marco teórico para proyecto

1. Biomasa y residuos sólidos urbanos
Marco teórico
Antecedentes
Biomasa
La biomasa es materia orgánica utilizada como fuente energética. Por su amplia
definición, la biomasa abarca un amplio conjunto de materias orgánicas que se
caracteriza por su heterogeneidad, tanto por su origen como por su naturaleza.
En el contexto energético, la biomasa puede considerarse como la materia
orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable
como fuente de energía. Estos recursos biomásicos pueden agruparse de forma
general en agrícolas y forestales. También se considera biomasa la materia
orgánica de las aguas residuales y los lodos de depuradora, así como la fracción
orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU), y otros residuos derivados de
las industrias. (APPA, 2018)
Residuos Sólidos Urbanos (RSU)
Los RSU son los generados en las casas habitación, que resultan de la
eliminación de los materiales que utilizan en sus actividades domésticas, de los
productos que consumen y de sus envases, embalajes o empaques; los residuos
que provienen de cualquier otra actividad dentro de establecimientos o en la vía
pública que genere residuos con características domiciliarias, y los resultantes de
la limpieza de las vías y lugares públicos, siempre que no sean considerados por
esta Ley como residuos de otra índole. (NATURALES, 2017)
Considerando lo anterior y dado que la biomasa puede ser parte de los desechos
generados en cualquier comunidad, esto nos lleva a suponer que poder usar estos
desechos como un medio alternativo para producir energía aprovechable ayuda
sin duda a reducir los costos generados por el manejo y disposición de los
desechos, los cuales, en zonas urbanas sobre todo son enviados a rellenos
sanitarios que en muchos casos se encuentran ya saturados, y en los cuales el

2. manejo dado a los residuos solidos urbanos es inadecuado, desaprovechando su
potencial como fuente de energía limpia, además de propiciar situaciones tales
como la contaminación de los mantos freáticos debido a las filtraciones de los
lixiviados, además de que utilizar los desechos solidos urbanos como fuente de
energía es una manera efectiva de producir biogas y electricidad de una manera
más accesible.
Bases teóricas
México se encuentra situado entre los principales países generadores de metano
derivado de rellenos sanitarios (USEPA, 2005; Johari et al., 2012) y está
localizado dentro de los diez países más productores de residuos sólidos urbanos
(RSU) a nivel mundial (Rawat y Ramanathan, 2011). Los tiraderos a cielo abierto
en la República Mexicana son muy comunes, tan solo en el Estado de Michoacán
60% de la disposiciónfinal de los RSU se realiza en sitios no controlados
(www.inegi.org.mx). Todo esto significa un grave problema medio-ambiental de
alto riesgo (Kumar et al., 2004; Laurila et al., 2005), que afecta el paisaje, la flora y
fauna local, cuerpos de agua, así como la presencia latente de focos de
contaminación que atentan contra la vida humana (Aguilar et al., 2009; Ayomoh et
al., 2008, Moy et al; 2008; Gillett, 1992; Karak et al., 2013). Para enfrentar este
tipo de problemas, se recurre a diferentes formas para minimizar las posibles
afecciones, tales como: el confinamiento, el reciclado de materiales, la
incineración, la composta o la construcción de rellenos sanitarios inertes. Una
alternativa de solución para este problema es la creación de un relleno sanitario
que sirva para confinar los RSU en un lugar seguro donde se evite la liberación de
gases altamente contaminantes como el metano (CH4), el cual es un gas de
efecto invernadero (GEI) que se encuentra en la emanación de gases de los
tiraderos de basura o rellenos sanitarios y se conoce como biogás; también se
evitarían filtraciones de los lixiviados a los mantos freáticos que sirven para el
riego de cultivos y para dar de beber al ganado, además de confinar residuos
altamente carcinógenos (Gillett, 1992; Karak et al., 2013). El biogás se produce a

3. través de una serie de etapas que se presentan en ausencia de oxígeno (proceso
anaeróbico). Dicho proceso pasa por la fase de hidrólisis en un principio, donde se
encuentran las bacterias fermentativas, posteriormente se presenta la
acidogénesis y la acetogénesis, para finalmente dar paso a la fase de
metanogénesis donde se forma el metano (Temelis y Ulloa, 2007). Vera-Romero,
I., & Martínez-Reyes, J., & Estrada-Jaramillo, M., & Ortiz-Soriano, A. (2015).
Potencial de generación de biogás y energía eléctrica. Parte II: residuos sólidos
urbanos. Ingeniería. Investigación y Tecnología, XVI (3), 471-4478.
Gasificación: Tipo de pirólisis donde es necesario que entre mayor cantidad de
oxígeno a temperaturas más altas con el propósito de optimizar la producción del
“gas pobre”, formado por la mezcla de monóxido de carbono, hidrógeno y metano,
utilizando cantidades menores de dióxido de carbono y nitrógeno. Este sirve para
producir calor y electricidad y también se aplica a los motores de diesel. La
composición de la biomasa utilizada influye en el valor calorífico del gas.
Existen diferentes tecnologías de gasificación y ellos dependen del tipo de
biomasa utilizada (madera, cascarilla de arroz o cascara de coco) y del tamaño del
sistema. La gasificación tiene algunas ventajas con respecto a la biomasa
utilizada.
El gas obtenido es muy versátil y también se puede utilizar con el mismo fin del
gas natural.
Al quemarse produce calor y vapor y sirve para sustentar motores de combustión
interna y turbinas de gas para generar electricidad.
Cuando se tiene la experiencia necesaria para su manejo y se cumple con el largo
período de ajustes para tener el sistema en su máxima optimización se puede
generar combustibles relativamente libre de impurezas y con menores problemas
de contaminación al quemarse.

4. 03
de 03
Procesos bio-químicos
El aceite obtenido de la colza es un tipo de biodiesel.
El aceite obtenido de la colza es un tipo de biodiesel. Oregon State University
(Flickr)
En estos procesos se utilizan las características bio-químicas de la biomasa y la
acción metabólica de organismos microbiales para la producción de combustibles
líquidos y gaseosos. Los más importantes son:
Digestión anaeróbica: Es la digestión de la biomasa húmeda por medio de
bacterias en un ambiente anaeróbico (sin oxígeno), la cual genera un combustible
gaseoso llamado biogás. El procedimiento consiste en colocar biomasa
(comúnmente estiércol) en un contenedor totalmente cerrado conocido como
biodigestor. El estiércol se fermenta varios días dependiendo de la temperatura
ambiente, para dar como resultado una mezcla de metano y dióxido de carbono.
Los restos de la biomasa del biodigestor no energéticos (residuos sólidos) son
usados como fertilizante orgánico para plantas.
Combustibles alcohólicos: Los combustibles elaborados de alcohol son el etanol y
se obtienen por medio de la fermentación de azúcares. El metanol es otro gas
elaborado por la destilación destructiva de madera.
Biodiesel: Se elabora mediante ácidos grasos y ésteres alcalinos (formado por
agua mediante la relación de un ácido y un alcohol) obtenidos de aceites
vegetales, grasas animales y grasas recicladas. Por medio de un proceso llamado
transesterificación, los aceites orgánicos son combinados con alcohol (etanol o
metanol) y son alterados químicamente para formar ésteres grasos, ya sea el etilo
o metilo. Al obtener estas combinaciones pueden ser combinados con diesel o
también ser usados sin mezclar como combustibles en motores comunes.

5. Gas de rellenos sanitarios: La aplicación de esta tecnología de biomasa ayuda
mucho al medio ambiente puesto que reduce la contaminación en lugares urbanos
y disminuye los gases de efecto invernadero. El procedimiento es igual que el de
los biodigestores, a diferencia de que la biomasa utilizada consiste en desechos
sólidos urbanos depositados en rellenos sanitarios. (Guerrero, 2016)
Lo anterior nos indica que es factible utilizar la biomasa de los residuos sólidos
urbanos para la producción de electricidad y biogas, al implementar las
tecnologías adecuadas para dicho aprovechamiento.