BIO-GAS, ABONO NATURAL, HARINA PROTEICA Y BIOMASA; A PARTIR DE ALGAS DE LA LAGUNA ALALAY, ESTIÉRCOL PORCINO Y DE GALLINA

POR TRATAMIENTO CON BACTERIAS METANOGÉNICAS Y LOMBRICES ROJAS CALIFORNIANAS.

1. INTRODUCCIÓN.2. ANTECEDENTES.3. OBJETIVOS.3.1. OBJETIVOS GENERALES.3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.4. REVISION BIBLIOGRAFICA.4.1. EL CICLO BIOLÓGICO DE LA VIDA.4.2. ELEMENTOS NUTRITIVOS DE LAS PLANTAS4.2.1. ALGAS4.2.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS4.2.3. REPRODUCCIÓN4.2.4. TIPOS DE ALGAS4.3. BIOCARBURANTES.4.4. EL BIOGAS, ALIMENTACION Y CULTIVO.4.5. LA BIOMASA4.5.1. DERIVADOS DE LA BIOMASA4.6. BIOTECNOLOGÍA.4.6.1. PROCESOS DE FERMENTACIÓN.4.6.2. FERMENTACIÓN METANOGÉNICA.4.6.3. SUSTRATOS UTILIZADOS.4.6.4. CONDICIONES DE FERMENTACIÓN.4.6.5. MICROBIOLOGIA DE LAS FERMENTACIONES4.6.6. LAS BACTERIAS4.6.7. SELECCIÓN DE MICROORGANISMOS4.6.8. CRECIMIENTO MICROBIOLÓGICO5. MERCADO.6. MATERIALES Y MÉTODOS.6.1 MATERIAS PRIMAS.6.2. PRODUCTOS.7. PROCESO PRODUCTIVO.7.1. PROCESO PRODUCTIVO.7.1.1 PRODUCCION ANAEROBICA DE BIOGAS.7.2. BIODIGESTOR.7.3. FASE EXPERIMENTAL.7.4. PROCEDIMIENTO.-7.5. CÁLCULOS Y RESULTADOS.-8. CONCLUSIONES.9. BIBLIOGRAFIA10. ANEXOS

BIO-GAS, ABONO NATURAL, HARINA PROTEICA Y BIOMASA; A PARTIR DE ALGAS DE LA LAGUNA ALALAY, ESTIÉRCOL PORCINO Y DE GALLINA

POR TRATAMIENTO CON BACTERIAS METANOGÉNICAS Y LOMBRICES ROJAS CALIFORNIANAS.

1. INTRODUCCIÓN.

Durante este último siglo, se han producido grandes cambios sociales y avances importantes en las diferentes ramas de la ciencia y el saber de la humanidad. Al igual que un aumento considerable en la población mundial; y como consecuencia un aumento en las necesidades humanas para el diario subsistir. Entre las necesidades primarias de estas industrias se requiere de energía. La energía en los últimos dos siglos fue y es alimentada por hidrocarburos, y como todos perciben estos recursos están en decadencia (están terminándose). Es entonces que se crearon diversas fábricas e industrias con en fin de satisfacer la creciente demanda de estas necesidades; lo cual condujo a serios problemas ambientales por el uso indiscriminado de los recursos naturales, los desechos químicos expelidos al medio ambiente al igual que los miles de toneladas de desechos orgánicos que se botan y que constituyen focos de infección.

Una de las alternativas energéticas que se encuentran son estas energías limpias, las cuales son fuentes energéticas que buscan saciar la demanda energética del planeta, el cual constantemente muestra un crecimiento alarmante. Por tal motivo, el biogás, el biodiesel, la energía solar, la energía eólica, y la energía a base de hidrogeno entre otros

El presente proyecto presenta un tratamiento y aprovechamiento de desechos orgánicos que se botan diariamente en las inmediaciones de la laguna Alalay como materia prima para la producción de biogás mediante dos procesos de cultivo de algas.

Cave destacar que las algas utilizadas son en realidad "micro algas" que se caracterizan por ser organismos unicelulares (su tamaño se encuentra en el rango de los micrómetros) por lo que no son visibles a simple vista ni tienen la forma tradicional de las algas que conocemos en forma de plantas acuáticas. Estas micro algas son caracterizadas por tener la mayor eficiencia en cuanto a la utilización de la luz para producir fotosíntesis (mucho más eficientes que las plantas que viven sobre la tierra). Una de las ventajas que tienen las algas es que al estar suspendidas en el agua (a diferencia de los cultivos tradicionales terrestres), tienen un mejor acceso al O2, CO2 y diversos nutrientes que les ayudan_a_crecer.

2. ANTECEDENTES.

Bolivia no esta exenta de estos problemas ambientales, y este proyecto puede dar solución a los diversos desperdicios orgánicos que se botan diariamente. Estos desperdicios sometidos a una fermentación controlada con microorganismos seleccionados, dan lugar a la generación de bio-gas (CH4), el cual puede ser utilizado para producir electricidad a partir de un generador termoeléctrico. Los residuos líquidos (lixiviados) se constituyen como abono foliar, mientras que los residuos sólidos (fangos), pueden ser transformados en abono orgánico natural, haciendo uso de lombrices de tierra . Dichas lombrices se

multiplicaran progresivamente y constituirán materia prima para la obtención de harina con un alto valor proteico.

3. OBJETIVOS.3.1. OBJETIVOS GENERALES. Obtener bio-gas, abono natural, harina proteica y biomasa; a partir de algas de la laguna

Alalay, estiércol porcino y de gallina por tratamiento con bacterias metanogénicas y lombrices rojas californianas.

3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.

Eliminar la contaminación ambiental que se da por malos olores y focos de infección que se originan, por la descomposición de desperdicios orgánicos.

Llevar a cabo la fermentación metanogénica en un biodigestor. Obtener Bio-gas a partir de algas de la laguna Alalay, estiércol porcino y gallinaza, a

través de bacterias metanogénicas. Producir dióxido de carbono para el cultivo de microalgas. Filtrar y escurrir los lixiviados de la fermentación para producir abono foliar. Obtención de abono orgánico natural (humus) como resultado de la intervención de

lombrices rojas californianas. Obtención de harina proteica por deshidratación y molienda de lombrices rojas

californianas.

4. REVISION BIBLIOGRAFICA.4.1. EL CICLO BIOLÓGICO DE LA VIDA.

Las diversas enciclopedias lo presentan como la serie de etapas desde cualquier etapa de una generación hasta la misma etapa de la generación siguiente, y el diccionario Mosby lo define como: el intervalo de tiempo transcurrido durante la secuencia de acontecimientos desde la concepción y el nacimiento, a lo largo del crecimiento y la maduración, hasta la muerte natural de todo ser vivo.

En los programas educativos se enseña que el mismo se componen de las siguientes etapas: Nacimiento, Nutrición-Crecimiento, Reproducción y Muerte.

Todos los seres vivos se reproducen, esto es, engendran en algún momento otros seres semejantes a ellos. El círculo imaginario que traza un organismo, a lo largo de su itinerario vital, desde las estructuras reproductivas con que se inicia hasta el momento en que alcanza su propia madurez para formar nuevas estructuras reproductivas semejantes a las primeras, se denomina ciclo biológico o ciclo vital, como fuera definido en el párrafo anterior. Si bien hay especies con un mecanismo reproductivo único, muchas otras exhiben, en su ciclo vital, varios de ellos, a pesar de que baste con uno para la conservación de la especie.

En las plantas, los sistemas reproductivos pueden ser de naturaleza sexual o asexual. En cualquiera de los 2 casos, llega un momento en que las células vegetativas, integrantes del cuerpo vegetal, forman células o estructuras complejas que realizan el fenómeno reproductivo, y que, por ello, son designadas “estructuras reproductivas”.

A manera general en los animales complejos, su forma de reproducción se caracteriza por ser de naturaleza sexual pero en la gran variedad de microorganismos existentes en nuestro planeta también se observan diversas formas de reproducción que permiten el crecimiento y conservación de la especie.

4.2. ELEMENTOS NUTRITIVOS DE LAS PLANTAS

La nutrición vegetal es el conjunto de procesos que permiten a los vegetales absorber en el medio ambiente y asimilar los elementos nutritivos necesarios para sus distintas funciones fisiológicas: crecimiento, desarrollo, reproducción…

Los elementos nutritivos indispensables para la vida de una planta se subdividen en dos categorías los macronutrientes y los micronutrientes. Los macronutrientes se caracterizan por sus concentraciones superiores al 0.1% de la materia seca. Entre ellos se encuentran los principales elementos nutritivos necesarios para la nutrición de las plantas, que son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno. Estos cuatro elementos que constituyen la materia orgánica representan más de un 90% por término medio de la materia seca del vegetal. Al cual se añaden los elementos utilizados como abono y enmiendas que son: el potasio, el calcio, el magnesio, el fósforo, así como el azufre.

Macronutrientes esenciales para la mayoría de las plantas vasculares y concentraciones internas consideradas como adecuadas1

ElementoSímbolo químico

Forma disponible para las plantas

Concentración adecuada en tejido

seco, en mg/kg.Funciones

Hidrógeno

H H2O 60000El hidrógeno es necesario para la construcción de los azúcares y por lo tanto para el crecimiento. Procede del aire y del agua.

Carbono C CO2 450000El carbono es el constituyente principal de las plantas. Se encuentra en el esqueleto de numerosas biomoléculas como el almidón o la celulosa. Se fija gracias a la fotosíntesis, a partir del dióxido de carbono procedente del aire, para formar hidratos de carbono que

sirven como almacenamiento de energía a la planta

Oxígeno O O2,H2O,CO2 450000

El oxígeno es necesario para la respiración celular, los mecanismos de producción de energía de las células. Se encuentra en numerosos otros componentes celulares. Procede del aire.

Nitrógeno N 15000

El nitrógeno es el componente de los aminoácidos, de los ácidos nucléicos, de los nucleótidos, de la clorofila, y de las coenzimas.

Potasio K K + 10000

El potasio se produce en la ósmosis y el equilibrio iónico, así como en la apertura y el cierre de los estomas; activa también de numerosas enzimas

Calcio Ca Ca2 + 5000

El calcio es un componente de la pared celular; cofactor de enzimas; interviene en la permeabilidad de las membranas celulares; componiendo la calmodulina, regulador de actividades enzimáticas y también de las membranas.

Magnesio Mg Mg2 + 2000El magnesio es un componente de clorofila; activador de numerosas enzimas.

Fósforo P , 2000

Se encuentra el fósforo en los compuestos fosfatados que transportan energía (ATP, ADP), los ácidos nucléicos varias coenzimas y los fosfolípidos.

Azufre S 1000El azufre forma parte de algunos aminoácidos (cisteína, metionina), así como de la coenzima A

Fuente: Peter H.Raven , Ray F.Evert , Susan E.Eichhorn (trad. de la 7iéme édition américaine Jules Bouharmont et révision scientifique Charles-Marie Evrard), Biologie végétale, 2iéme édition, De Boeck, 2007 ISBN 978-2-8041-5020-4 et d'aprés P.R.Scout, Proceeding of the Ninth Annual California Fertilizer Conference, 1961

Los micronutrientes llamados también oligoelementos no sobrepasan el 0.01% de la materia seca. Son el cloro, el hierro, el boro, el manganeso, el zinc, el cobre, el níquel, el molibdeno, etc. El déficit de alguno de estos elementos puede determinar enfermedades de carencia.

Micronutrientes esenciales para la mayoría de las plantas vasculares y concentraciones internas consideradas como adecuadas2

ElementoSímbolo químico

Forma disponible para

las plantas

Concentración adecuada en tejido

seco, en mg/kgFunciones

Cloro Cl Cl − 100 El cloro se produce en la ósmosis y el equilibrio iónico; probablemente indispensable para las

reacciones fotosintéticas que producen el oxígeno.

Hierro Fe Fe3 + , Fe2 + 100El hierro es necesario para la síntesis de la clorofila; componente de los citocromos y de la nitrogenasa

Boro B H3BO3 20El boro intervine en la utilización del Calcio, la síntesis de los ácidos nucléicos y la integridad de las membranas.

Manganeso

Mn Mn2 + 50

El manganeso es activador de algunas enzimas; necesario para la integridad de la membrana cloroplástica y para la liberación de oxígeno en la fotosíntesis

Zinc Zn Zn2 + 20El zinc es el activador o componente de numerosos enzimas.

Cobre Cu Cu + ,Cu2 + 6El cobre es el activador o componente de algunas enzimas que se producen en las oxidaciones y las reducciones.

Níquel Ni Ni2 + -El níquel forma la parte esencial de una enzima que funciona en el metabolismo

Molibdeno Mo 0,1El molibdeno es necesario para la fijación del nitrógeno y en la reducción de los nitrato

Fuente: Peter H.Raven , Ray F.Evert , Susan E.Eichhorn (trad. de la 7iéme édition américaine Jules Bouharmont et révision scientifique Charles-Marie Evrard), Biologie végétale, 2iéme édition, De Boeck, 2007 ISBN 978-2-8041-5020-4

4.2.1. ALGAS

Especies intermarealesNumerosas algas, junto con unas pocas especies de plantas con flor, representan las especies dominantes que se encuentran en todas las zonas intermareales. Todas estas especies tienen adaptaciones especiales para protegerse de la desecación cuando se hayan expuestas durante la bajamar. La mayoría de las algas marinas son comestibles y se consideran un alimento básico en algunas partes del mundo. Algunos extractos de algas se utilizan en la fabricación de productos como helados y cosméticos.G.I. Bernard/Oxford Scientific FilmsAlgas, grupo de organismos de estructura simple que producen oxígeno al realizar el proceso de la fotosíntesis. Como las plantas, la mayoría de las algas utilizan la energía del

Sol para crear compuestos orgánicos. Sin embargo, las algas no tienen raíces, ni hojas ni otras estructuras propias de las plantas. Son los organismos fotosintéticos más importantes del planeta pues capturan mayor cantidad de energía solar y producen más oxígeno (un subproducto de la fotosíntesis) que todas las plantas juntas. Las algas constituyen, además, el primer eslabón de la mayor parte de las cadenas alimentarias acuáticas, y sustentan una gran diversidad animal.

4.2.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

Con excepción de las cianobacterias, que también han recibido el nombre de algas verdeazuladas, las algas están formadas por células eucariotas —es decir el interior de la célula está organizado en orgánulos separados por una membrana, entre los que se encuentran el núcleo y las mitocondrias. Las cianobacterias son organismos procariotas, es decir organismos unicelulares bastante simples que carecen de núcleo. Sin embargo, como su actual nombre indica, las cianobacterias tienen características similares a las bacterias y las clasificaciones más modernas las incluyen en ese grupo. Un importante orgánulo que se localiza en las algas eucariotas es el cloroplasto, que contiene los pigmentos responsables de capturar la energía del Sol durante la fotosíntesis. En la mayoría de las algas el principal pigmento es la clorofila, el mismo que poseen las plantas. Muchas algas contienen otros pigmentos secundarios, como los carotenoides, que son pardos u amarillos, y las ficobilinas, que son rojas o azules. Los pigmentos secundarios proporcionan a las algas sus característicos colores.Al igual que sucede en las plantas, la mayoría de las algas tienen paredes celulares rígidas compuestas principalmente por celulosa. Una excepción son las diatomeas, cuyas paredes se componen principalmente de sílice. Esta sustancia les proporciona rigidez y forma elaborados patrones que se utilizan para identificar las distintas especies. Muchas algas tienen apéndices similares a látigos, llamados flagelos, unidos a sus paredes. Al batir sus flagelos mediante movimiento rotatorio, estas algas son capaces de desplazarse a través del agua. Unas pocas especies que carecen de paredes celulares rígidas son capaces de extender hacia fuera una parte de su cuerpo para arrastrarse sobre superficies sólidas, de forma parecida a como hacen las amebas.

4.2.3. REPRODUCCIÓN

Ciclo biológico de un algaLas algas se reproducen de diversas maneras. Algunas especies se reproducen asexualmente, otras sexualmente y muchas de las dos formas. En la reproducción asexual un individuo da lugar a otros dos sin combinar su material genético con el de otro individuo. La forma más simple de reproducción asexual es la fisión binaria. Algunas algas pluricelulares, como las del género Sargassum, se reproducen asexualmente mediante fragmentación, en la que cada uno de los fragmentos que proceden del organismo parental origina un nuevo individuo. En un proceso similar, llamado gemación o brotación, una yema se despega del alga pluricelular y origina un nuevo organismo. Muchas algas producen también células especiales, llamadas esporas, capaces de desarrollarse en nuevos organismos. Si estas esporas se mueven mediante flagelos se llaman zoosporas.En la reproducción sexual, se combina el material genético de dos individuos. La forma más simple de reproducción sexual es la conjugación, cuando dos organismos similares se unen e intercambian su material genético. Otras algas pluricelulares llevan a cabo una reproducción sexual más compleja que implica la unión de células reproductoras especiales, llamadas gametos, para formar el cigoto. Muchas algas, como las algas verdes del género Ulva, siguen un esquema reproductivo, llamado alternancia de generaciones, en el que, para completar su ciclo vital, se suceden dos generaciones –una que se reproduce sexualmente y otra que se reproduce asexualmente. La forma haploide, llamada gametofito, origina, mediante mitosis, gametos haploides. Estos gametos se unen y forman un cigoto diploide, que se desarrolla en un organismo diploide, denominado esporofito. El esporofito produce, mediante meiosis, esporas haploides que se desarrollan y forman el gametofito. Las dos generaciones son morfológicamente similares y se dice que son isomórficas. Sin embargo, no todas las algas

que sufren alternancia de generaciones tienen formas haploides y diploides similares. En el ciclo de vida de las algas del género Laminaria, el gametofito y el esporofito son distintos morfológicamente o heteromórficos. El esporofito es más grande y posee una especie de láminas similares a hojas y el gametofito es pequeño y filamentoso.4.2.4. TIPOS DE ALGAS

Los científicos han clasificado las algas de diversos modos. Tradicionalmente los botánicos han estudiado las formas inmóviles, mientras que las móviles, incluso las fotosintéticas, han interesado también a los zoólogos. Sin embargo, una división simplista de las algas en animales y vegetales es incorrecta. Los actuales sistemas de clasificación incluyen las algas en el reino Protoctistas, junto con otros organismos eucariotas que carecen de verdaderos tejidos especializados. En algunas clasificaciones, las líneas filogenéticas con formas pluricelulares se incluyen en el reino Vegetal. Las cianobacterias, sin embargo, se clasifican, junto con las bacterias, en el reino Móneras, que incluye a los organismos procariotas. Este sistema de clasificación continua siendo intensamente debatido al tiempo que las nuevas investigaciones incrementan nuestro conocimiento sobre cómo estos organismos están relacionados entre sí. Las investigaciones actuales sugieren que existen, al menos, 16 líneas filogenéticas (grupos de organismos con un antepasado común). A una línea filogenética se le suele dar la categoría de un filo en zoología y de una división en botánica.

Los principales grupos filogeneticos de algas son las siguientes:

•Diatomeas

•Chlorofita

•Euglenofita

•Dinoflagelada

•Chrysofita

•Faeofita

•Rodofita

•Cianobacteria

• Diatomeas: organismos unicelulares del reino protista, que se caracteriza por una cubierta de sílice de la escultura a menudo intrincado y hermoso. La mayoría de las diatomeas existir por separado, aunque algunos se unen para formar colonias. Por lo general son de color amarillento o pardo, y se encuentran en agua dulce y salada, en suelo húmedo, y en la superficie húmeda de las plantas. Diatomeas de agua dulce y marinos aparecen en mayor abundancia a principios de año como parte del fenómeno conocido como la floración de primavera , que se produce como consecuencia de la disponibilidad de los tanto la luz y los nutrientes (invierno-regenerado). Se reproducen asexualmente por

división celular. Cuando las diatomeas aguatic mueren, caen al fondo, y las conchas, no estar sujeto a la decadencia, se acumulan en el lodo y eventualmente formar el material conocido como tierra de diatomeas. Las diatomeas se puede producir en una forma más compacta como un suave, tiza, roca ligero, llamado diatomita . Diatomita se utiliza como un material aislante contra el calor y el sonido, en la fabricación de dinamita y otros explosivos, y para filtros , abrasivos, y productos similares. Las diatomeas han depositado la mayor parte de la piedra caliza de la tierra, y gran parte del petróleo es de origen diatomeas. El barro superficie de un estanque, zanja o laguna casi siempre producen algunas diatomeas.

• Chlorophyta: la división del reino de los protistas que consiste en el organismo photosyntetic comúnmente conocido como las algas verdes. Las diferentes especies puede ser unicelular, multicelular, coenocytic (que tiene más de un núcleo en una célula), o colonial. Chlorophyta son en gran parte aguatic o marinos, algunos tipos son terrestres, que se producen en suelos húmedos, en los troncos de los árboles, en las rocas húmedas y en los bancos de nieve. Varias especies son altamente especializadas.

• Euglenophyta: phylum pequeña del reino protista, que consiste principalmente de algas unicelulares aguatic. Algunos euglenoids contienen cloroplastos con los pigmentos fotosintéticos, otros son heterótrofos y pueden ingerir o absorber su alimento. La reproducción se produce por la división celular longitudinal. La mayoría vive en agua dulce. El género más característico es Euglena, común en estanques y piscinas, especialmente cuando el agua ha sido contaminada por la escorrentía de los campos o prados en los que se han utilizado fertilizantes. Hay aproximadamente 1000 especies de euglenoids.

• Dinoflagellata: gran grupo de protistis flagelados. Algunas especies son heterótrofos, pero muchos son organismos fotosintéticos contienen clorofila . Varios otros pigmentos pueden enmascarar el verde de las clorofilas. Otras especies son endosimbiontes de animales marinos y protozoos, y desempeñan un papel importante en la biología de los arrecifes de coral. Otros dinoflagelados son depredadores de otros protozoos incoloros, y algunas formas son parásitas. La reproducción para la mayoría de los dinoflagelados es asexual, a través de una simple división de las células después de la mitosis. Los dinoflagelados son componentes importantes del plancton, y como tal son las principales fuentes alimentarias en los océanos más cálidos. Muchas formas son fosforescentes, son en gran parte responsables de la fosforescencia visible por la noche en los mares tropicales. Hay aproximadamente 2000 especies de dinoflagelados.

• Chrysophyta: gran grupo de algas eukariotyes comúnmente llamado alga dorada, que se encuentra principalmente en agua dulce. Originalmente se considera que incluye todas estas formas, excepto las diatomeas y las algas marrones multicelular, pero desde entonces se han dividido en varios grupos diferentes en función de la pigmentación y estructura celular. En crisófitas muchas de las paredes celulares están compuestas de celulosa con grandes cantidades de sílice. Anteriormente clasificados como plantas, contienen la clorofila pigmentos fotosintéticos una y c. Bajo ciertas circunstancias que se reproducen sexualmente, pero la forma usual de reproducción es la división celular.

• Phaeophyta: filo del reino protista compuesta por los organismos comúnmente llamadas algas pardas . Muchas de las algas marinas conocidas en el mundo son miembros de Phaeophyta. Al igual que el marrón crisófitas algas obtienen su color de la presencia, en los cloroplastos de células, de varios pigmentos carotenoides de color marrón, como fucoxathin. Con sólo unas pocas excepciones, las algas marrones son marinas, que crecen en los océanos más fríos del mundo, muchos en la zona de mareas, donde son sometidos a un gran estrés de acción de las olas, mientras que otros crecen en aguas profundas. Hay aproximadamente 1500 especies de Phaeophyta.

• Rhodophyta: filo del reino protista que consiste en los organismos fotosintéticos comúnmente conocidas como algas rojas. Los miembros de la división tienen un característico color rojo o púrpura claro impartida por pigmentos accesorios llamados ficobilinas. Las algas rojas son multicelulares y se caracterizan por una gran cantidad de ramificación, pero sin diferenciación en tejidos complejos. La mayoría de las algas marinas en el mundo pertenecen a este grupo. Aunque las algas rojas se encuentran en todos los océanos, que son más comunes en climas templado – cálidas y tropicales, en los que pueden producirse a mayor profundidad que cualquier otros organismos fotosintéticos. La mayoría de las algas coralinas, que secretan calcio y carbonato de jugar un papel importante en los arrecifes de construcción, pertenecen aquí. Las algas rojas son una parte tradicional de la cocina oriental. Hay 4000 especies conocidas marinas de algas rojas, algunas especies se producen en agua dulce.

• Cyanobacteria: filo de bacterias procariotas aguatic que obtienen su energía mediante la fotosíntesis. Ellos se refieren a menudo como algas azul-verdes , a pesar de que ahora se sabe que no están relacionados con ninguno de los otros grupos de algas, que son todos los eucariotas. Las cianobacterias pueden ser unicelulares o coloniales. Dependiendo de las especies y las condiciones ambientales, las colonias pueden formar filamentos, láminas o bolas huecas incluso. Algunas colonias filamentosas muestran la capacidad de diferenciarse en tres tipos de células diferentes. pesar de su nombre, las diferentes especies puede ser de color rojo, marrón o amarillo; floraciones (masas densas en la superficie de un cuerpo de agua) de una especie rojos se dice que tienen dado el Mar Rojo en su nombre. Hay dos tipos principales de pigmentación. La mayoría de las cianobacterias contienen clorofila a, junto con varias proteínas llamadas ficobilinas, que dan a las células de un típico azul-verde a gris-marrón. A pocos géneros, sin embargo, la falta ficobilinas y tienen clorofila b, así como una, dándoles un color verde brillante. A diferencia de las bacterias, que son heterótrofos descomponedores de los residuos y los cuerpos de otros organismos, las cianobacterias contienen la clorofila pigmento verde (así como otros pigmentos), que atrapa la energía de la luz solar y permite a estos organismos para llevar a cabo la fotosíntesis. Las cianobacterias son, pues, los productores autótrofos de su propio alimento a partir de simples materias primas. De fijación de nitrógeno cianobacterias sólo necesitan nitrógeno y dióxido de carbono para vivir: son capaces de fijar gas nitrógeno, que no puede ser absorbido por las plantas, en amoníaco (NH 3 ), nitritos (NO2) o nitratos (NO3), que puede ser absorbido por las plantas y se convierte en proteínas y ácidos nucleicos. Las cianobacterias se encuentran en casi todos los hábitats imaginables, desde los océanos a agua dulce a la roca desnuda en el suelo. Las cianobacterias producen los compuestos responsables de terrosos olores que detectamos en el suelo y algunos cuerpos de agua. El

limo verdoso en el lado de la maceta húmeda, la pared de su casa o el tronco de ese árbol grande es más probable que sean las cianobacterias que otra cosa. Las cianobacterias han encontrado incluso en la piel de los osos polares, a los que imparten un matiz verdoso. En resumen, las cianobacterias no tienen un hábitat ya que se pueden encontrar casi en cualquier parte del mundo.

4.3. BIOCARBURANTES.

Los biocarburantes o biocombustibles son combustibles que se generan a partir de procesos biológicos, son de origen biológico no fosilizado. Presentan una gran cantidad de ventajas frente los combustibles fósiles, entre ellas producir bastante menos cantidad de C02, principal gas causante del efecto invernadero. Al tratarse estos de recursos inagotables, son excelentes para reemplazar los combustibles que se producen en base al petróleo, el cual escasea y por otro lado produce grandes efectos contaminantes en la atmósfera, como el efecto invernadero entre muchos otros. Este tipo de biocombustibles, están caracterizados por la posibilidad de aplicación a los actuales motores de combustión interna, y ya son muchos los vehículos que se están fabricando para funcionar con este tipo de carburantes.

Existen diferentes tipos de biocombustibles que mencionaremos a continuación:

Bioetanol: Etanol generado a partir de la biomasa o de una fracción biodegradable de residuos.

Biodiésel: éster metílico generado a partir de un aceite vegetal, algas o animal de calidad similar al gasóleo.

Biogás: combustible gaseoso generado a partir de la biomasa de vegetales y/o a partir de la fracción biodegradable de los residuos

Biometanol: metanol generado a partir de la biomasa de vegetales.

Biodimetiléter: dimetiléter generado a partir de la biomasa de vegetales.

BioMTBE (metil ter-butil éter) : combustible generado a partir del biometanol.

Biocarburantes sintéticos: hidrocarburos sintéticos o sus mezclas, generados a partir de la biomasa vegetal.

Aceite vegetal puro: obtenido a partir de plantas oleaginosas mediante presión, extracción u otros procedimientos comparables, crudos o refinados, pero sin modificación química.

4.4. EL BIOGAS, ALIMENTACION Y CULTIVO.

El biogás es la mezcla de gases que se obtienen a partir de la descomposición en un ambiente anaerobio (sin oxígeno) de los residuos orgánicos, como el estiércol animal o los

productos de desecho de los vegetales. En este proceso realizado por bacterias, se libera un mezcla de gases formada por metano (el principal componente del biogás), dióxido de carbono, hidrógeno, nitrógeno y ácido sulfhídrico. Es un combustible económico y renovable; se utiliza en vehículos de motor, para mezclar con el gas del alumbrado y para usos industriales y domésticos. La producción de biogás, además de aprovechar materia considerada como desperdicio, origina como subproducto un fertilizante de calidad excelente. El biogás tiene mucha importancia en los países en desarrollo, y en los industrializados está aumentando la atención por este combustible para intentar reducir la dependencia actual del petróleo.

4.5. LA BIOMASA

La Biomasa, es la abreviatura de masa biológica, cantidad de materia viva producida en un área determinada de la superficie terrestre, o por organismos de un tipo específico. El término es utilizado con mayor frecuencia en las discusiones relativas a la energía de biomasa, es decir, al combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de recursos biológicos. La energía de biomasa que procede de la madera, residuos agrícolas y estiércol, continúa siendo la fuente principal de energía de las zonas en desarrollo. En algunos casos también es el recurso económico más importante, como en Brasil, donde la caña de azúcar se transforma en etanol, y en la provincia de Sichuan, en China, donde se obtiene gas a partir de estiércol. Existen varios proyectos de investigación que pretenden conseguir un desarrollo mayor de la energía de biomasa, sin embargo, la rivalidad económica que plantea con el petróleo es responsable de que dichos esfuerzos se hallen aún en una fase temprana de desarrollo.

4.5.1. Derivados de la Biomasa

Los combustibles derivados de la biomasa abarcan varias formas diferentes, entre ellas los combustibles de alcohol (mencionados anteriormente), el estiércol y la leña. La leña y el estiércol siguen siendo combustibles importantes en algunos países en vías de desarrollo, y los elevados precios del petróleo han hecho que los países industrializados se vuelvan a interesar por la leña. Por ejemplo, se calcula que casi la mitad de las viviendas de Vermont (Estados Unidos) se calientan parcialmente con leña. Los científicos están dedicando cada vez más atención a la explotación de plantas energéticas, aunque existe cierta preocupación de que si se recurre a gran escala a la agricultura para obtener energía podrían subir los precios de los alimentos.

4.6. BIOTECNOLOGÍA.

La biotecnología es la ciencia que hace uso integrado de técnicas y conocimientos de Bioquímica, Microbiología, Genética, Enzimología e innovación tecnológica; para la aplicación de estos en el desarrollo y control de biosistemas o procesos biológicos que se dan en los seres vivos (microorganismos, enzimas, células animales o vegetales seleccionadas), para la producción de bienes y servicios de interés humano en el campo de la guerra biológica, la agricultura y ganadería, las bioindustrias (farmacéutica y alimentaría) y el saneamiento ambiental.

Para el desarrollo y control de todo proceso biológico es necesario disponer de un microorganismo de características idóneas para el proceso, proveer un medio de cultivo adecuado (que contenga todos los nutrientes esenciales en proporciones y cantidades óptimas de producción) y, finalmente, establecer las condiciones fisicoquímicas para el desarrollo de la fermentación. Como resultado se obtendrá una cantidad de microorganismos mayor que la inicial y diversos productos de interés humano (antibióticos, enzimas, ácidos orgánicos, solventes, aminoácidos, etc.) Un proceso biológico puede representarse en forma esquemática, de la siguiente manera:

MICROORGANISMOS + SUBSTANCIAS NUTRITIVAS + CONDICIONES (substratos) AMBIENTALES

MICROORGANISMOS + PRODUCTOS + CO2 + ∆H= -240 Kcal/Kg

4.6.1. PROCESOS DE FERMENTACIÓN.

La fermentación es la transformación de una sustancia orgánica (generalmente carbohidratos) en otra utilizable, producida mediante un proceso metabólico por microorganismos o por enzimas que provocan reacciones de oxidación-reducción, de las cuales el organismo productor deriva la energía suficiente para su metabolismo. Las fermentaciones pueden ser anaeróbicas, si se producen fuera del contacto con el aire, o aeróbicas si tienen lugar en presencia de oxigeno. Los diversos tipos de fermentaciones en la industria de alimentos se pueden clasificar en: fermentaciones no alcohólicas (panadería, vegetales fermentados, ensilado), fermentaciones alcohólicas (vino, cerveza, sidra, destilados, vinagre), fermentaciones cárnicas (embutidos crudos curados, jamón serrano, productos de pescado fermentado) y fermentaciones lácticas (yogur, quesos, bebidas lácticas alcohólicas).

Un proceso de fermentación típico es esencialmente un proceso que se lleva acabo en un recipiente llamado fermentador o en general, biorreactor, mediante el cual determinados sustratos que componen el medio de cultivo son transforma dos por acción microbiana en metabolitos y biomasa. El microorganismo va aumentando en su concentración en el transcurso del proceso al mismo tiempo que el medio se va modificando y se forman productos nuevos como consecuencia delas actividades catabólicas y anabólicas. Los dos fenómenos crecimiento y formación de producto, tienen lugar durante el desarrollo del proceso simultáneamente o no según los casos.

[C, H, N, O, S, P, metales, vitaminas, etc.]

[bacterias, levaduras, hongos, algas, tejidos celulares, etc.]

[pH, temperatura, agitación, oxígeno disuelto, viscosidad

[aerobio o anaerobio]

[antibióticos, alcoholes, ac. orgánicos, enzimas, efluentes depurados, etc.]

[biomasa][calor liberado]

4.6.2. FERMENTACIÓN METANOGÉNICA.

La generación de biogás, mezcla constituida fundamentalmente por metano (CH4) dióxido de carbono (CO2), y pequeñas cantidades de hidrógeno (H), sulfuro de hidrógeno (SH2) y nitrógeno (N) constituye un proceso vital dentro del ciclo de la materia orgánica en la naturaleza.

Las bacterias metanogénicas en efecto constituyen el último eslabón de la cadena de microorganismos encargados de digerir la materia orgánica y devolver al medio los elementos básicos para reiniciar el ciclo. Se estima que anualmente la actividad microbiológica libera a la atmósfera entre 590 y 880 millones de toneladas de metano. La fermentación anaeróbica involucra a un complejo número de microorganismos de distinto tipo los cuales pueden ser divididos en tres grandes grupos principales. La real producción de metano es la última parte del proceso y no ocurre si no han actuado los primeros dos grupos de microorganismos.

Las bacterias productoras del biogás son estrictamente anaeróbicas y por lo tanto sólo podrán sobrevivir en ausencia total de oxígeno atmosférico.

Otra característica que las identifica es la sensibilidad a los cambios ambientales debido a lo cual será necesario un mantenimiento casi constante de los parámetros básicos como la temperatura.

Fase de hidrólisis

Las bacterias de esta primera etapa toman la materia orgánica virgen con sus largas cadenas de estructuras carbonadas y las van rompiendo y transformando en cadenas más cortas y simples (ácidos orgánicos) liberando hidrógeno y dióxido de carbono.

Este trabajo es llevado a cabo por un complejo de microorganismos de distinto tipo que son en su gran mayoría anaerobios facultativos.

Fase de acidificación

Esta etapa la llevan a cabo las bacterias acetogénicas y realizan la degradación de los ácidos orgánicos llevándolos al grupo acético CH3-COOH y liberando como productos Hidrógeno y Dióxido de carbono.

Esta reacción es endotérmica pues demanda energía para ser realizada y es posible gracias a la estrecha relación simbiótica con las bacterias metanogénicas que substraen los productos finales del medio minimizando la concentración de los mismos en la cercanía de las bacterias acetogénicas. Esta baja concentración de productos finales es la que activa la reacción y actividad de estas bacterias, haciendo posible la degradación manteniendo el equilibrio energético.

Fase metanogénica:

Las bacterias intervinientes en esta etapa pertenecen al grupo de las achibacterias y poseen características únicas que las diferencian de todo el resto de las bacterias, se cree que pertenecen a uno de los géneros más primitivos de vida colonizadoras de la superficie terrestre.

La transformación final cumplida en esta etapa tiene como principal substrato el acético junto a otros ácidos orgánicos de cadena corta y los productos finales liberados están constituidos por el metano y el dióxido de carbono.

El siguiente gráfico resume las distintas características de cada una de las etapas vistas que por simplificación se han agrupado en dos fases (ácida que involucra la de hidrólisis y acidificación y la metanogénica), con los principales compuestos químicos intervinientes.

4.6.3. SUSTRATOS UTILIZADOS.

El microorganismo requiere para su crecimiento una fuente de energía y una fuente de materia. En la mayoría de las fermentaciones industriales, la fuente de energía y la de materia son las mismas (azúcares provenientes de frutas, melaza, remolacha, etc.). Es necesario que la fuente de materia orgánica (sustrato) contenga todas las fuentes de elementos constitutivos de la masa celular (aditivos nitrogenados y minerales), en las proporciones requeridas para la composición interna del organismo. La conversión del sustrato a células es un factor importante, que determina el rendimiento. Por tanto el sustrato debe reunir ciertas condiciones y características como ser: eficiencia de conversión, pre-tratamiento, toxicidad, precio, disponibilidad y abundancia.

4.6.4. CONDICIONES DE FERMENTACIÓN.

Una vez que el sustrato y el microorganismo han sido seleccionados es necesario encontrar las condiciones de operación más adecuadas y que optimicen el sistema. Las variables a ser ajustadas son: pH, temperatura, productividad, relación carbono/nitrógeno y nivel de aireación. Estas variables se asocian a los costos del producto, del equipo y al control del proceso. Toda fermentación metanogénica es conducida por cepas de achibacterias, que están ya presentes en el estiércol. El proceso se desarrolla anaerobicamente, por lo general a temperaturas de 30 - 35º C.

4.6.5. MICROBIOLOGIA DE LAS FERMENTACIONES

La fermentación, descubierta por Louis Pasteur, es un proceso anaeróbico, ya que se produce en ausencia de oxígeno, que puede ser producida por bacterias. La fermentación alcohólica transforma hidratos de carbono (generalmente azúcares como glucosa) en el etanol de las bebidas alcohólicas (vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc).

La fermentación butírica, caracterizada por la aparición de olores pútridos, se produce a partir de la lactosa o ácido láctico con formación de ácido butírico y gas. Una aplicación

actual como nuevo biocombustible es el gas obtenido a partir de los excrementos, tanto animal como humano (en China hay más de 10 millones de fermentadoras). La fermentación láctica utiliza glucosa para obtener energía, siendo el producto de desecho el ácido láctico. Gracias a ella se elaboran los yogures y los quesos. La fermentación pútrida origina productos malolientes y es el causante de las manchas verdosas del queso roquefort o el olor a pies. Hay procesos de fermentación aeróbica incompleta, como el que produce la bacteria Acetobacter, que transforma el vino el vinagre.

Metanogénesis es la formación de metano por micro organismos. Es una forma de metabolismo microbiano muy importante y extendida. En la mayoría de los entornos, es el paso final de la descomposición de la biomasa

Los organismos capaces de realizar la metanogénensis se llaman metanógenos. Las bacterias que realizan la metanogénesis no tienen núcleo ni orgánulos separados por membranas es decir, son procariotas. Los metanógenos son un grupo muy antiguo de organismos, miembros de las arqueobacterias (o arqueas).

Los metanógenos son anaerobios estrictos, mueren en presencia de oxígeno, por lo que sólo se encuentran en entornos en los que el oxígeno es reducido. Sobre todo son entornos que experimentan una descomposición de materia orgánica, como terrenos pantanosos, el tracto digestivo de los animales y sedimentos acuáticos. La metanogénesis también se da en zonas donde no hay presencia de oxígeno ni descomposición de materia orgánica, como el subsuelo profundo terrestre, las fuentes hidrotermales de las profundidades marinas y las reservas de petróleo.

4.6.6. LAS BACTERIAS

Bacteria, es el nombre que reciben ciertos organismos unicelulares visibles solo a través del microscopio y que constituyen uno de los tres dominios en que se dividen los seres vivos. Carecen de núcleo diferenciado y se reproducen por división celular sencilla. Las bacterias son tan pequeñas que solo pueden observarse con ayuda de un microscopio que las amplíe al menos 500 veces su tamaño real. La mayoría de las bacterias presentan forma de bastón, esfera o espiral. Las bacterias con forma de bastón reciben el nombre de bacilos. Las bacterias esféricas se llaman cocos y las que presentan forma espiral o en tirabuzón se denominan espirilos.

En 1970, Carl Woese, un microbiólogo de la Universidad de Illinois, realizo una nueva clasificación de los seres vivos estudiando sus ácidos nucleicos. La filogenia molecular estableció tres grupos principales de organismos, que Woese llamó dominios. Un dominio llamado Eukarya (Eucariota), que comprende todos los organismos con un núcleo verdadero y que incluye todas las plantas y los animales, y otros dos dominios, que recibieron el nombre de Archaea y Bacteria, formados por organismos procariotas sin núcleo verdadero. Anteriormente las arquebacterias, que componen el dominio Archaea, fueron clasificadas con las bacterias dentro del reino Móneras.

Las arqueas metanógenas son microorganismos procariontes que viven en medios estrictamente anaerobios y que obtienen energía mediante la producción de gas natural, el metano (CH4). Gracias a esta característica, este tipo de organismo tiene una gran importancia ecológica, ya que interviene en la degradación de la materia orgánica en la naturaleza, y en el ciclo del carbono.[]

Las metanógenas son un grupo filogenéticamente heterogéneo en donde el factor común que las une es la producción de gas metano y sus cofactores únicos.

De acuerdo al análisis filogenético del ARN ribosómico 16S, las metanógenas están clasificadas en el grupo de los procariontes, y en el subgrupo de las arqueas. Esto se puede confirmar al ver que las metanógenas son microorganismos unicelulares sin núcleo definido y su pared celular no es de peptidoglucano como la de las bacterias, sino de pseudomureína.

Más específicamente, dentro del dominio Archaea, existen cuatro filos diferentes: el filo Crenarchaeota, formado por especies marinas y por hipertermófilos, el filo Korarchaeota constituido hasta donde sabemos por termófilos, el filo Nanoarchaeota que comprende un sola especie y el filo Euryarchaeota, donde justamente se encuentran las metanógenas y los halófilos extremos.

Actualmente, se conocen cerca de sesenta especies diferentes de metanógenas, y a pesar de constituir un grupo filogenético coherente, este grupo no es homogéneo. Existen grandes diferencias fisiológicas y morfológicas entre ellas. Por este motivo se han hecho cuatro subdivisiones, formando las siguientes clases: Methanobacteria, Methanococci, Methanomicrobia y Methanopyri. Estas clases se subdividen en órdenes y familias. De la misma forma, las familias se dividen en géneros, y después en especies.[2]

Lo interesante, es que en cada familia y hasta en cada género, encontramos organismos con morfología diferente, por ejemplo, dentro de la familia Methanomicrobiaceae, hay metanogenas en forma de cocos, de espiral y de bastón. De la misma forma, dichos microorganismos, se encuentran en diferentes ambientes, y por ende, tienen metabolismos diferentes, al reducir sustratos diferentes para obtener metano

4.6.7. SELECCIÓN DE MICROORGANISMOS

En una fermentación espontánea, la presencia de microorganismos no deseables puede disminuir los rendimientos de la fermentación, debido a la producción de metabolitos que no son de interés. Por el contrario una fermentación con microorganismos seleccionados permite no solo acortar el tiempo de desarrollo de estos, sino que también asegura una fermentación controlada con cepas de características conocidas. El criterio de selección de un microorganismo no solo se limita a aquel que pueda efectuar la reacción deseada, sino al que pueda:

- efectuar el cambio bioquímico necesario en poco tiempo- producir el rendimiento máximo a partir del sustrato específico, con un mínimo de

atención- mantener su actividad de una generación a otra con un crecimiento competitivo- tolerancia a condiciones adversas

- producción de compuestos organolépticos deseablesAunque muchas cepas de una especie no satisfacen todos los requisitos dentro de un

proceso, es posible encontrar, aclimatar, mutar o criar cepas específicas con cualidades adecuadas, mediante técnicas biotecnológicas como la identificación, el aislamiento de microorganismos de la flora epifítica y la manipulación genética de estos.

4.6.8. CRECIMIENTO MICROBIOLÓGICO

Las bacterias en una primera instancia crecen y se multiplican lentamente y después su incremento, llega a ser de forma exponencial. En el crecimiento microbiano se distinguen cuatro fases:

Latencia.- Adaptación de las células a las nuevas condiciones del medio de incubación al que han sido transferidas. Las células no crecen inmediatamente sino después de este tiempo de latencia.

Crecimiento exponencial.- Las células se dividen regularmente a ritmo constante. En condiciones apropiadas, el grado de desarrollo es máximo.

Estacionaria.- El número de células no se incrementa más porque los nutrientes del medio se van agotando y posibles sustancias tóxicas pueden ir acumulándose.

Muerte celular.- Las células mueren a una velocidad mayor a la que se originan debido al agotamiento total de los nutrientes o la excesiva acumulación de sustancias tóxicas.

5. MERCADO.

El estudio de mercado se lo efectúa realizando encuestas a diversas explotaciones agrícolas, ganaderas y avícolas, con el fin de obtener información sobre el tratamiento que realizan sobre sus desechos o que utilidades les dan y a la vez obtener el grado de aceptación del proyecto para su posterior implementación en las respectivas explotaciones.

6. MATERIALES Y MÉTODOS.

6.1 MATERIAS PRIMAS.Las materias primas utilizadas son macrofitas, estiércol porcino y gallinaza,

pudiendo utilizarse también otro tipo de estiércoles o residuos agrícolas. Estos se constituyen en los principios nutritivos de los microorganismos los cuales serán descompuestos a compuestos sencillos de carácter inorgánico, constituyéndose en fuente de energía y nutrientes para plantas en explotaciones agrícolas.

Tabla 1: Composición media de estiércoles frescos de diferentes animales domésticos (como porcentaje de la materia seca).

Vacunos Porcinos Caprinos Conejos GallinasMateria orgánica (%) 48,9 45,3 52,8 63,9 54,1Nitrógeno total (%) 1,27 1,36 1,55 1,94 2,38Fósforo asimilable (P2O5, %) 0,81 1,98 2,92 1,82 3,86Potasio (K2O, %) 0,84 0,66 0,74 0,95 1,39Calcio (CaO, %) 2,03 2,72 3,2 2,36 3,63

Magnesio (MgO, %) 0,51 0,65 0,57 0,45 0,77

6.2. PRODUCTOS.

Entre los productos que se obtendrán en la planta procesadora:

Bio-gas.- Este producto se lo utilizara como fuente de energía como combustible o para la producción de electricidad dentro de una explotación.Abono Natural.- Se constatará la calidad del abono obtenido y las ventajas que este presenta frente a los abonos químicos, presentes en el mercado; con el fin de establecer una fuerte competencia. La demanda en el mercado se evaluará realizando un estudio, en base a datos históricos sobre las importaciones de diferentes fertilizantes químicos y sus múltiples aplicaciones. Harina Proteica.- Este producto está enfocado a su utilización como alimento en granjas avícolas. Por tanto es de vital importancia evaluar el valor nutritivo de este, y establecer como un producto alternativo, frente a otros productos alimenticios similares. Biomasa.- Es materia prima para producir aceite vegetal, y a partir de este aceite vegetal se realiza biodiesel.

7. PROCESO PRODUCTIVO.

7.1. PROCESO PRODUCTIVO. El proceso productivo esta dado por las siguientes etapas:7.1.1 PRODUCCION ANAEROBICA DE BIOGAS.

La producción de biogás se lleva a cabo en un biodigestor que promueve las condiciones ideales para el desarrollo y proliferación de las bacterias arqueas metanógenas, que obtienen energía transformando los diferentes ácidos orgánicos en metano y dióxido de carbono. Este proceso es conducido por un largo y variado grupo de microorganismos que cooperan entre si, para degradar el estiércol ya que por si solos no podrían degradarlo.

La descomposición anaeróbica de materia orgánica compleja en metano y dióxido de carbono es un proceso multi-etapa. Las principales etapas son hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis.Degradación anaeróbica de material orgánico.

7.2. BIODIGESTOR.El Biodigestor, se muestra

esquemáticamente en la figura, esta construido en acero al carbón (con volumen de 122 litros), equipado con cuatro placas deflectoras y un agitador de turbina con 6 aspas e inclinación de 45º, montado en la base del tanque. Este sistema permite una mezcla uniforme y una distribución uniforme de la temperatura.

El reactor tiene una tapa superior falsa que mediante un empaque de goma y 24 pernos a presión soporta una presión de 6 bares, provisto de un manómetro que mide la presión en su interior, y un termómetro de pared con un bulbo de 15 cm de longitud.

El reactor tiene sistema de carga y retiro de material provisto de tapón con rosca y válvulas de bola, además de salida de biogás por la parte superior conectado con manguera plástica hacia un botellón de colección de biogás de 700 mL de capacidad.

El motor agitador es monofásico, posee una potencia de 0,5 hp y trabaja a 700 rpm.El volumen de trabajo del digestor es de 80 litros, aproximadamente las 2/3 partes de su

capacidad. El biogás fue colectado en el recipiente colector por desplazamiento de agua acidificada

(pH= 2) y este volumen fue medido diariamente a presión ambiente. La temperatura fue

AIREACIÓN

BIOREACTOR

TAMIZADO

HUMUS

FILTRADO

SECADO MOLIDO

HARINAPROTEIC

A

ABONOFOLIAR

FERMENTACIÓN(BIODIGESTOR)

FILTRO

FILTRO

BIO-GAS

ALMACEN

TRITURADO

MEZCLADO

mantenida y controlada a temperatura mesofílica (25 – 35ºC) mediante circulación de vapor saturado a través de un serpentín de cobre que lo rodea.

Para minimizar las pérdidas de calor de biodigestor hacia el medio por transferencia de calor a través de su pared; posee un encamisado de fibra y plastoformo sujetado por una tela licrada.7.3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DESECHOS ORGÁNICOS

AGUA H2S

CH4 HNO3 CO2 CO2 CH4 H2S NH3 H2O

H2O H2S

NH4NO3 CH4, CO2, H2O

LOMBRICES

7.3. FASE EXPERIMENTAL.MATERIALES

- Balanza- Moledora de grano - Recipientes de plásticos- Biodigestor- Manguera de plástico y goma- Embudo - Cuba de vidrio- Tubo fluorescente quemado- Filtro de gasolina- Dos embases de suero- Cucharas- Olla a presión - Tubo de cobre para refrigeración 3/16”- Habitáculo de lombrices- Cocina a gas

INSUMOS- Agua- Estiércol porcino- Estiércol de gallina- Acido nítrico- Lombrices rojas californianas- Virutas de hierro

7.4. PROCEDIMIENTO.-

Para la obtención de biogás, abono orgánico generación de electricidad y harina proteica se deben seguir los siguientes pasos:

Cargar el biodigestor con una solución al 20% en estiércol, utilizando una relación de uno de gallina por tres de cerdo. La mezcla de estiércoles se trituran en la moledora y se mezcla con agua.

Fermentar en el biodigestor por un lapso de 10 días a una temperatura de 30ºC, midiendo volúmenes cada 5 horas.

El gas formado es liberado y conectado mediante una manguera hacia una cocina a gas, sobre la cual existe una olla a presión en cuyo interior se encuentra agua. Generándose vapor que es utilizado para mantener constante la temperatura del biodigestor y producir en una turbina electricidad mediante un generador eléctrico.

Se descarga el biodigestor y se filtran los lixiviados. Los líquidos se constituyen en abono foliar; mientras que los sólidos (fangos), previamente aireados se introducen al habitáculo de lombrices.

Las lombrices transforman los fangos en abono orgánico con una excelente carga microbiana.

Las fracciones obtenidas se purifican en la columna de fraccionamiento obteniéndose los alcoholes: metanol y etanol.

Las lombrices excedentes son retiradas del criadero, por tamizado y luego secadas al sol.

Las lombrices se cas se muelen en una moledora, constituyendo la harina proteica.

7.5. CÁLCULOS Y RESULTADOS.-

Dentro los cálculos que se deben llevar a cabo están: Efectuar un balance de masa para cada una de las etapas de proceso. Determinar los rendimientos de obtención de biogás, abono orgánico, electricidad y

harina proteica.

8. CONCLUSIONES.

La producción de biogás es una fuente de energía alterna que abarata los costos por energía en una explotación agrícola, mientras que los demás derivados se usan como abono orgánico bastante cotizado y la harina de lombriz como fuente de alimento para aves y peces.

9. BIBLIOGRAFIA

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VIEIRA, M. I. 1997 Minhocas dao lucros Prata editora e distribuidora Ltda., Sao Paulo- Brasil.

10. ANEXOS

a, b. plantas anfibias o palustresc, d. plantas acuáticas arraigadas con hojas flotantesc, d. plantas acuáticas arraigadas con hojas flotantese, f. plantas acuáticas arraigadas totalmente sumergidase, f. plantas acuáticas arraigadas totalmente sumergidasg, h. plantas acuáticas libres, sumergida (g), y flotante libreg, h. plantas acuáticas libres, sumergida (g), y flotante libre(h).(h).