El documento describe un proyecto de producción de biogás a través de la digestión anaerobia de estiércol de ganado vacuno. Se construyó un biodigestor de 60 litros y se colocaron 20 kg de estiércol en una proporción de 1:2 con agua. Luego de varios días de fermentación produciendo gases, el biogás se acumuló en el flotador y pudo ser conectado a una cocina para su uso como combustible. El proceso transforma la materia orgánica en metano y dióxido de carbono a trav

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE
MOQUEGUA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA
AMBIENTAL
TITULO:
PRODUCCIÓN DE BIOGÁS MEDIANTE LA DIGESTIÓN
ANAEROBIA DE ESTIÉRCOL DE GANADO VACUNO
CURSO: BIOTECNOLOGIA
CICLO: VII
ELABORADO POR:
MAMANI PACORI, GINA EDITH LILIAN
ROQUE RAMOS, CLARA ISABEL
MORALES QUISPE, LETICIA INES
DOCENTE:
DR. HEBERT HERNAN, SOTO GONZALES
ILO – PERU
2020

2. ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN......................................................................................................................... 3
2. OBJETIVOS................................................................................................................................. 4
2.1. Objetivo General................................................................................................................ 4
2.2. Objetivos Específicos.......................................................................................................... 4
3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ........................................................................................................ 4
3.1. Biogás ................................................................................................................................ 4
3.2. Producción de biogás ......................................................................................................... 5
3.3. Principales microorganismos involucrados ......................................................................... 6
3.4. Biodigestor......................................................................................................................... 7
4. METODOLOGÍA.......................................................................................................................... 8
4.1. Materiales.......................................................................................................................... 8
4.2. Procedimiento ................................................................................................................... 9
5. RESULTADOS ........................................................................................................................... 12
6. CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 16
7. RECOMENDACIONES................................................................................................................ 17
8. REFERENCIAS........................................................................................................................... 18

3. 1. INTRODUCCIÓN
A finales del siglo XVIII el físico italiano Alessandro Volta identificó por primera vez
el metano (CH4) como el gas inflamable en las burbujas que emergían de los pantanos.
El metano alcanzó una especial importancia durante la segunda guerra mundial, luego
la mayoría de las instalaciones fueron cesando en su funcionamiento. Sin embargo, en
los años 60 en India se impulsó notablemente la tecnología de producción de biogás a
partir del estiércol bovino con el doble propósito del aprovechamiento energético y la
obtención de biofertilizante.
El biogás, como fuente de energía renovable, ha despertado un gran interés en los
últimos años, siendo tal vez una de las tecnologías de más fácil implementación, sobre
todo en sectores rurales. Su potencial desarrollo, no solo considerando la producción
de biogás, sino que como ayuda a la obtención de biofertilizante y tratamiento de
problemas sanitarios en algunos casos, hacen que replicabilidad y difusión en los
sectores con abundancia de materia orgánica de desecho sea atractivo.
La producción de biogás a partir de biomasa tiene como propósito coadyuvar a la
reducción de gases que provocan el efecto invernadero del planeta, pero también es una
alternativa que permite obtener energía para cubrir las necesidades de combustible en
los hogares sobre todo de la zona rural de nuestro país, y resolver problemas como la
disposición final de desechos, malos olores, fauna nociva, transmisión de enfermedades
y contaminación de mantos freáticos. Además de que se puede obtener biofertilizantes
para los cultivos.

4. 2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General
Producir biogás mediante la digestión anaerobia en un biodigestor a partir de estiércol
ganado vacuno.
2.2. Objetivos Específicos
 Elaborar un biodigestor que cumpla características de hermeticidad y tenga
incorporado un agitador manual.
 Producir biogás solo a partir de estiércol y la orina de ganado vacuno.
 Preparar un acelerador mediante la inoculación de levadura (Saccharomyces
cerevisiae), debido a que el ambiente donde se produce el biogás, es lluvioso con
temperaturas bajas.
 Establecer las condiciones óptimas en el proceso de fermentación (Temperatura y
relación de sustratos).
3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
3.1. Biogás
El biogás es un producto gaseoso generado a partir de un proceso de fermentación
anaeróbico, que consiste principalmente de metano y dióxido de carbono, aunque
también puede contener, dependiendo del sustrato, amoníaco, sulfuro de hidrógeno,
vapor de agua y otras trazas de gases. El biogás puede ser capturado y usado como
combustible o para la generación de electricidad. De esta forma, se disminuye la
cantidad de materia orgánica contaminante.

5. Tabla 1.
Concentraciones Promedio de los Gases que Conforman el Biogás.
Fuente: Gulzow (2006). Directrices de Producción y uso de biogás, editores de la
Agencia de Recursos Renovables.
El biogás se genera cuando las bacterias degradan el material orgánico en ausencia
de oxígeno, en un proceso conocido como la digestión anaeróbica. El biogás puede
utilizarse eficazmente en las estufas de gas simples para cocinar y en las lámparas
para la iluminación en las zonas rurales. Puede sustituir el uso de la leña, el carbón
o el petróleo. El desarrollo de sistemas de producción de biogás, a escala doméstica
en las zonas rurales de los países en desarrollo, es una alternativa atractiva dada la
disponibilidad de materia orgánica en estas áreas (por ejemplo, estiércol) y teniendo
en cuenta la escasez de leña (madera combustible) o la falta de acceso a los
combustibles fósiles en estas comunidades (FAO, 2014).
3.2. Producción de biogás
Estudios microbiológicos y bioquímicos realizados hasta la actualidad, dividen el
proceso de descomposición anaeróbica de la materia orgánica en cuatro fases o etapas.
Primera Etapa: Hidrólisis. La materia orgánica compleja (hidratos de carbono,
proteínas, lípidos, etc.) es degradada por la acción de microorganismos en materia
orgánica soluble (azúcares, aminoácidos, ácidos grasos), lo que genera los sustratos
para la siguiente etapa (FAO, 2019).
Segunda Etapa: Acidogénesis. Los productos formados en la hidrólisis se dividen, por
medio de las bacterias fermentadoras, para formar ácidos grasosos más bajos como el
acético, prebiótico y butírico, junto con dióxido de carbono e hidrógeno (FAO, 2011).

6. Tercera Etapa: Acetogénesis. Los ácidos grasos, productos de la etapa anterior se
convierten con ayuda de las bacterias acetogénicas en ácido acético, hidrógeno
molecular y dióxido de carbono, antecesores del biogás (FAO, 2011).
Cuarta Etapa: Metanogénesis. Los microorganismos metanogénicos pueden ser
considerados como los más importantes en el proceso de digestión anaerobia, ya que
como su nombre lo indica son los responsables de la formación del gas metano y de la
eliminación del medio de los productos de los grupos anteriores. La degradación de
residuos pobres en celulosa está más limitada por esta etapa que por la hidrolisis debido
a que estos residuos se transforman rápidamente a ácidos grasos volátiles y pueden
llegar a presentar una inhibición acidificando el medio, ya que las bacterias
fermentativas producen acido con una velocidad ocho veces más rápida comparada con
la que las bacterias metanogénicas consumen estos ácidos productos de la fermentación
(García y Gómez, 2016).
3.3. Principales microorganismos involucrados
Es el proceso de transformación de materia orgánica a través de digestores mediante la
acción de bacterias mesofílica y termófilas que viven en condiciones anaeróbicas,
pudiendo utilizarse el estiércol proveniente de ganado como materia prima. Además, se
ha demostrado el potencial de producción de biogás como fuente de energía in situ.
Las bacterias que participan en la digestión anaerobia son: bacteroides, clostridium,
clostridiumaceticum, metanobacterium schngen, metano cocus, metanobacilus
onelianski, metano sarcina, y clostridium bustiricum (FAO, 2011).
Muchos factores afectan el diseño y funcionamiento de los procesos de digestión
anaerobia, algunos de ellos están relacionados con las características de la materia
prima, diseño del reactor, condiciones de operación y parámetros ambientales. Las
características físicas y químicas de los residuos orgánicos son aspectos importantes
que considerar durante el diseño y operación de digestores anaeróbicos puesto que
afectan a la producción de biogás y su proceso de estabilidad durante la digestión
anaerobia.

7. 3.4. Biodigestor
Es un contenedor cerrado, hermético e impermeable (llamado reactor) dentro del cual
se deposita el material orgánico a fermentar en determinada dilución de aguan para que
se descomponga por microorganismos, produciendo por un lado gas metano y por otros
fertilizantes orgánicos ricos en nitrógeno, fosforo y potasio (Valdivia, 2000).
Sistemas Batch o discontinuo
La carga se realiza una sola vez, descargándose cuando ha dejado de producir biogás o
los desechos orgánicos se encuentren suficientemente degradados, luego se repite la
operación de carga. Este tipo de biodigestor suelen ser usados cuando los desechos
orgánicos a procesar los tenemos de manera intermitente. (Garzón, 2011). Pueden ser
de distintos materiales y tamaños, pero en general son pequeños, lo que hace más fácil
operarlos y manipular diferentes variables, como la agitación y la temperatura, sin
grandes costos, lo que permite simular distintos escenarios (FAO, 2019).
Ilustración 1:
Sistema Tipo Batch
Fuente: Reyes (2017) Generación de biogás mediante el proceso de digestión
anaerobia, a partir del aprovechamiento de sustratos orgánicos.

8. 4. METODOLOGÍA
4.1. Materiales
Materiales para elaborar el biodigestor
a. Materiales por biodigestor
 Un Bidón hermético de 60 L
 Dos bridas de tanque 2"
 Un pegamento PVC
 Un niple especial 1/2"
 Tres codos 2" desagüe
 Dos Adaptadores agua desagüe
 Una reducción PVC 4" a 2"
 Un tapón 4"
 Dos teflones
 Un formador de empaquetadura
b. Materiales para el reservorio de gas
 1.5 m manguera de 3/8 para gas
 Siete abrazaderas de 3/8
 Dos llaves de paso de bronce de 3/8
 Un teflón blanco
 Un flotador de piscina
 Una botella de 1.5 litros
c. Agitación
 Un niple especial 1"
 Una tubería PVC 3/4""
 Dos codos 3/4 "
 Tres tapones 3/4"
 Un T de 3/4""
Materiales para la producción de biogás
 Levadura
 Abono de ganado vacuno
 Acelerador

9. 4.2. Procedimiento
Pasos para realizar el biodigestor
1. Se construyó un biodigestor de 60 litros
de capacidad. Al tanque se le realizan dos
agujeros laterales.
2. A la tapa se le realiza dos agujeros y
se coloca la tapa sanitaria.
3. Luego se arma la manija para agitar el
material que se va colocar dentro del
biodigestor.
4. de los tubos se arma la entrada de
desechos y salida del bioabono.

10. 5. La entrada de desechos ya armado se
coloca en el agujero que se hizo en el
bidón hermético.
6. se coloca el tubo ya armado, este tubo
es para la salida del bioabono.
7. En el hueco pequeño de la tapa se coloca
la manguera para la salida de gas.
8. Finalmente colocamos la trampa de
agua, lo cual consiste en una botella
llena de agua, en la que introduciremos
el extremo sobrante de nuestra
manguera de plástico, para así evitar
que entre oxígeno en nuestro
contenedor principal y a su vez sirva de
escape al gas metano que se produce
por la descomposición.

11. Pasos para la producción de biogás
1. Primero se ubicó la zona para recoger abono de vaca, luego se llevó al biodigestor
y se colocó dentro de ello.
2. se recogió orina de vaca 3. El abono de vaca se mezcló con orina
y agua.
4. Una vez tapado el biodigestor, se esperó
unos días, dentro de esos días se agito,
hasta que el gas se llene al flotador de
piscina.
5. Finalmente, una vez lleno en el
flotador de piscina, se procedió a
conectar la manguera a la cocina para
prender fuego.

12. Se construyó un biodigestor, de 60 litros de capacidad. En el recipiente se colocó 20
kg de abono de vaca en una de abono-agua 1:2
Las bacterias van consumiendo el carbono y el nitrógeno y como resultado se produce
una combinación de gas formado por metano, anhídrido carbónico, monóxido de
carbono y anhídrido sulfuroso.
La materia prima se mezcla con el agua, se carga el biodigestor con la mezcla y de esta
manera comienza el proceso. Al pasar un tiempo determinado, empiezan a producirse
gases como producto de la digestión. Estos gases se van acumulando en el digestor. Un
factor importante es la relación C/N, los alimentos principales de las bacterias
anaeróbicas son el carbono (en la forma de carbohidratos) y el nitrógeno (en proteínas,
nitratos, amoníaco). El carbono se utiliza para obtener energía y el nitrógeno para la
construcción de estructuras celulares.
La digestión anaeróbica, se lleva mejor a cabo cuando las materias primas suministradas
a las bacterias contienen ciertas cantidades de carbono y de nitrógeno al mismo tiempo.
Cuando hay mayor cantidad de carbono que nitrógeno es más rápido la producción de
gas. Hay diferentes grupos de bacterias productoras de ácidos y metano, (las más
importantes son las bacterias (termofílicas).
5. RESULTADOS
En el presente trabajo de elaboración de biodigestor, se ha logrado producir una fuente
de energía renovable a partir de estiércol de ganado vacuno, llamada biogás, constituida
principalmente por el hidrocarburo metano.
El diseño y elaboración del biodigestor se culminó exitosamente, como se puede
observar en la Ilustración 1., este sistema cuenta con todo lo necesario para producir
el biogás. La relación estiércol – orina y agua empleada fue de 1:2, la temperatura
ambiente promedio del Departamento de Puno es de 15°C. A estas condiciones, el
biogás producido alcanzó una presión baja, de lo que se puede deducir que el factor
ambiental que influye en la producción de biogás en menor tiempo, es la temperatura
ambiente.

13. Ilustración 2.
Biodigestor Acoplado a la Cocina con el Biogás.
Fuente: Elaboración propia, 2021.
Se instaló con todos sus componentes, también se observa en la Ilustración 2., que la
manguera de gas se encuentra debidamente conectada a la cocina con su abrazadera
para evitar la fuga de gas, y así se procedió a la prueba final.
Ilustración 3.
Biodigestor Acoplado a la Cocina con el Biogás.
Fuente: Elaboración propia, 2021.
Se precisa que, para medir los parámetros como pH, temperatura, volumen, presión,
entre otros, no se contó con los equipos necesarios, que permitan determinar el valor de
cada uno de ellos, para la producción de Biogás. Como se observa en la Ilustración 3.,
la cámara o flotador de piscina se llenó de biogás, a esta producción contribuyo el

14. agitador manual, el cual permite que las bacterias utilicen toda la materia orgánica, para
la obtención del producto final.
Ilustración 4.
Biodigestor Acoplado a la Cocina con el Biogás.
Fuente: Elaboración propia, 2021.
En la Ilustración 4. Se encuentra la llave de la manguera para el paso del Biogás a cada
hornilla, cuando se abre totalmente, la llama alcanza una altura mínima. Además de
esto, se ha producido bioabonos o abonos orgánicos como el biosol que se puede aplicar
en parcelas, para incrementar su rendimiento.
Ilustración 5.
Biodigestor Acoplado a la Cocina con el Biogás.
Fuente: Elaboración propia, 2021.

15. La prueba de llama dio positivo a los 14 días a temperatura ambiente, debido a la época
en que se realizó, una temporada muy fría que afecta el crecimiento de bacterias y al
proceso de metanogénesis, se control la temperatura de biodigestor, mediante el abrigo
con mantas, también para producir biogás en menor tiempo posible, se preparó un
acelerador, siendo esta la levadura (Saccharomyces cerevisiae).
La altura del encendido de la llama es baja, aunque se le dio las condiciones necesarias,
se requiere más tiempo para la fermentación, para que así aumente la presión y la altura
del encendido.
Ilustración 6.
Biodigestor Acoplado a la Cocina con el Biogás.
Fuente: Elaboración propia, 2021.

16. 6. CONCLUSIONES
- Se ha logrado producir biogás que se combustiona combinado con el aire, en la
cocina produciendo una llama azul que no tizna ni humea las ollas ni el ambiente
de la cocina, a diferencia de la leña. Constituyéndose en una fuente de energía
renovable amigable con el medio ambiente.
- El diseño de biodigestor utilizado, tuvo un desempeño aceptable, ya que no presento
fuga de biogás. Asimismo, se incorporó un sistema de agitación, que permitió poner
en contacto la mezcla de biomasa (estiércol) con la orina y levadura, lográndose una
mejor distribución, como también la mezcla de calor dentro del biodigestor.
- La relación estiércol- orina empleada fue de 1:2, la temperatura ambiente promedio
en Puno es de 15°C. A estas condiciones, el biogás producido alcanzó una presión
regular, llenando todo el flotador de piscina en 12 días. El factor que influye en la
producción de biogás en menor tiempo, es el inoculo agregado de orina y levadura
como acelerador de la fermentación.
- Cualquier persona que genere residuos orgánicos puede elaborar un biodigestor.
Una unidad productora de biogás que reduce la dependencia de otras fuentes de
energía, como lo son los combustibles fósiles, o inclusive el uso de biogás puede
hacer que dicha unidad sea energéticamente autosuficiente.

17. 7. RECOMENDACIONES
- La elección del sitio donde se ubicará el biodigestor es de gran importancia, pues
influirá en el éxito o fracaso de la operación del sistema. Debe ubicarse
preferentemente protegido de vientos fríos y donde se mantenga estable la
temperatura, tratando de que reciba el máximo de energía solar.
- Para permitir una rápida degradación, se recomienda que todos los materiales que
se utilizarán deben ser triturados o machacados según sea el caso. Entre más
pequeños, mejor.
- El biodigestor no debe pasar por cambios bruscos de temperatura ya que la
población bacteriana es muy sensible.
- Replicar esta experiencia en zonas ganaderas y a mayor escala. El biogás
producido servirá como fuente energética para preparar los alimentos.
- Difundir las bondades de la tecnología del biogás que es amigable con el medio
ambiente, para su aplicación en zonas rurales lo cual contribuirá a mejorar la
calidad de vida de sus pobladores.
- Es recomendable que la recolección de estiércol sea en horas tempranas de la
mañana, con el fin de permitir que la mezcla permanezca un tiempo dentro del
tanque de mezclado, para posteriormente introducirla al biodigestor.
- Determinar la concentración bacteriana óptima para producir biogás, con los
sustratos de este estudio.
- Se recomienda realizar pruebas de actividad metanogénica a la orina de ganado
vacuno, para determinar si es conveniente utilizarlo como inóculo.

18. 8. REFERENCIAS
Tay Oroxom, J. (2009). Obtención de biogás para generación de energía a través de
los desechos de 3 granjas. Proyecto de biodigestores de las granjas de los hermanos
jovel - SG-SICA/alianza en energía y ambiente para Centroamérica.
Terry, V., Barrena, M., Rodríguez, Y., (2014). Producción de Biogás en digestor
tubular para la sostenibilidad energética y mejorar la calidad de vida en el distrito de
Chilca – Cañete. Región Lima. Universidad de Cordon Bleu.
Paucar Malpica, L., Quispe Astucuri, M. (2015). Producción y Evaluación de la calidad
del Biogás y Biol en un Biodigestor usando estiércol de codorniz de la granja v.a.
velebit s.ac. ubicada en el distrito de Lurigancho-Chosica. Trabajo de Titulación para
Optar el Titulo de: Ingeniero Ambiental - Universidad Nacional Agraria la Molina.
Lima – Perú.
Gutiérrez, A. H., Peña, L. B., & Díaz, J. G. H. (2018). Obtención de biogás mediante la
fermentación anaerobia de estiércol. Revista Estudiantil AGRO-VET, 2(2), 185-191.
Aguilera, E. A. R. (2017). Generación de biogás mediante el proceso de digestión
anaerobia, a partir del aprovechamiento de sustratos orgánicos. Revista Científica de
FAREM-Estelí, (24), 60-81.
García Rodríguez, A. M., & Gómez Franco, J. D. (2016). Evaluación de la producción de biogás
a partir de residuos vegetales obtenidos en la central de abastos de Bogotá mediante digestión
anaerobia (Bachelor's thesis, Fundación Universidad de América).