gas. De los residuosorgánicos se puede generar energía eléctrica por lo que es un recurso importante que muchas veces es desaprovechado. Es una gran solución para abastecer de servicios de electricidad y gas a pequeñas ciudades y pueblos alejados. Lo que se requiere para que esta energíaalternativa sea exitosa es concientizar a la población de lo importante de no desechar su basuraorgánica sino aportarla en los biodigestores para que funcionen. La colaboración de la comunidad es fundamental para que funcione ya que una familia o grupo pequeño de personas no alcanza para generar tantos residuos como para alimentar al biodigestor. Es importante cambiar nuestro comportamiento y ayudar si hay una planta de biogás en nuestra ciudad. Tomar conciencia de que gran parte de los materiales que consideramos basura son en realidad materia prima que nos puede proporcionar abono, gas o electricidad. Existen muchas experiencias exitosas en todo el mundo sobre el uso de biodigestores para fabricar gas. Solo en Europa existen al menos 60 plantas de tratamientos de residuos orgánicos. Esta energía es absolutamente renovable y limpia por lo que realmente colaboramos en mejorar el medioambiente con el uso de este tipo de tecnología.
  4. 4. Además (Levinson, 1987)“El biogás es una fuente renovable de energía y el efluente (material digerido) tiene una alta concentración de nutrimentos, bajo contenido de patógenos y se encuentra prácticamente libre de semillas viables de malezas.” (R et.al.,1989)El biogás se produce en un recipiente cerrado o tanque denominado biodigestor el cual puede ser construido con diversos materiales como ladrillo y cemento, metal o plástico. El biodigestor, de forma cilíndrica o esférica posee un conducto de entrada a través del cual se suministra la materia orgánica (por ejemplo, estiércol animal o humano, las aguas sucias de las ciudades, residuos de matadero) en forma conjunta con agua, y un conducto de salida en el cual el material ya digerido por acción bacteriana abandona el biodigestor. Los materiales que ingresan y abandonan el biodigestor se denominan afluente y efluente respectivamente. El proceso de digestión que ocurre en el interior del biodigestor libera la energía química contenida en la materia orgánica, la cual se convierte en biogás. Los principales componentes del biogás son el metano (CH4) y el dióxido de carbono (CO2). Según (Duarte) “El biogás es un gas producto del resultado de la degradación anaerobia de materia orgánica, dicho gas está compuesto por cerca de 60% de metano y 40% de dióxido de carbono.” Contiene mínimas cantidades de otros gases, entre ellos 1% de ácido sulfhídrico.Es un poco más liviano que el aire, posee una temperatura inflamación de 700° Cy su llama alcanza una temperatura de 870° C. El biogás puede ser utilizado como cualquier otro combustible, tanto para lacohesión de alimentos, en sustitución de la leña, el queroseno, el gas licuado, etc., como para el alumbrado, mediante lámparas adaptadas. Mezclas de biogás conaire, con una relación 1:20, forman un gas detonante altamente explosivo, lo cualpermite que también sea empleado como combustible en motores de combustión interna adaptados. Es importante aclarar que este gas puede usarse como combustible sólo cuandoel metano se encuentra en concentraciones mayores o iguales a 50 %. Ademas (Julio, 2011) indica que “El biogás es una alternativa al petróleo, sobre todo en lugares de la tierra más pobres, donde la subida incontrolada de los combustibles fósiles como el gasóleo, está provocando un incremento del índice de pobreza extrema.” Comunica(Pajares, 2009) que el biogás nos es muy importante pues lo usamos en las industrias, en la cocina, como gas, como luz, etc. El Biogás está hecho a base de compost
  5. 5. (guano), de los cuales se llega a producir una tonelada de guano mensual. El proceso para obtener el biogás es un trabajo muy complejo, pues necesita de unas medidas exactas y una gran precisión. Manifiestan( RINCONES MARRIAGA & TELLEZ TORRES, 2010) que El metano ha sido implicado como un importante contribuyente al efecto invernadero, lo que significa que se puede acumular en la atmósfera, atrapando el calor de la Tierra, y causando el calentamiento global. Además de la infiltración de los pantanos, ciénagas, y los arrozales, o con fugas en las tuberías, el metano es emitido en grandes cantidades por las vacas, las termitas y otros animales que digieren las plantas. Es por este motivo que estas materias primas han sido aprovechadas para llevar a cabo el proceso de biometanización que se produce cuando la materia orgánica es digerida por bacterias en ausencia de aire, creando el gas natural. Este gas contiene 50-90% de metano. La mayor parte del gas natural se encuentra con el carbón y yacimientos de petróleo enterrados bajo tierra y es un producto de la descomposición antigua de pantanos y ciénagas. Al igual que el carbón y el petróleo, el metano es especialmente útil como combustible para cocinar, calefacción e incluso el funcionamiento de algunos vehículos de motor. Además el metano es el hidrocarburo más simple, su molécula está formada por un átomo de carbono (C), al que se encuentran unidos cuatro átomos de hidrógeno (H). A temperatura ambiente es un gas y se halla presente en la atmósfera, tiene aplicación en la industria química como materia prima para la elaboración de múltiples productos sintéticos.1 En los últimos años ha sido aplicado con buenos resultados, como fuente energética alternativa en pequeña escala, generándolo a partir de residuos orgánicos agrícolas. Produciendo Biogás por Biometanización que está compuesto aproximadamente por 55 a 70% de metano, 30 a 45% de dióxido de carbono y 1 a 3% de otros gases, y su poder calorífico oscila en las 5.500 Kcal/m3.1 La concentración de metano en la atmósfera, ha sufrido en el último siglo, un incremento importante y sostenido (aproximadamente 1% por año), gran parte del cual tiene su origen en actividades humanas. En 1978 su concentración era ~1520 ppb, y en 1990, 1710 ppb, lo que muestra un aumento de ~16% en ese lapso.1La industria agrícola-ganadera, con su necesaria expansión, genera y libera este gas originado en la descomposición de la biomasa remanente y en el aumento de las poblaciones de ganado (rumiantes).las industrias extractivas de carbón, petróleo y gas actúan como fuentes de liberación de metano a la atmósfera.1 sus propiedades físicas y químicas y su presencia en la atmósfera, lo incluyen dentro del grupo de “gases de efecto invernadero”, ocupando el tercer lugar, detrás del dióxido de carbono y de los CFC, y
  6. 6. contribuyendo en un 15 % al calentamiento global. Se ha observado, además, que el metano deteriora la capacidad auto- limpiante de la atmósfera. Biogás: Con el término biogás se designa a la mezcla de gases resultantes de la descomposición de la materia orgánica realizada por acción bacteriana en condiciones anaerobias. El metano, principal componente del biogás, es el gas que le confiere las características combustibles al mismo. El valor energético del biogás por lo tanto estará determinado por la concentración de metano - alrededor de 20 – 25 MJ/m3, comparado con 33 –38MJ/m3 para el gas natural (Werner et al 1989). A pequeña y mediana escala, el biogás ha sido utilizado en combustión directa en estufas simples en la cocción de alimentos, atenuando de esta manera la presión sobre los materiales dendroenergéticos (i.e., madera, leña, carbón vegetal)2 y/o representando un ahorro para el agricultor por no tener que comprar gas natural comercial. Sin embargo, también puede ser utilizado para iluminación (i.e., lámparas de gas o a gasolina), para calefacción y refrigeradoras. También el biogás puede ser utilizado como combustible para motores diésel y a gasolina, a partir de los cuales se puede producir energía eléctrica por medio de un generador. En el caso de los motores diésel, el biogás puede reemplazar hasta el 80% del ACPM o DIESEL (la baja capacidad de ignición del biogás no permite reemplazar la totalidad del ACPM en este tipo de motores que carecen de bujía para la combustión). Aunque en los motores a gasolina el biogás puede reemplazar la totalidad de la misma, en general en los proyectos a nivel agropecuario se le ha dado preferencia a los motores diésel considerando que se trata de un motor más resistente y que se encuentra con mayor frecuencia en el medio rural. Usos del biogás Un metro cúbico de biogás totalmente combustionado es suficiente para:5 1. Generar 1.25 kW/h de electricidad. 2. Generar 6 horas de luz equivalente a un bombillo de 60 watt. 3. Poner a funcionar un refrigerador de 1 m3 de capacidad durante 1hora. 4. Hacer funcionar una incubadora de 1 m3 de capacidad durante 30 minutos. 5. Hacer funcionar un motor de 1 HP durante 2 horas.
  7. 7. Manifiestas (RODRIGUEZ JARA, RODRÍGUEZ QUIÑONES, RODRÍGUEZ REYES, SAGUMA MORENO, & SALDAÑA GUTIÉRREZ, 2013) que el biogás, producto de la descomposición de materia orgánica, es un gascombustible, el cual puede ser usado para cocción de alimentos,calefacción y las múltiples aplicaciones que tiene los combustiblesconvencionales. Los sistemas de biodigestión junto a la producción deenergía eléctrica a base de biogás son tecnologías aún prematuras a nivelnacional, existiendo 106 biodigestores (en 15 departamentos) con predominio en modelos artesanales chinos en todo el Perú (Tardillo, 2008).En nuestro país el desarrollo de procesos para obtener biogás esrelativamente nuevo (Hernández, 1990) Además (Samayoa, Bueso, & Víquez, 2012)El biogás es un gas combustible que se genera por la descomposición microbiológica de la materia orgánica, también llamada biomasa, en un proceso natural que tiene lugar en un entorno húmedo y anaeróbico. El biogás tiene excelentes características calóricas y es un compuesto cuyo componente principal es el metano, que puede ser utilizado para la generación de energía. El biogás se produce de manera natural o puede ser generado en ambientes controlados en equipos o tecnologías denominadas sistemas de biodigestión. Estos sistemas son alternativas de producción de energía limpia que utilizan como materia prima materia orgánica (excretas, sueros, agua residual, residuos orgánicos en general) a los cuales, en la mayoría de las ocasiones, no se les da ningúnvalor en el ciclo productivo de una finca o empresa. Los sistemas de biodigestióno plantas de biogás son tecnologías que permiten generar beneficios tangibles auna empresa, como generación de energía térmica y/o eléctrica, producción debiófertilizantes, disminución de la contaminación en cuerpos receptores de agua (ríos, lagos, entre otros). Para implementar un sistema de biodigestión es necesario, en primera instancia, identificar un problema o necesidad en la eco empresa, luego es necesario evaluarla capacidad técnica y económica que tiene la eco empresa para implementar unsistema de biodigestión. Para lograr lo anterior, es necesario contratar expertosque tengan conocimiento técnico demostrado en diseño, construcción y operaciónde plantas de biogás o biodigestores, como comúnmente se les conoce. Losexpertos que asesoren a la ecoempresa que desea implementar un biodigestordeben realizar un análisis técnico que incluye levantamiento de información primaria:datos de producción de la ecoempresa, residuos generados, análisis delsitio y de las características específicas del residuo, entre otros. En esta guía se describen detalladamente los aspectos técnicos y económicosrelacionados con la implementación de un sistema de biodigestión, y que debenser tomados en cuenta
  8. 8. antes de hacer estudios de factibilidad. Los estudios en mención son indispensables para determinar la factibilidad técnica y económica delos sistemas de biodigestión en cada ecoempresa, ya que cada una será diferentey requerirá una solución a la medida. Además, se incluye una sección que explica detalladamente cómo los sistemas de biodigestión mitigan el cambio climático; además, presenta las oportunidades que tienen las iniciativas de producción de biogás en mercados ambientales y cómo, a través de estas opciones, se obtienen beneficios económicos. Los costos de implementar un sistema de biodigestión son varios y dependen delas características específicas del diseño del sistema, el cual está directamenterelacionado con las particularidades de la ecoempresa (volumen y tipo de residuoscomo excretas de ganado bovino o porcino, sangre de animales, aguas mieles en el sector café, la disponibilidad de espacio físico en la ecoempresa, costos demateriales, maquinaria, mano de obra según la zona, entre otros). Conforme loanterior, el precio de un biodigestor es variable; en esta guía se enlistan precios aproximados de los sistemas de biodigestión tipo tubulares (salchicha), solamentecomo referencia general. Estos costos se han establecido con base en la experienciade más de dos proyectos en Honduras. Cabe mencionar que los sistemas de biodigestión ofrecen muchos beneficios directos, como reducción de costos en facturas energéticas, mejora de la disposición de residuos lo que permite mejorar la calidad en la salud de las personas, reducción de gases de efecto invernadero (GEI) mediante la captura del metano, principal componente del biogás. 2.1 BIOL Según (Troya & Moreno, 2008)El biol es un abono orgánico líquido que ayuda al enraizamiento, desarrollo del follaje, y aumento del vigor en las plantas. Para elaborarlo se mezcla en un tanque, estiércol de ganado bovino con agua, en proporción 1:1. Se sella herméticamente el tanque y se espera tres meses. Por consiguiente (colque, Rodrígez, Mujica, Canahua, & Jacobsen, 2005) Asegura que es una fuente de Fito reguladores que se obtiene como producto del proceso de descomposición anaeróbica de los desechos orgánicos en mangas de plástico (biodigestores), actúa como bioestimulante orgánico en pequeños cantidades y es capaz de promover el crecimiento y desarrollo de las plantas.
  9. 9. La Producción de Abono Foliar (Biol) es una técnica utilizada con el objetivo de incrementar la cantidad y calidad de las cosechas. Es fácil y barato de preparar, ya que se usa insumos de la zona y se obtiene en un tiempo corto (1 - 4 meses). El biol es la mezcla líquida del estiércol y agua, adicionando insumos como alfalfa picada, roca fosfórica, leche, pescado entre otros, que se descarga en un digestor, donde se produce el abono foliar orgánico. Además, en la producción de biol se puede añadir a la mezcla plantas biosidaso repelentes, para combatir insectos plagas. Confirma (Arana, 2012) “El biol es un compuesto natural que sirve como fertilizante fabricado a bases fermentaciónanaeróbica y que según el estudio presentado puede aumentar la producción en 30 % sin necesidad del uso de productos químicos” Según(INIA, 2008) citado por(Vinicio & Cuestas , 2011)El biol es un abono orgánico líquido, resultado de la descomposición de los residuos animales y vegetales: guano, rastrojos, etc., en ausencia de oxígeno. Contiene nutrientes que son asimilados fácilmente por las plantas haciéndolas más vigorosas y resistentes. La técnica empleada para lograr éste propósito son los biodigestores. “El biol es el líquido que se descarga de un digestor y es lo que se utiliza como abono foliar. Es una fuente orgánica de Fito reguladores que permite promover actividades fisiológicas y estimular el desarrollo de las plantas. Existen diversas formas para enriquecer el biol en el contenido de Fito reguladores así como de sus precursores, mediante la adición de alfalfa picada en un 5% del peso total de la biomasa, también se logra 6 un mayor contenido en fósforo adicionando vísceras de pescado (1 kg/m2).” (Saray Siura C. 2000) Ventajas del Biol “Se puede elaborar en base a los insumos que se encuentran alrededor o en la zona. No requiere de una receta determinada, los insumos pueden variar. Tiene bajo costo. Mejora el vigor del cultivo, y le permite soportar con mayor eficiencia los ataques de plagas y enfermedades y los efectos adversos del clima. Es un abono orgánico que no contamina el suelo, agua, aire ni los productos obtenidos de las
  10. 10. plantas. Se logran incrementos de hasta el 30 % en la producción de los cultivos sin emplear fertilizantes químicos. Desventajas del Biol Periodo largo de elaboración de 3 a 4 meses, hay que planificar su producción en el año. 7 En extensiones cortas se requiere de una bomba de mochila para su aplicación, en la hacienda se utiliza el aguilón acoplado al tractor por la extensión de terreno destinado a pastizales. Cada lote tiene una composición diferente. Afirma (Duarte) que es un abono líquido producido a partir de la fermentación de la materia orgánica Se produce en un recipiente cerrado conocido como biodigestor. Posee hormonas de crecimiento vegetal, por lo que se puede aplicar a cualquier parte de la planta. Comunica (Marquina, 2010) que es un abono líquido producido a partir de la fermentación de la materia orgánica Se produce en un recipiente cerrado conocido como biodigestor. Posee hormonas de crecimiento vegetal, por lo que se puede aplicar a cualquier parte de la planta. Finalmente (Figueroa, 2010)concluye El biol es un excelente abono foliar que sirve para que las plantas estén verdes y den buenos frutos como papa, maíz, trigo, haba, hortalizas y frutales.El Biol se prepara con diferentes estiércoles que se deben fermentar durante dos a tres meses en un bidón de plástico. Funciones del biol El biol nutre, recupera, reactiva la vida del suelo y fortalece la fertilidad de las plantas. Es un abono que estimula la protección de los cultivos contra el ataque de insectos y enfermedades y permite sustituir a una gran parte de fertilizantes químicos El Biol como plaguicida El biol puede usarse como fertilizante o para combatir plagas, esto depende de los ingredientes adicionales que se utilice en su elaboración, yaque si se desea que sirva para combatir una plaga se debe utilizar ingredientes como: ají, ajo, cebolla, marco, ruda y demás plantas, que tengan olores amargos y fuertes, esto evitará y alejará a los insectos por su aroma desagradable.
  11. 11. 2.2BIOSOL Indica (Duarte)que es “el lodo extraído del biodigestor, y que luego de ser tratado y oreado, se emplea como abono orgánico y como estimulante de crecimiento de las plantas.” Al igual que el biol, es un producto completamente orgánico por lo que no daña el medio ambiente, beneficiando al usuario en cuanto a la productividad de sus plantas (frutales, hortalizas, ornamentales, etc.) 2.3 BIODIGESTOR Según (Moreno, 2007).Citado por (Vinicio & Cuestas , 2011)Los biodigestores se desarrollaron principalmente con la finalidad de producir energía y abono para las plantas utilizando el estiércol de los animales. Sin embargo, en los últimos años, esta técnica está priorizando la producción de bioabono, especialmente del abono foliar denominado biol. Afirma (Duarte) que un digestor de desechos orgánicos o biodigestor es, en su forma más simple, un contenedor cerrado, hermético e impermeable (llamado reactor), dentro del cual se deposita el material orgánico a fermentar (excrementos de animales y humanos, desechos vegetales-no se incluyen cítricos ya que acidifican) en determinada dilución de agua para que se descomponga, produciendo gas metano y fertilizantes orgánicos ricos en nitrógeno, fósforo y potasio. La de biodigestión ocurre porque existe un grupo de microorganismos bacterianos anaeróbicos presentes en el material fecal o estiércol que, al actuar sobre los desechosorgánicos de origen vegetal y animal, producen una mezclade gases con alto contenido de metano (CH4) llamada biogás Por consiguiente(Julio, 2011)anuncia que los biodigestores familiares de bajo costo han sido desarrollados y están ampliamente implementados en países del sureste asiático, pero en Sudamérica, solo países como Cuba, Colombia, Brasil y Costa Rica tienen desarrollada esta tecnología. Estos modelos de biodigestores
  12. 12. familiares, construidos a partir de mangas de polietileno tubular, se caracterizan por su bajo costo, fácil instalación y mantenimiento, así como por requerir sólo de materiales locales para su construcción. Por ello se consideran una „tecnología apropiada‟. El sistema para montar este “biodigestor casero” es muy económico y sencillo. Los desechos producidos por el biogás servirán como abono orgánico para las cosechas. Afirma (A., 2011)Un biodigestor es un sistema natural que aprovecha la digestión anaerobia (en ausencia de oxigeno) de las bacterias que ya habitan en el estiércol, para transformar este en biogás y fertilizante. El biogás puede ser empleado como combustible en las cocinas, o iluminación (lámparas de gas o gasolina), y en grandes instalaciones se puede utilizar para alimentar un motor que genere electricidad. El fertilizante, llamado biól, actualmente se está considerando de la misma importancia, o mayor, que el biogás ya que provee a las familias campesinas de un fertilizante natural que mejora el rendimiento de las cosechas. Los biodigestores familiares de bajo costo han sido desarrollados y están ampliamente implementados en países del sureste asiático, pero en Sudamérica, solo países como Cuba, Colombia y Brasil tienen desarrollada esta tecnología. Se caracterizan por su bajo costo, fácil instalación y mantenimiento, así como por requerir sólo de materiales locales para su construcción. Por ello se consideran una ‗tecnología apropiada„. Ventajas: En las grandes urbes, los residuos sólidos orgánicos son un gran problema ya que éstos son dispuestos en rellenos sanitarios los cuáles rompen el ciclo natural de descomposición porque contaminan las fuentes de agua subterránea debido al lavado del suelo por la filtración de agua (lixiviación) y también porque favorece la generación de patógenos. Los residuos orgánicos al ser introducidos en el biodigestor son descompuestos de modo que el ciclo natural se completa y las basuras orgánicas se convierten en fertilizante y biogás el cual evita que el gas metano esté expuesto ya que es considerado uno de los principales componentes del efecto invernadero. La utilización de biogás puede sustituir a la electricidad, al gas propano y al diésel como fuente energética en la producción de electricidad, calor o refrigeración. En el sector rural el biogás puede ser utilizado como combustible en motores de generación eléctrica para autoconsumo de la finca.
  13. 13. Por consiguiente (Ruiz, 2009)asegura que “Un digestor de desechos orgánicos o biodigestor es, en su forma más simple, un contenedor cerrado, hermético e impermeable (llamado reactor), dentro del cual se deposita el material orgánico a fermentar (excrementos de animales y humanos, desechos vegetales-no se incluyen cítricos ya que acidifican-, etcétera) en determinada dilución de agua para que se descomponga, produciendo gas metano y fertilizantes orgánicos ricos en nitrógeno, fósforo y potasio.” Indica (Cesar, 2007) el biodigestor es un recinto cerrado donde se producen reacciones anaeróbicas (sin aire) en el que se degrada la materia orgánica disuelta en un medio acuoso, para dar como resultado metano y dióxido de carbono, trazas de hidrogeno y sulfhídrico, estos microorganismos, protozoarios hongos y bacterias que están en el interior deben ser cultivadas, por tanto no vamos a obtener el biogás inmediatamente, tendremos que esperar que lo empiecen a producir, esto tarda unos 15 días más o menos, esta producción se verá afectada por la temperatura exterior, por tanto si queremos que nuestro biodigestor produzca algo más o menos constante debemos enterrarlo para que la temperatura se mantenga en unos 18 grados, no es lo mejor pero durante los fríos de invierno tendremos buena producción. En la imagen que puse más arriba el biodigestor está pintado de negro para aumentar la temperatura interior ya que no está enterrado.+ Los biodigestores pueden construirse con una variedad de materiales, chapa, plástico, concreto, fibra de vidrio etc., la condición es que sea hermético. Hay varios tipos de BD, el que nosotros usamos lleva como complemento otro aparato de igual tamaño que se llama gasómetro y sirve para acumular el gas. Este gasómetro consta de dos tambores que entran uno dentro del otro, el uno va lleno de agua y el otro va invertido dentro del otro. Manifiestan (Samayoa, Bueso, & Víquez, 2012)Un sistema de biodigestión es el conjunto de componentes que facilitan la conversiónde un residuo en energía. Uno de los componentes más importantes del sistema de biodigestión, pero Noel único, es el biodigestor también denominado digestor o reactor anaeróbico. Este se puede definir como un aparato capaz de convertir materia orgánica, porejemplo excretas o estiércol de vaca y cerdo, aguas negras, residuos lácteos uotras aguas residuales, en metano y otros gases. Este proceso de
  14. 14. degradacióndescomposición experimenta 3 o 4 fermentaciones consecutivas, convirtiéndoloen un proceso complejo. Sin embargo, aun con esta complejidad, existe un sinergismo interno, donde cada grupo de microrganismos se ayuda entre sí hastallegar a producir metano. A nivel general, un biodigestor consta de una cámara de digestión donde se ingresa la materia para ser degradada y una campana en la que se deposita el biogásproducido por las bacterias. El biogás que se genera dentro del biodigestor seconduce a través de un sistema de tuberías hasta su lugar de aprovechamiento. La porción sólida-líquida que resulta del proceso de biodigestión puede ser retirada de la cámara de digestión y ser utilizada como abono por sus excelentes propiedades químicas y bacteriológicas. 2.4 TIPOS DE BIODIGESTORES Según(SALVATIERRA, 2012)Muestra la clasificación de Biodigestores, en función a su frecuencia de cargado, ósea la frecuencia con la que se introduce materia a descomponer. Cada uno posee diferentes ventajas y desventajas. Discontinuo: Se cargan una sola vez y se retira cuando ya se ha dejado de producir gas, solo entonces se renueva de materia orgánica. Se usa cuando la disponibilidad de materia orgánica es limitada o intermitente Semi-continuo: Se cargan en lapsos cortos como de 12 horas, 1 vez al día, o cada dos días, se utiliza cuando la disponibilidad de materia orgánica es constante en los días. Los principales, son el Hindú, el Chino, y el Taiwanés, cada uno con ventajas y desventajas, como si se quiere aprovechar más el gas, o el biol, si se quiere usarlo para fines sanitarios o de producción, diversas ventajas que veremos más adelante. Continuo: Se cargan continuamente, y principalmente tienen la finalidad de tratamiento de aguas negras, así como de producción a gran escala así como el uso de alta tecnología para el control, es sobre todo de corte industrial. Esta clase de biodigestor, se carga(o se llena) una vez, y se descarga el contenido digerido, una vez que finaliza el proceso de fermentado, ósea, cuando deja de producir gas. Tiene un solo orificio para la carga y descarga. La duración de la fermentación varía entre 2 a 4 meses, dependiendo del clima ya sea este cálido, templado, frio, etc.; ya que la temperatura afecta directamente la velocidad de reacción dentro del reactor.
  15. 15. Afirma (Duarte) que un digestor está formado por un tanque hermético donde ocurre la fermentación y un depósito de almacenaje de gas. Las dos partes pueden estar juntas o separadas y el tanque de gas puede ser de campana fija o flotante Clasificación • De acuerdo a la frecuencia de cargado, los sistemas de biodigestión se pueden clasificar en: • Batch o discontinuo • Semi continúo • Continuos Indica (Calva, 2010) que los digestores se clasifican por el proceso o modo de operación llenado o vaciado. La clasificación general los define en: Digestores de régimen estacionario o lotes, se cargan una vez en forma total y la descarga se efectúa cuando se ha degradado en su totalidad la materia orgánica y ya no existe producción de biogás. Digestores de régimen semi continuo, se cargan por gravedad una vez al día con volúmenes de mezcla que dependen del tiempo de retención, producen una cantidad de biogás y fertilizante constante durante el día. Digestores de régimen continuo, son digestores de gran tamaño en los que se emplean equipos comerciales para alimentarlos, para la agitación y control. Indica (Cesar, 2007) que la característica de un biodigestor modelo es que no posee gasómetro, tiene una bóveda en la parte superior donde se acumula el biogás, requiere de bastante experiencia en su construcción ya que si la bóveda no está bien construida la presión del gas puede romperla, el generador está completamente construido en concreto, parecido a los aljibes de nuestra zona. Estos son bien prácticos ponen el popó (usan popó humano también) de un lado, sacan el abono del otro para regar el arroz y tienen luz de noche alimentan los faroles a gas con el biogás. Biodigestores de desplazamiento horizontal Este modelo puede tratar residuos cloacales de localidades que no cuenten con servicios de cloacas, hay un modelo sencillo y económico que puede fabricarse con un silo bolsa de los que se utilizan para guardar forrajes Indican (Samayoa, Bueso, & Víquez, 2012) que se caracterizan porque el afluente o flujo de materia que ingresa es constante, ladisposición de biomasa para
  16. 16. alimentar estos sistemas es prácticamente diaria ylos tiempos en que esta se retiene son menores en comparación a los sistemasdiscontinuos. En esta clasificación caben diferentes sistemas de biodigestión, como biodigestores de mezcla completa, filtro anaerobio, plantas de lecho fluid izado, lecho de lodos, biodigestores tubulares (tipo salchicha) biodigestores de cúpula fija y móvil, entre otros. Algunos de estos sistemas son complejos, pero conocerlos esimportante ya que estos sistemas de biodigestión son muy utilizados para tratarresiduos en general. Los tiempos en que se retiene la materia orgánica y el aguaresidual dentro del biodigestor dependerán del diseño. a) Sistemas discontinuos Poseen la característica que el afluente o materia orgánica se mantiene por tiempos prolongados dentro de la cámara de biodigestión. Se cargan una sola vez en forma total y la descarga se efectúa una vez que ha dejado de producir gas combustible. Normalmente consiste en tanques herméticos con una salida de gas conectada a un gasómetro flotante, donde se almacena el biogás. Este sistema es aplicable cuando la materia a procesar está disponible en forma intermitente (Prácticas-ITDG). En este tipo de sistemas se pueden instalar varios biodigestores en serie que se llenan en diferentes tiempos o épocas, esto permite que la producción de biogás sea constante, ya que cada uno de los biodigestores estará operando en distinta etapa. Este tipo de biodigestores es eficaz para la digestión de materiales celulósicos, que no pueden ser tratados en los digestores de tipo continuo debido al posible taponamiento de los conductos de alimentación y salida. Su utilización no está muy difundida (Jorge A. Hilbert, s.f.). b) Sistemas de dos etapas Este sistema consta de dos biodigestores en serie, en cada uno de ellos se realizan diferentes etapas de degradación. En el primer biodigestor se aplican elevados tiempos de retención y resultado de esto se desarrolla la hidrólisis y la etapa acido génicade la materia orgánica. Una vez terminado este proceso, el efluente es trasladado a un segundo biodigestor con tiempos de retención bajos, este último se encarga de terminar el proceso de descomposición (etapa metano génica) y producir el biogás. Ha sido aplicado con éxito para tratar residuos sólidos cuya etapa limitante es la hidrólisis: frutas, verduras, residuos sólidos urbanos, de ganado vacuno, etc.
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