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Introducción al proceso de digestión anaeróbica para la producción de biogás. Carlos Ernesto Aguilar Lopez,1; Jose Luis Alvarado Guevara, 2; 1[Universidad Centroamerica Jose Simeon Cañas], 2[Independiente] ABSTRACT El tratamiento de los residuos (solidos o líquidos) con materia orgánica para obtener energías limpias mediante el uso de tecnologías se torna necesario, a fin de reducir los problemas ambientales generados por el cambio climático. Esto crea la necesidad del desarrollo de fuentes de energía renovables que reduzcan las emisiones de gases y el uso de los combustibles fósiles. La biomas es rica en carbón pero no es un material fósil, pero por medio de procesos puede transformarse en un combustible. Uno de estos procesos es el de obtención de biogás, mediante la degradación de materia orgánica, utilizando para ello microorganismos anaeróbicos que permiten extraer una mezcla de gases que resulta ser más efectiva y con menos costos que otros tratamientos biológicos. INTRODUCCION El calentamiento global, sus efectos en el medio ambiente y el tratamiento de los residuos solidos o líquidos, ante el notable crecimiento de la población mundial se ha convertido en uno de los problemas de mayor trascendencia. En la actualidad, las fuentes de energía renovable pueden contribuir a la reducción de uso de los combustibles fósiles y la emisión de dióxido de carbono. La digestión anaeróbica es una cadena de reacciones biológicas interconectadas, donde la materia orgánica en un ambiente libre de oxigeno se convierte en biogás. DESARROLLO La digestión anaeróbica es un proceso biológico que de manera simultánea sirve como tratamiento de desechos y aguas residuales para producir biogás. Para el proceso de digestión anaeróbica operan tres grupos independientes de microorganismos: bacterias hidrolíticas, bacterias formadoras de ácidos y bacterias metanogénicas. Para una mejor producción de biogás, es necesario controlar parámetros físicos, químicos y biológicos, debido a la complejidad de interacciones microbiológicas que se dan en el proceso (Fig. 1); la biomasa estabilizada puede ser utilizada como un excelente fertilizante luego de un tratamiento adecuado. Del proceso de digestión anaerobia, se obtienen dos productos principales el biogás, que es una mezcla gaseosa formada principalmente por metano, dióxido de carbono y pequeñas porciones de otros gases; y un efluente estabilizado, que es resultante de la mezcla del influente estabilizado y la biomasa microbiana generada. El biogás se produce en un tanque denominado biodigestor el cual puede ser construido de diversos materiales. El proceso de digestión que ocurre en el interior del biodigestor libera la energía química contenida en la materia orgánica, la cual se convierte en biogás, que puede ser empleado como combustible en las cocinas, iluminación y en grandes instalaciones, además para alimentar un motor que genere electricidad (Fig. 2). El biogás puede considerarse como una fuente de energía renovable más versátil que la energía eólica y solar, debido a su potencial energético y facilidad de almacenamiento, así también su potencial de utilización es independiente de la locación geográfica y condiciones climáticas. Fig 2 Biodigestor domestico e industrial CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA 1. Gunaseelan VN. Anaerobic digestion of biomass for methane production: A review. Biomass Bioenergy. 1997;13:83-114. 2. Cavinato C, Fatone F, Bolzonella D, Pavan P. Thermophilic anaerobic co-digestion of cattle manure with agro-wastes and energy crops: Comparison of pilot and full scale experiences. Bioresour. Technol. enero de 2010;101:545-50. 3. Deublein D, Steinhauser A. Potential for Transforming Biomass into End‐Point Energy Sources. Biogas Waste Renew. Resour. Introd. Second Ed. [Internet]. Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA; 2010 [citado 28 de mayo de 2013]. p. 11-29. Recuperado a partir de: http://hinari- gw.who.int/whalecomonlinelibrary.wiley.com/whalecom0/ doi/10.1002/9783527632794.ch3/pdf 4. Asís HG, Dopazo F, Gianoglio PJ. Producción de energía a partir de biogás obtenido de residuos sólidos urbanos [Internet]. Recuperado a partir de: http://www.frvm.utn.edu.ar/WebCyTAL/TF/TF019.pdf 5. Bravo AD, Mailier J, Martin C, Rodríguez J, Lara CAA, Wouwer AV. Model selection, identification and validation in anaerobic digestion: A review. Water Res. noviembre de 2011;45:5347-64. 6. Sterling MC, Lacey RE, Ricke SC. Effects of ammonia nitrogen on H2 and CH4 production during anaerobic digestion of dairy cattle manure. Bioresour. Technol. marzo de 2001;77:9-18. 7. Gao WJJ, Lin HJ, Leung KT, Liao BQ. Influence of elevated pH shocks on the performance of a submerged anaerobic membrane bioreactor. Process Biochem. agosto de 2010;45:1279-87. 8. Molino A, Nanna F, Ding Y, Bikson B, Braccio G. Biomethane production by anaerobic digestion of organic waste. Fuel. enero de 2013;103:1003-9. 9. Comino E, Rosso M, Riggio V. Development of a pilot scale anaerobic digester for biogas production from cow manure and whey mix. Bioresour. Technol. noviembre de 2009;100:5072-8. 10. Martí N. Estudio de las estrategias de operación de la digestión anaerobia de fangos para optimizar la recuperación de fósforo en EDAR [Tesis Doctoral]. [España]: Universitat de València/Escuela Técnica Superior de Ingeniería; 2007. 11. Monteiro E, Mantha V, Rouboa A. Prospective application of farm cattle manure for bioenergy production in Portugal. Renew. Energy. febrero de 2011;36:627-31. 12. Pöschl M, Ward S, Philip Owende. Evaluation of energy efficiency of various biogas production and utilization pathways. Appl. Energy. noviembre de 2010;87:3305-21. 13. Kashyap DR, Dadhich KS, Sharma SK. Biomethanation under psychrophilic conditions: a review. Bioresour. Technol. abril de 2003;87:147-53 Fuente: elaboración propia Fig 1: Proceso de Digestion anaeróbica El tratamiento de los residuos orgánicos mediante el uso de la tecnología de digestión anaeróbica para puede ayudar a la creación de una cultura de tratamiento de los desechos sólidos. En este aspecto la producción de biogás mediante digestión anaeróbica, es una alternativa con triple beneficio: ayuda a gestionar adecuadamente los desechos sólidos, genera energía limpia (calor, luz, electricidad) con baja emisión de contaminantes que ayuda al conservación del medio ambiente. De manera general podemos decir que un sistema de biodigestión funcionando adecuadamente puede proporcionar un amplio rango de beneficios a los usuarios, estos incluyen la producción de energía y la transformación de desechos orgánicos en fertilizantes de alta calidad, Fuente: Elaboración propia.

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Introducción al proceso de digestión anaeróbica para la producción de biogás.Carlos Ernesto Aguilar Lopez,1; Jose Luis Alvarado Guevara, 2; 1[Universidad Centroamerica Jose Simeon Cañas], 2[Independiente]

ABSTRACT

El tratamiento de los residuos (solidos o líquidos) con materia orgánica para obtener energías limpias mediante el uso de tecnologías se torna necesario, a fin de reducir los problemas ambientales generados por el cambio climático. Esto crea la necesidad del desarrollo de fuentes de energía renovables que reduzcan las emisiones de gases y el uso de los combustibles fósiles.

La biomas es rica en carbón pero no es un material fósil, pero por medio de procesos puede transformarse en un combustible. Uno de estos procesos es el de obtención de biogás, mediante la degradación de materia orgánica, utilizando para ello microorganismos anaeróbicos que permiten extraer una mezcla de gases que resulta ser más efectiva y con menos costos que otros tratamientos biológicos.

INTRODUCCION

El calentamiento global, sus efectos en el medio ambiente y el tratamiento de los residuos solidos o líquidos, ante el notable crecimiento de la población mundial se ha convertido en uno de los problemas de mayor trascendencia. En la actualidad, las fuentes de energía renovable pueden contribuir a la reducción de uso de los combustibles fósiles y la emisión de dióxido de carbono.

La digestión anaeróbica es una cadena de reacciones biológicas interconectadas, donde la materia orgánica en un ambiente libre de oxigeno se convierte en biogás.

DESARROLLO

La digestión anaeróbica es un proceso biológico que de manera simultánea sirve como tratamiento de desechos y aguas residuales para producir biogás. Para el proceso de digestión anaeróbica operan tres grupos independientes de microorganismos: bacterias hidrolíticas, bacterias formadoras de ácidos y bacterias metanogénicas. Para una mejor producción de biogás, es necesario controlar parámetros físicos, químicos y biológicos, debido a la complejidad de interacciones microbiológicas que se dan en el proceso (Fig. 1); la biomasa estabilizada puede ser utilizada como un excelente fertilizante luego de un tratamiento adecuado.

Del proceso de digestión anaerobia, se obtienen dos productos principales el biogás, que es una mezcla gaseosa formada principalmente por metano, dióxido de carbono y pequeñas porciones de otros gases; y un efluente estabilizado, que es resultante de la mezcla del influente estabilizado y la biomasa microbiana generada.

El biogás se produce en un tanque denominado biodigestor el cual puede ser construido de diversos materiales. El proceso de digestión que ocurre en el interior del biodigestor libera la energía química contenida en la materia orgánica, la cual se convierte en biogás, que puede ser empleado como combustible en las cocinas, iluminación y en grandes instalaciones, además para alimentar un motor que genere electricidad (Fig. 2).

El biogás puede considerarse como una fuente de energía renovable más versátil que la energía eólica y solar, debido a su potencial energético y facilidad de almacenamiento, así también su potencial de utilización es independiente de la locación geográfica y condiciones climáticas.

Fig 2 Biodigestor domestico e industrial

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA

1. Gunaseelan VN. Anaerobic digestion of biomass for methane production: A review. Biomass Bioenergy. 1997;13:83-114.

2. Cavinato C, Fatone F, Bolzonella D, Pavan P. Thermophilic anaerobic co-digestion of cattle manure with agro-wastes and energy crops: Comparison of pilot and full scale experiences. Bioresour. Technol. enero de 2010;101:545-50.

3. Deublein D, Steinhauser A. Potential for Transforming Biomass into End Point Energy Sources. Biogas Waste Renew. Resour. Introd. ‐Second Ed. [Internet]. Wiley VCH Verlag GmbH & Co. ‐ KGaA; 2010 [citado 28 de mayo de 2013]. p. 11-29. Recuperado a partir de: http://hinari-gw.who.int/whalecomonlinelibrary.wiley.com/whalecom0/doi/10.1002/9783527632794.ch3/pdf

4. Asís HG, Dopazo F, Gianoglio PJ. Producción de energía a partir de biogás obtenido de residuos sólidos urbanos [Internet]. Recuperado a partir de: http://www.frvm.utn.edu.ar/WebCyTAL/TF/TF019.pdf

5. Bravo AD, Mailier J, Martin C, Rodríguez J, Lara CAA, Wouwer AV. Model selection, identification and validation in anaerobic digestion: A review. Water Res. noviembre de 2011;45:5347-64.

6. Sterling MC, Lacey RE, Ricke SC. E �ffects of ammonia nitrogen on H2 and CH4 production during anaerobic digestion of dairy cattle manure. Bioresour. Technol. marzo de 2001;77:9-18.

7. Gao WJJ, Lin HJ, Leung KT, Liao BQ. Influence of elevated pH shocks on the performance of a submerged anaerobic membrane bioreactor. Process Biochem. agosto de 2010;45:1279-87.

8. Molino A, Nanna F, Ding Y, Bikson B, Braccio G. Biomethane production by anaerobic digestion of organic waste. Fuel. enero de 2013;103:1003-9.

9. Comino E, Rosso M, Riggio V. Development of a pilot scale anaerobic digester for biogas production from cow manure and whey mix. Bioresour. Technol. noviembre de 2009;100:5072-8.

10. Martí N. Estudio de las estrategias de operación de la digestión anaerobia de fangos para optimizar la recuperación de fósforo en EDAR [Tesis Doctoral]. [España]: Universitat de València/Escuela Técnica Superior de Ingeniería; 2007.

11. Monteiro E, Mantha V, Rouboa A. Prospective application of farm cattle manure for bioenergy production in Portugal. Renew. Energy. febrero de 2011;36:627-31.

12. Pöschl M, Ward S, Philip Owende. Evaluation of energy efficiency of various biogas production and utilization pathways. Appl. Energy. noviembre de 2010;87:3305-21.

13. Kashyap DR, Dadhich KS, Sharma SK. Biomethanation under psychrophilic conditions: a review. Bioresour. Technol. abril de 2003;87:147-53Fuente: elaboración propia

Fig 1: Proceso de Digestion anaeróbica

El tratamiento de los residuos orgánicos mediante el uso de la tecnología de digestión anaeróbica para puede ayudar a la creación de una cultura de tratamiento de los desechos sólidos. En este aspecto la producción de biogás mediante digestión anaeróbica, es una alternativa con triple beneficio: ayuda a gestionar adecuadamente los desechos sólidos, genera energía limpia (calor, luz, electricidad) con baja emisión de contaminantes que ayuda al conservación del medio ambiente. De manera general podemos decir que un sistema de biodigestión funcionando adecuadamente puede proporcionar un amplio rango de beneficios a los usuarios, estos incluyen la producción de energía y la transformación de desechos orgánicos en fertilizantes de alta calidad,

Fuente: Elaboración propia.