1. Docente: Dr. Hebert Hernan Soto Gonzales
Integrantes: Diego Reynoso
Jorvich Luis Martin Olano Trujillo
Curso: Biotecnologia
PRODUCCION DE BIOGAS A PARTIR DE
RESIDUOS ORGANICOS GANADEROS
2. INTRODUCCION
Debido al agotamiento de las reservas
de combustibles fósiles como el
petróleo, el gas natural y el carbón, y
las consecuencias de su uso
indiscriminado en el deterioro
ambiental, se espera que los
biocombustibles contribuyan cada vez
más en suplir las necesidades de
energía del mundo. Estos son una
alternativa para la reducción de los
gases de efecto invernadero (GEI) y la
mitigación del cambio climático.
3. Describir los procesos de elaboración de biogás a base de
los residuos orgánicos ganaderos.
Objetivo General
01
Describir las partes y funciones de un biodigestor.
02
Describir la especie de microrganismos generadores gases
03
Explicar la problemática del uso continuo de combustibles
fósiles y su impacto al medioambiente.
04
Objetivos Especificos
4. Daño a la capa
de ozono
Escazes energetica Desperdicios organicos en
aumento
La materia organica al
degradarse produce
gases de efecto
invernadero como el
metano que es 100
veces mas dañino que
el CO2.
El constante aumento
de la población mundial
provocara que la
energía cada vez sea
mas escaza
Mas del 50% de basura
producida en el mundo
es organica.
PROBLEMATICA
6. Biodigestores
La producción de biogás
mediante la digestión anaerobia
contempla las siguientes cuatro
etapas: hidrólisis, acidogénesis,
acetogénesis y metanogénesis,
las cuales se explican a
continuación.
7. ETAPAS DE UN BIODIGESTOR
01
Hidrolisis
03
Acetogenesis
04
02
Acidogenesis
Los productos de la fermentación son
oxidados a acetato, hidrógeno y
dióxido de carbono por la acción de
bacterias facultativas, llamadas
acetogénicas, formadoras de ácido. Al
igual que en la etapa anterior, las
bacterias acetogénicas requieren de
control en la formación de hidrógeno,
debido a que una alta concentración
de este elemento reduce la tasa de
formación de acetato produciendo
ácido propiónico, ácido butírico o
etanol en vez de metano.
En esta etapa, los compuestos
obtenidos por la acción de las
bacterias hidrolíticas son
fermentados por bacterias acido
génicas dando lugar a ácidos
grasos con bajo número de
carbonos como el ácido acético,
fórmico, propiónico y butírico, así
como compuestos reducidos como
el etanol, además de hidrógeno y
dióxido de carbono.
La hidrólisis es la primera etapa en el proceso de digestión
anaerobia, y consiste en el rompimiento de enlaces de las
macromoléculas más complejas como los polisacáridos,
proteínas y lípidos por la acción de enzimas extracelulares
producidas por las bacterias hidrolíticas, allí los lípidos se
transforman en ácidos grasos de cadena larga y glicerina por la
acción de la enzima lipasa, las proteínas son hidrolizadas por
proteasas en péptidos y aminoácidos, y los polisacáridos son
convertidos en monosacáridos .
Las bacterias metanogénicas
(estrictamente anaerobias) convierten el
acetato a metano y dióxido de carbono, o
reducen el dióxido de carbono a metano.
Metanogénesis
8. TIPOS DE BIODIGESTORES
01
En este tipo de biodigestores la alimentación es
constante, se debe contar con una producción de
biomasa diaria, y el tiempo de retención de los
residuos es mucho más corto. Por esto se puede
decir que el afluente es igual al efluente o descarga
del digestor, con producción constante. Normalmente
estos digestores son de gran capacidad, por lo que
es necesario emplear bombas para alimentarlos y
otros equipos para proporcionar calor y agitación.
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En estos biodigestores, se introduce una carga
inicial, y posteriormente, teniendo en cuenta el
tiempo de retención hidráulico (TRH) y el volumen
del tanque, se agregan nuevas cargas27. El
efluente (descarga), debe estar en una proporción
directa a la cantidad del afluente (alimento). Sus
diseños más populares son el digestor chino, el
indiano, el UASB (Reactor Anaerobio de Manto de
Lodos de Flujo Ascendente
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Los digestores se alimentan con una sola
carga o lote. Después de un cierto período
de fermentación, cuando el contenido de
biomasa disminuye y el rendimiento de
biogás decae a un bajo nivel, se vacían los
digestores por completo y se alimentan de
nuevo dando inicio a un nuevo proceso de
fermentación. Se conocen también como
digestores Batch.
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1. Sistemas continuos Sistemas Semi-continuos Sistemas discontinuos
9. SISTEMAS CONTINUOS
Reactor de Tanque Agitado Constante, CSTR
El reactor químico CSTR – Constant Stirred Tank Reactor-
es un biodigestor que procesa elevadas cargas orgánicas,
supone una máxima conversión en el momento de la
alimentación por lo cual la composición es la misma en
cualquier punto dentro del tanque, debido a que trabaja en
estado estacionario, es decir que las propiedades de la
mezcla no varían con el tiempo. Se caracteriza por tener un
sistema agitación el cual mejora el contacto entre la
materia orgánica y los microorganismos, favoreciendo en la
transferencia de calor del proceso y una productividad del
15 al 30% en biogás. En estos reactores anaeróbicos el
tiempo de retención hidráulica (TRH) y el tiempo de
retención de solidos (TRS) son iguales dado que se parte
del supuesto que no hay acumulación de lodo en el reactor.
Estos sistemas son los más adecuados para mezclas con
alta concentración de sólidos, al ser un sistema ideal se
toma como guía para diseños reales.
10. SISTEMAS SEMICONTINUOS
01 Modelo indiano o
domo flotante
02 Reactor Anaerobio de Manto
de Lodos de Flujo
Ascendente (U.A.S.B
03 Biodigestor de flujo pistón de
estructura flexible
Estos digestores normalmente son tanques verticales enterrados, que
semejan a un pozo. En la parte superior flota una campana o domo, la
cual permite la captura del gas producido, disminuye la presión ejercida
por este sobre la superficie de la mezcla líquida, y por lo cual se puede
mantener una presión constante dentro del sistema, lo que contribuye a
su vez con el buen funcionamiento de los instrumentos utilizados para el
transporte y almacenamiento de este. La carga diaria del afluente
permite que se genere agitación, garantizando una mezcla homogénea,
y de esta manera que el proceso sea más eficiente, con un volumen de
mezcla que depende del tiempo de retención hidráulico.
Opera en actividad autorregulada de diferentes grupos de
bacterias que degradan materia orgánica convirtiéndola en
biogás y formando un lodo biológicamente activo en el
reactor . En este sistema la biomasa es alimentada por la
parte inferior del bio-reactor. El agua residual fluye de forma
ascendente a través de un manto de lodos, la reacción
ocurre cuando la mezcla entra en contacto con el lodo, y el
gas que ha sido producido por la digestión anaeróbica de las
bacterias presentes circula en el interior del reactor.
La cúpula puede ser rígida o de algún material
flexible que no presente fugas de gas y que resista
las condiciones de la intemperie. Generalmente es
una bolsa de polietileno, en el que el gas se va
acumulando en la parte superior del reactor,
parcialmente lleno con materia orgánica, la cual se
va inflando lentamente con una presión baja. Se
operan a régimen semi continuo, entrando la carga
por un extremo del digestor y saliendo los lodos por
el extremo opuesto.
11. SISTEMAS
DISCONTINUOS
Sistemas mono etapa
En este sistema todo el proceso se lleva a cabo en un único reactor. Es el
más conocido y usado para la degradación de residuos. Su diseño tiene
pocas complicaciones, pero requiere de un largo tiempo de retención debido
a que las tres primeras etapas del proceso, que son las de degradación de
la biomasa, se llevan a cabo un mismo reactor. Otra limitación que presenta
es la dificultad para mantener el pH en un rango estable y adecuado, puesto
que en estos sistemas suele acumularse ácido propiónico, causando la
disminución del mismo y provocando inhibición de la etapa metanogénica.
Simple Presentation
Sistemas multietapa
Este sistema basa su
funcionamiento en la
separación de las etapas que
conforman el proceso.
Básicamente, se separa la etapa
metanogénica de las de
hidrólisis y acidificación.,esto
permite un mejor manejo de los
principales grupos microbianos
involucrados, y esto, confiere
mayor estabilidad al proceso.
12. Ventajas
y
Desventajas
del
Biogás
Desventajas
• Pequeños avances tecnológicos, Los sistemas utilizados en la producción de biogás hoy en
día no son eficientes.
• Contiene impurezas, El biogás sigue conteniendo impurezas incluso después del refinado y
la compresión. Cuando se utiliza como combustible para los automóviles, puede corroer sus
motores y ocasionar costos extraordinarios de mantenimiento.
• No puede funcionar en todas las ubicaciones, La producción de biogás sólo es factible en
determinados lugares en los que abundan las materias primas. Las zonas rurales ofrecen
las mejores ubicaciones para construir plantas de biogás. Sin embargo, no es práctico
construir plantas de biogás en las grandes ciudades.
• No es económicamente viable, en comparación con otros biocombustibles, la producción de
biogás no es atractiva económicamente, especialmente a gran escala. Es difícil aumentar la
eficiencia de las plantas de biogás, lo que explica por qué la gente y la mayoría de los
gobiernos son tímidos a la hora de invertir en este campo.
• Es una fuente de energía renovable
• Es ecológico La producción de biogás se
realiza sin oxígeno, lo que técnicamente
significa que no hay ninguna forma de
combustión. La ausencia de combustión
significa que la emisión de gases de efecto
invernadero a la atmósfera es baja.
• Es fiable, El hecho de que se produzca a
partir de fuentes renovables la hace fiable,
además es continua.
• Requiere una baja inversión de capital, La
tecnología utilizada para producir biogás
es bastante barata. Las plantas de biogás
se pueden desarrollar en casa utilizando
materiales de origen local.
• Crea empleos verdes, Las plantas de
biogás han creado millones de puestos de
trabajo en la mayoría de los países,
especialmente en el ámbito de la recogida
de residuos y la generación de biogás.
• Minimiza la dependencia excesiva de los
combustibles fósiles•
• Mejora al entorno, La recogida y gestión de
residuos mejora significativamente en las
zonas con plantas de biogás
• •Produce el estiércol orgánico enriquecido,
El proceso de generación de biogás deja
atrás el estiércol orgánico enriquecido
(digestato), que es un complemento o
sustituto perfecto de los fertilizantes
químicos.
Ventajas
13. CONCLUSIONES
Es importante destacar que el biodigestor no sólo suministra metano y
biofertilizantes mejorados, también proporciona otros beneficios sociales
importantes como una mejora en la salud debido a el menor uso de combustibles
como madera que emiten material particulado, uso de mano de obra local,
recirculación del capital y uso de energía descentralizada que vuelve menos
dependiente a la población de los combustibles fosiles.
Se debe seguir investigando el proceso de fabricación de biogas para poder extender
su uso a otros sectores en lugar de limitarlo para el consumo a pequeña escala, se
debe reducir la corrosión del producto para este propósito, y Filtrar los gases
nocivos durante la fermentación anaeróbica.
