Semana de Investigación Universitaria SIUDEC 2013 Universidad de Cundinamarca Ponencia - Mayo 10 de 2013 - Autorio Central UDEC Fusagasugá (Cund.) Criollo C. Brayhan, Martinez V. Steven, Numpaque L. Humberto, Ruge R. Ilber

1. DIRECCION DE INVESTIGACION
Semana de Investigación Universitaria
SIUDEC2013

2. EVALUACIÓN DE POTENCIAL ENERGÉTICO
DEL BIOGÁS: EXPERIMENTO PILOTO
BRAYHAN CRIOLLO, STEVEN MARTINEZ,
HUMBERTO NUMPAQUE, ILBER RUGE
FACULTAD DE INGENIERIA / INGENIERIA ELECTRONICA
GRUPO DE INVESTIGACION GITEINCO
UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA / FUSAGASUGA
Mayo 7 al 10 de 2013
Bcriollo@mail.unicundi.edu.co, Stevenmv.91@gmail.com,
Ilber.ruge@yahoo.es, ihnump@hotmail.com

3. LOS RESIDUOS SOLIDOS ORGÁNICOS Y SU
CLASIFICACIÓN
• Definición: Son aquellos residuos
que provienen de restos de
productos de origen orgánico, la
mayoría de ellos son
biodegradables.
• Cómo se clasifican: Con su
naturaleza y/o características
físicas.

4. CLASIFICACIÓN GENERALIZADA DE LOS
RESIDUOS SOLIDOS ORGÁNICOS

5. EFECTOS

6. GENERACIÓN DE LOS RESIDUOS SOLIDOS EN
COLOMBIA
Según estudios de la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD),
para el año 2011 los 1098 municipios que conforman Colombia, generan un
promedio diario de 26.537 toneladas diarias, de los cuales el 93.8% de los
municipios del país disponen sus residuos en sitios adecuados, tales como
rellenos sanitarios y plantas integrales.
DISTRIBUCIÓN SISTEMAS DE DISPOSICIÓN FINAL AÑO 2011

7. Cerca del 65% de los residuos sólidos son de tipo orgánico y cerca del 25% de los
residuos son tipo reciclables, es debido a que más de la mitad de los residuos son
tipo orgánico que se da la necesidad de darle alguna utilidad a dichos residuos
sólidos orgánicos que además de prestar un beneficio, permitirá disminuir
notablemente los índices de contaminación ambiental que estos generan.
CONFORMACIÓN DE LOS RESIDUOS
SOLIDOS EN COLOMBIA

8. APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS
SOLIDOS EN COLOMBIA
Debido a que la mayoría de los
residuos solidos van a parar en
rellenos sanitarios o botaderos
abiertos, es allí donde se
presenta el mayor
aprovechamiento de dichos
residuos, las regiones que mas
aprovechan dichos residuos se
relacionan en el mapa geográfico

9. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
Digestión anaeróbica

10. PROYECTO DE INVESTIGACION
‘’EVALUACION DEL POTENCIAL ENERGETICO DEL
BIOGAS PRODUCIDO MEDIANTE DIGESTION
ANAEROBICA DE FRACCION ORGANICA DE
RESIDUOS SOLIDOS’’

11. METODOLOGÍA
Desarrollo de un prototipo de reactor anaeróbico tipo BATCH, donde se medirá la
temperatura a través del sensor termocupla para generar una señal de salida
acondicionada que sea controlada mediante control digital. Las variables pH, CO2 y
CH4 se conocerán y evaluaran a través de pruebas de laboratorio, mediante la
toma de muestras del sustrato y biogás.
Caracterización de la materia orgánica que compone el sustrato en términos de
pH, Ácidos grasos volátiles y Demanda Química en la producción de biogás. Para
determinar como esta proceso bilógico de la bacterias metanogenicas las cuales
son las encargadas de digerir el acetato y generar biogás.
La tercera fase es evaluar la calidad del biogás generado en términos de las
concentraciones volumétricas del Dióxido de Carbono y gas Metano.

12. UTILIZACIÓN DE RESIDUOS SOLIDOS
Biogás
Metanogénicas
50 – 70%
Digestión anaeróbica
RSO
30 – 40 %

13. METANO
97%
Global warming potential
72 v
Hidrocarburo alcano

14. DIGESTION ANAEROBICA

15. MICROORGANISMOS QUE INTERVIENEN
• HIDROLISIS
Predominan bacterias Gram+Incluidas en los generos Clostridium Staphyloccocus, y
Bacrteroides Gram

16. ACIDOGÉNESIS
a. Fermentacion: predominan bacterias Gram+del acido lactico y
relacionados: Lactobacillus, Streptoccocus, Staphylococcus,
Mircrococus; Gram: Escherichia, Salmonella, Veillonela.
b. Oxidacion: Clostridium, Syntrophomonas
Los productos principales de la
etapa de acidogénesis son el ácido
propiónico (CH3CH2COOH), ácido
butírico (CH3CH2CH2COOH), ácido
acético (CH3COOH), ácido fórmico
(HCOOH), ácido láctico (C3H6O3),
etanol (C2H5OH) y metanol
(CH3OH), entre otros

17. • ACETOGENESIS
Sintrofobacterias tales como Simtrophobacter wolinii y S. wolfei
Acetato
H
C
Sal o éster del ácido acético

18. METANOGENIESIS
H3
Acetato Metilaminas
Formiato
Sustratos metanogenicos
CO3,
Metanol
Metano y CO2
Final Process

19. VARIABLES QUE INFLUYEN
Temperatura 35
Acidez 6.6 – 7.6
Porción Solidos
Nutrientes N, P, C, S
Crecimiento de las Bacterias
Biomasa < 10%

20. DISEÑO
Construcción de un prototipo de producción de biogás que tiene las siguientes
características:
• Controlará la temperatura del sistema mediante un control tipo PID en lazo
cerrado.
• El pH será medido de forma offline.
• La validación de resultados se hará con cuatro Bioreactores con las mismas
características.
• La calidad de del biogás se evalúa mediante la extracción de muestras de gas.

21. DISEÑO
De a cuerdo a las características establecidas, se diseño el prototipo de Bioreactor
mostrado en la siguiente figura:
Diseño de bioreactor a escala.

22. DISEÑO
El esquema general del sistema que cumple con todas las características se observa
en la siguiente figura:
Prototipo de sistema con control de temperatura por chaqueta de agua

23. RESULTADOS
Encuentro Nacional de Investigación y Desarrollo ENID-2012, Universidad Nacional
de Colombia “Gestión y tratamiento de residuos sólidos orgánicos en Colombia”, en
el 29 y 31 de agosto de 2012, con registro ISBN 978-958-761-308-7.
Séptima Jornada de Ingeniería, espacio para la ciencia y la tecnología EC&T-2012
de la Universidad de Cundinamarca sede Fusagasugá, “Gestión y tratamiento de
residuos sólidos orgánicos en Colombia” y “Producción de Biogás a Partir de
Residuos Sólidos Orgánicos” del 9 al 11 de mayo del 2012, los cuales quedaron en
memorias del evento con registro ISBN 978-958-98231-2-5

24. BIBLIOGRAFIA
[1] Resumen y biogas, CARRILLO, Leonor. 2003. Microbiologia Agricola.
Capitulo 5. Cited(12 April). Available from internet to:
<http://www.unsa.edu.ar/matbib/micragri/micagricap5.pdf>.
[2] RESIDUOS SOLIDOS Y SU CLASIFICACION. Cited (11 April). Available from
internet to:<http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/residuos.html>.
[3] Biomasa Clasificacion. Energias Renovables. Energia de la Biomasa.
IDAE(Instituto para la Diversificacion y Ahorro de la Energia). ISBN-13:978-84-
96680-20-3. Madrid. 2007. Cited(5 April). Available from internet to:
<http://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga?file=/document
os_10737_Biomasa_gasificacion_07_d2adcf3b.pdf>.
[4] Fermentaciones y metanogenesis. Manual de ecologia microbiana.
Cuarta parte. Cited(5 April). Available from internet to:
<http://www.uprm.edu/biology/profs/massol/manual/p4-metanogenesis.pdf>.