PROCEDIMIENTO PARA LA CONSTRUCCION DE UN BIODIGESTOR 1.
Limpieza del Terrero:
Es necesario limpiar bien el terreno donde se va a construir un biodigestor, eliminando raíces, escombros y todo el material que obstaculice el trabajo.
2. Trazado de Biodigestor: Limpio el terreno, se proceden a marcar las medidas corresponden a los componentes del biodigestor. 3.
que
Excavación:
Se produce a realizar la excavación del pozo teniendo cuidado que las paredes tengan una buena plomada, guiada por un eje central para evitar que después tenga que hacerse relleno, de igual manera se hace con la excavación de la caja de carga y descarga con la inclinación y medidas indicadas. La altura de la cámara de fermentación será la indicada, mas el grosor de la base de concreto, los 20-30 cm. Se indican por cuanto se debe dejar sobresaliéndole biodigestor del nivel del suelo. Realizada la nivelación, se procede a nivelar y compactar el piso, colocando una cama de piedras de 10-15 cm. De grueso, el cual se le agrega una mezcla de concreto en proporción de 1 de cemento y 3 de arena, dando un 8-12 cm., por lo que la base tendrá un grosor total entre 20-25 cm., de preferencia se debe colocar la primera hilera de ladrillos del cilindró y pared divisoria, tratando de hacer un solo cuerpo en la base. En el caso de nuestro pozo tuvimos que hacer uso de la bomba, ya que el tipo de suelo o de mano freático es muy húmedo lo cual nos impide trabajar por lo que se hizo acopio de la bomba para extraer el agua lo cual nos permitió un mejor desarrollo de nuestro trabajo.
4. Levantamiento de la Cámara de Fermentación: La pared se levanta colocando los ladrillos humedecidos utilizando la mezcla de proporción de una parte de cemento por tres de arena, cuando se han puesto dos hileras de ladrillo se coloca por tres de arena, cuando se han puesto dos hileras de ladrillos de coloca el tuvo de PVC de 6” para la entrada de la mezcla (estiércol, materia vegetal), teniendo en cuenta que el extremo inferior del tuvo debe de quedar a0.30 cm. De la base. Al estar levantando la pared, debe tenerse cuidado de que el espacio que quede entre los ladrillos y la pared debe ser rellenado cada día antes de continuar el trabajo de levantar la pared, para ello debe utilizarse arena y compactar lo posible mejor par evitar fallas.
5. Tanque de carga: Se construye sobre el tubo de carga. Esta construido de ladrillo, piedras y cemento, teniendo cuidado que se ubique a 20-30 cm. Sobre extremo superior de la pared biodigestor.
6. Tanque de Descarga: Se construye sobre el tuvo de descarga. Esta construido de ladrillos, piedras y cemento, teniendo cuidado que se ubique a 10-15 cm. Sobre el extremo superior de la pared del biodigestor. Ya que es por aquí que saldrá lo que nosotros conocemos como bioabono en forma de líquido con sedimentos.
7. Repello: Para realizar un buen repello de las paredes de las diferentes cámaras (fermentación, carga y descarga) debe utilizarse una mezcla de 1.5 8 una de cemento y 5 de arena fina) dándole un espesor de relleno de 1.5 cm. De grueso, especialmente en la cámara de fermentación. Para un impermeabilizante de concreto, que aunque encarece el costo asegura y evita la fuga de gas.
8. Drenes: Con el tiempo y debido a que el gas siempre va acompañado de vapor, forma gotas que son depositadas en los puntos mas bajos de las mangueras que conducen el gas, llegando a obstruir el paso del biogás, por tal motivo, es necesario eliminar dicha agua a través de drenajes.
9. Medidor de Presión: Es necesario medir constantemente la presión del gas para asegurar un buen funcionamiento del quipo que utiliza el biogás. Para medir la presión se puede usar un implemento que consiste en una manguera transparente pegada a un soporte de madera, de tal madera que forme una “U” enfrente de la madera y al lado de la manguera se coloca una “T” que conecta la tubería principal del biogás, al extremo de la manguera puede quedar libre o conectado con un bote de vidrio. Para que funcione el medidor se llena la manguera “U” coloreada, hasta nivel O (cero) de la escala, la lectura de la presión se debe hacer por diferencia en centímetro de columna de agua en las dos partes de la manguera en “U”.
OPERACIONES DEL BIODIGESTOR Carga Inicial: terminando el repello del Biodigestor, deberá dejar que este FRAGÜE por unos 20 días, mientras esto sucede se puede proceder a recolectar el estiércol es un sitio cercano al Biodigestor. Al realizar la primera carga de utilizar el estiércol fresco y de ser posible agua templada al sol. Si la carga del digestor es de 200Kg., de mezcla, se deberá preparar con 100Kg. De estiércol mas 100 Kg., de agua batiendo la mezcla lo mejor posible en el tanque de carga para luego depositarlo en la cámara de fermentación a través del tubo de entrada, debe tenerse cuidado que por el tubo de descarga salga igual cantidad de material digerido cuando se realice nueva carga, que puede hacerse diariamente o cada ves que se realce la carga respectiva.
MANTENIMIENTO 1. El material que salga por el tanque de descarga no debe de tener mal olor. 2. el material de carga deberá estar libre de materias sólidas como
arena etc., ya que esto produce depósitos en el fondo y por lo tanto la obstrucción de los tubos de carga. 3. El Digestor deberá descargarse totalmente cada 2-3 años, para efectos de limpieza o reparación en caso de que sea necesario. 4. El escape del gas por la tubería de conducción se puede detectar por el olor característicos que este tiene (huevo podrido) debido a la presencia de H2 5.
PRECAUCIONES 1. Antes de encender una llama en cualquier aparato compruebe
primero que no hay fugas de gas, el inicio de que existe fuga de gas, es el olor característico (huevo podrido) en este caso, evite producir fuego ni humo hasta que se haya ventilado el lugar y el olor haya desaparecido. 2. Antes de conectar nuevas tuberías, bolsas de almacenamiento y otro recipiente de Biogás, drene el aire que pudo haber quemado en ellos para evitar que se produzcan mezclas de aire y gas que resulta explosivas. 3. Antes de usar gas compruebe si hay suficiente para el uso que desea darle en el momento, para esto verifique el contenido de gas en la bolsa de almacenamiento o mida con el manómetro la presión que hay dentro del digestor. 4.
En lugares donde se utilice el biodigestor a presiones altas, ejemplo (1.05 Kg. / cm. Cuadrado. – 15 lb. / pulg. Cuadrada) es aconsejable tener extintores para fuego tipo universal ABC..
5. Siempre que este usando el biogás, debe tener cuidado de estar
cargando el biodigestor, porque pueden ocurrir alzas súbitas de presión en el gas (con aumento de tamaño de la llama) y si lo que se hace es descargar el digestor, tenga presente que puede ocurrir descensos de la presión, y hasta presiones negativas, lo que puede causar que los aparatos se apaguen, o aun peor que produzca succión del aire hacia el interior del digestor.
USO DEL BIODIGESTOR EN LA COCINA El biogás puede utilizarse en sustitución de leña, gas propano o Kerosén, en cualquiera de las siguientes maneras: 1. construir una estufa especial. 2. si cuenta con estufa comercial de propano o Kerosén, modificarla
para usarla con biogás.
BIOABONO El afluente de los digestores es uno de los productos finales de la fermentación anaeróbica, a este producto se le denomina BIOABONO, cuya condición no presenta olor desagradable, las semillas de malas hiervas han sido destinadas y no tienen condiciones que permitan la proliferación de organismos patógenos, ni de moscas u otros insecto indeseables. Aunque el propósito en un digestador es la producción de Biogás, en muchos casos es más importante la obtención del afluente como abono y hasta pueden ser que los beneficios económicos obtenidos de este sean más significativos que los logrados con el uso del biogás. El afluente de los digestores entra en la categoría de abono orgánico de muy buena calidad, le proporciona las plantas el vigor y potencia suficiente para soportar condiciones adveras como ser, sequías, enfermedades, plagas y otros.
COMOSICION DEL BIOABONO El bioabono se aplica como cualquier otro abono orgánico conocido, la composición media del bioabono obtenido de un digestor cargado con estiércol vacuno es: SÓLIDOS TOTALES………………………………….8-9 G/100g SÓLIDOS VIOLATILES……………………………...505-6 g/100g NITORGENO TOTAL (COMN)……………………...0.20% FOSFORO (P2 O5)……………………………………..0.15% POTASIO (k2O)…………………………………………1.10% En vista de la relación CARBON-NITROGENO, que posee el bioabono, es optima (10.1) coexiste el riesgo de aplicarlo directamente al suelo los microorganismos que llevan a cabo la degradación final en el suelo no compitan por el nitrógeno con las plantas que crecen en el.
EFECTOS DEL BIOABONO EN EL SUELO El bioabono, causa cambios químicos y físicos como cualquier otra, materia orgánica, cambios que son beneficiosos de acuerdo a la cantidad y calidad que se emplee. Entre los cambios químicos que provocan la materia orgánica incluida el bioabono son:
1. Aumento la capacidad del intercambio cationico.
2. Causa un efecto tapón (Buffer) entre el P/H, del suelo. 3. Aporta macro y micro nutrientes para el consumo de las plantas. Entre los cambios físicos se mencionan los siguientes:
1. En los suelos arenosos, favorecen la adherencia de partículas, lo que origina una estructura granulada que facilita la labranza, aireación y movimiento del agua. 2. En suelos muy pesados se mezcla con la arcilla para producir suelos porosos y mejor drenados. 3. Disminuye la perdida de suelo por erosión. 4. Evita la perdida de lixiviación de nutrientes minerados, apartados por fertilizantes químicos. 5. Cambia el color de la tierra a colores más oscuros que absorben mayor cantidad de energía radiante que proviene del sol.
COMO APLICAR EL BIOBONO EN LOS SUELOS Al aplicar el biobono en los suelos que han perdido sus características originales, fertilidad, hace que la recupere y evita que se deterioren progresivamente por ser usados o explotados intensamente. El bioabono puede usarse en los suelos que ya sean como sustituto local de los fertilizantes químicos como complementos a los fertilizantes. En base a experiencias resientes es necesario dar un tratamiento al efluente antes e usarlo, esto se hace con el fin de evitar problemas de toxicidad en los cultivos, que pueden ser provocados por falta de oxigeno. COMO SUSTITUTO TOTAL DE FERTILIZANTES QUIMICOS En este caso es necesario calcular el total de nutrientes contenidos en el abono químico que se utiliza normalmente, y con este valor calcular las cantidades de bioabono que tengan contenido equivalente que será la cantidad teórica que hay que aplicar al cultivo. Es importante tomar en cuenta que el bioabono no aporta desde el principio de la aplicación todos los nutrientes, como ocurre con el
fertilizante químico, por lo tanto y considerando que el bioabono, libera solamente un tercio de su potencial nutritivo en un periodo de 100 días, es necesario aplicar el triple de la cantidad teórica necesaria, el bioabono libera paulatinamente el potencial nutritivo.
COMO COMPLEMENTACION DEL FERTILIZANTE QUIMICO Durante el prior ciclo del cultivo, el bioabono, se añade al suelo junto a la dosis normal de fertilizante químico, debido a que en el segundo ciclo las condiciones del suelo han mejorado por efecto del bioabono, y es posible disminuir la cantidad de fertilizante químico a aplicar, durante los ciclos siguientes se va disminuyendo la dosis del fertilizante hasta a aplicar solamente bioabono. PROCEDIMIENTO PARA SU APLICACIÓN Los mejores resultados se han obtenido mediante la aplicación de agua más bioabono en proporción de 1:1 debido a que el agua actúa de vehiculo a los nutrientes y los lleva al sistema radicular, además de esto el hecho de mezclarlo con agua provoca la aireación que el bioabono necesita para estar en condiciones de ser usado. La aplicación del bioabono, en áreas grandes se realiza por medio de tanques cisternas, aplicando cortinas sobre la planta, para el agricultor pequeño se recomienda con regadera u otro recipiente manual directamente a la planta en cualquier etapa de su desarrollo.
RENTABILIDAD DE LOS BIODIGESTORES En el análisis de rentabilidad de los biodigestores se debe considerar que al ser una tecnología multipropósito, compite en tres áreas muy diferentes: En el mercado de los energéticos, el biogás compite con la leña, el gas propano y la electricidad; fuentes energéticas utilizadas usualmente en cocción; con el kerosén, las velas y la electricidad en la iluminación, sobre todo en lugares donde el servicio es deficiente o no existe; con el gas propano y la electricidades la refrigeración y con la gasolina o el diesel, como combustible para motores. El un 1m3 de biogás puede remplazar 0.46kg de gas propano, 0.71 de gasolina, 0.6 litros de a.c.p.m o 2kg de leña. En el mercado de los abonos, el bioabono compite con el estiércol fresco y con los fertilizantes químicos; ya que permite un abono de la cantidad de otros abonos convencionales sin disminuir la productividad, y además presenta un aumento de la productividad al compararla con la de los suelos no abonados. En el mercado de tratamiento de residuales; la producción de biogás puede imponerse sobre sistemas de tratamiento aeróbicos tradicionales, que son mucho más caros y complejos. Lo anterior permite confirmar que la tecnología de biogás, genera productos importantes que pueden sustituir, no solo desde el punto de vista técnico, sino económico, a productos que tienen amplia demandas actualmente. IMPACTO ECOLOGICO La utilización de biodigestores para el tratamiento de residuales ofrece un beneficio ecológico de gran importancia, sobre todo en la actualidad donde el desarrollo industrial moderno a alcanzado niveles muy avanzados.
Uno de los beneficios que origina este sistema de tratamiento es la disminución considerable de la tala de bosques, que en muchos casos esta dada por la utilización de la madera para la cocción, esto a su vez permite mantener el equilibrio ecológico. La velocidad de la desaparición de las tierras cultivadas decrece al procesar los residuales por vía biológica y reducir el tiempo de estos desperdicios en las áreas rurales que además de afectar el suelo son desagradables a la vista. También permite la eliminación de malos olores generados al ambiente, lo que contamina y son desagradables al olfato de las personas. Por otra parte, la utilización del compost que se obtiene de este sistema puede ser en cierto grado sustituir la utilización continua y desproporcionada de fertilizantes químicos, que a largo plazo generan suelos áridos imposibles de utilizar, esto se debe a que el bioabono aumenta el contenido de humus del suelo, el cual mejora la estructura del terreno, facilita la aireación, la formación de depósitos de nutrientes y la capacidad de retención e infiltración de agua. CUADRO Nº. 1
CANTIDAD DE MATERIAL PARA MEZCLA DIARIA TAMAÑO DIGESTOR
CUBETAS DE ESTIERCOL
CUBETAS DE AGUA
3 M3 4 5 6 7 8 9
3.0
3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
TABLAS AUXILIARES TABLA Nº. 1 Consumo de BIOGAS Equipos • • • • • • • • • •
Motores estacionarios Lámparas Refrigeradores Planchas Ducha Electricidad Estufa Calentamiento de agua Incubadora Electricidad
Consumo de BIOGAS 0.42 M3 /H.p Hora. 0.12 M3 / Hora 2.30 M3 / día 0.30 M3 / Hora 0.80 M3 / baño 0.42 M3 / H.p Hora 0.33 M3 /día/ persona 0.08 M3 / litro 0.60 M3 / M3/ Hora 0.62 M3 / Hora
TABLA Nº.2
CANTIDAD DE MATERIA PRIMA PARA PRODUCIR M3 DE BIOGAS • • • • •
Bovino estabulado (1 animal) Bovino Semiestabulado (3 animales) Cerdo (3-6 animales) Aves (60-90 aves) Residuos Vegetales
25.0Kg. 25.0Kg. 12.8 Kg. 9.3 kg. 12.5 Kg.
TABLA Nº 3. • • • • • •
PRODUCCION DE MATERIA PRIMA POR HORA Bovino estabulo 30.00Kg. Bovino Semiestabulado 15.00 Kg. Caballo 10.00 Kg. Cerdos (50 Kg.) 2.00 kg. Ovejas 2.00 kg. Gallinas (2.5 kg.) 0.18 Kg.
Balance de materia y energía Materia La relación es de 1:1, eso quiere decir que por cada Kg. De estiércol debemos agregarle 1 Kg. de agua.
Energía Volumen del abono V=a x b x L = (90x90x20) =1620003 cm.3 =1620 m =1.62 L = 1.62 kg. = 1620 g Entonces, peso del abono es 1620g 1 mol CH4 = 16.043 Kg/Kmol Nº de moldes = peso/masa molar =1.62 Kg. 16.043 Kg/mol = 0101 Kmol = 100.98 Mol de CH4 1.62 Kg. de mezcla produce 100.98 mol de CH4 100.98 x 213 cal/mol = 21508.7 cal
3
1L = 1000 m 1 L = 1 Kg
Capacidad calorífica del gas metano (CH4)
COMENTARIO Si compramos la muestra de abono que obtenemos de nuestro biodigestor con la de los fertilizantes que hay en el mercado notamos que el porcentaje de nutrientes es relativamente mas bajo, pero hay que notar que posee otros tipos de nutrientes lo cual es una ventaja de este abono orgánico aparte de su valor en el mercado mas bajo y su obtención es mas fácil por su proceso natural. Los altos porcentajes de nutrientes de los abonos inorgánicos se deben a que son obtenidos a través de un proceso de un proceso químico y el porcentaje de nutrientes es seleccionado de acuerdo a la necesidad para la cual será elaborada o mejor dicho para el lugar en el cual será utilizado.