Biomasa
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Transcript of Biomasa
• BECERRA VÁSQUEZ, IVÁN HAGLER
• HOYOS CUBAS, FRANKLIN
• HUARIPATA SAGON, MIGUEL ORLANDO
• MURGA LÓPEZ, MIGUEL ÁNGEL
• ORTIZ GUEVARA, JHONN HALLSS
• RODRIGO CAMPOS, LUZ ROXANA
• RODRIGUEZ VILLANUEVA, ALEXANDER GALVANI
DOCENTE: Biólogo Luis García
INTEGRANTES
1
Introducción
De todas nuestras fuentes de energía es la más antigua, es la
que más ha contribuido al desarrollo tecnológico de la
humanidad y, en la actualidad, es la energía renovable que
presenta una de las mejores tarjetas de visita a la hora de
resolver los problemas energéticos de nuestros días.
Y ello es así porque la biomasa puede emplearse como
combustible en instalaciones que generan calor o electricidad.
Además, en algunos casos puede transformarse para
convertirse en un producto que puede emplearse como
substituto del petróleo en los motores de los coches.
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Objetivos
• Recalcar la biomasa como fuente de energía
renovable.
• Descubrir que la biomasa tiene una utilización
energética para muchas de las facetas de nuestro
desarrollo social.
• Conocer el funcionamiento de un biodigestor.
• Describir la importancia y funcionamiento del
biodiesel.
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ENERGÍA
La capacidad para realizar un trabajo. En
tecnología y economía, «energía» se refiere
a un recurso natural (incluyendo a su
tecnología asociada) para extraerla,
transformarla y darle un uso industrial o
económico; y puede ser de dos tipos.
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TIPOS DE ENERGÍAEnergías Renovables: Fuentes de energía que se
producen de forma continua y que son inagotables aescala humana. Son además, fuentes de abastecimientoenergético respetuosas con el medio ambiente.
Ejemplo:Agua
AireSol
Biomasa, Etc.
Energías No Renovables: Fuentes de energía que seencuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y seagotan a manera que se van . consumiendo
Ejemplo:Combustibles Fósiles (petróleo)
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BIOMASATodo resto de origen VEGETAL o ANIMAL que seencuentra en la naturaleza y posee carácterORGÁNICO
TIPOS DE BIOMASA
BIOMASA NATURALEs la que se produce en la naturaleza sinninguna intervención humana.Ej. Excretas animales.El problema que presenta este tipo de biomasaes el transporte del recurso al lugar deutilización.
BIOMASA RESIDUAL (SECA yHÚMEDA)Son los residuos que se generan en lasactividades humanas como: Agricultura(leñosos y herbáceos) y ganadería, en lasforestales, en la industria maderera yagroalimentaria, entre otras y que todavíapueden ser utilizados y consideradossubproductos. Como ejemplo podemosconsiderar el Aserrín, cáscara de frutas, laspodas de frutales, etc.
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BIOMASA, POR SU ORIGEN
Biomasa Agrícola
Biomasa industrial
Restos de cosecha
Residuos vegetales
Residuos de Fábricas
Residuos alimenticios
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Biomasa Animal
Recurso Biomasa en ganado vacuno
Restos de animales
Excretas animales
El estiércol vacuno, tiene desde la antigüedad, usos fertilizantes
como abono orgánico en la agricultura.
Sin embargo, también se le da usos energéticos, el caso más
común es el uso de bosta (estiércol seco) como combustible en las
cocinas de muchas familias en distintas partes del Planeta (Latino
América, Asia, África).
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Ante esta situación, una tecnología que permita
el aprovechamiento de ambas potencialidades,
es de gran utilidad. Este es el caso de los
biodigestores, que a distintas escalas de tamaño
se pueden adaptar a las necesidades de energía
de la gente.
Podemos afirmar que el estiércol tiene
potencial Fertilizante y Energético.
Por lo tanto:
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Cantidad de estiércol animal producido
En pastoreo con encierro nocturno sólo se puede recoger la ¼
parte
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BIODIGESTOR
Es un sistema que
utiliza la digestión
anaeróbica para
transformar los
residuos orgánicos
(biomasa) en
energía y
biofertilizante.
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CHINOCAMPANA FLOTANTE (Hindú)
TUBULAR
Tipos más comunes de BIODIGESTORES
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REACTOR
Material: Geomembrana tubular de PVC de 0.5 mm
Dimensiones: 8m de largo x 1.27m de diámetro
Capacidad: 10 m3
Tiempo de retención: 60 - 80 días
Temperatura necesaria: Mayor de 20 °C
pH: 6.5 – 7.5
Carga diaria: 20 Kg de excreta + 60 litros de agua.
Producción de gas: 2-3 horas de cocina/día
Producción de biol: 80 litros /día
Características del Biodigestor Tubular
Unifamiliar (BTU)
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ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA
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BIODIGESTOR DE
PLÁSTICO
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BIODIGESTOR DE
GEOMEMBRANA
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Hidrólisis
Fermentación
Acetogénesis
Dehidrogenación
Metanogénesis
MetanoCO2
AmonioH2S
Mezcla de
gases
Medio anaeróbico
O2
BIOGÁS
BIOL
PROCESO GENERAL DE BIODIGESTIÓN
AGUA,
EXCRETAS
Bacterias termofílicas
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Instalación de 10 BD de Geomembrana
Lugares:(Yanacancha 6, Chanta 1, El Alumbre 2, Cusco 1)
Octubre 2009 - marzo 2010
Instalación de 4 BD de Geomembrana (INIA Cajamarca)
Cajamarca 2, Cochamarca 2
Instalación de 1 BD de Geomembrana (CEFOP Cajamarca)
Octubre 2009
Proyectos de
Investigación
en ITDG
Proyecto
Wisions
Instalación de 4 BD Tubulares de Polietileno
Lugares: (Yanacancha 2, El Alumbre 1, Magdalena 1)
Setiembre 2007
Proyecto
piloto ITDG
ITINTEC* y UNC* en los Años 80, instalaron de más de 100
Biodigestores en la región; todos de tipo Chino e hindú
El Proyecto Fracasó
Programa
de Biogás
BIODIGESTORES EN CAJAMARCA
*ITINTEC: Instituto de Investigación Tecnológica Industrial de Normas Técnicas (desaparecido)*UNC: Universidad Nacional de Cajamarca
Instalación de 5 BTU en Yanacancha Grande – La Encañada
Octubre 2010
Proyecto
Planificación y dº
energético ITDG
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Ambientales
Proporcionar combustible limpio libre de Humo.
Reducir emisiones de gases de efecto invernadero.
Reducir deforestación.
Económicos
Aumentar el rendimiento de los cultivos.
Aumentar el ingreso de la familia.
Sociales
Disminuir el tiempo de recolección de leña.
Mejorar la organización de la familia.
Mejorar la salud.
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PROCESO DE INSTALACIÓN
DEL BTU
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CONSTRUCCION DE ZANJA
Construcción de
paredes de tapial
Medidas para zanjas y paredes
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Longitud de zanja : 8.4 m.
Ancho superior : 1.2 m.
Ancho de la base : 0.8 m.
Profundidad en la entrada : 0.8 m.
Profundidad en la salida : 0.95 m.
CONSTRUCCION DE ZANJA
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ACONDICIONAMIENTO DE LA ZANJA
Se utiliza un plástico cobertor y
paja en la zanja, que cumplen las siguientes funciones:
•Proteger la Geomembrana
•Conservar mayor Tº•Impedir el ingreso de Hº•Disminuir el tiempo de retención
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INFLADO DEL REACTOR
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UBICACIÓN DEL REACTOR
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INSTALACIÓN DE LA SALIDA DE SÓLIDOS
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INSTALACIÓN DE SALIDA DE GAS
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VÁLVULA DE SEGURIDAD
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Arcos de Fe + Tubería + Soguilla + Plástico invernadero
CONSTRUCCIÓN DE TECHO INVERNADERO
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INSTALACIÓN DE CONDUCCIÓN DE GAS
Manguera de
conducción de gas
Asegurarse de que la conducción del biogás no tenga curvas en forma de
“U”31
CONSTRUCCIÓN DE TECHO INVERNADERO
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Una vez construida la poza de entrada se
realiza la primera carga del Biodigestor
CONSTRUCCIÓN DE POZAS DE ENTRADA Y SALIDA
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ESQUEMA DEL REACTOR EN EL BTU
Biodigestor de
geomembrana
Mezcla de
estiércol + agua
Pared
Techo
invernadero
Paja aislante térmica
Plástico protector 34
INSTALACIÓN DE RESERVORIO (plástico)
Reservorio para almacenamiento
de Biogás
Capacidad: (3 m3)
Medidas: 1 m Ø x 3 m de largo
Se ubica debajo del
techo de la cocina
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RESERVORIO DE GEOMEMBRANA
Peso para aumento de
presión de biogás
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FILTRO PARA ÁCIDO SULFHÍDRICO (H2S)
Construida en base a viruta de hierro
para atrapar el H2S37
Utilización del gas metano producido por los BTU en la cocción de alimentos
INSTALACIÓN DE COCINAS
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PRODUCTOS DEL
B.T.U.
usos
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BIOGÁS
Mezcla de gases, producidos por fermentación anaerobia, en su mayoría metano (40-70%) que es utilizado como combustible para generación
de energía calórica o eléctrica.
Metano
(CH4)
Our energy working for you.
COMPOSICION DEL BIOGÁS
Componente Porcentaje (%)
Metano 40-75
Dióxido de carbono 25-55
Vapor de agua 0-10
Nitrógeno 0-5
Oxigeno 0-2
Hidrogeno 0-1
Aminoácidos 0-1
Compuestos de azufre 0-1
Nota: La composición puede variar dependiendo del tipo de sustrato
Cummins Power Generation
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USOS DEL BIOGÁS PARA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELECTRICA
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Producción: aspectos técnicos
TECNOLOGÍA PREFERIDA EN LA ACTUALIDAD:
reacción catalítica en medio básico, por conveniencia y economía
• Condiciones operativas moderadas de P y T
• Altos rendimientos de conversión (hasta 98%) con tiempos deresidencia relativamente cortos y muy pocas reaccionessecundarias
• Conversión directa al producto final en una sola etapa dereacción
• Posibilidad de utilizar materiales convencionales (acero al C) enla construcción de equipos, por la baja agresividad química de losreactivos empleados
Es Cualquier tipo de
combustible que
derive de la biomasa
Su definición
comúnmente se
relaciona con el
etanol y biodiesel.
BIOCOMBUSTIBLES
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Se puede producir con las plantas quetienen azúcar y granos ricos en almidón,maíz, algodón trigo y cebada.
Etanol
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BIODIESEL
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BIODIESEL
• Es un combustible de origen vegetal o animal:sirve para ser usado en motores diesel mezcladocon el gasoil o en forma pura, sin modificacioneso adaptaciones de los motores.
• Es la resultante de procesar (transesterificar) elaceite contenido en semillas y plantas que nosbrinda la naturaleza como girasol, colza, soja,ricino, tártago, sésamo, palma, lino, maní, coco,entre otras. También puede obtenerse a partir degrasas animales o aceites vegetales usados.
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Utilización del biodiesel
• Biodiesel: La Agencia de ProtecciónAmbiental (EPA/EE.UU.) lo tieneregistrado para utilización comocombustible puro (100% de biodiesel,o B100), como mezcla-base (con 20%de biodiesel y el resto de gasoil, B20),o como aditivo de combustiblesderivados del petróleo en proporcionesdel 1 al 5%.
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Calidad del biodiesel
• Biodiesel: En diferentes países se han
establecido diversas normas y ensayos para
estandarizar este biocombustible. A manera
de ejemplo, se presenta en el cuadro 1 la
normativa fijada en Argentina para biodiesel
puro (100%)
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Especificaciones del biodiesel B=100 de Uso Puro
Cuadro 1: Especificación técnica de biodiesel puro – Argentina
PROPIEDAD METODO ASTM (o
IRAM según el caso)
LIMITES UNIDADES
Punto de inflamación ASTM D93 100.0 min ° C
Agua y sedimentos ASTM D1796 0.050 max %
Viscosidad cinemática a
40 °C
IRAM – IAP A 6597 3,5 a 5 centistokes
Azufre ASTM D4294 o IRAM –
IAP A 6539 o A 6516
0.01 max % en peso
Número de cetano ASTM D613/96 46 min
Densidad ASTM D1298 0,875 a 0,900
Alcalinidad ASTM D664 0.50 max mg KOH/g
Glicerina libre ASTM 6584-00
o NF T 60-704
0.020 max % en peso
Glicerina total ASTM 6584-00
o NF T 60-704
0.24 max % en peso
Biodiesel
Ventajas Desventajas
• 100% biodegradable
• No genera residuos tóxicosni peligroso.
• Las emisiones del CO2 es de20 a 80% menor que loscombustibles fósiles.
• El biodiesel comocombustible vegetal nocontiene ninguna substancianociva para la salud.
• Su utilización produce laperdida de potencia en unmotor.
• Produce un consumo enun motor debido a quetiene menor podercalorífico (cantidad deenergía).
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Medio Ambiente
• Aspecto esencial: el biodiesel es un
combustible obtenido mediante un proceso
sustentable a partir de materias primas
vegetales renovables, a diferencia de los
derivados del petróleo, que dependen de
reservorios fósiles no renovables. Por ello
se dice que el biodiesel tiene un efecto
positivo sobre el ciclo del carbono
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Medio Ambiente
• La combustión emite a la Atmósfera
Dióxido de Carbono (CO2), elemento que
es fijado por los vegetales, que lo utilizan
como materia prima para construir sus
tejidos
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El Ciclo Biológico en la Producción y el usodel Biodiesel reduce aprox 80 % lasEmisiones de Anhídrido Carbónico.
Y el 99 % del Dióxido de Azufre : -AgenteResponsable de la Lluvia Acida.
Proporciona significativas reducciones en laemanación de Partículas y de Monóxido deCarbono,con respecto al Diesel de Petróleo.
Medio Ambiente
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Medio Ambiente
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Datos
• La alternativas de sustitución de los
combustibles requiere definir y cuantificar
las materias primas utilizables.
• Como se ha mencionado, el biodiesel puede
fabricarse a partir de aceites vegetales de
todo tipo y de grasas animales, inclusive de
baja calidad
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Insumos
BIOMASA:
• Contenido en aceite: varía en un amplio rango, desdealrededor del 10 al 15% en peso para el coco, hasta másdel 50% para las almendras de la palma.
• Carbohidratos (básicamente polisacáridos): constituyenentre el 15 y el 30% del peso de las semillas oleaginosas yun porcentaje menor en otros recursos .
• Proteína: Muy alto en el caso de la soja (hasta un 40%,lo que justamente define a este producto como proteico,constituyendo el aceite prácticamente un subproducto dela explotación integral del recurso); pero bastante menoren otras semillas oleaginosas (15 a 25%) y mas bajo aúnen los restantes recursos
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Granos más utilizados:
• SOJA: a nivel mundial, en la actualidad,es la más importante fuente de aceite,aunque también es ampliamenteconsumida como grano y como unconjunto de productos derivados (leche desoja, sucedáneos de la carne) debido a sualto contenido en proteínas de lasoleaginosas
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Datos
Granos más utilizados:
• PALMA ACEITERA: produce racimos defrutos cuyo mesocarpio carnoso rodea unaalmendra con una cáscara sumamentedura. El aceite de palma se extrae de lapulpa (el rendimiento de un racimo oscilaentre el 17 y el 27%) mientras que lasalmendras también son oleaginosas, conun contenido de aceite de entre el 4 y el10%.
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Datos
Granos más utilizados:
• GIRASOL: sus semillas son valorizadas
fundamentalmente por su contenido en
aceite, aunque un pequeño porcentaje de
la producción total se destina al consumo
directo como alimento humano y
componente en las raciones para
alimentación de pájaros.
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Datos
Granos más utilizados:
COLZA: el valor comercial de la colza(“rapeseed”) reside básicamente en sucontenido en aceite, (también llamadoaceite de canola), con la salvedad de quelas variedades más antiguas son ricas enácido erúcico, considerado insalubre.
ALGODÓN: se cultiva tanto por su fibracomo por sus semillas, que contienen entreun 55 y un 65% de aceite.
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PORCENTAJES EXTRACCIÓN DE
ACEITE SEGÚN LA SEMILLA (CADA 100 KGR.)
Palma 36 litros
Sésamo 50 litros
Colza 37 litros
Mostaza 35 litros
Lino 42 litros
Algodón 13 litros
Soja 14 litros
Palma 20 litros
Maní 42 litros
Castor ricino 36 litros
Girasol rayado 32 litros
Jatropha curca 62 litros
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• Métodos tradicionales: requieren devarias operaciones preliminares(molienda, pelado, decascarado, etc.)luego de las cuales el producto secompacta como una pasta y se hierveen agua agitando hasta que el aceitese separe
EXTRACCIÓN
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• Eficiencia: las técnicas masconvencionales (que por lo generalson manuales) presentan muy bajaeficiencia. Si en cambio el aceite seextrae por prensado sin calentar, seconsigue la calidad mas pura desde elpunto de vista de alimento que norequiere refinado posterior
EXTRACCIÓN
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• Métodos modernos: incluyen tanto lamolienda como el prensado a escalaindustrial, además de la extraccióndel aceite mediante un solventeadecuado, usualmente hexano, que esla técnica más eficiente. El residuo deextracción se usa habitualmente enraciones animales
EXTRACCIÓN
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BIODIESEL :
PROCESAMIENTO
• Aceites crudos: degomado o filtrado
• Aceites para consumo humano:refinación para eliminar impurezas,toxinas y olores desagradables (lo queimplica una pérdida del 4 al 8%respecto de la masa original de aceitecrudo)
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COMPOSICIÓN
• Por contraste con las grasas animales, en losaceites vegetales predominan dos tipos de ácidosgrasos insaturados (líquidos de baja densidad atemperatura y presión ambientes)
– monoinsaturados (ácido oleico, como en elcaso del aceite extra virgen de oliva) y
– poliinsaturados (ácidos linoleico y linolénico,como en los aceites extraídos de semillasoleaginosas)
BIODIESEL:
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ACE I T E GI R AS OL S OJ A COL ZA P AL MA
Refinado semidesgomado refinado refinado
Indice de iodo 139 132.6 104.3 53
Densidad a 25°C 0.917 0.920 0.908 0.899
Aspecto Líquido Líquido Líquido semisólido
Indice de refracción a 25°C. 1.473 1.473 1.472 (40°) 1.454
Indice de saponificación 190 193 175 200
Ácidos Grasos saturados 12.5 15.8 6.8 51
Ácidos Grasos no saturados 87.5 84.2 93.2 49
Ácidos grasos libres % 0.5 0.5 1.3 > 5
Materia insaponificable < 1.5% < 1.5% < 1.5 < 0.8
COMPARACIÓN DE ALGUNOS ACEITES VEGETALES
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Producción: aspectos técnicos
• PROCESO: transesterificación catalítica
de glicéridos, en el cual se hace reaccionar
aceite vegetal o grasa animal , en presencia
de un catalizador adecuado, a baja presión y
temperatura.
• PRODUCTOS: se genera biodiesel con un
rendimiento de conversión del 98% y, como
subproducto principal, glicerina.
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Producción: aspectos técnicos
TECNOLOGÍAS: A escala industrial existen tresrutas básicas para la elaboración de ésteresmetílicos a partir de grasas y aceites:
Transesterificación catalítica del aceite en mediobásico con catalizadores
Transesterificación catalítica directa del aceite enmedio ácido con reactivos
Conversión del aceite en ácidos grasos en unaprimera etapa y luego a ésteres organicos
Conclusiones Es un sistema muy importante, por el beneficio que presenta a la
familia, de recursos bajos, ayudando a mejorar sus condiciones devida.
Desarrolla dos productos importantes, como la energía en el biogás,salud en la cocina
El biol la cual genera rendimientos efectivos, para los cultivos yfuturamente forjando una explosión latente de negocio en el biol, ensus comunidades.
Tratamiento de desechos orgánicos, reduciendo la carga contaminante,la eliminación de los olores contaminantes, junto con la reducción dela emisión de gases de efecto invernadero que viene hacer el metano,ácido sulfhídrico y la incorporación directa de contaminantes depatógenos hacia el agua, durante la alimentación del ganado, por laescorrentía de la misma por los lugares de acceso a la toma de losmismos.
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GRACIAS
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