Producción de Biogás

1. Producción
de biogas
De la Cruz Guerra John -
20211076
Villarreal Villanera José -
20220855
Medina Santiago Jhon -
20200401
Integrantes

2. Contenido
Introduccion
Historia
biodigestor
Tipos de Biodigestores
Procesos
Realidad en el Perú
Normativa Peruana

3. Introducción
La producción de biogás es un proceso natural y renovable que se basa en la
fermentación anaerobia de materiales orgánicos. Este proceso puede ser utilizado
para generar energía limpia y sostenible a partir de desechos orgánicos, como
estiércol, residuos de alimentos y plantas, reduciendo así la dependencia de
combustibles fósiles y contribuyendo a la mitigación del cambio climático. Además,
la producción de biogás también puede generar subproductos valiosos como
fertilizantes y abonos orgánicos. La implementación de plantas de biogás a gran
escala puede tener importantes beneficios para el medio ambiente y la economía
local.

4. Historia
Durante varios años se ha utilizado
comúnmente el gas natural por los pueblos
chinos y persas como un generador de
temperatura, este gas generaba un
componente principal que era el metano, así
pues su uso se limitaba sólo como fuente de
calor para producir temperaturas altas, esto
fue algo que pasaba hace miles de años; sin
embargo, hace unos siglos atrás, se pudo
observar que el gas se podía generar de
manera natural en los pantanos donde la
materia orgánica enterrada bajo el lodo sufre
un proceso de digestión anaerobia gracias a
las bacterias presentes

5. Descubrimientos a través de la historia
Volta
Inflamabilidad en los gases
pantanosos
Hoppe-Seyler
Formacion de metano apartir de
acetato
1776
1887 Soehngen
formación de metano a partir de
hidrógeno y dióxido de carbono
1906
Beauchamp
presencia de microorganismos en el proceso
de produccion de metano
1868
Propoff
Producción de biogás en condiciones
anaerobicas
1875

6. La primera planta de digestión se construyo en la India,
Bombay 1859, extendiéndose a Inglaterra en 1895 para ser
usado en lamparas externas de las calles.
Uno de los países mas interesados en la producción del biogás
sería Alemania. En 1920 Imhoff seria quien construiría el primer
biodigestor en Alemania con sus denominados "Tanques
Imhoff" que, tras las guerras mundiales , se extendieron y se
desarrollaron las denominadas fabricas productoras de biogás
que se daban uso para tractores y camiones de la época.
Debido al desarrollo rentable del combustible fósil la
producción de biodigestores comenzó a decaer pero gracias a
la crisis energética su producción se reanudaría hasta los años
80 en explotaciones agropecuarias y agroindustriales. Aun a
pesar de la baja producción hubo países industrializados que
fomentaron el desarrollo de plantas anaeróbicas a nivel
industrial siendo el principal exponente Dinamarca.
A día de hoy solo en China se registran mas de 6 millones de
biodigestores y América Latina los países que van más a la
vanguardia son: Brasil, Chile, Cuba, Colombia, Costa Rica y
México.
Biogas como
alternativa

7. BIOGAS
Gas renovable que se genera por la
biodegradación de residuos orgánicos
que es efectuado por microorganismos.
Formada principalmente de metano(55-
60%) y dióxido de carbono (30-40%)
También contiene otros impurezas
como el hidrogeno, vapor de agua,
oxigeno, nitrógeno, etc.

8. Biodigestores
Un biodigestor es un compartimiento hermético en
el cual se fermenta la materia orgánica. Cómo
resultado de este proceso se obtiene un gas
combustible que posee un promedio de 60% de
metano y 33% de anhídrido carbónico
Biodigestor anaeróbico
Biodigestor aeróbico

9. Biodigestores
El biodigestor anaeróbico es un sistema
cerrado que funciona en ausencia de oxígeno
y utiliza bacterias anaeróbicas para
descomponer los residuos orgánicos y
producir biogás. El proceso de
descomposición es un proceso biológico en
el que los microorganismos descomponen la
materia orgánica en un ambiente libre de
oxígeno para producir metano y dióxido de
carbono. Este proceso puede ser utilizado
para tratar residuos orgánicos, como
estiércol de animales, lodos de aguas
residuales y residuos de alimentos.
A E R O B I C O S A N A E R O B I C O S
El biodigestor aeróbico es un sistema que
requiere la presencia de oxígeno para que las
bacterias aeróbicas puedan descomponer los
residuos orgánicos y producir biogás. Este
proceso es más rápido que el proceso
anaeróbico, pero requiere más energía
debido a la necesidad de suministrar oxígeno
al sistema. Este tipo de biodigestor se utiliza
principalmente para el tratamiento de
residuos orgánicos de jardines y alimentos.

10. Biomasa
Materia orgánica utilizada como fuente
energética. El origen de la bomasa puede
ser tanto animal como vegetal y puede
haber sido obtenida de manera natural o
proceder de transformaciones artificiales
como se realizan en las centrales de
biomasa.

11. Biomasa
natural
Residuos
agricolas
Residuos
forestales
Residuos de
industrias
alimentaria
Residuos
orgánicos
Biocombustible
Es la
biomasa
que se
encuentra
de forma
natural en
el medio
ambiente
son los
residuos que
se producen
en la
agricultura,
como la paja,
el bagazo de
la caña de
azúcar, la
cáscara de
arroz, entre
otros.
son los
residuos
que se
producen
en la
explotación
de los
bosques,
como las
ramas y
troncos de
los árboles.
son los
residuos que
se producen
en la industria
alimentaria,
como los
restos de
frutas y
verduras,
cáscaras de
huevo, entre
otros.
son los
residuos que
se generan
en las
ciudades,
como los
residuos
orgánicos e
inorgánicos.
son aquellos
productos
derivados de la
biomasa que se
utilizan como
combustibles,
como el
bioetanol, el
biodiésel y el bio
gás.
Tipos de biomasa:

12. Biomasa natural Residuos agricolas
Residuos forestales Residuos de industrias alimentaria
Residuos orgánicos Biocombustible

13. La digestión anaeróbica es un proceso biológico en el que los
microorganismos descomponen la materia orgánica en ausencia de oxígeno
para producir biogás y fertilizante líquido o sólido.
El proceso de digestión anaerobia en un biodigestor comienza cuando los
residuos orgánicos se mezclan con agua y se colocan en un tanque sellado
sin oxígeno. Luego, los microorganismos anaeróbicos, como las bacterias y
los arqueas, descomponen los residuos y producen biogás, que contiene
principalmente metano y dióxido de carbono.
La digestión anaerobia en biodigestores es una forma sostenible de tratar
los residuos orgánicos y producir energía renovable y fertilizantes para la
agricultura, lo que ayuda a reducir la dependencia de los combustibles
fósiles y a mitigar los efectos del cambio climático.
Digestión anaeróbica

14. Esta etapa comienza con la descomposición física de los residuos
orgánicos, lo que aumenta su área superficial y facilita su
descomposición. Luego, las enzimas hidrolíticas secretadas por
bacterias y otros microorganismos descomponen las moléculas
grandes de los residuos orgánicos en moléculas más pequeñas,
como los monosacáridos, los aminoácidos y los ácidos grasos.
Entre los microorganismos mas importantes involucrados en en la
hidrolisis se encuentran:
Procesos bioquímicos de la digestión
anaeróbica
Hidrolisis
1.
Bacterias hidrolíticas: Estas bacterias
secretan enzimas hidrolíticas que
descomponen los residuos orgánicos en
moléculas más pequeñas. Las bacterias
hidrolíticas incluyen especies como Bacillus,
Clostridium, Enterobacter y Streptococcus,
entre otras. Clostridium

15. Hongos: Algunos hongos son capaces de
secretar enzimas hidrolíticas y participar
en la hidrólisis de los residuos orgánicos.
Los hongos más comunes en la digestión
anaerobia incluyen especies de
Aspergillus y Trichoderma. Aspergillus
Protozoos: Los protozoos son
microorganismos unicelulares que pueden
secretar enzimas hidrolíticas y
descomponer los residuos orgánicos. Los
protozoos más comunes en la digestión
anaerobia son los ciliados, como el género
Entodinium.
ciliados

16. Las ecuaciones generales de la hidrolisis pueden presentarse
como:
Por ejemplo, la hidrólisis de la celulosa (un polisacárido) se
puede representar por la siguiente ecuación química:
Carbohidratos (polisacáridos) + H2O →Monosacáridos
Proteínas (polipéptidos) + H2O →Aminoácidos
Lípidos (triglicéridos) + H2O →Ácidos grasos y glicerol
(C6H10O5)n + nH2O →nC6H12O6

17. 2. Acidogénesis
Es un proceso biológico en el que se descomponen los residuos
orgánicos para producir biogás. Durante la acidogénesis, las
moléculas orgánicas hidrolizadas en la etapa anterior son
fermentadas por bacterias acidogénicas, generando una variedad
de ácidos orgánicos y otros compuestos.
En esta etapa, los sustratos orgánicos se descomponen en
compuestos más simples, como ácidos orgánicos, alcoholes,
aldehídos y cetonas.
Entre los microorganismos mas importantes involucrados en en la
acidogenesis se encuentran:
Enterobacter: Se encuentran comúnmente
en el suelo, el agua y el tracto
gastrointestinal de los animales. Las especies
de Enterobacter son capaces de fermentar
una variedad de sustratos orgánicos y
producir una variedad de ácidos orgánicos.

18. Lactobacillus: Un género de bacterias acidogénicas
que son comunes en la fermentación de alimentos,
como el yogur y el chucrut. Las especies de
Lactobacillus son capaces de fermentar
carbohidratos y producir ácido láctico.
Clostridium: Son capaces de fermentar una
variedad de sustratos orgánicos, incluyendo
carbohidratos, proteínas y grasas. Las
especies de Clostridium son comunes en los
biodigestores y pueden producir una variedad
de ácidos orgánicos, incluyendo ácido láctico,
ácido butírico y ácido acético

19. Durante la etapa acidogénica se genera una variedad de ácidos
orgánicos y otros compuestos. A continuación, se presentan algunas
de las ecuaciones químicas más comunes que se dan:
1. Fermentación del ácido láctico:
C6H12O6 -> 2 CH3CH(OH)COOH
2. Fermentación del ácido propiónico:
C3H7COOH -> C2H5COOH + CO2
3. Fermentación del ácido butírico:
C4H9COOH -> 2 CH3CH2COOH
4. Fermentación del ácido acético:
CH3COOH -> CH4 + CO2
5. Fermentación del etanol:
C2H5OH -> CH4 + CO2
En estas ecuaciones, los sustratos se representan por la fórmula
general CxHyOz, mientras que los productos se muestran por sus
fórmulas químicas específicas.

20. En esta etapa, las bacterias acetogénicas convierten los ácidos
orgánicos producidos en la etapa anterior en acetato, hidrógeno y
dióxido de carbono. El acetato es el compuesto orgánico más
importante producido en la acetogénesis y es utilizado por las
arqueas metanogénicas en la siguiente etapa de la digestión
anaeróbica para producir biogás.
Los microorganismos que participan en este proceso son
principalmente bacterias anaerobias, como Clostridium,
Acetobacterium, Eubacterium y algunas especies de Archaea.
3. Acetogénesis
limosum Moorella acetobacterium woodii

21. La acetogénesis es un proceso complejo que involucra diferentes
reacciones químicas y metabólicas. A continuación, se presentan
algunas de las ecuaciones químicas más importantes que describen el
proceso de acetogénesis en diferentes microorganismos:
1. Clostridium aceticum:
CO2 + 4 H2 → CH3COOH + 2 H2O
2. Acetobacterium woodii:
CO2 + 4 H2 + 2 CH3COOH → 2 CH3COO- + 2 HCO3- + 2 H2O
3. Eubacterium limosum:
CH3COOH + H2O → CH4 + CO2
4. Moorella thermoacetica:
CH3COOH + H2 → CH4 + CO2
Estas ecuaciones representan la producción de acetato a partir de la
reducción de dióxido de carbono y otros sustratos por parte de
diferentes microorganismos.

22. Ecuaciones de la etapa acidogénica

23. Es un proceso en donde ciertos
microorganismos producen metano (CH4) a
partir de compuestos orgánicos simples. Este
proceso es llevado a cabo por un grupo de
microorganismos llamados arqueas
metanogénicas, que son extremadamente
diversos y ubicuos en la naturaleza.
Las arqueas metanogénicas son organismos
unicelulares que se encuentran en ambientes
anaerobios, como sedimentos de lagos,
océanos y ríos, y en el tracto digestivo de
animales como las vacas y los ovinos. Estos
microorganismos tienen un papel crucial en el
ciclo global del carbono, ya que convierten los
compuestos orgánicos en metano, que es un
gas de efecto invernadero importante.
4. Metanogénesis

24. Las arqueas metanogénicas se dividen en diferentes
grupos en función del sustrato que utilizan para la
metanogénesis. Los grupos más comunes son:
1. Metanogénesis de acetato: Este grupo utiliza
acetato como sustrato para producir metano y
dióxido de carbono. Las arqueas metanogénicas que
pertenecen a este grupo se denominan
Metanosarcinales y Methanosaetales.
2. Metanogénesis de hidrógeno y dióxido de
carbono: Este grupo utiliza hidrógeno y dióxido de
carbono como sustratos para producir metano. Las
arqueas metanogénicas que pertenecen a este
grupo se denominan Methanobacteriales y
Methanococcales.
3. Metanogénesis de metanol y metilaminas: Este
grupo utiliza metanol y otros compuestos metilados
como sustratos para producir metano. Las arqueas
metanogénicas que pertenecen a este grupo se
denominan Methanosarcinales.
Metanosarcinales
Methanobacteriales

25. Ecuación
Resumen de
todos los
procesos

26. Parámetros
Carga orgánica: La cantidad de materia orgánica que se introduce
en el reactor debe ser cuidadosamente controlada, ya que una
carga excesiva puede provocar una acumulación de ácidos grasos
volátiles y otros productos de desecho que inhiben la actividad
microbiana.
pH: El pH del medio de cultivo debe mantenerse dentro de un rango
óptimo para garantizar un crecimiento microbiano adecuado. En
general, se considera que un pH entre 6,5 y 7,5 es el óptimo para la
mayoría de los microorganismos que producen biogás.
Temperatura: La temperatura también es un factor crítico en la
producción de biogás, ya que afecta directamente la actividad
microbiana. La temperatura óptima para la mayoría de los
microorganismos que producen biogás es de alrededor de 35-
40°C, aunque esto puede variar según la fuente de materia
orgánica utilizada.
Para garantizar una producción eficiente y sostenible de biogás, se
deben controlar varios parámetros.
1.
2.
3.

27. 4. Tiempo de retención hidráulica: El tiempo que la materia orgánica
permanece en el reactor también es un factor importante que debe ser
controlado. Este tiempo se conoce como tiempo de retención hidráulica
(TRH) y debe ajustarse según la naturaleza de la materia orgánica y las
condiciones del reactor.
5. Relación C/N: La relación entre carbono y nitrógeno (C/N) de la
materia orgánica también es importante, ya que influye en la tasa de
descomposición y la producción de biogás. Una relación C/N óptima es
de alrededor de 20-30%.
6. Volumen de reactor: El volumen del reactor también es importante
para garantizar una producción adecuada de biogás. El tamaño del
reactor debe ser adecuado para la carga orgánica y las condiciones de
operación.
7. Agitación: La agitación del reactor es necesaria para mantener la
materia orgánica en suspensión y garantizar un buen contacto entre los
microorganismos y la materia orgánica.

28. 8. Calidad de la materia orgánica: La calidad de la materia orgánica
utilizada también es un factor importante a considerar. La materia
orgánica debe estar bien mezclada y ser fácilmente digerible para los
microorganismos para garantizar una producción óptima de biogás.

29. Tipos de Biodigestores
Para su clasificación se dividen según su flujo: discontinuo, semicontinuo, continuo y
familiar.
Para analizar su funcionamiento describiremos 3 tipos de plantas simples de Biogás
Biodigestor de Globo Funcionamiento
Este tipo de planta tiene un almacena
gas en un digestor de bolsa que se
encuentra en la parte superior, la
entrada y la salida se encuentran en
la superficie de la bolsa igualmente
Ventajas
Bajo costo
Fácil limpieza
Altas temperaturas de
digestión
Desventajas
Corto tiempo de vida
Alta susceptibilidad a
ser dañado

30. Biodigestor de Domo fijo
Funcionamiento
Cuenta con un recipiente fijo e inmóvil para el
gas el se encuentra en la parte superior del
digestor. Cuando la producción del gas
aumenta, la mezcla se dirige al tanque de
compensación. La presión y el volumen del
gas almacenado aumenta con la diferencia
de altura entre el nivel de la mezcla del
digestor y el nivel de la mezcla en el tanque de
compensación.
Ventajas
costos de construcción
relativamente bajos
larga vida útil
Desventajas
problemas de
permeabilidad para el
recipiente

31. Biodigestor de Tambor Flotante
Funcionamiento
trabaja con un digestor subterráneo y un
recipiente móvil para el gas. El recipiente
para gas flota sobre la mezcla de
fermentación o en una chaqueta de agua. El
gas recolectado se almacena en el tambor
de gas, que se levanta o baja de acuerdo al
gas almacenado
Ventajas
Los errores de construcción no
afecta a la produccion
fácil entendimiento y
simple operación
Desventajas
altos costos
susceptibiladad a
corrosión
Útil de vida corta

32. Realidad en el
Perú
La ley busca fomentar
la producción y uso de
energías renovables
para beneficio de los
agricultores de la
agricultura familiar.
Ley Nº 6284-
2020-CR
Ley N° 29852
Reglamento de la Ley
de Eficiencia
Energética (D.S. N°
009-2013-EM)
Ley que promueve la
utilización de fuentes
de energía renovable
y su reglamento
aprobado por el
Decreto Supremo N°
009-2015-EM
Busca fomentar la
producción de biogas de
manera eficiente en
agroindustrias y
comunidades.
Pruduciendo recursos
como el gas natura y
electricidad

34. https://elcomercio.pe/somos/historias/emprendimiento-los-biodigestores-que-proveen-biogas-y-fertilizantes-a-
comunidades-ganaderas-a-nivel-nacional-medio-ambiente-tereo-biogas-de-estiercol-noticia/
https://agraria.pe/noticias/cidelsa-auspiciara-curso-de-biodigestores-familiares-1190

35. Funcion del Ing. Agricola
El ingeniero agrícola desempeña un papel importante
en la implementación de sistemas de biogás en la
industria agrícola. Su función principal es asegurar
que la producción de biogás sea eficiente y sostenible,
así como minimizar los impactos negativos en el
medio ambiente y maximizar los beneficios para los
agricultores.

36. Gracias