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Biodigestión Document Transcript

  • 1. Biodigestión (conceptos teóricos)Tipos de biodigestiónAeróbica: Libera CO2 y H2OAnaeróbica: libera CO2 y gas metano CH4 (biogas)Quienes producen estas digestiones? Son las bacterias, microorganismos que se encuentran en la tierra en el estómagode los animales , en los pozos negros, estiércol etc, estas bacterias son muycomunes y económicas ya que no hay ninguna necesidad de comprarlas.Si a los residuos orgánicos los dejamos fermentar al aire en presencia de oxígenotendremos una fermentación aeróbica (al aire). Si a los desechos orgánicos loshacemos fermentar en un recipiente cerrado primero se producirá la fermentaciónaeróbica hasta terminar con el oxigeno del recipiente y luego se desarrollaranotras bacterias que estaban latentes, dormidas y producirán la fermentaciónanaeróbica (no aire), este es el tipo que nos interesa para la producción de biogas.Por lo dicho anteriormente necesitaremos de un recipiente cerrado al que lollamaremos BIODIGESTOR.La fermentación anaeróbica es una de las potentes del mundo biológico ya quedestruye la materia orgánica casi en un ciento por ciento.Porque es importante trabajar en un proyecto como este?Hay dos motivos fundamentales, uno es la protección del medio ambiente ya quela fermentación anaeróbica deja como residuo un producto libre de olor y que esun excelente abono para la tierra por otro lado al producirse el biogas este puedeser utilizado como combustible renovable, si estos residuos se dejan fermentar alaire producen una importante liberación de dióxido de carbono CO2 queaumenta notablemente el efecto invernadero que tanto problema nos trae con elcalentamiento global. El otro motivo muy importante por cierto es el económicoatravez de este proceso podemos producir el gas para autoabastecernos,calentarnos en invierno, cocinar, proporcionarnos luz y electricidad si sonmuchos los residuos a procesar y no hay que olvidar el excelente abono que unavez secado al aire puede fraccionarse y venderse.Etapas de la digestión anaeróbicaMateria orgánica complejaHidrólisis y fermentaciónFase ácidaFase metanogénicaMateria orgánica compleja: Son todos los residuos orgánicos, restos de comida,estiércol, hojas secas, papeles etc. Estos residuos están formados por moléculascomplejas y grandesHidrólisis y fermentación: En esta primera etapa esas moléculas grandes demateria orgánica son atacadas por unas bacterias y enzimas que las fraccionan enpartes mas chicas y solubles.
  • 2. Fase ácida: Esas partes mas pequeñas y solubles se combinan y en gran parteforman un ácido parecido al vinagre que se llama acético.Fase metanogénica: ese ácido del que hablábamos tiene una formula químicaCH3COOH, y por acción de otras bacterias pierde un carbono y se generan unamolécula de CO2 y otra de CH4CH3COOH-------------- CO2 + CH4Ese producto CH4 se llama metano y es el principal componente del BIOGASFactores y condiciones a tener en cuenta en la digestión anaeróbicaPara que las fases de la fermentación se cumpla hay que cuidar algunos detalles ycondiciones.En lo que se refiere al material orgánico que vamos a procesar tenemos que teneren cuenta la acidez del medio, esto puede controlarse midiendo el pH, con unascintas que varían su color de acuerdo al valor del mismo, en el biodigestor debehaber un pH que no se salga del rango 6.5-75 El pH del biodigestor va a variar deacuerdo a la fase en que se encuentre (recordar que hay una fase ácida) pero debemantenerse siempre en valores que entren dentro del rango antes mencionado. Siel pH se sale de esos valores el biodigestor no funcionará correctamente.Otro de los factores que se deben considerar es una relación entre el Carbono y elNitrógeno que debe ser de alrededor de 30, que quiere decir esto? Hay residuoscomo el estiércol de pollo que tienen mucho nitrógeno por lo tanto si vamos aalimentar el generador con este tipo de residuo deberemos agregarle algún otroque sea muy rico en carbono como por ejemplo paja de trigo u hojas secas, paraque la mezcla sea adecuada. Estos datos están en tablas y requieren de algunoscálculosSiguiendo en lo referido al material orgánico a degradar tenemos que tenerpresente que los desechos deben estar en medio acuoso en una relación 90% agua10% material seco, esto significa que si alimentamos con estiércol de vaca quetiene de por si una humedad del 80 % tendremos que agregarle menos agua que sialimentamos con sorgo que prácticamente no tiene humedad.El factor exterior más importante es la temperatura, la fermentación anaeróbicapuede producirse entre los 10 y 40 º C solo que en distintas velocidades, cuantomás alta es la temperatura más rápida es la fermentación y por lo tanto laproducción de biogas y fertilizante. En zonas frías se recomienda enterrar elbiodigestor ya que bajo tierra la temperatura se torna bastante constante y estáalrededor de los 18 ºC . A esa temperatura la digestión completa se producealrededor de los 40 días.Otro factor que mejora la biodigestión es la agitación del preparado.El BiodigestorYa hemos hablado de que se trata de un lugar cerrado donde al cavo de algunosdías se produce la digestión anaeróbica de los residuos orgánicos. Ahora veremoscomo se calcula la capacidad del mismo y con que materiales se puede construir.El primer paso para calcularlo es conocer la cantidad de material orgánico delque vamos a disponer para alimentarlo, sabiendo esto y que humedad tiene eseresiduo (está en una tabla) podremos saber que carga tendrá diariamente elbiodigestor. Por ejemplo en un tambo se dispone diariamente de 100Kg deestiércol de vaca que tiene un 80% de humedad. El preparado para alimentar el
  • 3. biodigestor debe tener un máximo del 10% de material seco por lo tanto ledeberemos agregar a los 100 Kg de estiércol 100 litros más de agua que dejaran ala solución al 10%. En este ejemplo podemos darle una carga diaria de 200 litrossegún vimos, y si el proceso de digestión se completa aproximadamente a los 40días, la capacidad del biodigestor deberá ser 200 x 40= 8.000 litrosEn nuestro caso como es una maqueta demostrativa tenemos que hacer el calculoinverso, la capacidad del BD es de 200 litros por tanto 200/40= 5 , a nuestramaqueta de debemos suministrar a diario 5 litros del preparado al 10%. Si loalimentamos con estiércol vacuno 2,5 Kg de estiércol y 2,5 litros de agua, si loalimentamos con sorgo 0,5 Kg de sorgo y 4,5 litros de agua.Los biodigestores pueden construirse con una variedad de materiales, chapa,plástico, concreto, fibra de vidrio etc, la condición es que sea hermético. Hayvarios tipos de BD, el que nosotros usamos lleva como complemento otro aparatode igual tamaño que se llama gasómetro y sirve para acumular el gas. Estegasómetro consta de dos tambores que entran uno dentro del otro, el uno va llenode agua y el otro va invertido dentro del otro.Este gasómetro lleva unas guías para que a medida que el tambor invertido sellena de gas vaya subiendo ordenadamente.El biogas es más liviano que el gas de garrafa y resultaría antieconómico licuarloy envasarlo por lo tanto debemos considerar que el reservorio de gas es elgasómetro y por día nuestra maqueta llena casi completamente el gasómetro loque nos lleva indefectiblemente a gastar al gas o convertirlo en algo más fácil dealmacenar, por ejemplo calentando el agua de un termotanque, o utilizándolopara hacer la comida, o calefaccionar un ambiente. El modelo que hemosconstruido por día tiene un rendimiento de 150 litros de biogas que equivalen a75 gr de gas de garrafa. Una familia tipo consume aproximadamente 15 Kg degas envasado por mes, es decir unos 200 gr por día, para poder abastecerlanecesitaremos un biodigestor aproximadamente 3 veces más grande que elmodelo.Distintos modelos de biodigestores
  • 4. Biodigestor tipo INDUEste modelo tiene incorporado el gasómetro directamente sobre el propiobiodigestorBiodigestor tipo CHINOLa característica de este modelo es que no posee gasómetro , tiene una bóveda enla parte superior donde se acumula el biogas, requiere de bastante experiencia ensu construcción ya que si la bóveda no esta bien construida la presión del gaspuede romperla, el generador esta completamente construido en concreto,parecido a los aljibes de nuestra zona.