CC.SS

1. PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
“Biodigestor para todos”
AUTOR (ES):
Karely Contreras Villon
Jean Francis Diaz Egoavil
Max Hijuela Orbe
Luis Rivas Aparcana
GRADO Y SECCIÓN:
4° B
ÁREA:
Ciencias sociales (Historia, geografía y economía)
ASESOR:
Fermín Rurush
INSTITUCIÓN EDUCATIVA:
5143. Escuela de Talentos
CALLAO - PERÚ
2020

2. 1
Resumen: El proyecto consiste en la implementación de un biodigestor aplicando los
conceptos de biomasa y respiración anaerobia para producir gas metano.

3. 2
● INTRODUCCIÓN…………………………………………………………... 3
1.1. Planteamiento del problema
1.2. Pregunta de indagación
1.3. Hipótesis
1.4. Objetivos
1.5. Antecedentes
2. MARCO TEÓRICO………………………………………………………….. 4
3. METODOLOGÍA……………………………………………………………... 8
3.1. Procedimientos………………………………………………………… 8
3.2. Instrumento de recolección de datos ………………………………… 9
3.3. Análisis de resultados……………………………………………….…. 9
4. ASPECTOS DEL TRABAJO……………………………………………….. 10
4.1. Aportes……………………………………………………………..… 10
4.2. Trabajos futuros………………………………………………...……. 10
4.3. Cronograma de ejecución………………………………….………. 10
5. CONCLUSIONES…………………………………………………………. 11
REFERENCIAS……………………………………………………………………… 11
ANEXOS…………………………………………………………………………… 12

4. 3
1. Introducción
Durante años, la falta de recursos y servicios ha sido un gran problema para la población
mundial e incluso peruana, esto lo pueden demostrar las cifras de la encuesta realizado por
el gobierno nacional y la municipalidad de Lima, entre otros. También se puede asumir que
la alimentación es una de las necesidades básicas del ser humano, por lo que, en extensión,
todos los servicios vinculadas con la preparación de alimentos y cocina son igual de
importantes, estos son tales como el gas metano y/o leña. La leña constituye una parte de la
biomasa, ya que a través de esta se puede generar energía, sin embargo, la producción del
gas metano a su vez también se involucra en las concepciones de la biomasa y energías
limpias renovables. En este punto nos es entonces imprescindible acotar los procesos de
respiración anaerobia, en los que se realizan reacciones químicas en ausencia de oxígeno,
para producir otro tipo de gases, siendo uno de los resultantes el gas metano.
Precisamente, una de las situaciones en las que se realiza la respiración anaerobia es cuando
se acumulan desechos naturales en un lugar concentrado y falto de oxígeno. Con estos
simples insumos y materiales, se pude producir un recurso tan importante como lo es el gas
metano y a su vez, satisfacer una de las necesidades básicas de los humanos por medio de la
extensión de la capacidad de poder cocinar y producir alimentos.
Es por es, que mediante el presente documento se busca presentar un proyecto, llamado por
nosotros “Biodigestor para todos”, con la estrategia de introducir el Biodigestor como
alternativa para producir gas metano y así favorecer a las personas, principalmente de zonas
rurales, con las distintas actividades que deben realizar en su día a día y muchas veces no
pueden realizar por la falta de recursos.
1.1. Planteamiento del problema
Como fue mencionado brevemente en los párrafos introductorios, hemos podido notar la
escasez del servicio del gas natural, al investigar y consultar sobre distintas fuentes en zonas
de bajos recursos en Callao (LimaComoVamos, 2019). Lo que nos deja la clara preocupación
por las personas que no tienen las mismas oportunidades para satisfacer necesidades tan
básicas como la alimentación, para los cuales se necesitan implementos de cocina y a la vez
el servicio del gas natural. Entonces nos planteamos la siguiente pregunta.
1.2. Pregunta de indagación: ¿Es el Biodigestor una estrategia viable con la que podremos
producir gas metano?

5. 4
1.3. Hipótesis
Detectada nuestra situación problemática y pregunta de indagación, formulamos nuestra
hipótesis, por lo que, por la presente, se expone al Biodigestor como una estrategia efectiva
para producir el gas metano y que pueda ser usado sin dañar el medio ambiente.
1.4. Objetivos.
Los objetivos que buscamos lograr con este proyecto son:
- Producir gas metano con la estrategia del biodigestor, para así rechazar nuestra
hipótesis nula.
- Que las personas puedan realizar actividades como cocinar gracias al gas producido
por el biodigestor.
- Fomentar la búsqueda de fuentes de energía alternativas y renovables que favorezcan
al ambiente tanto como a nosotros.
1.5. Antecedentes.
- Respiración anaerobia en la naturaleza: Este tipo de respiración es propia de distintos
microorganismos llamados anaerobios por su tipo de respiración. Se han realizado
distintos estudiost sobre estos organismos y los productos en forma gaseosa de esta
respiración, la cual nos sirve como uno de los pilares de nuestra investigación.
- Proyecto escolar: El proyecto a su vez, ya había sido diseñado y puesto en práctica
por miembros del equipo de investigación, durante su educación en un colegio
anterior llamado Santa María Asunta Al Cielo “COPRODELI”). Nos es importante
precisar que hemos incorporado aspectos de tamaños y algunas mejoras a los
proyectos ya anteriormente diseñados.
- German Lopez Martinez de la Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas: El
nombrado universitario y profesional escribió un articulo en el 2003 postulando los
biodigestores como una “Alternativa energética y fuente de trabajo”. Este articulo
nos ha servido para profundizar ciertos aspectos de nuestro proyecto.
- Presencia en distintas empresas: Por último, nos es importante destacar que el
biodigestor no es algo nuevo en realidad, sino que es un implemento que se ha visto
con cierta frecuencia en distintas empresas eco amigables como por ejemplo la
empresa de Campus AQUA, que realiza distintos trabajos en zonas rurales y uno de
sus más frecuentes instrumentos son los biodigestores, sin embargo, estos son
realizados a una medida mucho más grande e industrial, ya que son usados con
distintos propósitos.
2. Marco teórico
2.1. Biomasa: También conocida como bioenergía o biocombustibles– es la fracción
biodegradable de los productos y residuos de la agricultura, la forestación y sus industrias

6. 5
asociadas. El término también incluye la fracción orgánica de los desperdicios municipales
e industriales. Dicha biomasa tiene carácter de energía renovable ya que su contenido
energético procede, en última instancia, de la energía solar fijada por los vegetales en el
proceso fotosintético. Esta materia orgánica es renovable cuando se produce a la misma
velocidad de consumo, evitando la sobreexplotación de los recursos naturales.2
2.1.1. Fuentes de la Biomasa.
- Biomasa natural: Producida por la naturaleza sin intervención humana. Como, por
ejemplo, las podas naturales.
- Biomasa Seca: Productos solidos secos que provienen de la naturaleza. Tenemos, por
ejemplo, el Serrín, cáscaras de frutos secos, etc.
- Biomasa Residual húmeda: Vertidos biodegradables. Tenemos por ejemplo claro, las
aguas residuales, Residuos ganaderos, etc.
- Biomasa de cultivos energéticos: Su finalidad es producir biomasa transformable en
combustible. Por ejemplo, Cardo, girasol, etc.
- Los biocarburantes: Tienen su origen en el reciclado de aceites y en la transformación
del trigo, maíz, girasol
2.1.2. Procesos de la biomasa
- Procesos de combustión directa: Se utiliza cuando la biomasa ya existe en una
forma que se puede utilizar sin mayor manipulación. Un ejemplo es la leña. El
proceso de combustión directa industrial produce calor y vapor de agua; el calor se
aprovecha para procesar alimentos o secar productos agrícolas, y el vapor de agua se
utiliza para la producción de electricidad y otros procesos industriales. Si el proceso
de combustión directa tiene mala operación, diseño inadecuado o condiciones no
controladas, se reduce bastante la eficiencia, potencialmente causando
contaminación en el medio ambiente y daños a la salud de los usuarios.
- Procesos termo-químicos: El proceso termo-químico es él que se utiliza para la
producción del carbón. La biomasa se quema bajo condiciones controladas,
provocando que se rompa su estructura química en compuestos gaseosos, líquidos
y/o sólidos. El producto final es más concentrado y puede tener forma de gas, líquido
o sólido.
- Procesos bio-químicos: En estos procesos se utilizan las características bio-
químicas de la biomasa y la acción metabólica de organismos microbiales para la
producción de combustibles líquidos y gaseosos. Los más importantes son:
▪ Digestión anaeróbica: Es la digestión de la biomasa húmeda por medio de
bacterias en un ambiente anaeróbico (sin oxígeno), la cual genera un combustible
gaseoso llamado biogás. Los restos de la biomasa del biodigestor no energéticos
(residuos sólidos) son usados como fertilizante orgánico para plantas.
▪ Combustibles alcohólicos: Los combustibles elaborados de alcohol son el etanol
y se obtienen por medio de la fermentación de azúcares. El metanol es otro gas
elaborado por la destilación destructiva de madera.

7. 6
▪ Biodiesel: Se elabora mediante ácidos grasos y ésteres alcalinos (formado por
agua mediante la relación de un ácido y un alcohol) obtenidos de aceites
vegetales, grasas animales y grasas recicladas.
▪ Gas de rellenos sanitarios: La aplicación de esta tecnología de biomasa ayuda
mucho al medio ambiente puesto que reduce la contaminación en lugares urbanos
y disminuye los gases de efecto invernadero. El procedimiento es igual que el de
los biodigestores, a diferencia de que la biomasa utilizada consiste en desechos
sólidos urbanos depositados en rellenos sanitarios.
2.1.3. Usos de la biomasa: La biomasa tiene una gran variedad de usos, según muchos
estudios, la biomasa se usa desde tiempos antiguos en los que se usaba leña para prender una
fogata. Ahora bien, en la actualidad ha ganado más importancia y por ende, sus usos también
se han ampliado, por lo que se aplica en el uso eléctrico, térmico y en lo que nos enfocamos
nosotros, en la obtención de energía renovables.
2.2. Respiración Anaerobia:
2.2.1. Concepto: Proceso metabólico de oxidorreducción de azúcares. En este proceso se
oxida la glucosa para obtener energía, sin presencia de oxígeno. Es decir, es un proceso de
respiración celular en el que no intervienen moléculas de oxígeno.
La respiración anaerobia se diferencia de la respiración aerobia o aeróbica ya que esta última
requiere del oxígeno para procesar las moléculas de azúcares. Por el contrario, la anaerobia
emplea otro tipo de elementos químicos o incluso moléculas orgánicas más complejas, a
través de una cadena transportadora de electrones. No debe confundirse con descomposición
o fermentación.
2.2.2. Tipos de respiración anaerobia:
- Respiración anaerobia mediante nitratos: En este caso los microorganismos
consumen nitratos (NO3–) para reducirlos a nitritos (NO2–) al incorporarles
electrones. Sin embargo, dado que los nitritos suelen ser tóxicos para la mayoría de
las formas de vida, es mucho más común que el producto final de este proceso vaya
más allá, hasta el nitrógeno biatómico (N2) que es un gas inerte. Este proceso se
conoce como desnitrificación.
- Respiración anaerobia mediante sulfatos: Similar al caso anterior, pero con derivados
del azufre (SO42-), es un caso bastante más raro, perteneciente a bacterias totalmente
anaeróbicas, mientras que el caso previo puede ocurrir como alternativa a la escasez
momentánea de oxígeno. En este proceso de reducción del sulfato se subproducen
radicales de azufre (S2-).
- Respiración anaerobia mediante dióxido de carbono: Algunos grupos de arqueas
productoras de gas metano (CH4) consumen dióxido de carbono (CO2) para
emplearlo como receptor de electrones. De esta naturaleza son los microorganismos
que habitan en el tracto digestivo de los rumiantes, por ejemplo, en donde otros
microorganismos les suministran del hidrógeno que requieren para el proceso.

8. 7
- Respiración anaerobia mediante iones de hierro: Este último caso es común entre
ciertas bacterias, capaces de consumir iones férricos (Fe3+), reduciéndolos a iones
ferrosos (Fe2+), dado que este tipo de moléculas del hierro son muy comunes en la
corteza terrestre. Es lo que ocurre en el fondo de los pantanos.
2.1.3. Ventajas e inconvenientes de la biomasa.
2.1.3.1. Ventajas
- Es una energía renovable, porque la energía que contiene proviene del sol.
- Es una energía de aprovechamiento, porque la biomasa se genera continuame nte
como consecuencia de la actividad animal y vegetal. Por ello, es prácticamente
inagotable.
- Es poco contaminante,pues las cenizas que quedan como residuo de los procesos de
transformación son poco agresivas para el medio ambiente.
- Alcoholes y otros combustibles producidos a partir de la biomasa son muy eficientes.
- La biomasa está disponible en todo el mundo.
- Es más barata, que puede costar un tercio del costo de otros combustibles.
- Su uso disminuye la dependencia de recursos energéticos fósiles como el petróleo.
- El saldo de emisiones de CO2 al ambiente es neutral. Esto se debe a que aprovecha
el carbono que inicialmente estaba en las plantas y por lo tanto formaba parte del
ciclo natural del CO2.
- Tiene un beneficio social en sectores rurales por su gran potencial de
aprovechamiento. La generación de energía biomasa solventa el problema de la
disposición final de residuos y su utilización, un tema importante para las actividades
agropecuarias pequeñas y medianas.
- El uso de cultivos energéticos, y el aprovechamiento de tierras abandonadas, evita la
erosión y degradación del suelo.
- No emite contaminantes sulfurados o nitrogenados, ni apenas partículas en estado
sólido.
2.1.3.2. Inconvenientes
- Requiere de la utilización de filtros y que la combustión se realice a una temperatura
superior a los 900 ºC, en caso de que la incineración de biomasa produzca sustancias
tóxicas.
- Es necesaria una mayor cantidad de biocombustible que de combustible fósil para
conseguir la misma cantidad de energía, lo que hace necesario mayor espacio para
su almacenamiento.
- No existen tantos lugares ideales para su aprovechamiento ventajoso, pues requiere
de grandes espacios.
- Un mal uso de la biomasa puede promover la deforestación de los bosques y la
destrucción de los hábitats naturales.

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- Cuando existen dificultades para mantener el transporte y almacenamiento de la
biomasa sólida, se incrementan los costos.
- La obtención de los combustibles como el biogás o el biodiesel es un proceso
relativamente complejo y un poco peligroso de manejar.
- Al ser un recurso de uso reciente, las redes y canales de distribución de los mismos
no se encuentran tan desarrollados como los de los combustibles líquidos y/o sólidos.
2.3. El metano y el gas natural: El gas natural, compuesto principalmente de metano, es el
combustible fósil más limpio. Cuando el metano se produce a partir de fuentes no fósiles,
como los residuos de alimentos y los residuos verdes, puede extraer literalmente el carbono
del aire. El metano ofrece un gran beneficio al medio ambiente, ya que produce más energía
calorífica y lumínica por masa que cualquier otro hidrocarburo o combustible fósil, como el
carbón o la gasolina refinada a partir del petróleo, y produce mucho menos dióxido de
carbono y otros contaminantes que contribuyen a la formación del smog y del aire insalubre.
Esto quiere decir que cuanto más gas natural se use, en lugar de carbón, para generar
electricidad o en lugar de gasolina para los automóviles, camiones o autobuses, serán
menores las emisiones de gas de efecto invernadero o los contaminantes.
2.3.1. Composición química del metano: El metano es el hidrocarburo saturado de cadena
más corta que existe. Su fórmula química es CH4, en la que cada uno de los átomos de
hidrógeno está unido a un átomo de carbono a través de un enlace covalente.
2.4. Descomposición: La Rae lo describe como el “proceso de descomponerse”, por lo tanto,
poder interpretar como el proceso en el que se separan las distintas partes y sustancias del
cuerpo o compuesto. Esto por medio de la putrefacción de una sustancia animal o vegetal
muerta.
2.5. Biodigestor: Es un contenedor cerrado, hermético e impermeable, dentro del cual se
deposita materia orgánica como desechos vegetales o frutales y se realizan también distintas
reacciones y procesos químicos con el propósito de obtener determinados compuestos,
principalmente hidrocarburos.
3. Metodología.
3.1. Procedimiento: Resumimos nuestro proyecto en 4 pasos a seguir, los cuales forman
parte del procedimiento para poder lograr nuestros objetivos. Estos son:
● Recolectar la biomasa (Cascaras, comida, residuos, etc.)
● Diseño de la estructura que contendrá los residuos naturales (Cilindro).
● Se colocan los residuos en el cilindro y se espera que se produzca el gas metano.

10. 9
● Distribución del gas metano por medio de las mangueras implementadas en la
estructura.
3.2. Instrumentos de recolección de datos
Para el presente proyecto presentado por el grupo de investigación, usaremos distintos
instrumentos, ya sean estos con el fin de la recolección de información y/o datos. Tenemos,
por ejemplo, el uso de Google académico y Scielo para obtener la información de fuentes
confiables (Artículos, encuestas, informes) y los conceptos de los que debemos tener pleno
conocimiento para tener la capacidad de realizar nuestro proyecto. También usaremos el
software de Onshape para diseñar de forma digital y plasmar mediante este medio la
estructura 3D de nuestro proyecto.
3.3.3. Análisis de resultados
Los resultados del biodigestor serán recolectados y medidos en cuanto a la cantidad de gas
metano que se puede producir y que tan útil les es a las personas de bajos recursos a las que
queremos llegar con nuestro proyecto. Debemos tener consideraciones y tomar en cuenta
aspectos como la cantidad de desechos naturales y residuales que colocamos en el
biodigestor y también la cantidad de tiempo que demora en iniciarse la respiración anaerobia,
se espera que aún teniendo esto en cuenta, la producción del gas sea rápida.
4. Aspectos del trabajo.
4.1. Aportes.
El trabajo en sí resuelve la problemática de la falta de gas natural para poder cocinar y
realizar actividades relacionadas con este servicio, también al brindar los recursos necesarios
para cocinar, podemos también satisfacer una de las necesidades básicas del ser humano
como lo es en el presente caso, alimentarse. En extensión, el trabajo también que aporta una
estrategia viable y efectiva para lograr producir recursos y fuentes de energía de manera
responsable y sin dañar al medio ambiente, aplicando tanto los conceptos del desarrollo
sostenible como de la bioenergía, biomasa, etc.
4.2. Trabajos a futuro.
Nos complace decir que este proyecto es uno muy simple, de ahí el nombre de “Biodigestor
para todos”, cualquiera con suficientes materiales y algunos desperdicios naturales puede
producir un biodigestor casero, lo que representa uno de los grandes beneficios del presente
proyecto. Sin embargo, el trabajo cuenta aún con muchas barreras y algunas limitaciones
que debemos superar para cumplir cabalmente con nuestros objetivos.

11. 10
Es por esto que nos es necesario plantear posibles trabajos futuros así como un compromiso
a dedicar más tiempo a la investigación del proyecto para cumplir con estos planes a futuro.
Es así que el principal trabajo a futuro es emplear nuestro proyecto con una mayor escala,
ya que así podríamos aportar no solo a Callao, sino a Lima o también a Lima Provincias y
por qué no a todo el país.
4.3. Cronograma de ejecución
Para realizar el presente trabajo seguimos determinados pasos, para empezar, el proyecto
llevó un aproximado de dos o tres semanas de investigación, posteriormente se realizaría el
trabajo en el lapso de 7 u 8 días comprendiendo la mitad de estos en la obtención del material
a usar, su puesta en práctica y análisis de resultados llevaría un par de semanas más, tiempo
considerado para poder obtener los datos del rendimiento del gas metano y su relación con
al medio ambiente así como su uso por las personas que buscamos beneficiar.
5. Conclusiones.
En síntesis, la biomasa es una forma muy factible de obtener energía, recursos efectivos para
subsistir y satisfacer necesidades básicas, uno de estos por ejemplo es el gas metano, que
puede servir de combustible para realizar actividades como la cocina. A su vez, este es fácil
de producir con una alternativa renovable como lo es la respiración anaerobia.
Por lo tanto, con el presente proyecto, se puede obtener este recurso con el simple proceso
de la respiración anaerobia, lo que nos hace considerar la gran importancia que tiene y su
capacidad para poder ayudar a las personas que necesitan servicios de gas natural. Claro que
tiene algunas desventajas, es importante para nosotros como autores del proyecto de
investigación reconocer esto y señalar que es importante usar este trabajo con
responsabilidad y con la intención inicial que tenemos, que es ayudar a las personas que lo
necesitan a la vez que cuidamos y presentamos una estrategia viable para cuidar el medio
ambiente y todo lo que comprende.
6. Bibliografía:
- German López Martínez. Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas. (2003)
Biodigestión anaerobia de residuos sólidos urbanos. Alternativa energética y
fuente de trabajo. Recuperado de:
https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/Tecnura/article/view/6187/7711

12. 11
- Lima Cómo Vamos. (2019) Lima y Callao según sus ciudadanos. Décimo Informe
Urbano de Percepción sobre Calidad de Vida en la Ciudad. Recuperado de:
https://www.limacomovamos.org/wp-content/uploads/2019/11/Encuesta-2019_.pdf
- EPEC. (Sin fecha) Energía renovable: La biomasa. Recuperado de:
https://www.epec.com.ar/docs/educativo/institucional/biomasa.pdf
- CEPA Gustavo Adolfo Bécquer Toledo (Sin fecha). Tema 11. Respiración celular
Anaerobia y aerobia. Recuperado de:
http://cepagabecquer.centros.castillalamancha.es/sites/cepagabecquer.centros.castill
alamancha.es/files/descargas/tema_11._respiracion_celular._anaerobia_y_aerobia_
biologia.pdf
- Asier Saénz (30/10/2016) Biomasa. Recuperado de:
https://es.slideshare.net/AsierSaenzPerez/biomasa-67884170
- Campus AQUAE (2018). Descubre todos los detalles acerca del biodigestor.
Recuperado de: https://www.fundacionaquae.org/biodigestor/
- Mind Machine TV. (10/2019) ¿Qué es la biomasa? Recuperado de:
https://www.youtube.com/watch?v=UMDyV5mhs98
- Khan Academy (2018) Fermentación y respiración anaeróbica. Recuperado de:
https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/cellular-energetics/cellular-
respiration-ap/a/fermentation-and-anaerobic-respiration
- SOCALGAS. (Sin fecha) El metano y el medio ambiente. Recuperado de:
https://www.socalgas.com/es/stay-safe/methane-emissions/methane-and-the-
environment%20%7B
- GMD. Solutions. (Enero del 2019) Conoce las ventajas e inconvenientes de la
biomasa. Recuperado de: http://gmdsol.com/conoce-las-ventajas-e-inconvenientes-
de-la-biomasa/

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Anexos
Imagen de un Biodigestor casero común. Fuente: Eco inventos
Cocina
Biodigestor

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Diseño 3D de nuestro proyecto. En :
https://cad.onshape.com/documents/ede7964e9fe14fb63a301512/w/fce65cac1ca0542aff
9375ba/e/9e848c3f4b3b0ff6f8012d27
Diseño 3D en Onshape de nuestro
biodigestor en sí.
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Otra referencia visual de cómo se vería el biodigesto