Ramiro Antonio Alfaro Mndez

BIOTECNOLOGA AMBIENTAL

El biogs como energa renovable, tanto en trminos de produccin energtica como por lo que al cuidado medioambiental se refiere, despierta actualmente un creciente inters en todo el mundo.

Este hecho se acenta con especial intensidad si nos referimos a la produccin de biogs a partir de la descomposicin de residuos orgnicos en vertederos, lo cual supone una significativa generacin de electricidad y calor, al mismo tiempo que se reduce el llamado efecto invernadero.

A comienzos de 1866, un alumno de Pasteur, Bechamp, fue uno de los primeros en demostrar concluyentemente que la formacin de metano es un proceso biolgico.

En 1875 Popoff agreg, por primera vez, materiales celulsicos a los Iodos fluviales (fangos) con fines de fermentacin y pudo producir hidrgeno y metano.

En el ao 1890 se construye el primer biodigestor a escala real en la India y ya en 1896 en Exeter, Inglaterra, las lmparas de alumbrado pblico eran alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad.

En 1901, Schengon, describi ms detalladamente las caractersticas morfolgicas de las metanobacterias y surgi un concepto relativamente claro de su capacidad de conversin.

En 1916, Omelianskii aisl por primera vez un linaje de metanobacterias.

Es una fermentacin microbiana en ausencia de oxgeno que da lugar a una mezcla de gases (principalmente metano y dixido de carbono), conocida como "biogas" y a una suspensin acuosa o "lodo" que contiene los componentes difciles de degradar y los minerales inicialmente presentes en la biomasa.

Se llama biogas a la mezcla constituida por metano (CH4) en una proporcin que oscila entre un 50% a un 70% y dixido de carbono (CO2), conteniendo pequeas proporciones de otros gases como

hidrgeno (H2),

nitrgeno (N2),

oxgeno (O2) y

sulfuro de hidrgeno ( H2S).

TEMPERATURA

ACIDEZ

CONTENIDO EN SLIDOS

NUTRIENTES

TXICOS

Son muy sensibles al oxgeno y a

los xidos.

Slo pueden usar como sustrato

los compuestos orgnicos e

inorgnicos ms sencillos.

Crecen con bastante lentitud.

cuando el contenido de oxgeno,

en el sustrato de fermentacin

llega a 0.8 ml., se retardar su

crecimiento.

a)Segn la forma de alimentacin:

Fermentacin contina.

Fermentacin semicontinua.

Fermentacin por lotes.

b) Segn la temperatura para la produccin de biogs.

Fermentacin Termoflica.

Fermentacin Mesofilica.

Fermentacin a temperatura ambiente.

c) Segn las etapas de fermentacin

Fermentacin en una sola etapa.

Fermentacin en dos etapas y ms.

Residuos de cosechas.

Residuos de origen animal.

Residuos de origen humano.

Residuos agroindustriales.

Mantillo forestal.

Plantas acuticas.

ESPECIE PESO VIVO kg ESTIERCOL/da l/kg.S.V. %CH4

Cerdos

Vacunos

Equinos

Ovinos

50

400

450

45

4,5 - 6

25 -40

12 - 16

2,5

340 - 550

90 - 310

200 - 300

90 - 310

65 - 70

65

65

63

FUENTE: Instituto de Ingeniera Rural I.N.T.A.

TIPO DE RECURSO Y TECNOLOGA PARA LA OBTENCIN DE BIOGS.

Materia Prima Tecnologa (a) Escala

(m3/ao)

Costos de

inversin

(US) (b)

Costo unitario

(US/MW) (c)

Productos

obtenidos

Costo producto

(US/MWh) (b)

Estircol y orina Biodigestores de

geomembrana de PVC 24 100 ND Biogs ND

Estircol y orina Biodigestores de

polietileno de invernadero 24 33 ND Biogs ND

Estircol Biodigestor semi-

industrial 24,638 (18MW) 51,750 2,875

Biogs

Vapor

Electricidad

49

266

Estircol y residuos de

maz

Biodigestor semi-

industrial 53,271 (36 MW) 66,825 1,856

Biogs

Vapor

Electricidad

16

202

Estircol y residuos de

alimentos

Biodigestor semi-

industrial 72,158 (50 MW) 146,925 2,939

Biogs

Vapor

Electricidad

15

266

Fuente: Red Mexicana de Bioenerga, "La bioenerga como catalizador de desarrollo sustentable", (2006).

SE DIVIDE EN CINCO FASES

1.Ajuste inicial.

Esta primera fase de descomposicin microbiana de la fraccin orgnica de los residuos slidos urbanos se realiza bajo condiciones aerobias, mientras se ejecutan las operaciones necesarias para introducir la materia orgnica en un medio que posea condiciones anaerobias.

2.Fase de transicin.

Se caracteriza esta fase por el paulatino descenso de las condiciones aerobias, presencia de oxgeno, hasta su completa desaparicin, comenzando la etapa anaerobia.

3.Fase cida.

En esta fase se acelera la actividad microbiana iniciada en la fase anterior con la produccin de cantidades significativas de cidos orgnicos y pequeas cantidades de gas de hidrgeno

4. Fase de fermentacin del metano.

Esta fase, dominada por microorganismos que comienzan a desarrollarse hacia el final de la fase cida, estrictamente anaerobios y denominados metanognicos, se caracteriza por la conversin del cido actico y el gas de hidrgeno, producidos por los formadores de cidos en la fase cida, en CH4 y C02.

5. Fase de maduracin.

Esta fase, mucho menos activa en cuanto a la generacin de gases se refiere, viene caracterizada por una disminucin de la humedad y la conversin del material biodegradable que anteriormente no estaban disponibles.

RECOLECCIN Y ACARREO DEL ESTIERCOL

.

Conexin de la boca de drenaje total del biodigestor a un tubo de PVC de 4, fijado en el fondo de la caja de descarga

Despus de asegurar la manga con una faja de cmara de llanta, se la asegura con una abrazadera que luego se cubrir con otra faja.

A partir del da en que se alcance la mxima produccin de biogs con la mezcla estircol-agua cargada en el biodigestor al inicio; el cual se estima en clima clido en 30 das y en clima fro en 50 das; se deber alimentar diariamente el biodigestor.

Asumiendo un tiempo de retencin hidrulico de 45 das, calculamos la cantidad de mezcla estircol-agua que se debe alimentar diariamente al biodigestor a partir del da 46:

9 m3 / 45 das = 0.2 m3/da = 200 L/da = 1 cilindro/da

La mezcla estircol-agua (1:5) se preparar como ya se ha indicado para cargar el biodigestor.

CARGA DEL BIODIGESTOR

Cartucho hecho con tubo de PVC de 2 y reducciones de 2 a 1/2, relleno con esponja de fierro; cuya finalidad es eliminar el H2S, de manera que la corriente de biogs no tenga olor a desage.

T para regular la presin de biogs

en todo el sistema

de produccin.

La rama de la T est sumergida

10 cm en el agua

de la botella.

9.El baln de almacenamiento del biogs se colocar en un altillo sobre la poza del biodigestor. De aqu se conducir el biogs mediante tubera de PVC de hasta la sala de elaboracin de productos.

13 m3 12 m de largo X 1.27

m de dimetro

1ml de grosor

Gasmetro 1.57 m3

(5cm presin = 4:20

ESTIERCOL + AGUA +

RESIDUOS DE COCINA

+ EFLUENTES DEL BAO

+

BIOGAS

EFLUENTE

BIOSOL

BIOL

Produccin de energa (calor, luz, electricidad) ; Transformacin de desechos orgnicos en fertilizante de alta

calidad; Mejoramiento de las condiciones higinicas a travs de la

reduccin de patgenos, huevos de gusanos y moscas; Reduccin en la cantidad de trabajo relacionado con la

recoleccin de lea para cocinar (principalmente llevado a cabo por mujeres);

Ventajas ambientales a travs de la proteccin del suelo, del agua, del aire y la vegetacin leosa, reduccin de la deforestacin

Beneficios micro-econmicos a travs de la sustitucin de energa y fertilizantes, del aumento en los ingresos y del aumento en la produccin agrcola-ganadera;

Beneficios macro-econmicos a travs de la generacin descentralizada de energa, reduccin en los costos de importacin y proteccin ambiental.

DESVENTAJAS

PODER DE INVERSION DEL GANADERO

COSTUMBRE DE ASISTENCIALISMO

FALTA DE UN PROYECTO EXCLUSIVO EN BIODIGESTORES.

VENTAJAS

CLIMA

POLTICA DE GOBIERNO REGIONAL

NECESIDAD DE FERTILIZACIN DE PASTOS DE CORTE

CULTIVO DE CAF Y CACAO CON TENDENCIA A PRODUCCIN ORGNICA

CULTIVO DE ARROZ

La digestin anaerbica es un proceso biolgico en el que la materia orgnica, en ausencia de oxgeno, y mediante la accin de un grupo de bacterias especficas, se descompone en productos gaseosos o biogs (CH4, CO2, H2, H2S, etc.), y en digestato, que es una mezcla de productos minerales (N, P, K, Ca, etc.) y compuestos de difcil degradacin.

La digestin anaerobia puede aplicarse, entre otros, a residuos ganaderos, agrcolas, as como a los residuos de las industrias de transformacin de dichos productos. Entre los residuos se pueden citar purines, estircol, residuos agrcolas o excedentes de cosechas, etc.

Esta tecnologa contribuye sustancialmente a la conservacin y el desarrollo.