1. Construcción de un biodigestor para la obtención de biogás a través del
estiércol de cerdo en la finca San Miguel del municipio de Guaduas,
departamento de Cundinamarca, como una alternativa de conservación del
medio ambiente.
Opción de grado para optar el título de tecnólogo en gestión industrial
2. PROYECTO DE GRADO
SAUL PEÑALOZA BEJARANO
GUADUAS CUNDINAMARCA
TECNOLOGIA EN GESTION INDUSTRIAL
86 CRÉDITOS APROBADOS
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
3. RELACION DE LA PROPUESTA.
En primera medida la tecnología en Gestión industrial tiene temas sobre la influencia en el medio
ambiente, de aquí se constituye un proceso conocimientos conceptuales de forma sistematizada y
práctica para apoyar procesos de gestión de empresas industriales enfocado de la organización y
dirección de los recursos a emplear, ya sean humanos, técnicos o económicos, que permiten crear
nuevos conocimientos para ser aplicados en las empresas, donde el elemento humano y medio
ambiente son los factor clave para a la toma de decisiones. Los biodigestores son una alternativa
importante para la preservación del medio ambiente, y para el aprovechamiento de recursos de
desechos en las fincas para lograr la preservación y cuido del medio ambiente
4. LINEAS DE INVESTIGACION
Para la construcción de un biodigestor está enfocado en el área de Gestión Ambiental, esta
investigación está encaminada a partir de un diagnostico preliminar, luego el planteamiento de
una propuesta, para luego el desarrollo e implementación de la misma con el objetivo de
mejorar el impacto ambiental. La sublínea de investigación es el ddesarrollo sostenible en
Sistemas Productivos, con un eje temático en la conservación del medio ambiente mediante la
aplicación de modelos y transferencia de tecnología para control de contaminación.
5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La evidencia científica del cambio climático es indiscutible, esto según lo planteado por el IPCC (Intergovernmental
Panel on Climate Change) organización internacional líder sobre el tema del cambio climático. O como lo plantea la
EPA (Agencia de Protección del Ambiente de EE.UU.), “El cambio climático está sucediendo” y que “la evidencia es
clara”.
En esta medida veo como en la actualidad las zonas rurales tiene uno de los problemas más urgentes, como el
conseguir energía de consumo calorífico, para el uso doméstico empleado en la cocina. Es también importante dar
a conocer que la energía de combustión del BIO-GAS es la que permite el aprovechamiento, de los recursos
orgánicos no renovables los cuales se pueden descomponer mediante un proceso de descomposición cerrada.
El proceso de fermentación, del estiércol de cerdo para la obtención de biogás, está dentro de las consideraciones
de lo que se conoce como biotecnologías. Desarrollar un biodigestor en una finca tiene ventajas que compensan
cualquier argumento en contra, tomando como base consideraciones económicas.
Una vez que se ha construido un biodigestor el biogás obtenido permite la cocción de alimentos, lo que coadyuva
con una protección del medio ambiente, al prescindir en un alto porcentaje del uso de la leña. El estiércol de cerdo
libre perjudica el desarrollo del pasto, además libera gran cantidad de sustancias que provocan el efecto
invernadero, y constituyen un factor importante en el proceso de calentamiento global del planeta.
Los biodigestores son una alternativa importante para la preservación del medio ambiente, y para el
aprovechamiento de recursos de desechos en las fincas. Este proceso se puede también desarrollar a partir de otras
sustancias de desechos biodegradables, como el estiércol de res, basura orgánica, etc. Si no tomamos medidas de
preservación y cuido del medio ambiente, no habrá mucho que heredar a las futuras generaciones.
6. OBJETIVO GENERAL
Construcción de un biodigestor para la obtención de biogás a través del estiércol de cerdo en la
finca San Miguel del municipio de Guaduas, departamento de Cundinamarca, como una
alternativa de conservación del medio ambiente.
ESPECIFICOS
Promover el uso de la tecnología de los biodigestores, para la obtención de biogás para consumo
en los hogares.
Brindar alternativas tecnológicas que permitan el desarrollo de la vereda con la reutilización de
materiales de desechos.
Fomentar las ideas conservacionistas relacionadas con el medio ambiente.
7. JUSTIFICACION
Durante siglos las sociedades rurales han transformado la naturaleza para producir alimentos de fácil asimilación y
descomposición posterior, y productos para el consumo a partir de materias primas escasamente transformadas
como madera, algodón, hierro y cuero, entre otros; una vez cumplen su objetivo estos productos se convierten en
residuos fácilmente degradables por el medio; por ejemplo, los sobrantes de alimento se suministran como alimento
al ganado; los desechos agrícolas y los excrementos de animales y personas se usan para abonar la tierra; los residuos
de productos derivados de la madera se emplean como leña. (MARTÍNEZ, 2003)
Dado que el deterioro del medio ambiente ha venido creciendo cada vez más, surge la propuesta de este proyecto
que busca alternativas para aprovechar el estiércol de los animales. El proceso de Biodigestor es un método eficiente
y de bajo costo para la producción de energía renovable y limpia. A través de esta tecnología que procesa el estiércol
de los animales, se puede producir combustible (biogás) y abono orgánico (efluente). Este proyecto mejora el manejo
que se le da a los desechos orgánicos y contribuye a reducir las emisiones de gas metano a la atmosfera; implica la
importancia de producir energías alternativas.
En este proyecto se busca además la socialización y capacitación en el uso de biodigestor en la vereda mostrando
como el medio ambiente es el gran beneficiado ya que se soluciona el problema de contaminación de las excretas,
puede disminuir la tala de árboles y se emiten menos gases contaminantes a la atmósfera. La producción diaria de
biogás permite reducir la dependencia externa de insumos: agroquímicos, gas comercial y energía eléctrica que
tienen que ser compradas en el mercado y transportadas. Estos motivos planteados son los que deseo desarrollar en
este proyecto, evidenciarlos para cumplir los propósitos establecidos y de esta manera hacer una concientización
sobre el aprovechamiento del uso eficiente de la energía eléctrica y la disminución de los agentes ambientales
contaminantes contribuyen a la preservación del medio ambiente y al aprovechamiento de los recursos renovables y
no renovables de manera responsable.
8. MARCO TEORICO
Aspectos Ecológicos:
En la actualidad, la contaminación ambiental constituye una de las preocupaciones más importantes a nivel mundial. Por lo
tanto, la basura, por ejemplo debe ser depositada en las afueras del cono urbano, ya que la misma constituye un foco de
infección pues atrae moscas, roedores y otros animales, quienes aportan bacterias y con ellas enfermedades a la población,
además del mal olor que incorpora al ambiente. La puesta en marcha de la granja en un lugar rural en el cual no existen
sistemas de recolección y transporte de los desechos y de aguas residuales puede ocasionar un gran daño al ecosistema de
no ser tratado adecuadamente. Los residuos orgánicos existentes en la basura, pueden ser usados como materia prima de
donde extraer energía. Para ello se requiere de un biodigestor. Mediante la instalación de un sistema de biodigestor en la
granja, se garantiza el tratamiento necesario para los residuos orgánicos y la eliminación de los posibles focos de
contaminación y enfermedades, produciéndose además un subproducto de mucha utilidad como es el biogás que podrá ser
utilizado como combustible en diversas aplicaciones del proyecto.
Legislación Ambiental
En un marco general, La Constitución Nacional, sienta las bases para que la Nación establezca estándares de protección
ambiental dentro de los cuales deberían establecerse los contenidos mínimos que una evaluación de impacto ambiental
debería contemplar (Artículo 79 Y 80, ver anexos). La misma establece también, que corresponde a las provincias el
dominio originario de los recursos naturales existentes en su territorio.
En particular, Ley General Ambiental de Colombia la ley 99 DE 1993, establece una serie instrumentos de política y gestión
ambiental, entre ellos, el ordenamiento ambiental mediante la creación Sistema Nacional Ambiental (SINA) y la Evaluación
de Impacto Ambiental.
9. ARTÍCULO 2o. PRINCIPIOS. Con el objeto de establecer el alcance y contenido de la presente ley se deben
observar los siguientes principios:
1. Minimizar la generación de residuos peligrosos, evitando que se produzcan o reduciendo sus características de
peligrosidad.
6. Generar la capacidad técnica para el manejo y tratamiento de los residuos peligrosos que necesariamente se
van a producir a pesar de los esfuerzos de minimización.
7. Disponer los residuos con el mínimo impacto ambiental y a la salud humana, tratándolos previamente, así como
a sus afluentes, antes de que sean liberados al ambiente".
(1993, 22 DE DICIEMBRE 1993)
Residuos
Según la definición legal, es cualquier sustancia u objeto del que se desprende su
posedor o del que tiene la obligación de desprenderse en virtud de las disposiciones en vigor (AMBIENTE, 1996)
Residuos Sólidos.
Es el material que no representa una utilidad o un valor económico para el dueño, por ende el dueño se convierte
en generador de residuos. Desde el punto de vista legislativo lo más complicado respecto a la gestión de residuos,
es que se trata intrínsecamente de un término subjetivo, que depende del punto de vista de los actores
involucrados (esencialmente generador y fiscalizador). (Hector, 1998)
10. De acuerdo con su composición pueden ser:
Patógenos: Los que por sus características y composición pueden ser reservorio o vehículo de infección, generalmente
con producidos en hospitales, clínicas, laboratorios y universidades.
Tóxicos: Los que por sus características físicas o químicas, dependiendo de su concentración y tiempo de exposición
pueden causar daño y hasta la muerte a los seres vivos o provocar contaminación ambiental.
Combustibles: los que en presencia de oxígeno arden por acción de cualquier fuente de ignición.
Inflamables: Son los que pueden arder espontáneamente en condiciones normales.
Explosivos: Son los que generan grandes presiones en su descomposición instantánea.
Radioactivos: Son los que emiten radiaciones nucleares (electromagnéticas o corpusculares) en niveles superiores a las
radiaciones naturales de fondo.
Volátiles: Son los que por su presión de vapor, a temperatura ambiente, se evaporan o volatilizan.
BIODIGESTORES FAMILIARES PARA ZONAS RURALES:
Los biodigestores familiares de bajo costo son sistemas naturales que aprovechan el estiércol del ganado para producir
biogás y biól El biogás es un gas con alto porcentaje en metano que puede ser empleado en una cocina convencional
sustituyendo a la leña o GLP. Este biogás también puede ser empleado en lámparas de gas para iluminación. El biól es
un fertilizante ecológico que puede emplearse directamente en el riego de las chacras o decantarlo para obtener
fertilizante foliar, de esta forma no se pierde la capacidad fertilizante del estiércol que es de uso común en el ámbito
rural. La incidencia de los biodigestores familiares de bajo costo no sólo es destacable por la generación de energía
barata (biogás), y la producción de un fertilizante ecológico (biól), sino que también incide directamente sobre la salud
familiar, al sustituir la leña para cocinar por un gas que no desprende humo en la cocina, tan dañino a las vías
respiratorias, sobre todo para las mujeres. La carga de trabajo físico que conlleva la búsqueda de leña se ve reducida,
especialmente en mujeres y niños. A nivel medioambiental, la carga de estiércol diario del biodigestor elimina moscas y
olores, además de reducir enfermedades del ganado como la mastitis.
11. CONCEPTO, VENTAJAS Y APLICACIONES DE LOS BIODIGESTORES:
Biodigestor: Un biodigestor está formado por un tanque hermético donde ocurre la fermentación y un depósito que sirve
para el almacenaje de gas. Las dos partes pueden estar juntas o separadas y el tanque de gas puede ser de campana fija o
flotante. En el caso del biodigestor de polietileno, el tanque de digestión y de recolección de gas, conforman uno sólo. El
proceso de digestión ocurre en la parte inferior del recipiente, y en la parte superior se colecta el gas.
Características del digestor
Para una buena operación, es necesario que el digestor reúna las siguientes características:
- Hermético, para evitar fugas del biogás o entradas de aire.
- Térmicamente aislado, para evitar cambios bruscos de temperatura.
- El contenedor primario de gas deberá contar con una válvula de seguridad.
- Deberán tener acceso para mantenimiento.
- Deberá contar con un medio para romper las natas que se forman.
Procesos Bioquímicos
(ALKALAY, 1997)
Biodigestión Anaerobia:
La materia orgánica contenida en los desechos, bajo ciertas condiciones, es posible que sea tratada biológicamente por
acción de microorganismos, en recipientes herméticamente sellados. Este es un proceso de fermentación en ausencia de
oxígeno, donde se genera una mezcla de gases que, en su conjunto, reciben el nombre de biogás. Básicamente, el proceso
considera tres etapas: Hidrólisis, etapa en la que los polisacáridos (celulosa, almidón, etc.), los lípidos (grasas) y las
proteínas, son reducidas a moléculas más simples; Acidogénesis, etapa en que los productos formados anteriormente son
transformados principalmente en ácido acético, hidrógeno y CO2; Metanogénesis, los productos resultantes de esta etapa
son metano CH4 y CO2, principalmente. Considerando que las bacterias son el ingrediente esencial del proceso, es
necesario mantenerlas en condiciones que permitan asegurar y optimizar su ciclo biológico.
12. VENTAJAS DEL USO DE BIODIGESTORES
Relacionadas con el medio ambiente: - Reducción de la producción de gas metano. El excremento en estado natural expulsa
grandes cantidades al espacio de este gas, que es uno de los más perjudiciales para la capa de ozono. - Evita los malos olores
entre el 90 y 100%. - Se evita la contaminación de suelos y agua. Los excrementos constituyen uno de los elementos más
contaminantes de nuestro medio ambiente. - Se evita la tala de árboles para ser utilizados como combustible. Los
biodigestores son una de las grandes posibilidades para evitar la tala desmedida. (Saenz, Octubre 2001)
La producción de fertilizante orgánico; es una opción para cambiar la agricultura tradicional por una orgánica, el afluente del
biodigestor es una excelente alternativa.
- No se produce humo; este es uno de los males que afectan la salud de las mujeres del campo.
- Permite un manejo adecuado de los desechos.
- No se da la proliferación de insectos.
b) Asociado con el bienestar familiar:
- Se evita el hollín de los trastos, techo y toda la casa, cuando se cocina con leña es inevitable, la familia tiene que construir
una cocina aparte de la casa para evitar los efectos del humo. Además, debe invertir para la reposición de trastos y techo para
su casa, lo que se traduce en un gasto económico.
- La búsqueda de leña se reduce, por tanto se aminora o se suprime este trabajo en mujeres y niños. - No hay peligro de
explosiones, el cilindro de gas tradicional siempre es un peligro constante; el biodigestor nunca podrá ser una amenaza
dentro de una casa.
- Mejora la economía familiar. - Es muy rápido para cocinar. Este gas tiene una llama azul con una alta concentración de calor,
lo que facilita una cocción rápida.
- El fuego del biodigestor se prende solo cuando se requiere de el. En el caso de cocinas con leña, ésta debe estar todo el día
prendida y supone peligros. - Cualquier miembro de la familia puede colaborar en la preparación de los alimentos por las
ventajas que tiene el gas del biodigestor en la casa. - Las reparaciones del biodigestor son sencillas. Cuando se tiene un
conocimiento mínimo de cómo manejarlo, se puede realizar sin problemas.
13. Proceso de Biodigestión
Microbiología de la digestión anaeróbica La digestión anaeróbica es un proceso natural, que corresponde al ciclo anaerobio
del carbono, por el cual es posible, en ausencia total de oxígeno, que diferentes grupos bacterianos, mediante una acción
coordinada y combinada, puedan utilizar la materia orgánica para alimentarse y reproducirse. Cuando se acumula materia
orgánica (compuesta por polímeros naturales, como carbohidratos, proteínas, celulosa, lípidos), en un ambiente acuoso, los
microorganismos aerobios, actúan primero, tratando de alimentarse de este sustrato, para lo cual consumen el oxígeno
disuelto que pueda existir.
Etapas de la digestión anaeróbica
La digestión anaeróbica es un proceso que se desarrolla en tres etapas principales: hidrólisis y fermentación, acetogénesis y
deshidrogenación y metanogénesis. En la etapa de hidrólisis y fermentación, la hidrólisis de macromoléculas como lípidos,
proteínas y carbohidratos bajo condiciones anaerobias es realizada por enzimas extracelulares producidas por la mayoría de
los microorganismos.
Los desechos fecales porcinos
Aunque es difícil proporcionar valores medios de producción de desechos fecales por categoría de animales, debido a su
gran variación según la edad, el peso corporal, el número de animales mantenidos juntos, la calidad de la dieta que reciben,
etc., Los desechos porcinos contienen elementos fertilizantes que al cabo de unos tres días de producidos alcanzan: N2:
0.72%; P2O5: 0.4% y K2O: 0.3%. Prácticamente toda materia orgánica es capaz de producir biogás al ser sometida a una
fermentación anaeróbica, pero la calidad y la cantidad del biogás producido dependerán de la descomposición del desecho
utilizado.
Entre las materias primas utilizadas en la generación de biogás, los desechos animales (estiércoles) La mayoría de los
biodigestores se alimenta con excretas (estiércol y orina) porque presentan excelente capacidad de fermentación y producen
una buena cantidad de biogás. La siguiente tabla muestra el rendimiento aproximado de biogás de las excretas porcinas, en
comparación con otros desechos orgánicos aprovechables.
14. ESTADO DEL ARTE.
Los biodigestores surgen como una alternativa de solución al gran problema del Problema ambiental debido a la poca
cultura que tienen la mayoría de los productores de nuestro país, esos no miden las consecuencias y percusiones, que sus
acciones provocan el medio ambiente, como la sequía, la destrucción de las fuentes hídricas, el calentamiento del planeta
etc.
Estas tecnologías, no son alternativas nuevas en el mundo, pero si vigentes y novedosas. En el Perú por ejemplo, hay un
proyecto que está buscando acercar estas tecnologías a los campesinos de zonas donde tradicionalmente la leña es
fundamental para su subsistencia. Éste tipo tecnologías en esas zonas ha tenido muy buena acogida y los resultados son
prometedores. En Nicaragua, existe un proyecto similar, que ha desarrollado seminario de capacitación y orientación en la
zona de Nueva Guinea, y en otros departamentos del país.
Este proyecto es liderado por la Universidad Centroamericana, UCA. En el departamento de chontales ha habido algunos
esfuerzos dispersos, el propósito fundamental de este proceso es mostrar y acercar estas tecnologías a nuestros
productores, a nuestros campesinos y a todos los sectores interesados en ser beneficiados directamente o indirectamente,
con la implementación de este tipo de tecnologías, gran importancia y pertinencia.
En muchas zonas de nuestro país se trabaja para aprovechar los residuos orgánicos para producir energía, como el Jardín
Botánico de Bogotá, que producirá su propia energía y reciclará dos toneladas diarias de residuos en una planta de
biogasificación. Medellín, por ejemplo, produce biogás en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales San Fernando,
donde se limpian las aguas del río Medellín, y también en el Relleno Sanitario de la Pradera, encargado del tratamiento de
residuos urbanos de la región.
15. MARCO TEÓRICO DE LA INICIATIVA
El motivo por el cual realizo este proyecto es para dar una iniciativa que ayude a la vereda contribuyendo a evitar un
poco la contaminación del planeta y se logra al disminuir el gas, este provoca un gran índice de contaminación y
realizando un gas natural (orgánico) con algo orgánico que es los desechos de los animales, servirá para futuras
generaciones para ya no destruir este planeta que cada día está más deteriorado por causa nuestra, con esto creo que
tendrá una gran ventaja y ayuda porque reutilizare todo lo que nos rodea que son los desechos orgánicos que en este
caso serán(excremento de cerdo) metal laminas que ya no utilicen. Nos dedicamos a reciclar. Esta es una propuesta
realizada por la materia de Innovación Además, la acción de este tratamiento sin oxígeno tiene además otros beneficios
añadidos, como eliminar los malos olores y la proliferación de moscas. La biodigestión reduce la demanda química y
biológica de oxígeno hasta en un 90%. A esto podemos llamarle descontaminación y, desde luego, aprovechamiento de
los recursos de manera óptima.
Y un dato muy importante: este sistema resulta económico y sencillo de implementar. El biodigestor se puede construir
con materiales baratos, es de fácil elaboración y se puede poner en funcionamiento en cualquier finca. De hecho los
biodigestores se emplean en muchos países en vías de desarrollo (se calcula que hay 30 millones funcionando en el
mundo), pero en Sudamérica sólo Cuba, Brasil, Costa Rica y Colombia han desarrollado esta tecnología en áreas rurales.
Un ejemplo de una aplicación básica que se puede obtener gracias a los biodigestores es cocinar con el gas que
generan.
17. BILIOGRAFIA
(s.f.).
1993, L. 9. (22 DE DICIEMBRE 1993). Ley General Ambiental de Colombia. Diario Oficial No. 41.146,.
ALKALAY, D. (1997). Aprovechamiento de desechos agropecuariios para la produccion de energia. Santa Maria Chile:
FAO.
AMBIENTE, M. D. (1996). Actuaciones para la infraestructura de la gestion de residuos solidos. Bogota: Centro de
publicaciones secretaria general tecnica.
Hector, C. (1998). Residuos solidos. Bogota: Acodal.
Kaufmann, W. J. (1968.). cambio climaticoglobal.com. Obtenido de cambio climaticoglobal.com:
http://cambioclimaticoglobal.com/que-es-el-cambio-climatico
MARTÍNEZ, G. L. (4 de 12 de 2003). BIODIGESTIÓN ANAEROBIA DE RESIDUOS. Obtenido de Alternativa energética y
fuente de trabajo: http://tecnura.udistrital.edu.co/ojs/index.php/revista/article/viewFile/95/95
Saenz, J. A. (Octubre 2001). Sistematizacion de una experiencia exitosa en produccion de Biogás. PNUD/FMAM.
