Presentación, obtención de gas metano a partir de desechos orgánicos (final).pptx

QUITO, OCTUBRE 2023
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
OBTENCIÓN DE GAS METANO A
PARTIR DE DESECHOS
ORGÁNICOS
ESTEBAN GABRIEL ALARCÓN FIGUEROA
TRABAJO PRÁCTICO-EXAMEN COMPLEXIVO para obtener el grado
académico de Ingeniero Químico.

2
Introducción
Universidad Central del Ecuador
Facultad de Ingeniería Química
¿Sabías que, la mayoría
de los RSU terminan en
rellenos sanitarios?
¿Y que solo dentro del
mercado mayorista se
genera 30 toneladas
desechos diarios?
¿Además, conocías que
los rellenos sanitarios
son emisores de GEI?

3
Introducción
Hablemos un poco sobre
la digestión anaerobia.
Es posible aprovechar los
residuos orgánicos.
Y obtener energía a
través de ellos.

4
Objetivos
• Analizar el uso de materia orgánica desechada para la obtención
de biogás.
General
• Investigar un proceso idóneo para la producción de gas metano a
través de biodigestores.
• Analizar la aplicabilidad de los productos y subproductos del
proceso elegido.
• Cuantificar por métodos empíricos la cantidad de metano y el
requerimiento de residuos para su producción.
Específicos

5
Metodología
• Problemática.
• Estudios
similares.
Investigar
• Establecer proceso.
• Recolectar datos.
• Cálculos y
estimaciones.
Desarrollar
• Comparar
resultados.
• Definir solución.
Analizar

6
Metodología
Situación actual.
• Sondeo y recolección de datos.
• Establecer el problema.
Idear y pensar.
• Lluvia de ideas.
• Establecer consecuencias de las ideas.
Establecer una solución.
• Fundamentar la ruta de solución por medio de
evidencia científica.
Fase 1: INVESTIGACIÓN

8
Metodología
Fase 2: DESARROLLO
1.
Definir
la
materia
prima.
• Desechos en su
mayor parte
orgánicos con alto
contenido de
celulosa.
• Residuos de
cosechas, mayor
porcentaje en
frutas y vegetales.
2.
Definir
la
necesidad
energética
y
parámetros.
• ¿Cuánto
combustible
necesita una
familia de 5
personas?
• Temperatura
promedio en la
cual se lleva la
operación.
3.
Cálculos
para
la
necesidad
de
materia
prima.
• Carbohidratos 50%
• Proteínas 70%
• Lípidos 84%
• Fuente: (Lorenzo &
Obaya, 2005)

11
Metodología
Fase 2: DESARROLLO
3.
Cálculos
para
la
necesidad
de
materia
prima.
• 𝐶6𝐻12𝑂5 → 3𝐶𝑂2 +
3𝐶𝐻4
• 𝐶12𝐻24𝑂6 + 𝐻2𝑂 →
4,5𝐶𝑂2 + 7,5𝐶𝐻4
• 𝐶13𝐻25𝑂7𝑁3𝑆 +
6𝐻2𝑂 → 4,5𝐶𝑂2 +
7,5𝐶𝐻4 + 3𝑁𝐻3 +
𝐻2𝑆
4.
Desarrollo
para
las
dimensiones
del
tanque.
5.
Cálculos
para
la
energía
neta.
• ∆𝐸𝑁𝐸𝑇𝐴 =
𝑥𝐶𝐻4
𝐿𝐻𝑉 𝑚𝐵𝐼𝑂𝐺Á𝑆 −
𝑃𝑎𝑔𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜

Componente Entrada, gr
Consumo y
generación, gr
Salida, gr
Carbohidratos 7119.07 -3559.54 3559.54
Lípidos 89.53 -62.67 26.86
Proteínas 404.55 -339.82 64.73
H2O 138746.66 -112.82 138633.84
CH4 0.00 1166.60 1166.60
CO2 0.00 3095.33 3095.33
NH3 0.00 47.22 47.22
H2S 0.00 31.48 31.48
minerales y
vitaminas
1319.61 0.00 1319.61
18
Resultados y Discusión
Resultados balance de masa

Resultados dimensionamiento del tanque agitado
Característica Dimensión
Volumen de mezcla, m3 0.18
Diámetro del tanque, m 0.37
H tanque, m 0.75
Diámetro del agitador, m 0.12
H de la base al agitador, m 0.12
H de la pala del agitador, m 0.02
Ancho de la pala del agitador, m 0.03
Ancho del deflector, m 0.03
Potencia, W, J/s 16.05
Potencia, HP 0.02
19

Resultados análisis energético
Energía kJ Energía kW/h
Agitador 23107,43 6,42
Metano 58388,35 16,22
Energía neta 35280,93 9,80
20

Discusión
• La caracterización del biogás
obtenido es pobre en metano, el
resultado fue obtenido a través
de métodos empíricos.
• Dado el hecho de esta
caracterización sería necesario
agregar operaciones para
enriquecer el biogás.
21
Cantidad y composición calculada
Componente Cantidad [g] Composición
Metano 1166,60 27 %
Dióxido de
carbono
3095,33 73 %
Características generales del biogás,
Fuente: (ONUAA, 2011).
Componente Composición
Metano 55-70 %
Dióxido de carbono 30-45 %

Discusión
El impacto de aprovechar
los residuos es evitar la
emisión directa de
metano a la atmósfera.
Las limitantes de carecer
con una experimentación
dificultan el análisis e
interpretación de los
resultados.
22

23
Conclusiones
1
 El modelo propuesto para estimar la producción de biogás tiene una variabilidad extensa en cuanto a las
características teóricas del biogás, sin embargo, el valor positivo energético demuestra que la digestión
anaerobia a partir de los desechos vegetales tiene viabilidad.
2
• Los residuos vegetales poseen un gran potencial energético, llevarlo a cabo significaría un beneficio
ambiental porque reduciríamos la acumulación de estos desechos y el subproducto generado en el proceso
se aprovecharán como fertilizantes agrícolas cumpliendo con el ciclo de la producción agroindustrial.
3
• Como consecuencia importante de implementar este proceso para el tratamiento de los desechos vegetales
es reducir la emisión de GEI, reducir la acumulación evita la emisión directa de gas metano a la atmosfera.
4
• La implementación de una experimentación a partir de la cantidad de alimentación y el dimensionamiento
del reactor del cual podemos establecer un modelo más acertado para estimar la producción de biogás y
también sentar los parámetros específicos para el control de la operación y tener el máximo rendimiento.

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Cierre

25
Cierre

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