DIRECCION DE INVESTIGACION

Semana de Investigación UniversitariaSIUDEC2013

EVALUACIÓN DE POTENCIAL ENERGÉTICODEL BIOGÁS: EXPERIMENTO PILOTO

BRAYHAN CRIOLLO, STEVEN MARTINEZ,HUMBERTO NUMPAQUE, ILBER RUGE

FACULTAD DE INGENIERIA / INGENIERIA ELECTRONICA

GRUPO DE INVESTIGACION GITEINCO

UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA / FUSAGASUGA

Mayo 7 al 10 de 2013

Bcriollo@mail.unicundi.edu.co, Stevenmv.91@gmail.com, Ilber.ruge@yahoo.es, ihnump@hotmail.com

LOS RESIDUOS SOLIDOS ORGÁNICOS Y SU CLASIFICACIÓN

• Definición: Son aquellos residuosque provienen de restos deproductos de origen orgánico, lamayoría de ellos sonbiodegradables.

• Cómo se clasifican: Con sunaturaleza y/o característicasfísicas.

CLASIFICACIÓN GENERALIZADA DE LOS RESIDUOS SOLIDOS ORGÁNICOS

EFECTOS

GENERACIÓN DE LOS RESIDUOS SOLIDOS EN COLOMBIA

Según estudios de la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD),para el año 2011 los 1098 municipios que conforman Colombia, generan unpromedio diario de 26.537 toneladas diarias, de los cuales el 93.8% de losmunicipios del país disponen sus residuos en sitios adecuados, tales comorellenos sanitarios y plantas integrales.

DISTRIBUCIÓN SISTEMAS DE DISPOSICIÓN FINAL AÑO 2011

Cerca del 65% de los residuos sólidos son de tipo orgánico y cerca del 25% de losresiduos son tipo reciclables, es debido a que más de la mitad de los residuos sontipo orgánico que se da la necesidad de darle alguna utilidad a dichos residuossólidos orgánicos que además de prestar un beneficio, permitirá disminuirnotablemente los índices de contaminación ambiental que estos generan.

CONFORMACIÓN DE LOS RESIDUOS SOLIDOS EN COLOMBIA

APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS SOLIDOS EN COLOMBIA

Debido a que la mayoría de losresiduos solidos van a parar enrellenos sanitarios o botaderosabiertos, es allí donde sepresenta el mayoraprovechamiento de dichosresiduos, las regiones que masaprovechan dichos residuos serelacionan en el mapa geográfico

ENERGÍAS ALTERNATIVAS

Digestión anaeróbica

PROYECTO DE INVESTIGACION

‘’EVALUACION DEL POTENCIAL ENERGETICO DEL BIOGAS PRODUCIDO MEDIANTE DIGESTION ANAEROBICA DE FRACCION ORGANICA DE

RESIDUOS SOLIDOS’’

METODOLOGÍA

Desarrollo de un prototipo de reactor anaeróbico tipo BATCH, donde se medirá latemperatura a través del sensor termocupla para generar una señal de salidaacondicionada que sea controlada mediante control digital. Las variables pH, CO2 yCH4 se conocerán y evaluaran a través de pruebas de laboratorio, mediante latoma de muestras del sustrato y biogás.

Caracterización de la materia orgánica que compone el sustrato en términos depH, Ácidos grasos volátiles y Demanda Química en la producción de biogás. Paradeterminar como esta proceso bilógico de la bacterias metanogenicas las cualesson las encargadas de digerir el acetato y generar biogás.

La tercera fase es evaluar la calidad del biogás generado en términos de lasconcentraciones volumétricas del Dióxido de Carbono y gas Metano.

UTILIZACIÓN DE RESIDUOS SOLIDOS

Biogás

Metanogénicas

50 – 70%

Digestión anaeróbica

RSO

30 – 40 %

METANO

97%

Global warming potential

72 v

Hidrocarburo alcano

DIGESTION ANAEROBICA

MICROORGANISMOS QUE INTERVIENEN

• HIDROLISIS

Predominan bacterias Gram+Incluidas en los generos Clostridium Staphyloccocus, y Bacrteroides Gram

ACIDOGÉNESIS

a. Fermentacion: predominan bacterias Gram+del acido lactico y relacionados: Lactobacillus, Streptoccocus, Staphylococcus, Mircrococus; Gram: Escherichia, Salmonella, Veillonela.

b. Oxidacion: Clostridium, Syntrophomonas

Los productos principales de laetapa de acidogénesis son el ácidopropiónico (CH3CH2COOH), ácidobutírico (CH3CH2CH2COOH), ácidoacético (CH3COOH), ácido fórmico(HCOOH), ácido láctico (C3H6O3),etanol (C2H5OH) y metanol(CH3OH), entre otros

• ACETOGENESIS

Sintrofobacterias tales como Simtrophobacter wolinii y S. wolfei

AcetatoH

CSal o éster del ácido acético

METANOGENIESIS

H3

Acetato Metilaminas

Formiato

Sustratos metanogenicos

CO3,

Metanol

Metano y CO2

Final Process

VARIABLES QUE INFLUYEN

Temperatura 35

Acidez 6.6 – 7.6

Porción Solidos

Nutrientes N, P, C, S

Crecimiento de las Bacterias

Biomasa < 10%

DISEÑO

Construcción de un prototipo de producción de biogás que tiene las siguientescaracterísticas:

• Controlará la temperatura del sistema mediante un control tipo PID en lazocerrado.

• El pH será medido de forma offline.• La validación de resultados se hará con cuatro Bioreactores con las mismas

características.• La calidad de del biogás se evalúa mediante la extracción de muestras de gas.

DISEÑO

De a cuerdo a las características establecidas, se diseño el prototipo de Bioreactor mostrado en la siguiente figura:

Diseño de bioreactor a escala.

DISEÑO

El esquema general del sistema que cumple con todas las características se observa en la siguiente figura:

Prototipo de sistema con control de temperatura por chaqueta de agua

RESULTADOS

Encuentro Nacional de Investigación y Desarrollo ENID-2012, Universidad Nacionalde Colombia “Gestión y tratamiento de residuos sólidos orgánicos en Colombia”, enel 29 y 31 de agosto de 2012, con registro ISBN 978-958-761-308-7.

Séptima Jornada de Ingeniería, espacio para la ciencia y la tecnología EC&T-2012de la Universidad de Cundinamarca sede Fusagasugá, “Gestión y tratamiento deresiduos sólidos orgánicos en Colombia” y “Producción de Biogás a Partir deResiduos Sólidos Orgánicos” del 9 al 11 de mayo del 2012, los cuales quedaron enmemorias del evento con registro ISBN 978-958-98231-2-5

BIBLIOGRAFIA

[1] Resumen y biogas, CARRILLO, Leonor. 2003. Microbiologia Agricola. Capitulo 5. Cited(12 April). Available from internet to: <http://www.unsa.edu.ar/matbib/micragri/micagricap5.pdf>.[2] RESIDUOS SOLIDOS Y SU CLASIFICACION. Cited (11 April). Available from internet to:<http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/residuos.html>.[3] Biomasa Clasificacion. Energias Renovables. Energia de la Biomasa. IDAE(Instituto para la Diversificacion y Ahorro de la Energia). ISBN-13:978-84-96680-20-3. Madrid. 2007. Cited(5 April). Available from internet to: <http://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga?file=/documentos_10737_Biomasa_gasificacion_07_d2adcf3b.pdf>.[4] Fermentaciones y metanogenesis. Manual de ecologia microbiana. Cuarta parte. Cited(5 April). Available from internet to: <http://www.uprm.edu/biology/profs/massol/manual/p4-metanogenesis.pdf>.