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PROPUESTA DE UTILIZACION DE CASCARAS DE NARANJA COMORECURSO ENERGETICO Y BIOFERTILIZANTE APROVECHABLE,

MITIGADO ASI LA CONGESTIÓN DE DESECHOS ORGANICOS EN LOSMERCADOS DE COCHABAMBA

Introducción

En la búsqueda de alternativas, el biogás surge como una posibilidad valiosa para nuestro país.

Este material combustible, es una mezcla de gases cuyos componentes principales son el metano

y el dióxido de carbono y se produce como resultado de la fermentación de la materia orgánica en

ausencia de aire por la acción de un grupo de microorganismos.

Al mismo tiempo, la demanda de gas sigue aumentando al compás del crecimiento de la poblacióny la economía.

Producción de biogás

Planteamiento del problema

El proyecto surge a partir de la necesidad de aprovechar los residuos

orgánicos que se acumulan en los mercados de Cochabamba, se realiza una

propuesta para producir biogás a partir de cascaras de naranja, que puede

ser utilizado para la cocción de alimentos en la cocina.

e sugiere implementar esta propuesta de obtención de biogás en un área

rural donde la relación costo!bene"icio es considerable, ya que el área

urbana ya cuenta con redes de transporte de gas domiciliarias.

#bjetivos

Principal

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Proponer una alternativa de utilización de cascaras de naranja como recurso

energ$tico %biogas& y bio"ertilizante %biol&, para reducir los desechos

organicos de los mercados de la ciudad de Cochabamba.

Espec'"icos

Estudiar el lugar donde se realizara el proceso de obtención de

biogás. (ecolectar y acondicionar materia prima orgánica.

)eterminar y seleccionar el tipo de reactor %discontinuo o de

r$gimen estacionario& *nalizar la materia prima disponible, calcular la carga volum$trica ,

construir el biodigestor y sistema de almacenamiento de biogás. (ealizar pruebas para estimar el volumen de biogás producido

mediante el m$todo de recogido por agua. Proponer un sistema de remoción de sul"uro de hidrogeno.

+-IIC*CI#/

0a tecnolog'a de los biodigestores "amiliares se ha dicho que no es la

solución a nada en particular, pero que participa de la solución de m1ltiples

problemas. )esde un punto de vista ambiental, un biodigestor supone un

manejo adecuado de los residuos pecuarios, evitando "ocos de in"ección,contaminación de acu'"eros y mejorando la higiene. Evita la emisión de gases

de e"ecto invernadero a la atmos"era por la descomposición libre del

esti$rcol, y reduce su impacto al trans"ormar el metano en C#2 %con e"ecto

invernadero 23 veces menor&. *l desplazar el consumo de le4a evita la

de"orestación y perdida de "ertilidad de los suelos, as' como disminuye la

carga de trabajo en la b1squeda le4a, labor que suele recaer en mujeres y

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ni4os. Es este grupo, mujeres y ni4os, los que mayores problemas

respiratorios y de in"ección su"ren por cocinar con le4a, que al ser esta

combustible sustituido por biogás ya no se produce estas a"ecciones a la

salud. El aumento de productividad de las actividades agropecuarias al

aplicar biol sobre los cultivos, es un hecho medido y contrastado, que

incentiva la autoproducción de un "ertilizante orgánico, desplazando a los

qu'micos, y un modo de agricultura ecológicamente sustentable. *demás, al

aumentar la productividad de los cultivos, se incide en no seguir

incrementando la "rontera agr'cola. Este impacto en la producción tiene

e"ectos directos en los ingresos de los productores, pudiendo ayudar a salir

de la pobreza a los sectores más empobrecidos.

undamento teorico

0os 5iocombustibles provienen de la biomasa, o materia orgánica que

constituye todos los seres vivos del planeta. 0a biomasa es una "uente de

energ'a renovable, pues su producción es mucho más rápida que la "ormación

de los combustibles "ósiles.

0a obtención de biocombustibles eg1n la naturaleza de la biomasa y el tipo

de combustible deseado, se pueden utilizar di"erentes m$todos para

obtener biocombustibles6 procesos mecánicos %astillado, trituración,compactación&, termoqu'micos %combustión, pirolisis y gasi"icación&,

biotecnológicos %micro bacterianos o enzimáticos& y e7tractivos. En la

siguiente tabla se presenta una s'ntesis de estos principales procesos de

trans"ormación y de los biocombustibles derivados, as' como las aplicaciones

más "recuentes en cada uno de ellos.

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uente6 http6!!usuarios.lycos.es!biodieseltr!hobbies8.html

El biogás es una mezcla gaseosa "ormada principalmente de metano y

dió7ido de carbono, pero tambi$n contiene diversas impurezas. 0a

composición del biogás depende del material digerido y del "uncionamiento

del proceso. Cuando el biogás tiene un contenido de metano superior al 89:

es in"lamable.

0a digestión anaeróbica es un proceso biológico complejo y

degradativo en el cual parte de los materiales orgánicos de un

substrato %residuos animales y vegetales& son convertidos en biogás,

mezcla de dió7ido de carbono y metano con trazas de otros elementos, por

un consorcio de bacterias que son sensibles o completamente inhibidas por

el o7'geno o sus precursores %e.g. ;2#2&.

En la digestión anaeróbica, los microorganismos metanog$nicos desempe4anla "unción de enzimas respiratorios y, junto con las bacterias no

metanog$nicas, constituyen una cadena alimentaria que guarda relación con

las cadenas enzimáticas de c$lulas aeróbicas. )e esta "orma, los

residuos orgánicos se trans"orman completamente en biogás que abandona

el sistema. in embargo, el biogás generado suele estar contaminado con

http://usuarios.lycos.es/biodieseltr/hobbies4.htmlhttp://usuarios.lycos.es/biodieseltr/hobbies4.html

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di"erentes componentes, que pueden complicar el manejo y aprovechamiento

del mismo.

El proceso anaeróbico se clasi"ica como "ermentación anaeróbica o

respiración anaeróbica dependiendo del tipo de aceptores de electrones.

0a respiración anaeróbica es un proceso biológico de o7ido

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ácidos grasos orgánicos y otros compuestos policarbonados?

b. las acetog$nicas, productoras de hidrógeno?

c. las homoacetog$nicas, que pueden convertir una cantidad considerable de

compuestos carbonados en ácido ac$tico?

d. las metanog$nicas, productoras del gas metano, principal componente del

biogás, con una proporción de 8@ a A@ : de metano %C;8&.

Composición qu'mica del biogás 

Es importante aclarar que este gas puede usarse como combustible sólo

cuando el metano se encuentra en concentraciones mayores o iguales a 9@

:.

El biogás se obtiene al descomponerse la materia orgánica debido a la acción

de cuatro tipos de bacterias, en ausencia de o7'geno6

a. las hidrol'ticas, que producen ácido ac$tico, compuestos monocarbonados,

ácidos grasos orgánicos y otros compuestos policarbonados?b. las acetog$nicas, productoras de hidrógeno?

c. las homoacetog$nicas, que pueden convertir una cantidad considerable de

compuestos carbonados en ácido ac$tico?

d. las metanog$nicas, productoras del gas metano, principal componente del

biogás, con una proporción de 8@ a A@ : de metano %C;8&.

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0os procesos anaeróbicos, al igual que muchos otros sistemas

biológicos, son "uertemente dependientes de la temperatura. 0a velocidad

de reacción de los procesos biológicos depende de la velocidad de

crecimiento de los microorganismos involucrados que a su vez, dependen de

la temperatura. * medida que aumenta la temperatura, aumenta la velocidad

de crecimiento de los microorganismos y se acelera el proceso de digestión,

dando lugar a mayores producciones de biogás.

Marco referencial

El proceso de producción de biogás se realizo enla localidad de tiquipaya con

temperatura promedio en le mes octubre de 2@ Bc,, en la provicia de cerca

do Cochabamba.

Marco histórico

El hombre y la energía

El ser humano, como todo ser vivo, depende del entorno para obtenerenerg'a. Previo al desarrollo industrial, el hombre utilizaba los animales, los

vegetales, la "uerza del viento y del agua para obtener la energ'a necesaria

para sus "unciones vitales, para producir calor, luz y transporte. 0uego, el

hombre pasó a utilizar "uentes de energ'a almacenada en recursos "ósiles,

primero "ue el carbón y posteriormente el petróleo y el gas natural.

*ctualmente, los combustibles "ósiles y la energ'a nuclear proporcionancada a4o alrededor del @: de la energ'a que se utiliza en el mundo. Pero las

reservas de combustibles "ósiles son limitadas y, en mayor o menor grado,

son contaminantes.

)esde mediados del siglo DD, con el crecimiento de la población, la

e7tensión de la producción industrial y el uso masivo de tecnolog'as,

comenzó a crecer la preocupación por el agotamiento de las reservas de

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petróleo y el deterioro ambiental. )esde entonces, se impulsó el desarrollo

de energ'as alternativas basadas en recursos naturales renovables y menos

contaminantes, como la luz solar, las mareas, el agua, y la bioenerg'a

proveniente de los biocombustibles.

En el año 1776 el científico italiano Volta descubrió que el principal compuesto del gas

natural era metano.Solo 100 años después se descubrió el origen microbiológico de la

formación de metano. En el año 17 el científico !oppe"Se#ler pudo comprobar la

formación de metano a partir de acetato. $a misma obser%ación &i'o (melians)i en

16 con guano de %acas.

En 1 *a#on obtu%o gas al me'clar guano # agua+ a una temperatura de ,-/.

Soe&ngen descubrió en 106 la formación de metano a partir de &idrógeno # dióido

de carbono. 2 su %e'+ describió los primeros dos organismos que participaban en la

formación de metano.En 130 4m&off puso en pr5ctica el primer biodigestor en

 2lemania.

Casi tres mil millones de personas en el mundo emplean todav'a la le4a como

"uente de energ'a para calentar agua y cocinar, lo que provoca, entre otros

e"ectos, la p$rdida de millones de hectáreas de bosques tropicales y zonas

arboladas.

En respuesta a esta situación surgen otras alternativas para obtener

energ'a, entre ellas, la producción de biogás a partir de la "ermentación de

la materia orgánica. Para la obtención de biogás se puede utilizar como

materia prima la e7creta animal, la cachaza de la ca4a de az1car, los

residuales de mataderos, destiler'as y "ábricas de levadura, la pulpa y lacáscara del ca"$, as' como la materia seca vegetal. Esta t$cnica permite

resolver parcialmente la demanda de energ'a en zonas rurales, reduce la

de"orestación debida a la tala de árboles para le4a, permite reciclar los

desechos de la actividad agropecuaria.

Marco conceptual

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)iscontinuos o r$gimen estacionario6 0os digestores se cargan con las

materias primas en una sola carga o lote. )espu$s de un cierto per'odo de

"ermentación, cuando el contenido de materias primas disminuye y el

rendimiento de biogás decae a un bajo nivel, se vac'an los digestores por

completo y se alimentan de nuevo dando inicio a un nuevo proceso de

"ermentación. Esto se conoce tambi$n como digestores 5atch o 5atelada.

Proceso de calculo

Conclusiones

-ratar totalmente los desechos orgánicos o residuales contaminantes, por

lo que se elimina su e"ecto perjudicial para la salud, los malos olores y la

contaminación del entorno.

*provechar el biogás producido para emplearlo en las necesidades

energ$ticas en la cocción de alimentos, en el hogar o en comedores, yeliminar as' el empleo de queroseno %luz brillante&, petróleo, le4a o cualquier

combustible que com1nmente se utilice y que pueda resultar de"icitario e

incómodo.

*provechar el biogás en el alumbrado de viviendas o en instalaciones o

locales que requieran iluminación nocturna, lo que sustituye el empleo de

energ'a el$ctrica u otro tipo de "uente energ$tica. *provechar el biogás producido como combustible en equipos que posean

motores de combustión.

Incrementar en más de 29 : el rendimiento de las cosechas o huertos, con

el empleo del material o lodo que se e7trae del biodigestor %bioabono&,

despu$s del proceso de "ermentación y producción del biogás.

*provechar el material e7tra'do del biodigestor, o sea, el bioabono, como

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componente nutritivo importante para la alimentación de las aves de corral,

peces, ganado, etc$tera.

0ograr independencia como consumidor energ$tico y de "ertilizantes

qu'micos, con una integración total de los recursos aprovechables, dentro

del ciclo productivo y social.

(ecuperación inmediata de las condiciones del medio ambiente, con un

evidente bene"icio ecológico.

0a re"rigeración dom$stica por absorción, por su importancia

principalmente en aquellos lugares donde no hay electricidad.

Es muy importante que durante el proceso de llenado de la planta, a partir

del nivel re"erido, se mantenga abierta la válvula de salida del gas, de

manera que escape todo el aire contenido en su interior, en la medida en que

se va llenando hasta alcanzar su nivel má7imo de agua, para evitar de esta

manera el agrietamiento de la c1pula por la acción de cargas de choque

%llenado brusco&. )espu$s de esta operación se cierra la válvula de salida y

se espera unos d'as, per'odo en el cual se acumulará biogás en la c1pula.

i el llenado se produjo con e7cretas de vacuno o inóculo %residual e7tra'do

de un proceso de digestión anaeróbica&, durante más de una semana, la

válvula se podrá abrir a las 28 horas. )e lo contrario habrá que esperar a

que la presión dentro del digestor se eleve, lo que se sabrá al observar la

salida del l'quido del tanque compensador hasta que comience el burbujeo en

la zona que comunica el digestor con el tanque de compensación, lo que

indicará que el digestor alcanzó su má7ima presión de trabajo y su puesta en

marcha ha sido satis"actoria.

5ibliogra"'a

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