Autoridad Nacional del Ambiente

“IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE GENERACION DE BIOGÁS Y ABONO BIOLÓGICO MEDIANTE EL TRATAMIENTO DE

RESIDUOS PRODUCIDOS EN UNA GRANJA AGROINDUSRIAL (PORCINA) LOCALIZADA EN LA PROVINCIA DE VERAGUAS,

REPUBLICA DE PANAMA”

Elaborado por: DISEÑO, CONSTRUCCIÓN, ENERGÍA Y AMBIENTE, S.A.

Panamá, República de Panamá

ENERO 2006

INDICE I. ¿QUE ES UN BIODIGESTOR? .................................................................................... 5 II. PROCEDIMIENTO DE BIODIGESTION.................................................................... 5 III. VENTAJAS OBTENIDAS CON LA FERMENTACIÓN ANAERÓBICA DEL ESTIÉRCOL........................................................................................................................... 6 IV. DESVENTAJAS DE LA BIODIGESTION .............................................................. 7 V. CONDICIONES OPTIMAS PARA QUE SE LLEVE A CABO EL CICLO BIOLÓGICO EN EL PROCESO DE DIGESTIÓN ANAERÓBICO ................................... 8

A. TIPOS DE BIODIGESTORES .................................................................................. 8 VI. PARTES QUE COMPONEN UN BIODIGESTOR ................................................ 11 VII. MATERIALES NECESARIOS PARA LA INSTALACIÓN DE LA UNIDAD BIODIGESTORA................................................................................................................. 15

a) Forma de la bolsa.............................................................................................. 16 b) Salida del biogas............................................................................................... 16 c) Llenado de la bolsa con humo o aire ................................................................ 17 d) Llenado de la bolsa con agua............................................................................ 17

VIII. FORMA DE ALIMENTAR UN BIODIGESTOR................................................... 17 A. Preparación de la mezcla de estiércol y agua...................................................... 18

IX. FUNCIONAMIENTO DEL BIODIGESTOR ......................................................... 18 X. MANEJO DEL BIODIGESTOR ................................................................................. 19

A. MANEJO Y CUIDADO RUTINARIO DEL BIODIGESTOR .............................. 19 XI. PROTECCIÓN DEL BIODIGESTOR..................................................................... 20 XII. INCONVENIENTES MÁS FRECUENTES ........................................................... 20 XIII. RECOMENDACIONES .......................................................................................... 21 XIV. USO DEL LÍQUIDO COMO BIOFERTILIZANTE........................................... 22 XV. PROTECCIÓN DEL BIODIGESTOR..................................................................... 22 XVI. REPARACIÓN DEL BIODIGESTOR ................................................................ 23

BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................. 24

INTRODUCCIÓN

El Proyecto “IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE GENERACION DE BIOGÁS Y ABONO BIOLÓGICO MEDIANTE EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS PRODUCIDOS EN UNA GRANJA AGROINDUSRIAL (PORCINA) LOCALIZADA EN LA PROVINCIA DE VERAGUAS, REPUBLICA DE PANAMA”, es auspiciado por la Alianza Energía y Ambiente de Centroamérica y Finlandia (AEA), gestionado a través de la Unidad Técnica Nacional de Cambio Climático de la ANAM como Punto Focal de Panamá.

La unidad biodigestora fue instalada por la Empresa Diseño, Construcción, Energía y Ambienta, S.A.

La generación de energías alternativas contribuye al mejoramiento y conservación ambiental, por lo que en la actualidad se están implementando tecnologías de bajo costo y fácil aplicación, como lo es la implementación de unidades biodigestoras a base de estiércol animal para la producción de biogás.

El termino biogás se designa a la mezcla de gases resultantes de la descomposición de la materia orgánica realizada por acción bacteriana en condiciones anaerobias (sin presencia de oxigeno). El biogás se produce en un recipiente cerrado o tanque denomi-nado biodigestor1.

En Panamá existe gran cantidad de pequeños productores que no dan tratamiento alguno a las excretas y las arrojan a pequeñas fosas o incluso directamente a pozos o partes bajas de la granja propiciando serios problemas de contaminación por coliformes y nitratos en suelos y acuíferos2.

El objetivo de un Biodigestor es darle utilidad a las excretas líquidas y transformar las aguas contaminantes en biofertilizantes. Pues las excretas contienen nutrientes que los cultivos pueden utilizar, pero también poseen altas concentraciones de coliformes fecales que producen enfermedades infecciosas, capaces de causar hasta la muerte en seres humanos. Es por esto que, para utilizarlas como fertilizantes, es necesario darles un tratamiento que elimine estos agentes infecciosos. Una forma de hacerlo es mediante la biodigestión. Al usar un Biodigestor se utilizan los nutrientes contenidos en las excretas, reduciendo la contaminación ambiental, convirtiendo las excretas con contenido de microorganismos patógenos en residuos útiles y sin riesgo de transmisión de enfermedades3.

El método básico de operación consiste en alimentar al digestor con materiales orgánicos y agua, dejándolos un período de semanas o meses (dependiendo de su tamaño), a lo largo de los cuales, en condiciones ambientales y químicas 1 María Victoria Uribe Moreno, Tecnóloga en Saneamiento Ambiental 2 Vázquez y Manjarrez, 1993 3 McCaskey, 1990

favorables, el proceso bioquímico y la acción bacteriana se desarrollan simultánea y gradualmente, descomponiendo la materia orgánica hasta producir grandes burbujas que obligan su salida a la superficie donde se acumula el gas4.

Existen diferentes formas de biodigestores, pero el más utilizado es el de forma cilíndrica el cual tiene una tubería de entrada por donde ingresa la materia orgánica mezclada con agua, y una tubería de salida en la cual existe una descarga de un material con baja carga contaminante, el cual puede ser utilizado en labores de fertilización de pastos o como abono en los cultivos. El proceso de digestión que ocurre en el interior del biodigestor libera la energía química contenida en la materia orgánica, la cual se convierte en biogás. Los principales componentes del biogás son el metano (CH4) y el dióxido de carbono (CO2).

En las granjas porcinocultoras la porcinaza es un material contaminante al cual puede dársele un valor agregado, sometiendo estos residuos sólidos y líquidos a una fermentación anaerobia en un Biodigestor, para la generación de biogás el cual posee 66% de metano, y puede ser empleado como combustible en la preparación de alimentos, calefacción de lechones y para remplazar el 25% del combustible en plantas generadoras de energía.

Además este residuo posee aproximadamente un 35% de dióxido de carbono así como: nitrógeno, hidrógeno e hidrógeno de azufre. En cuanto al efluente resultante del proceso este no pierde su propiedad como fertilizante por el contenido de estos nutrientes contribuyen al mejoramiento de su disponibilidad, puesto que contienen menor carga bacteriana y no producen "olores ofensivos".

Toda materia orgánica susceptible de fermentación, puede ser tratada en biodigestores, convirtiéndose en la forma más barata de higienizar el medio ambiente a la vez que proporciona beneficios en costos de producción: restos vegetales, basura orgánica, estiércol de la explotación agropecuaria, residuos o deshechos de la agroindustria, etc.

4 Verástegui, 1980

I. ¿QUE ES UN BIODIGESTOR?

Es un depósito completamente hermético. En donde se depositan las excretas de animales, las cuales se fermentan mediante un proceso anaeróbico o sea sin la presencia del aire. Como resultado de este proceso se genera gas metano y un líquido sobrante con excelentes características para utilizarse como un bio fertilizante.

II. PROCEDIMIENTO DE BIODIGESTION

La digestión anaeróbica es el tratamiento que tiene por objeto descomponer la materia orgánica y/o inorgánica en un digestor hermético, sin oxígeno molecular, prosiguiendo el proceso hasta que se produzca gas metano y dióxido de carbono. Durante la digestión se producen dos fases de descomposición: la Fase de licuación seguida de la fase de gasificación.

La fase de licuación Produce principalmente saprofitos, la mayoría de las cuales son bacterias facultativas capaces de reproducirse rápidamente y no son tan sensibles a los cambios de las condiciones ambientales como las bacterias responsables de la gasificación.

Las bacterias que forman ácidos transformando casi toda la materia carbonácea en ácidos volátiles y agua. Las bacterias que forman el metano, transforman estos ácidos en metano y en dióxido de carbono. Siendo estas bacterias estrictamente anaeróbicas, con bajo porcentaje de reproducción y sumamente sensibles a los cambios de pH y temperatura.

En ausencia de bacterias metanogénicas, con el proceso de digestión sólo se consigue la licuación de los excrementos, lo que con frecuencia los hace más repulsivos. Si en ciertas condiciones la licuación se produce más rápidamente que la gasificación, la resultante acumulación de ácidos inhibe todavía más las bacterias metanógenas y el proceso de digestión funciona mal.

Los excrementos licuados en el Biodigestor se llaman sobrenadantes, mientras que los sólidos estabilizados se llaman lodos digeridos. Ambos materiales deben extraerse a intervalos del Biodigestor con el objeto de evitar la inhibición del proceso.

El biodigestor debe estar provisto de un mecanismo para la extracción de lodos, sobrenadantes, acumulación y expulsión de gases y eliminación de sólidos, dispositivos de seguridad contra explosión y para la purga del biodigestor.

Además de generarse gas combustible, la fermentación anaerobia de la materia orgánica produce un residuo orgánico de excelentes propiedades

fertilizantes, evitando en esta forma la competencia que se podría presentar con el aprovechamiento tradicional de los residuos animales y agrícolas con fines fertilizantes o como combustibles. La composición del bio-abono en promedio tiene 8.5% de materia orgánica, 2.6% de nitrógeno, 1.5% de fósforo, 1.0% de potasio y un pH de 7.55.

El bio-abono sólido o líquido no posee mal olor, a diferencia del estiércol fresco, tampoco atrae moscas y puede aplicarse directamente al campo en forma líquida, en las cantidades recomendadas6.

Los biodigestores reducen la contaminación de las excretas porcinas hasta en un 80% y si este proceso se complementa con canales de plantas acuáticas puede llegar a disminuir el residuo de contaminación hasta en un 97%, a la vez que se obtiene una biomasa importante de las plantas acuáticas, que puede usarse como abono o alimento animal. Las aguas resultantes de los canales pueden utilizarse para abonar estanques de peces, aumentando así la producción

La descomposición se produce en dos fases:

Fase de licuación: La producen principalmente saprofitos (descomponedores de materia orgánica); la mayoría de los cuales son bacterias que se reproducen rápidamente y no son muy sensibles a los cambios de temperatura.

Fase de gasificación: Se dan reacciones de acetogénesis y metanogénesis. Las bacterias transforman casi toda la materia orgánica en ácidos volátiles y agua. Las bacterias que forman CH4 con ayuda de enzimas intracelulares transforman casi todos estos ácidos en CH4 y CO2.

Las bacterias metanogénicas son anaerobias estrictas, con baja tasa de reproducción y sumamente sensibles a los cambios de pH y temperatura. Esta es la razón por la cual es tan importante mantener una temperatura constante y adecuada en los biodigestores.

III. VENTAJAS OBTENIDAS CON LA FERMENTACIÓN ANAERÓBICA DEL

ESTIÉRCOL

Entre las ventajas más importantes de utilizar la fermentación anaeróbica se puede mencionar:

5 Botero y Thomas, 1987 6 McCaskey, 1990

1. Se aumenta la cantidad de Nitrógeno, Fósforo y Potasio y se producen micronutrientes para el suelo.

2. Se eliminan los malos olores, moscas y parásitos y diminuye las malezas en los cultivos.

3. Mejora la capacidad de retención de humedad y desenvolvimiento de microorganismos en el suelo.

4. Se homogeneiza el biofertilizante facilitando la mezcla, pulverización y distribución en cultivos y pasturas.

5. Otra ventaja de este tipo de tratamiento del estiércol es la reducción de olores desagradables.

6. La materia orgánica se reduce unicamente de un 50 a 70%. Como el contenido orgánico representa del 2 al 5% de los excrementos totales, una reducción del 70% no influye mucho en el volumen total, lo que si disminuye es la repulsividad de los excrementos frescos debido a la estabilización de la materia orgánica biodebradable, lo cual reduce el potencial contaminante. Además, casi todas las bacterias patógenas son eliminadas cuando el tiempo de permanencia en el biodigestor es prolongado.

7. Mediante el uso eficiente y racional de los recursos disponibles dentro de las fincas, es posible maximizar sus valores Ambientales, Sociales y Económicos.

IV. DESVENTAJAS DE LA BIODIGESTION

1. El material orgánico obtenido en este tipo de biodegradación es líquido.

el efecto invernadero.

2. La aplicación de este efluente de Biodigestor (fertilizante) en forma líquida en suelos permeables produce mucha perdida por lixiviación de algunos de sus componentes causando problemas de contaminación.

3. El gas metano, principal componente del biogás, al ser lanzado a la atmósfera, causa

4. Es necesario tener un suelo húmedo para hacer la aplicación del efluente, porque si el suelo está seco existe gran pérdida de nitrógeno del efluente por volatilización7.

V. CONDICIONES OPTIMAS PARA QUE SE LLEVE A CABO EL CICLO BIOLÓGICO EN EL PROCESO DE DIGESTIÓN ANAERÓBICO

Para la instalación de la unidad biodigestora es importante contar con las siguientes condiciones óptimas:

Temperatura óptima de 25 a 35 grados centígrados, dependiendo del clima local.

Biodigestor herméticamente cerrado.

Tiempo de retención de 30 a 40 días

Relación carbono nitrógeno de 30:1

El porcentaje de sólidos de la mezcla esta entre 7 y 9 %8

A. TIPOS DE BIODIGESTORES

En forma general se clasifican, según su modo de operación, en los siguientes: de régimen estacionario o de Batch, de régimen semicontinuo, horizontales de desplazamiento y de régimen continuo.

Los de régimen estacionario son muy utilizados para obtener fertilizante orgánico y consisten en tanques herméticos con una salida de gas. Se cargan una sola vez y se descargan cuando han dejado de generar gas9.

Los de régimen semicontinuo se construyen enterrados, se cargan por gravedad una vez al día, en la parte superior flota una campana donde se almacena el gas10.

Los horizontales de desplazamiento también se construyen enterrados semejantes a un canal, se operan a régimen semicontinuo,

7 Feigin et al. 1991 8 Hayas et al.., 1979 9 CEMAT, 1977 10 Viñas, 1994

entrando la carga por un extremo del biodigestor y saliendo el efluente por el extremo opuesto.

Los de régimen continuo se utilizan principalmente para tratamiento de aguas negras; son plantas muy grandes que emplean equipos para proporcionar calefacción y agitación, éstos generalmente son de tipo industrial11.

La FAO propone un prototipo denominado: “Biodigestor plástico de flujo continuo, generador de gas y bioabono a partir de aguas residuales servidas”, el cual es muy sencillo y económico. Las principales características de éste son: se hace con polietileno calibre 8 resistente a la luz ultravioleta (LUV), el tiempo aproximado de retención para la digestión anaerobia de la materia orgánica diluida es de 30 a 40 días en zonas tropicales con temperaturas promedio de 30º C12.

Biodigestor de Cúpula Fija: Tiene como principal característica que trabaja con presión variable y como desventaja se destaca que la presión de gas no es constante y que la cúpula debe ser completamente hermética, ello implica cierta complejidad en la construcción y costos adicionales en impermeabilizantes. Sin embargo este biodigestor presenta la ventaja de que los materiales de construcción son fáciles de adquirir a nivel local, así como la inexistencia de partes metálicas que pueden oxidarse y una larga vida útil si se le da mantenimiento, además de ser una construcción subterránea.

Estos biodigestores son de estructura rígida hecha en materiales como: concreto, bloques o ladrillos). Se recomienda su construcción bajo tierra en suelos en tierra y estables, además su interior debe impermeabilizarse para evitar el escape de gases y del líquido

SALIDA DE BIOGÁS

11 Mandujano, 1981 12 FAO, 1995

SALIDA DE EFLUENTE

CÁMARA DE BIODIGESTIÓN

Biodigestor de campana flotante: Se caracteriza por tener un depósito de gas móvil a manera de campana flotante, esta puede flotar en la masa de fermentación o en un anillo de agua.

Las ventajas de este tipo de planta son que trabajan a presión constante y se puede determinar la cantidad de gas almacenado por el nivel de la campana y este es el único sistema que mantiene constante la presión del gas que se genera.

La desventaja que presenta este tipo de biodigestor es la exposición a la corrosión ya que las campanas son generalmente metálicas. Últimamente se ha experimentado con fibra de vidrio y se han obtenido buenos resultados.

Además, el modelo de campana flotante presenta costos altos de construcción y de mantenimiento, debido al uso periódico de pintura anticorrosivo.

Este Tipo de biodigestores tiene una estructura sólida fija, la cual va enterrada y es hecha en concreto, ladrillos o bloques. La segunda estructura en la mayoría de los casos es una campana de acero que flota sobre la primera estructura.

CAMPANA FLOTANTE

SALIDA FLUENTE ENTRADA DE

EFLUENTE

SALIDA DE BIOGÁS

Biodigestor tipo balón: Este modelo consiste en una bolsa o balón plástico completamente sellado, donde el gas se almacena en la parte superior, aproximadamente un 25% del volumen total. Tiene como desventajas, que debido a su baja presión es necesario colocarle sobrepesos al balón para aumentarla, su vida útil es corta,

de aproximadamente 5 años, y el material Plástico debe ser resistente a la intemperie, así como a los rayos ultravioletas. Su mayor ventaja es que la instalación es rápida y sencilla y el costo, en relación con el modelo de cúpula fija, se reduce en un 50% o más.

El prototipo FAO, denominado “Biodi-gestor de flujo continuo” es el más utilizado para el tratamiento de excretas y generación de biogás, por que es sencillo y económico.

VI. PARTES QUE COMPONEN UN BIODIGESTOR

La fosa: Un hueco en la tierra con paredes longitudinales con un talud de 10%, para evitar el derrumbamiento de las paredes y una pendiente mínima del 0.5% a lo largo del piso que permita el flujo diario del liquido por gravedad. La fosa del Biodigestor debe excavarse en suelo firme, de manera que sus paredes no se derrumben y no queden rocas o piedras cortopunzantes o raíces salientes, pues estas pueden romper la bolsa.

Bolsa: El tubular de polietileno calibre 8, protegido con resina contra luz ultravioleta (LUV), se extiende sobre un piso seco, firme, sin piedras u objetos que pudieran romperlo; luego se dobla a la mitad y se corta en dos tubulares de 12 m de longitud cada uno y en cada extremo (del corte hacia el centro) se dibuja con un marcador una línea de 1 m de longitud, que sirve de guía para amarrar los tubos que salen de las cajas de entrada y salida. Un tubular o bolsa de polietileno se introduce en la otra, emparejando los tubulares sin que queden arrugas o pliegues entre ellos.

Centrado sobre el doblez en que se trazaron las dos líneas de 1 m y a la mitad de la longitud del tubular, se hace una ranura de 1.9 cm (que perfora las dos capas del plástico), desde la parte interna de los tubulares.

Salida del biogás

Por la ranura se introduce el extremo roscado de un conector macho de PVC de 2.54 cm de diámetro, en

el que previamente se coloca una arandela acrílica de 19 cm de diámetro con un empaque de las bolsas. Una vez salida la rosca al exterior de los tubulares, se le inserta el otro empaque con la arandela acrílica, luego se procede a enroscar la hembra sobre la rosca del macho de PVC de 2.54 cm, dándole el mayor ajuste manual posible.

Cajas de entrada y salida: Deben construirse dos cajas en bloques de cemento o ladrillo, las cuales cumplen las funciones de entrada del estiércol y salida del líquido tratado, resultante del proceso. Las cajas cumplen la función de regular el nivel del líquido que se debe mantenerse dentro del Biodigestor.

Tubos conductores de gas: la conducción del gas se lleva desde el biodigestor hasta el sitio donde se colocarán los fogones. La conducción del

biogás generalmente se hace con materiales de pvc. Sin

embargo, en los extremos donde se colocan los fogones o calentadores se incorpora una llave de bronce a la que se le acoplará un tubo galvanizado para que funcione como fogón.

La conducción para el consumo puede hacerse en manguera de polietileno de 1 1/2 pulgadas de diámetro para biodigestores grandes y de 1 pulgada para biodigestores familiares. Es recomendable usar Agrotubo que posee un recubrimiento interno con poca rugosidad lo que permite el paso más fácil del gas porque existe menos roce. La manguera de conducción de gas hacia el sitio de utilización no debe ser enterrada con el fin de evitar la condensación y humedad interna, además deben evitarse las

ondulaciones, pues esto puede permitir la acumulación de agua evitando la salida del biogás. En caso de que se tenga una conducción con longitudes mayores a 100 m es recomendable usar manguera de mayor diámetro y utilizar bolsas de reservorio.

Válvula de seguridad: Con tubería de PVC de 1” (pulgada) se hace una “T”, en un extremo de esta se acopla la manguera que viene del biodigestor y en el otro lado se coloca provisionalmente un tapón.

Esta válvula debe ir cerca al biodigestor en la conducción de gas que sale de este, su función es formar un sello de agua que permita la salida del biogás en condiciones normales, pero que a su vez deje escapar el exceso de presión evitando la ruptura del plástico o la bolsa.

Se hace una “T” con tubería de PVC de 1” pulgada, se acoplan los niples de PVC de 20 cm a los lados del niple de 30 cm hacia abajo. Después se introduce el niple de mayor longitud en el envase plástico y 5 a 6 cm por encima del extremo de este tubo se hacen unos agujeros en este recipiente para controlar el nivel del agua, cuyo nivel debe mantenerse en la mitad, incluso bajo la lluvia. Luego se llena el envase con agua hasta los aguajeros y se procede a asegurarse el tubo con la ayuda de un poste, soporte o amarrándolo a la misma

manguera de conducción, la cual debe ser de un diámetro que entre en el recipiente plástico con agua

Quemador del fogón: El gas puede ser utilizado para calentar los cerdos recién nacidos o de corta edad, a través de calentadores.

VII. MATERIALES NECESARIOS PARA LA INSTALACIÓN DE LA UNIDAD

BIODIGESTORA

• 25 metros de tubular en polietileno transparente calibre 8, de 5 metros de circunferencia (este material varia según la característica del plástico y de la longitud del mismo) la cantidad que sea necesaria.

• 8 baldes circulares plásticos, sin fondo, de 20 litros de capacidad, o 2 alcantarillas de concreto de 12 pulgadas de diámetro.

• 2 metros de manguera plástica transparente y flexible de 1¼ pulgadas de diámetro.

• 1 adaptador macho de PVC de 1'

• 1 adaptador hembra de PVC de 1'

• 1 tee de PVC de 1' de diámetro.

• 2 codos de 90 grados de PVC de 1 pulgada de diámetro.

• 1 tapón liso de PVC de 1 pulgada

• 100 cm de tubería gris de PVC de 1 pulgada de diámetro.

• 1 frasco de pegante para PVC.

• 50 cm de tubería metálica galvanizada de ½ pulgada de diámetro.

• 2 arandelas en acrílico, madera, fibra de vidrio, aluminio o material sintético firme de 20 cm. de diámetro con un agujero central de 1 pulgada.

• 1 frasco plástico transparente, sin tapa, de 2 a 5 litros de capacidad.

• 2 empaques circulares de neumático usado de 25 cm de diámetro.

• 10 correas de neumático usado de 5 cm de ancho por 2 m de largo.

• 8 sacos vacíos de polipropileno (de abono o de concentrado).

• Una alambrilla o esponjilla metálica de lavar ollas.

a) Forma de la bolsa

b) Salida del biogás

• Se toman dos arandelas de neumático y dos arandelas de plástico o de acrílico 2 metros de manguera plástica transparente y flexible de 1¼ pulgadas de diámetro.

• 1 adaptador macho de PVC de 1'

• 1 adaptador hembra de PVC de 1'

• haga un corte de una pulgada en el pliegue superior del plástico a tres metros del extremo de entrada de la unidad Biodigestora y coloca los materiales hasta completar la válvula de salida del biogás.

c) Llenado de la bolsa con humo o aire

Cierre de forma hermética uno de los extremos amarrando con ligas de neumático por el otro extremo introduzca el brazo de una bomba de motor para el inflado con aire hasta su máxima capacidad, para su inmediato, llenado con agua.

d) Llenado de la bolsa con agua

Se introduce una manguera de jardín para el llenado con agua hasta que no permita la salida del agua.

VIII. FORMA DE ALIMENTAR UN BIODIGESTOR

Para la alimentación del biodigestor es necesario contar una fuente de estiércol de cuales quiera de los animales domésticos que garantice una cantidad de 10 a 20 kilogramos estiércol diariamente.

Para mantener el biodigestor funcionando, se le debe introducir una dosis diaria mezclada de: una parte de excretas frescas, por cada cinco a diez partes de agua.

A. Preparación de la mezcla de estiércol y agua Las proporciones de agua y excretas son de 1:4. O sea, por cada 20 kilogramos de excretas se agregan 80 litros de agua.

La eficiente separación de los sólidos garantiza el buen funcionamiento de la unidad Biodigestora

IX. FUNCIONAMIENTO DEL BIODIGESTOR

Para lograr mayor eficiencia en la producción del biogás es necesario contar con un PH entre 6.7 y 7.5, si este es muy ácido la acción de las bacterias metanogénicas se inhibe y aumenta la proporción de gas carbónico en el biogás13. Las causas que pueden producir esto son:

• Cambio excesivo de la carga

• Permanencia por largo tiempo sin recibir

Carga

• Presencia de productos tóxicos en la carga

• Cambio amplio y repentino de la temperatura interna

• La alta acidez se puede corregir al adicionar agua con cal en la fase líquida.

En cuanto a la relación Carbono Nitrógeno tenemos que el estiércol lo convierten en metano (CH4) las bacterias. El Nitrógeno es utilizado en la multiplicación de bacterias y como catalizador, los niveles altos de Nitrógeno pueden llegar a detener la generación de metano. Es de anotar que el estiércol de bovino y porcícola alimentados con dietas altas de proteico, tienen alto contenido de carbono, de ahí la posibilidad de combinar las excretas en el Biodigestor, para balancear el contenido de nutrientes e incrementar la eficiencia en la producción de biogás.

La fermentación anaeróbica de los sólidos orgánicos y su conversión parcial en biogás esta relacionada con la temperatura interna de operación, obteniéndose la

13 Taiganides et al 1963

mayor eficiencia en la digestión de la materia orgánica con una conversión entre los 30ºC a los 40ºC (mesófilos) y entre los 55ºC a 60ºC (termofílicos).

Es importante incrementar la generación del calor durante la fermentación de la materia orgánica (proceso exotérmico), pues a medida que disminuye la temperatura ambiental por efectos de la altura sobre el nivel del mar este proceso de digestión se vuelve más lento y se realiza durante las horas más cálidas del día o utilizando calentadores solares para ello.

Para obtener producción de biogás es necesario alimentar el

biodigestor con la misma frecuencia, además es conveniente que el desagüe de los pisos este conectado directa-mente al biodigestor y que posea un interruptor manual para desviar y evitar la entrada de exceso de agua del lavado, mezclada con las excretas.

X. MANEJO DEL BIODIGESTOR

Es importante tener en cuenta los cuidados que deben tenerse con el biodigestor para lograr una mayor durabilidad y evitar accidentes que causen daños a la bolsa.

Es importante evitar la carga del biodigestor cuando se hace desinfección en los corrales, pues las sustancias utilizadas en esta actividad Pueden afectar los organismos encargados de realizar el proceso descomponedor dentro del biodigestor. Es importante que exista separación de las redes de aguas lluvias y evitar que estas entren al biodigestor, pues estas diluirían el material orgánico y afectaría el proceso de biodigestión.

Si por algún motivo el biodigestor no puede ser cargado directamente con las aguas residuales, este se puede cargar mediante el uso de estiércol y agua en proporción14 1:3 ó 1:4. Además es necesario tener en cuenta que el biodigestor puede cargarse parcialmente con aguas de los inodoros y letrinas.

A. MANEJO Y CUIDADO RUTINARIO DEL BIODIGESTOR Para el manejo y cuidado rutinario del Biodigestor es necesario tomar en cuenta las siguientes recomendaciones:

14 Bui Xuan et al., 1997

Cargar el biodigestor con las aguas residuales requeridas diariamente.

De los canales de conducción y cajas de entrada retirar los materiales que se acumulan allí. (Plástico, ramas y piedras entre otros).

Evitar cualquier entrada excesiva de agua al biodigestor, actuando rápidamente suspen-diendo esta entrada si es el caso.

Revisar con frecuencia si existen fugas de gas en la conducción.

Eliminar las acumulaciones de aguas lluvias sobre la lámina del plástico para evitar que los rayos solares quemen la bolsa.

Revisar semanalmente en nivel de agua en la válvula de seguridad y corregirlo para que se mantenga en una columna de 10 cm por encima del extremo del tubo.

Revisar periódicamente las acumulaciones de agua en las partes más bajas de la conducción del gas.

Revisar que no haya fugas en la bolsa del reservorio de biogás.

Revisar la conducción del gas para detectar posibles fugas en las uniones de las mangue-ras, sobre todo junto a la válvula de seguridad o en cualquier desviación que se haya hecho en la red principal.

XI. PROTECCIÓN DEL BIODIGESTOR

Es importante proteger el biodigestor mediante una cerca y un techo que impida el ingreso de animales y la caída accidental de ramas, u objetos que pueda causar rompimiento, además este evita el ingreso de personas que corren el riesgo de caerse a algunas de las cajas de salida o entrada del estiércol al biodigestor.

Es aconsejable en zonas de pendiente acondicionar unas zanjas alrededor de la fosa con el fin de evitar que entren a esta agua de escorrentía.

Al biodigestor no deben entrar materiales diferentes al estiércol revuelto con agua, pues la arena, tallos, hierbas, madera u otro tipo de residuos procedentes del lavado pueden sedimentarse en el fondo de la bolsa o formar una capa superficial o “nata” que disminuye el espacio útil y eficiencia del sistema.

XII. INCONVENIENTES MÁS FRECUENTES

El plástico muy delgado es susceptible de ruptura, por esto es recomendable el plástico calibre 8.

El plástico muy grueso o de mala calidad, es muy difícil de manipular.

Imperfecciones en la lámina de plástico

La falta de protección de la luz ultravioleta cristaliza o rompe el plástico.

La oxidación y ruptura de las arandelas de materiales poco resistentes a la corrosión, es por esto es recomendable la utilización de estas en materiales como acrílico y aluminio.

La perforación del plástico, por la caída de objetos corto punzantes en la superficie de la bolsa o presencia de piedras, raíces u objetos filados en la fosa de colocación del plástico del biodigestor.

Una inadecuada técnica de amarre de la bolsa a los tubos, permitiendo la salida del biogás.

Colocación de la bolsa del biodigestor torcida o con pliegues en la superficie, reduciendo la superficie de almacenamiento del gas

Adaptadores macho y hembra que no acoplen adecuadamente.

XIII. RECOMENDACIONES

1. Seleccionar Adecuadamente el sitio de excavación de la fosa, que sea un terreno estable y alejado del paso de vehículos.

2. Si se realizan llenos dentro de los movimientos de tierra de la fosa es necesario reforzar estos con gaviones u otro tipo de estructuras que ayuden a soportar el peso del biodigestor.

3. Calcular el tamaño del biodigestor de acuerdo al agua residual a tratar y respetar estos parámetros, de acuerdo a la cantidad de estiércol disponible.

4. No permitir la entrada de aguas lluvias y aguas procedentes de bebederos u otras tuberías al sistema.

5. Debe controlarse la utilización excesiva de las aguas de lavado mediante la colocación de llaves al final de las mangueras y capacitar al personal.

6. Desviar las aguas de lavado cuando estas tienen contenido de desinfectantes.

7. Es necesario proteger el biodigestor por medio de una cerca, entecharlo y hacer las labores de limpieza o roce manualmente sin usar machete.

8. Se recomienda hacer conjunto con el biodigestor un tanque desarenador con el fin de evitar la entrada de sólidos al biodigestor y alargar su vida útil.

9. Revisar frecuentemente la válvula de seguridad.

10. Recubrir con cemento la parte interna de las cajas de entrada y salida del biodigestor.

11. Evitar ondulaciones en la manguera que conduce el biogás y colocar una “T” donde se pueda acumular agua para drenar esta y evitar que se condense.

12. Si la distancia del biodigestor al sitio de consumo es muy grande es recomendable incrementar el diámetro de la manguera y colocar reservorios en la conducción

XIV. USO DEL LÍQUIDO COMO BIOFERTILIZANTE

Servirá como abono para los cultivos y como alimentos para peces. Su uso mejora las propiedades físico, químico y microbiológicas del suelo También puede utilizarse como alimento de los animales, añadiendo miel

para mejorar palatabilidad. Ya que es un producto rico en nutrimentos nutritivos.

XV. PROTECCIÓN DEL BIODIGESTOR

• Para evitar los efectos de los rayos ultra violeta del sol.

• Es necesario la construcción de un techo y cercarlo para evitar la entrada de animales en el sitio del biodigestor

• De ser posible sembrar algunas plantas que sirvan como sombra y que no representes peligro para de daño a la infraestructura del biodigestor.

XVI. REPARACIÓN DEL BIODIGESTOR

El problema más frecuente en los biodigestores plásticos es por la falta de protección (cercamiento y entechado), ocasionándose perforaciones a la bolsa por elementos como piedras, ramas palos puntillas, que caen a la bolsa o a la fosa del sistema, como en algunos casos picotazos de aves.

En este caso si los rotos no son demasiado grandes se pueden parchar, el cual consiste en una lámina de hierro de 3mm de grosor y de un tamaño tal que cubran todo el hueco y un poco más. Ambas láminas deben perforarse juntas, al igual que dos pedazos de neumático del mismo tamaño, de tal forma que puedan introducirse los tornillos que permita ajustarlas,. Una de las láminas se ubica al interior del plástico por el hueco del biodigestor con uno de los pedazos del neumático que también se encuentra perforado para el paso de los tornillos. Estas dos piezas se colocan de forma que cubran todo el hueco, se dobla el plástico en dos capas de forma que quede cubierto el roto y se les hacen las perforaciones necesarias, luego se coloca la otra pieza de neumático perforada con la otra lámina de hierro y finalmente se ponen las tuercas de cada tornillo y se ajusta fuertemente con una llave como lo muestran las fotografías.

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