REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NÚCLEO PORTUGUESA – EXTENSIÓN ACARIGUA
APROVECHAMIENTO DE LOS DESECHOS ORGÁNICOS PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS Y BIOABONO A TRAVÉS DE UN BIODIGESTOR
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ACARIGUA, 2008 REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DE LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NÚCLEO PORTUGUESA – EXTENSIÓN ACARIGUA
APROVECHAMIENTO DE LOS DESECHOS ORGÁNICOS PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS Y BIOABONO A TRAVÉS DE UN BIODIGESTOR
MATERIAS: Educación Ambiental Hombre, Sociedad, Ciencia Y Tecnología TUTORES: LIC. Piña, Legna LIC. Rufa, Loredana INTEGRANTES: Estudiantes II semestre de Ing. Gas “Ñ”
ACARIGUA, 2008 ÍNDICE Pag. AGRADECIMIENTOS........................................................................................
i
INTRODUCCION...............................................................................................
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CAPITULOS I
II
LA INVESTIGACION...........................................................................
3
Planteamiento del Problema...................................................................
3
Objetivos de la Investigación.................................................................
4
General..........................................................................................
4
Especifico......................................................................................
4
Justificación del Problema.............................................................
5
Alcances de la investigación..................................................................
6
MARCO TEORICO...............................................................................
8
Antecedentes...........................................................................................
8
FUNDAMENTOS TEORICOS.............................................................
13
Gas Metano....................................................................................
13
Origen del Gas Metano..................................................................
13
Biomasa.........................................................................................
14
Clasificación de la Biomasa..........................................................
15
Aplicaciones de la Biomasa...........................................................
15
Ventajas de la Biomasa.................................................................
16
Desventajas de uso de la Biomasa.................................................
18
Biogás............................................................................................
18
Origen del Biogas..........................................................................
19
Elementos que afectan la producción de Biogas...........................
20
Usos del Biogas.............................................................................
23
Utilización del Biogas en Diversos Países....................................
24
Bioabono........................................................................................
26
Biodigestor....................................................................................
27
Procesos dentro del Biodigestor....................................................
28
Tipos de biodigestores...................................................................
28
Ventajas de los Digestores de alta velocidad o Flujo inducido.....
33
Precauciones a tener en cuenta con los digestores de alta velocidad o flujo inducido....................................................................
34
Criterio a considerar en el diseño de un Biodigestor.....................
35
Factores Humanos................................................................
35
Factores Físicos....................................................................
36
Factores Biológicos..............................................................
36
Factores de Construcción.....................................................
36
Factores Utilitarios...............................................................
37
Ventajas de los Biodigestores........................................................
37
La Utilización de los biodigestores además de permitir la producción de biogas ofrece enormes ventajas para la transfor-
III
mación de desechos.......................................................................
38
Dificultades técnicas de los biodigestores.....................................
39
METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION.............................
41
Materiales......................................................................................
41
Métodos y Procedimientos............................................................
42
1er Experimento realizado para comprobar la producción de
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Biogas y Bioabono a partir del estiércol de cerdo.........................
42
Observaciones Generales...............................................................
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ANALISIS DE LOS RESULTADOS...........................................
48
Tabulacion de las observaciones realizadas..................................
48
Estrategias para la difusión y diseminación de la tecnología de V
Biodigestores.................................................................................
49
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................
51
Conclusiones..................................................................................
51
Recomendaciones..........................................................................
54
GLOSARIO...........................................................................................................
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BIBLIOGRAFIA...................................................................................................
66
CITAS BIBLIOGRAFICAS.................................................................................
67
ANEXOS...............................................................................................................
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AGRADECIMIENTOS Primeramente a Dios, por iluminarnos y brindarnos la salud, las ganas y la disposición necesarias, para emprender el camino a la realización de nuestras metas, siendo este proyecto, una de ellas. Seguidamente, agradecemos profundamente a la Lic. Loredana Rufa por toda su dedicación y colaboración brindada en la realización de este proyecto, así como también por su disposición de ayudarnos en los proyectos que están por venir, no solo académicos y profesionales, sino también personales. A ella que gracias a sus orientaciones y sabios consejos, cada día nos hace reflexionar y nos incentiva a ser grandes y excelentes personas, pero sobre todo que nos impulsa a continuar luchando para llegar a ser esos profesionales excelentes y exitosos que tanto necesita nuestro país, le queremos extender una y mil veces más nuestro profundo agradecimiento, deseándole de todo corazón, éxitos, alegrías y bendiciones. Equivalentemente, extendemos nuestra más sincera gratificación a la Lic. Legna Piña, por su colaboración en esta investigación y augurándole dicha, prosperidad y muchos éxitos profesionales y personales. De igual manera, queremos expresarle al Ing. Rafael Balza, nuestro más profundo agradecimiento, ya que él oportunamente y sin interés alguno, colaboró con nosotros, durante la realización de esta investigación. Finalmente, queremos agradecer infinitamente a todas aquellas personas que de una u otra forma se vieron involucrados en la consolidación de nuestra meta, a todos ellos muchísimas gracias por su valiosa colaboración, siempre les estaremos agradecidos.
INTRODUCCIÓN La contaminación ambiental es un mal que afecta a la población mundial, la cual es la principal responsable de su avance desmedido. Abordando específicamente el caso de la contaminación producto de los desechos orgánicos, se puede decir que, los mismos son generadores de grandes deterioros al ambiente en toda su extensión, afectando de manera directa la salud del hombre, ya que este se encuentra en constante interacción con el medio ambiente en general. Y utiliza la mayoría de los recursos que este le ofrece. En el caso de las zonas suburbanas se puede observar con mayor detalle la situación antes descrita, la cual amerita una pronta y efectiva solución; es por esto qué a continuación se presentará de manera clara y sencilla la información necesaria acerca del aprovechamiento de los desechos orgánicos, a través de un biodigestor, el cual representa una excelente alternativa para erradicar dicho problema y además obtener como beneficios la producción de biogás y bioabono, generándose así un beneficio, ambiental , económico y social. La investigación se agrupa en cinco capítulos, de manera de facilitar la comprensión al lector. El capitulo I, se refiere al planteamiento del problema, objetivos, justificación, alcances y limitaciones. El capitulo II, plantea el marco teórico, en donde se refleja la conceptualización de las variables relacionadas con el Biodigestor y sus afines. El capitulo III, describe la metodología utilizada. El Capitulo IV, refleja el análisis de los resultados obtenidos. El Capitulo V, esboza las conclusiones y las recomendaciones.
C A P I T U L O
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CAPITULO I LA INVESTIGACIÓN Planteamiento del Problema El ser humano, a través de sus acciones ha impactado de manera directa y significativa a la salud del planeta, por lo que indudablemente, harían falta unos cuantos siglos llenos de intensos esfuerzos, para que éste recuperara la salud en forma natural. Al enfermarse el planeta irremediablemente la biodiversidad presente en él, se ve igualmente afectada. Es por esto qué, en el presente planteamiento se expone una problemática existente a nivel mundial. La contaminación ambiental ejecutada por los desechos orgánicos. De allí, parte la necesidad de implementar una estrategia para disminuir en lo posible, este problema existente. Actualmente, en países tales como: México, Cuba, Colombia, El Salvador, India, Chile, Asia, África y Argentina…; preocupados por la situación antes descrita, se ha implementado la fabricación de un instrumento sumamente práctico, sencillo, y en la mayoría de los casos sumamente económico, llamado Biodigestor, el cual ayuda a disminuir la contaminación ambiental, mediante la utilización de los desechos orgánicos, para la producción de Biogás y Bioabono, los cuales pueden ser utilizados tanto para generar energía eléctrica y gas doméstico, como para fertilizante respectivamente, lo cual a parte de generar salubridad a la zona y por ende al ambiente en general, proporciona un beneficio o ahorro económico a las personas que implementan este mecanismo. Por último, es necesario tomar en cuenta ciertos criterios para considerar el diseño del mismo, como son: cual tipo de Biodigestor se adapta más a las necesidades de la finca, granja o lugar donde se quiera implementar y cuáles son las condiciones más viables y fiables para su construcción.
Objetivos de la Investigación Objetivo General Aprovechar los desechos orgánicos para producir Biogás y Bioabono a través de un Biodigestor. Objetivos Específicos Divulgar la presente investigación para dar a conocer tanto a la comunidad estudiantil, como a los dueños o poseedores de granjas y fincas, a toda la sociedad en general interesada, la información acerca de la producción de Biogás y Bioabono, por medio del Biodigestor. Conocer el beneficio otorgado por el Biodigestor en la minimización de la contaminación ambiental. Desarrollar una propuesta para la implantación de Biodigestores como fuente de bienestar económico, social y ambiental.
Justificación del Problema La contaminación ambiental se encuentra presente a nivel mundial y sus efectos se hacen sentir notablemente en la sociedad. Abordando el caso específico de las zonas rurales y ganaderas que generalmente vierten las excretas de los animales en las corrientes fluviales adyacentes, con el propósito de deshacerse de las mismas, es necesario destacar qué, este método rudimentario utilizado para eliminar las excretas, es altamente contaminante e invasivo, ya que produce en las comunidades contiguas, daños a la salud de las mismas, debido a que se abastece y consume de las aguas de estos ríos contaminados. Es por esto qué, aquí entra el importante uso de los Biodigestores, que tienen como función primordial la erradicación de la contaminación producida en las construcciones que albergan a los animales y por ende la contaminación que sus excretas producen en las corrientes acuáticas adyacentes. Otro punto importante, es que las comunidades que se encuentran alejadas de las urbes necesitan en algunos casos, poseer autonomía energética, para garantizar una buena calidad de vida, la cual puede ser otorgada por los Biodigestores, siendo éste otro aspecto positivo. La producción de Biogás procedente de éste a través del aprovechamiento de los desechos orgánicos, no sólo es capaz de producir dicha energía, sino que también puede ser utilizado como gas doméstico para la cocción y el Bioabono resultante del mismo proceso utilizado como Biofertilizantes.
Alcances de la Investigación La presente investigación está delimitada al levantamiento y divulgación de información referente a Biodigestores, la cual engloba desde el concepto mismo de qué es un biodigestor, sus tipos, ventajas, desventajas…, hasta la descripción del proceso que realiza éste para el aprovechamiento y control de los desechos orgánicos, produciendo así Biogás y Bioabono y disminuyendo la contaminación ambiental. También puede destacarse el diseño de una propuesta, para todo aquel ente interesado que pueda tomar el presente proyecto como una opción viable para la aplicación de éste en su granja, finca o lugar donde quiera implementar el Biodigestor. Limitaciones de la Investigación Los factores lugar, tiempo y dinero, son los principales limitantes para la no aplicación del presente proyecto, ya que a pesar de la viabilidad de éste para su implementación, es necesario en primer lugar contar con la zona afectada, que posea el espacio y la materia prima, para así realizar un estudio de factibilidad que determine que tipo de Biodigestor es el más adecuado, que se adapte a las necesidades de la zona utilizada y a los deseos de uso del propietario en cuanto a el Biogás y Bioabono resultante de éste, seguidamente contar con el tiempo suficiente para ejecutarlo de la mejor manera posible y por último y no menos importante contar con el dinero necesario para la compra de los materiales a utilizar en la construcción del mismo.
C A P I T U L O
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CAPITULO II MARCO TEORICO Antecedentes Según Metcalf y Harrison (1977) (Citado por Miranda, Peña, y Verde, 1995). En 1983, Donald Cameron, construyó el primer tanque séptico, en la ciudad de Exeter (Inglaterra), para la obtención de biogás a partir de la descomposición de desechos orgánicos. Según Hobbson et al, (1980) (Citado por Miranda, Peña, y Verde, 1995) En Inglaterra y otros países de Europa, principales fuentes de contaminación, son las granjas de porcino y avícolas, la cual se ha incrementado la presión popular como las legislativas para el control de problema Según Taylhardat (1985) (Citado por Miranda, Peña, y Verde, 1995). Entre 1909 y 1912 fueron llevados a cabo en EEUU experimentos de tanques bioliticos. En el periodo comprendido entre 1920 y 1935, se estudió ampliamente el proceso de digestión anaeróbica. En 1940 la China y la India iniciaron el desarrollo de la tecnología de biogás aprovechando residuos agrícolas y estiércoles de animales, principalmente de bovinos, con fines energéticos y de fertilización. En la China se han construido unos 7 millones de biodigestores, de los cuales unos cuatro millones de ellos están en uso actualmente y benefician a quince millones de habitantes. Se evaluó el efluente proveniente de dos tipos de biodigestores utilizando diversos tipos de desechos.
Con respecto a Cuba la Oficina Nacional de Estadística reporta que habían 70 mini digestores instalados hasta el 2001, con un crecimiento de 16 % con respecto al 2000; Pinar de Río, con 17, es la provincia donde hay más instalados. En Venezuela se encuentran algunos biodigestores dedicados a la investigación de esta tecnología ubicados en centros de enseñanza como: Facultad de Agronomía U.C.V; UNELLEZ e Instituto Internacional de Tecnología Simón Bolívar. En el Estado Guarico la finca San José fue dotada con un biodigestor modelo “Chino” de cincuenta metros cúbicos, que genera unos 10.000 metros cúbicos de biogás por día, se espera utilizarlo en lámparas de mantillas, cocinas y neveras de Kerosén modificadas para el biogás. En América, Brasil es el país que mas impulso le ha dado a esta técnica, también México, Guatemala y Colombia, están dentro de los principales difusores. El resto de los países están iniciando el uso de la tecnología del biogás. Según Castillo, (1986) (Citado por Miranda, Peña, y Verde, 1995). En 1776, Alejandro Volta, descubre la conversión de materiales, mediante la fermentación anaeróbica, en metano. Según Mendoza (1988) (Citado por Miranda, Peña, y Verde, 1995). A finales del siglo XIX se descubrió el proceso de digestión anaeróbica, cuando un alumno de Pasteur, llamado Gayon, la detecto y estudio la posibilidad de su uso como fuente de combustible. Para finales del año 1995, se instaló en Cendigranja (UNELLEZ, Venezuela) el primer sistema de descontaminación productiva con biodigestor plástico de flujo
continuo en esta zona, en una pequeña unidad porcina con una población de cerdos que ha variado entre 16 y 42 unidades. En 1996 Cendi-UNELLEZ, Guanare, Venezuela, propuso y firmó un convenio con la Gobernación del Estado Portuguesa para desarrollar un programa de extensión dirigido al fomento de la agricultura sostenible en comunidades campesinas. Para mediados de 1998, fecha en que culminó este convenio de cooperación se habían instalado ya 42 Biodigestores. A cuatro años de haberse iniciado la instalación de biodigestores auspiciado por el programa de extensión, el 57% de ellos se mantenían en funcionamiento de manera normal y satisfactoria para sus usuarios. Entre las causas de inoperatividad de los biodigestores que cesaron de funcionar estaban: desinterés en la cría de cerdos en aquellos productores que fueron seleccionados por la Gobernación, y las rupturas accidentales de la manga de plástico en dimensiones que imposibilitaban ser reparadas, la mayoría de ellas por falta de poda de árboles cercanos al biodigestor o por falta de cercas perimetrales que protegieran la caída accidental de animales como cerdos y ganado bovino. En aquellos casos donde los biodigestores funcionaban normalmente, se han podido evidenciar procesos de valor agregado en el desarrollo de la tecnología tales como: se constituyeron en sitios muy concurridos por otros productores, favoreciendo muchas actividades de difusión “de campesino a campesino”, así como maestros y organismos diversos de capacitación a campesinos que se apoyan en la innovación local. Los mismos usuarios han innovado soluciones tales como: estufas de diseño propio, mecanismos de monitoreo práctico al proceso de sedimentación de sólidos en la tanquilla de entrada para facilitar su remoción en el momento oportuno. Técnicas sencillas y funcionales para reparar rupturas del plástico, con trozos de ligas y bandas de neumáticos. Aparición de albañiles campesinos que se han especializado en
instalar las tanquillas y amarrar las bolsas plásticas a los tubos. Construcción del tamaño del biodigestor a tamaño reducido para usarlas en demostraciones practicas en la escuela y otros sitios de interés. Obras de teatro relacionadas con el aporte que hace el biodigestor y sus elementos en la descontaminación del agua en la comunidad… Según Olivia (1999). El desarrollo de sistemas de descontaminación para aguas pecuarias servidas con biodigestores era un área de investigación poco activa en Venezuela, y la misma solo era abordada por un pequeño grupo de investigación en una Universidad Nacional. El énfasis de la investigación se dirigía a estudiar el rendimiento energético del biodigestor en términos de metano producido por unidad de estiércol ingresado al sistema, dejando en un segundo plano la evaluación de los beneficios de la descontaminación, Lo anterior trajo consigo la experimentación casi exclusiva con modelos de biodigestores de estructura fija cuyos elevados costos de instalación y recurrentes daños por fracturas de difícil reparación impedía, su adopción por parte de los productores. Para ese entonces la circulación de Preston y Leng (1989), en cuya portada aparecía la fotografía de un biodigestor plástico de flujo continuo instalado para su uso y evaluación en una finca de Colombia, el cual en su interior contenía otra fotos y comentarios en las que se mostraban mujeres campesinas preparando sus alimentos en sus modestas estufas con biogás, generó una interesante polémica entre “los especialistas en biogás” y los “Especialistas en Biodigestores”. Años después de esta polémica se puede decir que en Venezuela comienza a verse la integración de ambos enfoques y corrientes de investigación, lo cual se evidencia por la creciente instalación de biodigestores plásticos de flujo continuo en fincas campesinas y empresariales (Cordones, Maldonado y Cardozo, 2000; Palencia y Cardozo, 1999).
Resulta difícil hacer una proyección confiable del número total de biodigestores plásticos de flujo continuo instalados en Venezuela, sin embargo se estima que puedan existir de 100 a 300 instalados, de los cuales podemos mencionar: Cendigranja-UNELLEZ, Estado Portuguesa (1), Comunidades Campesinas en zonas rurales del Estado Portuguesa (42), Modelos de Agricultura Tropical Sostenible, Fundación Polar, Estado Yaracuy (1), Comunidades Campesinas en las Cuencas Medias y Altas del Río Yaracuy, Estado Yaracuy (2), Comunidad Campesina en el Estado Táchira (1), Unidad Bovina de Mataderos de la UNELLEZ (3), Productor Medio de Cerdos del Estado Cojedes (1), Comunidad Campesina en el Estado Barinas (1), Comunidad Indígena del Estado Amazonas (1), Comunidades Campesinas del Estado Portuguesa (10). En el estado Portuguesa, específicamente en la población de Mijagüito, se implemento un biodigestor de flujo continuo en la Granja Integral “Santa Elvira” para la cocción de alimentos. (Ver anexo) http://www.acicafoc.net/leer.php/15 (2007). En el estado Barinas se implemento una campaña de capacitación para la instalación de biodigestores para la producción de biogás y bioabono contando con el apoyo y promoción de instituciones como el Ministerio de Ambiente y Recursos Naturales (MARN), la Cooperativa Autogestión Comunitaria (AFINCO) y Cooperativas de Comunitarios de las Reservas Forestales de las Poblaciones de Ticoporo y Caparo, en donde los comunitarios instalaron cuatro biodigestores en sus parcelas y espacios comunitarios para hacer un manejo adecuado de los desechos de la producción de ganado y cerdos para el aprovechamiento de los recursos locales para la fabricación de insumos orgánicos usados en agricultura.
FUNDAMENTOS TEORICOS Gas metano Htttp://es.wikipedia.org/wiki/Metano, Es el hidrocarburo alcano más sencillo, el primer miembro de la serie de los alcanos, su fórmula química es CH4. Cada uno de los átomos de hidrógeno están unidos al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias, es incoloro e inodoro, es más ligero que el aire. Y apenas soluble en agua en su fase liquida. En la naturaleza se produce como producto final de la composición de forma anaeróbica, procesándola y convirtiéndola en gas metano. El metano es el componente principal del gas natural y además un gas de efecto invernadero. Origen del Gas Metano http://html.rincondelvago.com/el-metano.html
Se
produce
por
la
descomposición de sustancias vegetales, principalmente celulosa, por la acción de microorganismos y se desprende del cieno de algunos pantanos, por lo que se denomina “Gas de los Pantanos”, se desprende también de los volcanes de fango y de algunas aguas y fuentes no cenagosas, así mismo en las minas de carbón de piedra de lignito. También en los procesos de digestión y defecación de animales. (Especialmente del ganado), en las bacterias en plantaciones de arroz y digestión anaeróbica de la biomasa.
En algunos lugares emana naturalmente de la tierra, como en Italia, Irán, La República Popular de China, América del Norte..., Los fuegos sagrados de Bakú no es más que gas metano, que va mezclado con nitrógeno, gas carbónico y vapores de petróleo. Este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás, puede constituir hasta el 97% del gas natural, en las minas de carbón se le denomina grisú y es muy peligroso por su facilidad para inflamarse. Biomasa http://es.wikipedia.org/wiki/Biomasa. La biomasa, abreviatura de masa biológica, es la cantidad de materia viva producida en un área determinada de la superficie terrestre, o por organismos de un tipo específico. Es el resultado del proceso de transformación que sufre la materia orgánica de origen animal o vegetal. Por medio de este proceso, que puede hacerse en forma natural o artificial, se generan subproductos que no tienen valor para la cadena nutritiva o no sirven para la fabricación de productos de mercado, pero pueden utilizarse como combustible. (Ver anexo 1) El término es utilizado con mayor frecuencia en las discusiones relativas a la energía de biomasa, es decir, al combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de recursos biológicos. La energía de biomasa que procede de la madera, residuos agrícolas y estiércol, continúa siendo la fuente principal de energía de las zonas en desarrollo. http://www.juntadeandalucia.es/averroes/centrostic/14002984/helvia/aula/archivos/re positorio/biomasa.swf Los residuos con posibilidad de generar energía a partir de la biomasa son: Los desechos producidos por las actividades rurales: residuos agrícolas y forestales, residuos animales.
Los desechos producidos por actividades industriales: residuos de industrias agrícolas y forestales. Los desechos producidos por actividades urbanas: residuos sólidos urbanos y aguas residuales. Clasificación de la biomasa: Biomasa natural: producida por la naturaleza sin intervención humana. Ejemplo: podas naturales. Biomasa seca: subproductos sólidos no utilizados en actividades agrícolas, forestales ni industrias agroalimentarias o madereras. Ejemplo: cáscara de almendra, podas de frutales, aserrín... Biomasa residual húmeda: vertidos biodegradables. Ejemplo: aguas residuales, urbanas e industriales y residuos ganaderos. Cultivos
energéticos:
cultivos
cuya
finalidad
es
producir
biomasa
transformable en combustible. Ejemplo: girasol destinado a la producción de biocarburantes… Biocarburantes: tiene su origen en el reciclado de aceites y también en la transformación del trigo, maíz, girasol... Aplicaciones de la Biomasa http://www.textoscientificos.com/energia/biomasa
Producción eléctrica: La electricidad puede ser generada a partir de un número de fuentes de biomasa y al ser una forma de energía renovable se la puede clasificar como "energía verde". La producción de electricidad a partir de fuentes renovables de biomasa no contribuye al efecto invernadero ya que el dióxido de carbono liberado por la biomasa cuando es quemado, (directa o indirectamente después de que se produzca un biocombustible) es igual al dióxido de carbono absorbido por el material de la biomasa durante su crecimiento. Calor y Vapor: La combustión de la biomasa o de biogás puede utilizarse para generar calor y vapor. El calor puede ser el producto principal, en usos tales como: calefacción de hogares y para la cocción de alimentos, o puede ser un subproducto de la producción eléctrica en centrales combinadas de calor y energía. El vapor generado por la biomasa puede utilizarse para accionar turbinas de vapor para la producción eléctrica, utilizarse como calor de proceso en una fábrica o planta de procesamiento, o utilizarse para mantener un flujo de agua caliente. Gas Combustible: Los biogases producidos de la digestión o de la pirolisis anaerobia tienen un número de aplicaciones. Pueden ser utilizados en motores de combustión interna para accionar turbinas para la producción eléctrica, puede utilizarse para producir calor para necesidades comerciales y domésticas, y en vehículos especialmente modificados como un combustible. Ventajas de la biomasa http://es.wikipedia.org/wiki/Biomasa
Permite eliminar residuos orgánicos e inorgánicos, al tiempo que les da una utilidad. Es una fuente de energía renovable. Es una fuente de energía no contaminante. El uso de la biomasa como biocarburante en motores de combustión interna reduce el empleo de los motores alimentados por combustibles fósiles que provocan altos índices de contaminación. Tiene contenidos de azufre prácticamente nulos por lo que la emisión de dióxido de azufre es mínima. El dióxido de azufre, junto con los óxidos de nitrógeno, son causantes de la lluvia acida. Aunque para el aprovechamiento energético de esta fuente renovable tengamos que proceder a una combustión, y el resultado de la misma sea agua y CO2, la cantidad de este gas causante del efecto invernadero, se puede considerar que es la misma cantidad que fue captada por las plantas durante su crecimiento. Es decir, que no supone un incremento de este gas a la atmósfera. No emite contaminantes sulfurados o nitrogenados, ni apenas partículas sólidas. Si se utilizan residuos de otras actividades como biomasa, esto se traduce en un reciclaje y disminución de residuos.
Los cultivos energéticos sustituirán a cultivos excedentarios en el mercado de alimentos. Eso puede ofrecer una nueva oportunidad al sector agrícola. Puede provocar un aumento económico en el medio rural. Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles. Desventajas de uso de la biomasa http://es.wikipedia.org/wiki/Biomasa El rendimiento de las calderas de biomasa es inferior a los de las que usan combustible fósil. Se necesita mayor cantidad de biomasa para conseguir la misma cantidad de energía que otras fuentes. Canales de distribución de la biomasa menos desarrollados que los combustibles fósiles. Biogás http://es.wikipedia.org/wiki/Biog%C3%A1s El biogás es un gas combustible que se genera en medios naturales o en dispositivos específicos, por las reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismos, (bacterias metanogénicas…), y otros factores, en ausencia de aire (en un ambiente anaeróbico). Cuando la materia orgánica se descompone en ausencia de oxígeno, actúa este tipo de bacterias, generando biogás.
La producción de biogás por descomposición anaeróbica es un modo considerado útil para tratar residuos biodegradables ya que produce un combustible de valor además de generar un efluente que puede aplicarse como acondicionador de suelo o abono genérico. El biogás tiene como promedio un poder calorífico entre 4.500 a 5.600 kilocalorías por metro cúbico. Se llama biogás a la mezcla constituida por metano CH4 en una proporción que oscila entre un 50% a un 70% y dióxido de carbono conteniendo pequeñas proporciones de otros gases como hidrógeno, nitrógeno y sulfuro de hidrógeno. El biogás es considerado como productor de energía y eliminador de la contaminación y los residuos. Origen del Biogás
http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2005/04/07/1410 21.php La creación y utilización del biogás de manera artificial se remonta a la segunda guerra Árabe-Israelí, a mediados de los años setenta del siglo XX, cuando el precio del petróleo subió ostensiblemente al ser utilizado como arma política, lo que hizo que se investigasen otras posibilidades de producir energía. Es entonces cuando se experimentó con reactores, los llamados de alta carga, capaces de retener los microorganismos anaerobios y de tratar las aguas residuales mediante este proceso. En un primer momento, el desarrollo del biogás fue más fuerte en la zona rural, donde se cuenta de manera directa y en cantidad con diversos tipos de desechos orgánicos, como el estiércol. De esta manera, el aprovechamiento de los residuos agrícolas se practica desde hace años en instalaciones individuales de tamaño medio que utilizan el biogás para cocinar o como fuente de iluminación. Según los expertos, ésta manera de tratar los residuos es más efectiva, controlada y ecológica que las soluciones tradicionales de tratamiento, que en algunos casos pasan directamente por el vertido incontrolado. No obstante, el biogás también tiene sus inconvenientes
porque, además del metano y dióxido de carbono, pueden aparecer otros componentes minoritarios como el ácido sulfhídrico que es necesario eliminar. Por otra parte, si el residuo queda almacenado en condiciones de ausencia de aire, como ocurre en los estercoleros, se formaría metano que escaparía a la atmósfera, produciendo efecto invernadero y destrucción de la capa de ozono sin que se aproveche su energía.
Elementos que afectan la producción de Biogás Según Peña, Miranda y Verde (1995) Tipo de materia prima: Las materias primas fermentables incluyen dentro de un amplio espectro a los excrementos animales y humanos, aguas residuales orgánicas de las industrias (producción de alcohol, procesado de frutas, verduras, lácteos, carnes, alimenticias en general), restos de cosechas y basuras de diferentes tipos, como los efluentes de determinadas industrias químicas. El proceso microbiológico no solo requiere de fuentes de carbono y nitrógeno sino que también deben estar presentes en un cierto equilibrio sales minerales (azufre, fósforo, potasio, calcio, magnesio, hierro, manganeso, molibdeno, zinc, cobalto, selenio, tungsteno, níquel y otros menores). Normalmente las sustancias orgánicas como los estiércoles y lodos cloacales presentan estos elementos en proporciones adecuadas. Sin embargo en la digestión de ciertos desechos industriales puede presentarse el caso de ser necesaria la adición de los compuestos enumerados o bien un post tratamiento aeróbico Las sustancias con alto contenido de lignina no son directamente aprovechables y por lo tanto deben someterse a tratamientos previos (cortado, macerado, compostado) a fin de liberar las sustancias factibles de ser transformadas de las incrustaciones de lignina. En lo atinente a estiércoles animales la degradación de cada uno de ellos dependerá fundamentalmente del tipo de animal y la alimentación que hayan recibido los mismos. Los
valores tanto de producción como de rendimiento en gas de los estiércoles presentan grandes diferencias. Esto es debido al sinnúmero de factores intervinientes que hacen muy difícil la comparación de resultados. Como norma se deberá tomar en cuenta que a raíz de estar trabajando en un medio biológico sólo los promedios estadísticos de una serie prolongada de mediciones serán confiables siempre y cuando figuren las condiciones en las cuales fueron realizadas las pruebas. En cuanto al volumen de estiércol producido por las distintas especies animales son variables de acuerdo fundamentalmente al peso y al tipo de alimentación y manejo de los mismos. Cuando se encare un proyecto específico se recomienda realizar una serie de mediciones en el lugar donde se emplazará el digestor. Acidez: Este parámetro nos indica la forma en la cual se desenvuelve la fermentación dentro del biodigestor. Se mide mediante papeles indicadores o aparatos electrónicos llamados peachimetros, ambos indican un valor numérico llamado pH. En esta escala el valor de 7 indica la neutralidad, los valores inferiores acidez y los superiores alcalinidad. Los valores del pH superior a 8, indican acumulación excesiva de compuestos alcalinos y el digestor corre el riesgo de putrefacción. Los valores inferiores a 6 indican una descomposición entre la fase ácida y la metanogénica, pudiendo bloquearse ésta última. Normalmente los digestores no presentan las alteraciones mencionadas, exceptuando el periodo de estabilización luego del arranque inicial; o cuando se le somete a violentos cambios ambientales o en el material de fermentación. Los digestores acidificados pueden volver a estabilizarse luego prolongado periodo. Por esta razón se aconseja no someter los digestores a fuentes cambios en la temperatura de funcionamiento, ni en el material de carga. Si se cumple esta premisa los digestores funcionan sin
interrupción y tiene la capacidad de mantener su estabilidad, a pesar de que el material con el cual se los alimenta tenga variaciones en su acidez. Temperatura: este parámetro es importante no solo por su valor sino por su constancia a través del tiempo. Las bacterias metanogénicas se pueden dividir según su temperatura ideal de actividad en mesofilas (30a.C. - 37a.C.) y termofilas (50ºC – 57ºC). El proceso fermentativo anaeróbico no genera una cantidad apreciable de calor por lo tanto las temperaturas mencionadas deben lograrse por calor exterior. Es por esta razón que a pesar de ser el proceso termofilico se dará un proceso más allá de la producción de biogás, el mesofilico tiene como ventaja el tener un balance energético más favorable y por lo tanto, mayor energía neta producida. El proceso termofilico presenta una ventaja para los casos en los cuales la cantidad de material a digerir es muy grande, pues a mayores temperaturas el material permanece menos tiempo dentro del digestor (tiempo de retención). Esto acelera el proceso y evita tener que poseer enormes digestores para realizar la fermentación. Otro punto de gran importancia es la estabilidad de la temperatura elegida, pues la variación rápida superior en ± 2ºC influye negativamente en la producción de biogás y en la estabilidad del biodigestor. Es preferible trabajar a menos temperatura si resulta difícil mantener las temperaturas mas elevadas. En el caso de regiones frías es aconsejable calefaccionar el digestor para obtener mayores rendimientos y un mejor funcionamiento del sistema, o aislar convenientemente el digestor. Relación Carbono/Nitrógeno: Según Taylhardat (1985). Los materiales a utilizar en el digestor deben tener una adecuada relación entre estos dos elementos, los cual permitirá lograr mayores rendimientos. Se considera en general que los estiércoles tienen una relación adecuada y para el caso de
materiales desbalanceados, los mismos pueden ser corregidos mediante la adición de materiales con altos contenidos de carbono, como pueden ser los residuos vegetales. Se considera como optima la relación C/N ubicada en el intervalo comprendido entre 16/1 y 19/1 para el estiércol del porcino. Niveles de amoníaco: este parámetro cobra importancia cuando se utilizan materiales que tiene un alto contenido de N, como es el caso de los estiércoles de ave, para un correcto funcionamiento del sistema los niveles dentro del digestor deben mantenerse por debajo de los 2000mg/l, lo que se logra aumentando la dilución del material de carga. Otros Factores: La fermentación metanogénica se basa en un crecimiento microbiano y depende, por lo tanto, de un aporte adecuado de nutrientes. Las bacterias responsables de la digestión metanogénica requieren Fósforo, cuyas necesidades se cifran 1/5 de los del nitrógeno y una serie de microelementos, S, K, Na, Ca, Mg, Fe, en pequeñas cantidades para un crecimiento celular óptimo. Usos del Biogás http://www.textoscientificos.com/energia/biogas/usos El biogás puede ser utilizado en cualquier equipo comercial diseñado para uso con gas natural. Principales artefactos que utilizan biogás juntamente a su consumo medio y su eficiencia: Quemador de cocina: consumo de 300-600 l/h, rendimiento 50-60 %. Lámpara a mantilla: consumo de 120-170 l/h, rendimiento 30-50 %. Nevera de 100 l: consumo de 30-75 l/h, rendimiento 20-30 %.
Motor a gas: consumo de 0.5 m³/kwh o Hph, rendimiento 25-30 %. Quemador de 10 kW: consumo de 2 m³/h, rendimiento 80 – 90%. Infrarrojo de 200W: consumo de 30 l/h, rendimiento 95 – 99 %. Co-generador: consumo de 1 kW elect. 0,5 m/kwh 2kW térmica; rendimiento hasta 90%. Las cocinas y calentadores son fácilmente modificables, agrandando el paso del gas de los quemadores. La amplia disponibilidad de este tipo de equipos hace promisoria e interesante su utilización a gran escala. Las lámparas a gas tienen una muy baja eficiencia y el ambiente donde se las utilice debe estar adecuadamente ventilado para disipar el calor que generan. Las neveras domésticas constituyen un interesante campo de aplicación directo del biogás debido a que tienen un consumo parejo y distribuido a lo largo de las 24 horas del día lo cual minimiza la necesidad de almacenaje del gas. Recientemente se han desarrollado equipos para el enfriamiento de leche y/u otros productos agrícolas lo que abre un importante campo de aplicación directa y rentable del mismo. Los quemadores infrarrojos comúnmente utilizados en la calefacción de ambientes (especialmente en criadores y parideras) presentan como ventaja su alta eficiencia lo cual minimiza el consumo de gas para un determinado requerimiento térmico. El biogás puede ser utilizado en motores de combustión interna tanto a gasolina como diesel. Los motores a biogás tienen amplio espectro de aplicación siendo los más usuales el bombeo de agua, el picado de raciones y el funcionamiento de ordeñadoras
en el área rural. El otro uso muy generalizado es su empleo para activar generadores de electricidad. Utilización del Biogás en diversos países http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2005/04/ 07/141021.php Asia es el continente que más instalaciones de Biogás ha construido. En 1973 se creó la Oficina de Difusión del Biogás y posteriormente el Centro Regional de Investigación en Biogás para Asia y el Pacífico. En China, el 70% del combustible para uso doméstico en las zonas rurales proviene de la descomposición de la paja y los tallos de cultivos. En la India, más de medio millón de personas se han servido de plantas de biogás como combustible doméstico, y hoy en día existen plantas demostrativas multifamiliares donde el gas se hace llegar por tuberías a cada vivienda por un precio módico. En Estados Unidos, existen incluso algunas plantas de Biogás de gran tamaño, mientras que en América Latina se hacen esfuerzos aislados en distintos países. En Japón, se presentó un sistema que consigue fermentar también el hidrógeno, además del metano, separadamente, lo que amplia los residuos a utilizar para la obtención de Biogás, como los desechos de las cocinas, por ejemplo.
En Europa, existen más de 500 instalaciones productoras de este gas biológico, Holanda y Dinamarca son los países que marcan la pauta. En España, la implantación es menor respecto al resto de Europa en el campo de las aguas residuales, existe en industrias azucareras o cerveceras. Concretamente con el estiércol, tanto de vacuno como de porcino, ha habido algunas plantas piloto, pero ahora mismo a escala industrial no hay ninguna. Estos temas se investigan fundamentalmente desde las Universidades. Su aplicación a escala industrial dependerá de las exigencias medioambientales y de los precios del coste de la energía. En Venezuela, se ha implementado en varios Estados, tales como: Guárico, Yaracuy, Barinas, Portuguesa,…, en este último mayormente el biogás producido es utilizado como gas doméstico para la cocción de alimentos. Bioabono Según Peña, Miranda y Verde (1995). Es el residuo del proceso de producción de biogás en biodigestores anaeróbicos y contiene elementos tales como: N, K, P, Ca, S, Mg y cantidades menores de Cu, Zn y otros elementos necesarios para el crecimiento de las plantas. Dichos elementos se encuentran tanto en la porción sólida del efluente como disuelto en su fracción acuosa. Según López (1986) (Citado por Peña, Miranda y Verde, 1995). El efluente se clasifica como abono orgánico, igual que el “Compost” (Producto de la fermentación aerobia de desechos orgánicos), el estiércol fresco de animales o los residuos vegetales.
Como abono orgánico el efluente tiene la propiedad de incrementar el contenido de la materia orgánico o Humus del suelo, lo que conduce al mejoramiento de algunas características de este, tales como textura, capacidad de retención de agua, capacidad de intercambio cationico y capacidad de retención de nutrientes, produciéndose además, un incremento en la actividad microbiana a nivel del suelo. El mismo autor expresa que el efluente no puede ser considerado como un sustituto de los fertilizantes químicos, en términos de una respuesta inmediata, traducida en un mayor crecimiento de pasto o en una mayor cosecha de algún cultivo. La ventaja que tiene el uso del efluente sin procesar, es prácticamente todos los nutrientes contenidos en el estiércol a procesar son preservados durante el proceso de fermentación anaeróbica. Según Demalt (1990) (Citado por Peña, Miranda y Verde, 1995). Por otro lado las sustancias que producen fuertes olores e inhiben el crecimiento de plantas son descompuestas y la cantidad de sustancias promotoras de crecimiento de las plantas es incrementada. Biodigestor http://es.wikipedia.org/wiki/Biodigestor. Un digestor de desechos orgánicos o biodigestor es, un contenedor cerrado, hermético e impermeable, dentro del cual se deposita el material orgánico a fermentar (excretas animales y humanas, desechos vegetales – no se incluyen cítricos ya que acidifican-, entre otros) en determinada dilución de agua para que se descomponga, produciendo gas metano y fertilizantes orgánicos ricos en nitrógeno, fósforo y potasio. El biodigestor es un sistema natural que aprovecha la digestión anaeróbica (en ausencia de oxigeno) de las bacterias que ya habitan en el estiércol.
El biodigestor es un sistema sencillo de implementar con materiales económicos y se está introduciendo en comunidades rurales aisladas y de países subdesarrollados para obtener el doble beneficio de conseguir solventar la problemática energética-ambiental, así como realizar un adecuado manejo de los residuos tanto humanos como animales. (Ver anexo 2)
Procesos dentro del Biodigestor El fenómeno de biodigestión ocurre porque existe un grupo de microorganismos bacterianos anaeróbicos presentes en la biomasa, al actuar sobre los desechos orgánicos de origen vegetal y/o animal producen una mezcla de gases con alto contenido de metano (CH4) llamado biogás, sumamente eficiente si se emplea como combustible. Como resultado de este proceso se generan residuos con un alto grado de concentración de nutrientes y materia orgánica (ideales como fertilizantes) que pueden ser aplicados frescos, pues el tratamiento anaeróbico elimina los malos olores y la proliferación de moscas. Mediante la digestión por bacterias anaeróbicas se destruyen microorganismos, huevos de parásitos y semillas de malezas contenidos en las excretas frescas, quedando el fertilizante residual libre de tales gérmenes y plantas indeseables. Tipos de Biodigestores http://imagenes.tupatrocinio.com/img-bbdd/documentos/biodigestores.doc Pozos sépticos: Es el más antiguo y sencillo digestor anaeróbico que se conoce, utilizado normalmente para la disposición de aguas residuales domésticas. Se cree que
de allí deriva el uso potencial de los gases producidos por la fermentación anaeróbica, para el uso doméstico. Para la correcta operación de estos pozos es requisito indispensable aislar las aguas servidas que caen en él, de las que contienen jabón o detergentes. El efecto de los jabones y en especial los detergentes, inhibe la acción metabólica de las bacterias, razón por la que los pozos se colmatan con rapidez y dejan de operar, haciendo necesario destaparlos frecuentemente para recomenzar la operación. Cuando no es posible separar las aguas negras de las jabonosas, como en el alcantarillado urbano, es necesario hacer un tratamiento químico con Polímetros a esta agua a fin de solucionar el problema antes de iniciar la fermentación anaeróbica. (Ver anexo 3). Biodigestor del domo flotante (Indio): Este biodigestor consiste en un tambor, originalmente hecho de acero pero después reemplazado por fibra de vidrio reforzado en plástico (FRP) para superar el problema de corrosión. Normalmente se construye la pared del reactor y fondo de ladrillo, aunque a veces se usa refuerzo en hormigón. Se entrampa el gas producido bajo una tapa flotante que sube y se cae en una guía central. La presión del gas disponible depende del peso del poseedor de gas por el área de la unidad y normalmente varía entre 4 a 8 cm. de presión de agua. El reactor se alimenta semi-continuamente a través de una tubería de entrada. (Ver anexo 4) Biodigestor de domo fijo (Chino): Este reactor consiste en una cámara de gas firme construida de ladrillos, piedra u hormigón. La cima y " fondos son hemisféricos y son unidos por lados rectos. La superficie interior es sellada por muchas capas delgadas de mortero para hacerlo firme. La tubería de la entrada es recta y extremos nivelados. Hay un tapón de la inspección a la cima del digestor que facilita el limpiado. Se guarda el gas producido durante la digestión bajo el domo y cambia de sitio algunos de los volúmenes del digestor en la cámara del efluente, con presiones en el domo entre 1 y 1.5 m de agua. Esto crea fuerzas estructurales bastante altas y es la razón para la cima hemisférica y el fondo. Se necesitan materiales de alta calidad y recursos
humanos costosos para construir este tipo de biodigestor. Esta instalación tienen como ventaja su elevada vida útil (pueden llegar como promedio a 20 años), siempre que se realice un mantenimiento sistemático. (Ver anexos 5, 5.1) Biodigestor de estructura flexible o de flujo continuo: En este digestor el gas se acumula en la parte superior de la bolsa, parcialmente llena con Biomasa en fermentación; la bolsa se va inflando lentamente con una presión de operación baja, pues no se puede exceder la presión de trabajo de la misma. Este biodigestor presenta un tubo de plástico de 20 a 30 cm. de diámetro, que debe usarse para la admisión de desechos y debe sumergirse en los residuos al menos a 15 cm. de profundidad, lo cual previene el escape del metano, es necesario utilizar un pozo para limpiar le material celulítico antes de ingresar al biodigestor, porque éste puede obstruir con facilidad la entrada de éste, un fermentador y bolsa de almacenamiento que representa el principal componente del biodigestor y la bolsa de almacenamiento está en la parte superior del biodigestor. El tamaño del fermentador depende de la cantidad de desechos a fermentar. Es deseable que el biodigestor esté aislado y cuente con un dispositivo de calentamiento y de agitación. Un mecanismo bueno seria la construcción de una pared de tierra en la parte norte del biodigestor para prevenir el enfriamiento a causa de los vientos, en el lado sur un colector solar simple para la calefacción esto con el fin de mantener la temperatura del fermentador constante. La bolsa de almacenamiento de gas puede incorporarse al digestor o estar independiente y puede instalarse cerca de la cocina. Posee un tubo de afluente cuyo diámetro debe ser de 4 a 6 pulgadas de material de plástico, éste se localiza por debajo del tubo de entrada en el lado opuesto del digestor, el tubo del afluente también debe ser sumergido a 15 cm. de profundidad del fermentador para prevenir el escape del gas, se debe mantener el flujo constante. El tubo de metano se ubica en la parte de la bolsa de almacenamiento de metano, este tubo debe tener 2 pulgadas de diámetro y se usa para transportar el biogás a su lugar de uso, el tubo posee una salida que está sumergida en agua y que drena la humedad condensada. El dispositivo de seguridad se utiliza para prevenir la ruptura del
fermentador debido a presiones altas de la fermentación anaeróbica de los desechos. Consiste en una botella de al menos 10 cm. de profundidad insertada en el tubo de salida, cuando la presión del digestor es mayor a la del agua, se libera el biogás. El tubo de limpieza del lodo que se sedimenta en el fondo del biodigestor debe ser removido cada dos años, la tubería sirve para evacuar estos lodos por mecanismos como bombeo, se pueden disponer cuando el biodigestor es muy largo de un tubo en un extremo del biodigestor y otro tubo en la mitad del mismo. Para su Instalación lo primero que se debe hacer es preparar un foso que debe ser un poco más grande que el biodigestor, luego se procede a instalar el biodigestor y los tubos de admisión y de afluentes. Después de tres o cuatro días se llena el foso con agua, se descargan los desechos de animales, el agua que rodea el digestor puede ayudarle a expandirse completamente y disminuye la tensión que ejerce en los tubos de entrada y de salida. Dependiendo de la época del año en la que se haga la instalación el proceso de fermentación se hace más rápido en verano y más lento en invierno. En cuanto al mantenimiento de estos biodigestores, pueden tener una durabilidad de 20 años, en el caso de presentarse rupturas de este pueden ser fácilmente reparadas del mismo material del biodigestor usando un adhesivo fuerte, la parte reparada debe permanecer seca hasta su endurecimiento por completo. Cuando se necesita el metano solo se ejerce una pequeña presión sobre la bolsa de almacenamiento moviendo de esta forma el biogás a donde se necesita. (Ver anexos 6, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4) Digestor flotante: Un rasgo innovador de usar polietileno tubular es que los biodigestores pueden localizarse para flotar en cualquier superficie de agua, con la mitad sumergida, su boca se localizada sobre el nivel de agua más alto, mientras la toma de corriente debe ajustarse a un objeto flotante, como un coco seco o un recipiente de plástico. En Vietnam más de 5% de los biodigestores flotantes se ubican en estanques que facilitan su instalación, generalmente donde el espacio de las granjas es limitado. Para el
funcionamiento del digestor es posible usar cualquier tipo de excreta, pero la producción de gas es más alta con estiércol de cerdo y mezclas de excrementos de pollos y ganado. La cantidad requerida depende de la longitud del digestor, pero generalmente es aproximadamente 5 Kg. de estiércol fresco, para cada 1 m. A esto deben agregarse 15 litros de agua para que el volumen de los sólidos represente 5 por ciento aproximadamente. No es aconsejable usar menos agua, esto puede llevar a la formación de escoria sólida en la superficie del material. Cuatro a cinco cerdos (peso vivo supuesto de 70 Kg.) proporcionará bastante estiércol para producir el gas requerido para una familia de cuatro a cinco personas. Se ha experimentado este biodigestor con excrementos humanos siendo una manera eficaz de reducir transmisión de enfermedades y dar otro uso a las letrinas. En cuanto a su mantenimiento los digestores de éste tipo deben cercarse para evitar averías en el sistema. Debe proporcionarse un tejado para prevenir el daño al plástico por la radiación ultravioleta. Cualquier tipo de cobertura en material tradicionalmente usado en la granja es conveniente. Para aumentar la presión de gas al cocinar, se puede atar un objeto pesado (ladrillo o piedra) al fondo del depósito o apretar un cordón alrededor del medio. La lluvia no debe entrar en el digestor, porque puede causar dilución excesiva. El nivel de agua en la válvula de seguridad debe verificarse semanalmente. Se debe cubrir el digestor diariamente y asegurarse que el tubo de la salida no este bloqueado. (Ver anexo 7) Digestor con tanque de almacenamiento tradicional y cúpula de polietileno: Otro tipo de planta de producción de biogás que ha logrado disminuir los costos hasta 30 % con respecto a los prototipos tradicionales, es la que se caracteriza por tener una estructura semiesférica de polietileno de película delgada en sustitución de la campana móvil y la cúpula fija, y un tanque de almacenamiento de piedra y ladrillo como los empleados en los prototipos
tradicionales. Este tipo de instalación posee a su favor que resulta más económica que los sistemas tradicionales y su estructura de polietileno flexible puede llegar a alcanzar hasta diez años de vida útil.(Ver anexo 8). Digestores de alta velocidad o flujo inducido: estos son los utilizados comúnmente en instalaciones industriales o semiindustriales. Generalmente trabajan a presión constante, por lo que se podrían catalogar como Digestores Tipo Hindú Modificado. Se les conoce de ordinario como CSTD (Convencional
Stirred
Digestor).
Se
diferencian
de
los
digestores
convencionales en que se les ha agregado algún tipo de agitación mecánica, continua o intermitente, que permite al material aún no digerido, entrar en contacto con las bacterias activas y así obtener buena digestión de la materia orgánica, con tiempos de retención hidráulica relativamente cortos, de hasta 15 días. Este es un concepto nuevo dentro de la tecnología de fermentación anaeróbica, combina las ventajas de varios tipos de digestores en una sola unidad, facilitando el manejo y procesamiento de material biodegradable de diverso origen y calidad. Generalmente los desechos de origen animal, excrementos de cualquier clase, son procesados en digestores convencionales de tipo continuo, que periódicamente reciben carga y entregan por desalojo efluente ya digerido. El tiempo de operación continua de estos equipos es bastante largo y requiere un mínimo de atención al momento de cargarlos, como es el evitar introducir elementos extraños tales como arena, piedra, metal, plásticos o cualquier otro tipo de material lento o imposible de digerir. Luego de unos cuatro o cinco años se debe detener su funcionamiento para hacer una limpieza general y retirar sedimentos indigeridos. Ventajas de los Digestores de Alta Velocidad o Flujo Inducido
•
Menor tiempo de operación.
•
Evita la formación de una costra de material dentro del digestor.
•
Logra la dispersión de materiales inhibitorios de la acción metabólica de las bacterias, impidiendo concentraciones localizadas de material potencialmente tóxico para el sistema.
•
Ayuda a la desintegración de partículas grandes en otras más pequeñas, que aumentan el área de contacto y por lo tanto la velocidad de digestión.
•
Mantiene una temperatura más uniforme de la biomasa dentro del digestor para una reacción y degradación más uniformes.
•
Inhibe el asentamiento de partículas biodegradables de mayor tamaño.
•
Permite una más rápida separación y el ascenso del gas a medida que se va formando dentro del digestor.
•
Mejora las condiciones de control y estabilidad de la biomasa dentro del digestor. Precauciones a tener en cuenta con los Digestores de alta velocidad o flujo inducido
http://imagenes.tupatrocinio.com/img-bbdd/documentos/biodigestores.doc Cuando
al
digestor
convencional
de tipo
continuo
se introducen
indiscriminadamente materiales orgánicos de origen vegetal como pasto u hojas de árbol, sobrantes de cosechas o basuras biodegradables, que tienden a flotar en el agua por su alto contenido celulósico, terminan por atascarlo y parar su operación efectiva en poco tiempo, incluso días, dependiendo de la cantidad de material suministrado. Para evitar taponamientos, la materia de origen vegetal se procesa en digestores convencionales en tandas o carga única (Batch Digestors) en ciclos de 60 a 80 días, lo que supone que para el suministro de gas y efluente
durante un año, se debe disponer mínimo de cuatro unidades con una producción alternada. Estas soluciones representan un alto costo y un gran esfuerzo. Instalaciones Industriales: Las instalaciones industriales de producción de biogás emplean tanques de metal que sirven para almacenar la materia orgánica y el biogás por separado. Este tipo de planta, debido al gran volumen de materia orgánica que necesita para garantizar la producción de biogás y la cantidad de biofertilizante que se obtiene, se diseña con grandes estanques de recolección y almacenamiento construidos de ladrillo u hormigón.
Con
el
objetivo de lograr su mejor funcionamiento se usan sistemas de bombeo para mover el material orgánico de los estanques de recolección hacia los biodigestores, y el biofertilizante de los digestores hacia los tanques de almacenamiento. También se utilizan sistemas de compresión en los tanques de almacenamiento de biogás con vistas a lograr que éste llegue hasta el último consumidor. Para evitar los malos olores se usan filtros que separan el gas sulfhídrico del biogás, además de utilizarse válvulas de corte y seguridad y tuberías para unir todo el sistema y hacerlo funcionar según las normas para este tipo de instalación. La tendencia mundial en el desarrollo de los biodigestores es lograr disminuir los costos y aumentar la vida útil de estas instalaciones, con el objetivo de llegar a la mayor cantidad de usuarios de esta tecnología. (Ver anexos 9, 9.1) Criterios a considerar en el diseño de un Biodigestor Factores humanos Necesidad, la cual puede ser sanitaria, energética, y/o de fertilizantes.
Recursos disponibles de tipo: económico, materiales de construcción, mano de obra, utilización del producto, área disponible. Disponibilidad de
materia prima: si se cuenta con desechos agrícolas,
desechos pecuarios, desechos domésticos, desechos urbanos, desechos industriales. Factores físicos Localización: la ubicación si es una zona urbana, rural o semi urbana. Geografía: aspectos como la latitud, longitud y altitud. Climáticos: dentro de estos aspectos están las temperaturas máximas y mínimas, la precipitación pluvial, la humedad ambiental, la intensidad solar, los vientos, su intensidad y dirección. Topografía: teniendo en cuenta el declive del suelo si es plano, ondulado o quebrado. Suelos con sus características tales como: la textura, estructura, nivel freático y capacidad agrológica. Factores biológicos Enfermedades y plagas tanto humanas como pecuarias y agrícolas. Factores de construcción
Técnicas de construcción si es de tierra compactada, cal y canto o ladrillo, planchas prefabricadas, ferrocemento, concreto, módulos prefabricados.
Factores utilitarios Función principal, si se construye de manera experimental, demostrativa o productiva. Usos, si el uso es de tipo sanitario, energético, fertilizante, integral. Organizativo, si el biodigestor se va a construir a escala doméstica, para grupo familiar, comunitario o empresas. Capacidad, si es pequeño, mediano o grande. Operación de la instalación contemplando aspectos como el funcionamiento del pretratamiento, la mezcla, la carga y controles de pH, obstrucciones de líquidos, sólidos y gases: las descargas de efluentes tanto liquidas como gaseosas y de lodos; el almacenamiento de los líquidos por bombeo, por tanques regadores o arrastre por riego; los sólidos que están disueltos en el agua y los sólidos en masa y por ultimo los gases utilizados para la cocción, iluminación e indirectamente en los motores. Ventajas de los biodigestores Permite disminuir la tala de los bosques al no ser necesario el uso de la leña para
cocinar.
Humaniza el trabajo de los campesinos, que antes debían buscar la leña en lugares cada vez más lejanos. Una reducción de la carga de trabajo física especialmente de las mujeres y los niños. Produce biofertilizante rico en nitrógeno, fósforo y potasio, capaz de competir con los fertilizantes químicos, que son más caros y dañan el medio ambiente. Elimina los desechos orgánicos, tales como la excreta animal, contaminante del medio ambiente y fuente de enfermedades para el hombre y los animales. Producen biogás, que puede ser usado como combustible para, por ejemplo, cocinar alimentos sin que adquieran un olor o sabor extraño. Diversidad de usos del biogás producido (alumbrado, producción de energía eléctrica, transporte automotor y otros).
Producción de energía barata.
Reducción de la contaminación, sobre todo en áreas urbanas. La utilización de los biodigestores además de permitir la producción de biogás ofrece enormes ventajas para la transformación de desechos Mejora la capacidad fertilizante del estiércol. Todos los nutrientes tales como nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio así como los elementos menores son conservados en el efluente. En el caso del nitrógeno, buena
parte del mismo, presente en el estiércol en forma de macromoléculas es convertido a formas más simples como amonio (NH4+), las cuales pueden ser aprovechadas directamente por la planta. Debe notarse que en los casos en que el estiércol es secado al medio ambiente, se pierde alrededor de un 50% del nitrógeno. El efluente es mucho menos oloroso que el afluente. Control de patógenos. Aunque el nivel de destrucción de patógenos variará de acuerdo a factores como temperatura y tiempo de retención, se ha demostrado experimentalmente que alrededor del 85% de los patógenos no sobreviven el proceso de biodigestión. Dificultades técnicas de los biodigestores. El digestor debe encontrarse cercano a la zona donde se recoge el sustrato de partida y a la zona de consumo.
Debe mantenerse una temperatura constante y cercana a los 35º C. Esto puede encarecer el proceso de obtención en climas fríos. Es posible que, como subproducto, se obtenga SH2, el cual es tóxico y corrosivo, dependiendo del sustrato de partida y de la presencia o no de bacterias sulfatorreductoras. La presencia de SH2 hace que se genere menos CH4, disminuyendo la capacidad calorífica del biogás y encarece el proceso por la necesidad de depurarlo. Necesita acumular los desechos orgánicos cerca del biodigestor.
Riesgo de explosión, en caso de no cumplirse las normas de seguridad para gases combustibles.
C A P I T U L O
I I I
CAPITULO III METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN Materiales Los materiales utilizados para el montaje de la prueba piloto son los siguientes:
•
Teflón profesional ¾” .Alemán Carrete
•
Llave de ½” KH savaque de goma
•
Silicón rojo y blanco superflex Loctite
•
Manómetro metal 100lbs
•
Bushing HG ½” x 3/8”
•
CC 110-B Bushing 3/8” x ¼” NP
•
Spud plastico1/2” Tigre blanco
•
Tee HG ½”
•
2 Codos HG ½” x 90º
•
Anillo HG ½”
•
5 Niples HG ½” x 15cm
•
1 Niple HG ½” x 20cm
•
Contenedor de Manguera Espiga HEM ½”
•
Envase plástico de 222 Lts (87Cm de Alto x 57Cm de Diámetro)
•
Fibra de Vidrio
(Ver anexos 10)
Métodos y Procedimientos: Para la realización del experimento se tomaron en cuenta una serie de cálculos, de manera tal de precisar los volúmenes y cantidades necesarias de los distintos elementos, pudiendo ser estos el envase y la materia prima, para la ejecución de la prueba. La información obtenida, será representada a través de tablas con su respectiva descripción. 1er experimento realizado para comprobar la producción de Biogás y Bioabono a partir del estiércol de cerdo. DIA 08/12/2007
ACTIVIDAD DESCRIPCION Inicio de proceso de Se procedió a lavar con agua el montaje 1er experimento envase de plástico de 222 Lts, con la realizado para comprobar finalidad de limpiar todo suciedad que la
descontaminación se encontrara presente en el mismo. Ese
productiva excretas recurriendo
utilizando mismo día se le abrió un agujero de ½” de
cerdo de diámetro al envase, ubicado a una a
un altura de 12 cm. hacia abajo con
biodigestor.
respecto al borde de la tapa del recipiente, agujero al cual se le anexaría posteriormente el sistema de tuberías del
10/12/2007
Sellado de uno de los orificios de la tapa.
experimento. (Ver anexo 11) La tapa del envase de plástico utilizado para el experimento poseía en su parte superior dos orificios con tapa, una de las cuales se encontraba dañada. Debido a esto se procedió a sellar con fibra de vidrio el orificio que carecía de su
tapa,
para
que
éste
quedara
herméticamente sellado y así evitar futuras fugas en el envase. (Ver anexo 12) 12/12/2007
Armado del sistema de tuberías.
En el contenedor después de haber abierto
el
orificio
se
procedió
a
colocarle, el colector de agua junto a el 3 niples de ½” x 15 cm. unidos a ellos 2 codos de ½” x 90º donde le sigue una tee de ½”x ¼” que en la parte superior de la tee, se le colocaría un manómetro de 100 LBS, que seguido de este un niple ½” x 15cm unido a el una llave de paso lenta ½”con un niple ½”x 15Cm con un anillo de ½” unido a el, un niple de ½” x 20 cm. y al final del niple un
cachimbo de ½”(Ver anexo 13, 13.1, 14/12/2007
13.2, 13.3, 13.4) Traslado y Prueba de El contenedor ya armado con el fuga
sistema de tuberías fue trasladado hasta el Caserío de Montañuela de la ciudad de Araure, estado Portuguesa, donde se procedió a llenar de aire y a agregarle jabón a todas las ranuras tanto del envase
15/12/2007
Eliminación de fugas
como
de
las
tuberías
evidenciándose así fugas en el envase. Este día fueron selladas con silicón blanco todas las partes en las que el envase presentaba fugas, y se apretó la tuerca situada por el interior del contenedor,
eliminando
así
toda
posibilidad de fuga. (Ver anexo 14, 18/12/2007
14.1) Llenado del envase para En un recipiente aparte se vertió la iniciar
el
proceso
de mezcla de estiércol y agua, con una
producción de Biogás y proporción de estiércol y agua, esto fue Bioabono.
mezclado y vertido en el envase para el experimento. Esta operación fue llevada cabo 6 veces, luego se le agregaron 2 litros de agua directamente al envase para cumplir así con la proporción. (Ver anexo 15, 15.1, 15,2) Una vez terminada la operación, en la
cual
se
lleno
el
envase
del
experimento con 60Kg y 20 Kg. de
19/12/2007
1ra
revisión
del
agua, luego se procedió a tapar el envase Durante su revisión en horas de la
experimento ya puesto en mañana (7:30am) se noto que la biomasa funcionamiento
ya había fermentado y que ya luego de 18hrs y 30min estaba produciendo biogás, hecho notado debido a que el envase
se
encontraba
visiblemente
inflado, lo cual es señal de la ya existencia de biogás en el mismo, posteriormente
durante
su
segunda
revisión en el día (12pm aprox.) se noto un incremento en el volumen de gas por el hecho antes descrito el cual se fue incrementando con el paso de las 20/12/2007
Quema
del
gas
horas(ver anexo 16,16.1,16.2,16.3) Durante este periodo de tiempo se
–
excedente producido por el procedió a quemar el gas abriendo la
25/12/2007
biodigestor
llave de paso del experimento
y
colocándosele una fuente de ignición en la punta de la tubería por donde salía el gas producido generándose así una 26/12/2007
Quema
del
pequeña llama azul gas Durante este periodo el experimento
–
excedente producido por el comenzó a emanar un olor putrefacto el
06/01/2008
biodigestor
cual pudo ser causado por una alteración en el pH alcanzado por el estiércol durante la fermentación o un error al momento de calcular las proporciones del envase en cuanto a la mezcla y
07/01/2008
Vaciado experimento
del
espacio de fermentación Se procedió a quemar todo el gas presente en el biodigestor, luego se procedió a desmontar el experimento, y el biofertilizante semisólido resultante fue utilizado como bioabono
(Ver
anexo 18, 18.1, 18.2, 18.3, 18.4) Observaciones Generales El manómetro de metal de 100lbs colocado en la tubería del experimento con la intención de medir la presión ejercida por el biogás producido durante el proceso de fermentación anaeróbica no funciono, ya que este no es el indicado para este tipo de experimento ni para este tipo de medición, debido a que la presión producida era muy baja. (Ver anexo 17)
C A P I T U L O
I V
CAPITULO IV ANALISIS DE LOS RESULTADOS Tabulacion de las observaciones realizadas
Fortalezas y Oportunidades Entre las fortalezas que pudimos
Debilidades y Amenazas Entre las debilidades que laceran
observar en el experimento realizado, cabe al biodigestor como instrumento, esta el destacar la producción de biogases, este desconocimiento de esta tecnología, seria tiene diversos usos, resaltando su uso para la impericia de uso por parte de los la cocción de alimentos, producción de productores, principalmente en las zonas energía a partir de electrodomésticos rurales y productores poseedores de modificados, calefacción para las granjas. También a su vez este produce biofertilizantes,
el
cual
puede
fincas o granjas. Además, podemos destacar la no
ser aceptación por parte de los productores,
utilizados para mejorar el cultivo de en la implantación de esta provechosa plantas forrajeras y árboles madereros.
tecnología.
Entre las oportunidades para el
Entre las amenazas, que afectan
desarrollo optimo de esta tecnología cabe directamente
la
integridad
de
este
mencionar, que este es un novedoso proyecto, cabe resaltar la falta de una instrumento, que una de sus funciones correcta divulgación en aquellas zonas primordiales es la descontaminación de potencialmente diversas
regiones,
cobrando
importantes
para
la
mayor aplicación de este experimento, ya que
importancia en las áreas rurales, esto de
esta
manera
se
estarían
sucede porque en estas zonas, en la desperdiciando. Valiosos recursos que mayoría de los casos, carecen de servicios pueden ser utilizados a través de un públicos, entre estos el servicio de luz, y biodigestor por parte de los productores. de aguas servidas. Estrategias para la difusión, divulgación y diseminación de la tecnología de Biodigestores Ejecución de charlas brindadas por especialistas en materia de biodigestores interesados en la propagación de esta tecnología y promovidas por los estudiantes universitarios para diseminar la información acerca de los conceptos básicos acerca de biodigestores. Establecer talleres de difusión de la tecnología, cuyo objetivo es capacitar a personas interesadas en el diseño, instalación y mantenimiento de sistemas de descontaminación productiva a través de los biodigestores, con el objetivo de que los conocimientos adquiridos sean retransmitidos a otras personas y/o comunidades.
Realización de obras de teatro y/u otras actividades que incentiven a la comunidad en general al aprendizaje de esta tecnología. Publicación de avisos y gráficos informativos alusivos al tema. Selección estratégica de fincas o granjas para la implementación de biodigestores, las cuales sean propicias para promover un alto grado de participación de los productores, para lograr así la retroalimentación técnica entre ellos, llegando así la información finalmente a los campesinos. Elaboración y exposición de maquetas que ejemplifiquen a menor escala el diseño y proceso del biodigestor…
C A P I T U L O
V
CAPITULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones
El biodigestor actúa como modelo de desarrollo de energías alternativas, qué resulta beneficioso desde el punto de vista social, productivo desde el punto de vista económico y amigable desde el punto de vista ecológico.
La utilización de biodigestores ofrece grandes ventajas para el tratamiento de los desechos orgánicos, debido a que además de disminuir la carga contaminante de los mismos, extrae gran parte de la energía contenida en el material, mejorando su valor fertilizante y controlando, de manera considerable, los malos olores. Los resultados económicos no se pueden generalizar pues cambiarán de acuerdo a las circunstancias de cada lugar.
El biodigestor contribuye de manera importante en la erradicación y control de la contaminación de las aguas adyacentes a las granjas, ya que los desechos que eran arrojados a las mismas serán utilizados para la generación de energía. Gracias a la eliminación de los desechos orgánicos a través del biodigestor, se controla y disminuye la aparición de epidemias que afectan directamente a las comunidades rurales, debido a la no utilización de éstos desechos contaminantes.
Los
biodigestores pueden jugar un papel importante en las zonas rurales
contribuyendo a la reducción de polución y agregando valor
a los
excrementos del ganado.
. El uso del biogás para la generación de gas doméstico, electricidad y energía térmica…, da un valor adicional al empleo de biodigestores en las zonas rurales, para que éstas logren su autonomía energética.
El uso del bioabono, es otra de las ventajas ofrecidas por los biodigestores, ya que las aguas residuales provenientes de éste contienen Nitrógeno, Potasio, Fósforo, resultan beneficiosos en los cultivos arbóreos.
La divulgación de la presente investigación es base fundamental, para que las comunidades en general conozcan los aspectos más relevantes acerca de los biodigestores, y su principal uso el cual es la descontaminación del ambiente en general.
Recomendaciones: Tomando en cuenta la problemática ambiental presente en la actualidad, es necesario que las comunidades (especialmente las directamente afectadas) estén al tanto de las nuevas tecnologías; éstas deben informarse acerca de los métodos actualmente utilizados para la erradicación y aprovechamiento de los desechos contaminantes. Toda aquella persona o grupo que posea conocimientos sobre dichas tecnologías o que haya (n) implementado las mismas, deben encargarse de difundir la información acerca de éstas, para así lograr una buena campaña de divulgación. Crear
conciencia a través de talleres y/o charlas, en aquellas personas
propietarias de granjas o fincas productoras de gran cantidad de desechos orgánicos, a
través de sus actividades agrícolas, sobre el gran impacto ambiental que éstas producen por medio del no aprovechamiento de dichos desechos, ocasionando daños que pueden ser hasta irreversibles en la biodiversidad, y que además violan las leyes reguladoras del ambiente. Por otra parte, es sumamente necesario resaltar que, los dueños o poseedores de ganado u otras fuentes de biomasa, deben considerar la aplicación de un biodigestor en sus fincas o granjas, para así disminuir la contaminación ambiental y coadyuvar al desarrollo sustentable y a la erradicación de las enfermedades producidas a raíz de los desechos orgánicos. Por ultimo es de vital importancia destacar, la supervisión y control efectivo, por parte de los entes gubernamentales, en el cumplimiento cabal de las leyes, decretos,…; por parte de los productores, para lograr así los objetivos planteados con esta nueva tecnología. … Y como recomendación final… …Reflexionemos y comencemos a sembrar, valores, ética y moral a todo el que nos rodea para lograr así “SALVAR NUESTRA MADRE TIERRA”
G L O S A R I O
GLOSARIO Afluente: Arroyo o río secundario que desemboca o desagua en un río principal. Anaeróbico: Es un término técnico que significa sin aire (donde "aire" usualmente es oxígeno), es opuesto a aeróbico. En el tratamiento de aguas usadas, la ausencia de oxígeno es indicada como anóxico; mientras que anaeróbico se usa para indicar la ausencia de Aceptadores finales de electrones (nitrato, sulfato u oxígeno). Autonomía: Potestad que dentro de un Estado tienen municipios, provincias, regiones u otras entidades, para regirse mediante normas y órganos de gobierno propios. Bio: Significa 'vida'. Biografía, biológico, bioquímica. Microbio, anaerobio. Con elementos fertilizantes en una forma química que permite sean utilizados por las plantas. Bioabono: Sustancia o mezcla química natural o sintética utilizada para enriquecer el suelo y favorecer el crecimiento vegetal Biocarburante: Combustible líquido, generalmente gasolina o gasóleo, utilizado en los motores de combustión interna o de explosión. Biocombustible: Cualquier combustible sólido, líquido o gaseoso producido a partir de materia orgánica. Se produce directamente a partir de plantas o indirectamente a partir de desechos industriales, comerciales, domésticos o agrícolas. Biodiesel: El biodiesel es un biocombustible sintético líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales.
Biodiversidad: Contracción de la expresión ‘diversidad biológica’, expresa la variedad o diversidad del mundo biológico. En su sentido más amplio, biodiversidad es casi sinónimo de ‘vida sobre la tierra. Bioenergía: Capacidad de un sistema físico para realizar trabajo. La materia posee energía como resultado de su movimiento o de su posición en relación con las fuerzas que actúan sobre ella. La radiación electromagnética posee energía que depende de su frecuencia y, por tanto, de su longitud de onda. Biofertilizantes: Son productos que aportan al medio de cultivo como son el suelo, el sustrato, etc. Una población de microorganismos capaz de enriquecer dicho medio. Biogás: Término que se aplica a la mezcla de gases que se obtienen a partir de la descomposición en un ambiente anaerobio (sin oxígeno) de los residuos orgánicos, como el estiércol animal o los productos de desecho de los vegetales. Biomasa: Materia total de los seres que viven en un lugar determinado, expresada en peso por unidad de área o de volumen. Capa de ozono: Zona de la atmósfera que abarca entre los 20 y 40 Km. por encima de la superficie de la Tierra, en la que se concentra casi todo el ozono atmosférico. Carbono: Elemento químico de número atómico 6. Es extraordinariamente abundante en la naturaleza, tanto en los seres vivos como en el mundo mineral y en la atmósfera. Se presenta en varias formas alotrópicas, como el diamante, el grafito y el carbón Cenagosas: Lleno de cieno.
Cocción: Acción y efecto de cocer o cocerse. Combustibles fósiles: Sustancias ricas en energía que se han formado a partir de plantas y microorganismos enterrados durante mucho tiempo. Condensador: Recipiente que tienen algunas máquinas de vapor para que este se licue en él por la acción del agua fría Contenedor: especialmente concebido para facilitar el transporte de las mercancías, sin operaciones intermedias de carga y descarga, mediante uno o varios modos de transporte Cúpula: es un elemento arquitectónico que se utiliza para cubrir un espacio de planta circular, cuadrada, poligonal o elíptica, mediante arcos de perfil semicircular, parabólico u ovoidal, rotados respecto de un punto central de simetría. Densidad: masa de un cuerpo por unidad de volumen. Denso: Que contiene mucha masa con respecto a su volumen. Desarrollo económico: Evolución progresiva de una economía hacia mejores niveles de vida. Desechos orgánicos. Son el conjunto de residuos orgánicos producidos por los seres humanos, ganado, etc. Incluyen heces y otros materiales que pueden ser descompuestos por bacterias aeróbicas, es decir en procesos con consumo de oxígeno. Digestor: es, un contenedor cerrado, hermético e impermeable, dentro del cual se deposita de cúpula. El material orgánico a fermentar (excrementos animales y
humanos, desechos vegetales-no se incluyen cítricos ya que acidifican.), produciendo gas metano y fertilizantes. Dióxido de carbono: Gas incoloro, inodoro y con un ligero sabor ácido, cuya molécula consiste en un átomo de carbono unido a dos átomos de oxígeno (CO2). Domo: sinónimo de cúpula. Efecto invernadero: término que se aplica al papel que desempeña la atmósfera en el calentamiento de la superficie terrestre. La atmósfera es prácticamente transparente a la radiación solar de onda corta, absorbida por la superficie de la Tierra. Efluente: Que emana o se desprende de algo. Aguas contaminadas descargadas. Energía: Capacidad de un sistema físico para realizar trabajo. La materia posee energía como resultado de su movimiento o de su posición en relación con las fuerzas que actúan sobre ella. Etano: Hidrocarburo formado por dos átomos de carbono y seis de hidrógeno. Estiércol: desechos vegetales o animales utilizados como fertilizante. Rico en humus (materia orgánica en descomposición), el estiércol libera muchos nutrientes importantes en el suelo. No obstante, es deficiente en tres de ellos: nitrógeno, fósforo y potasio. Un fertilizante comercial contiene unas veinte veces más nitrógeno, fósforo y potasio que el estiércol. Por ello, éste se utiliza a menudo junto con otros fertilizantes. El estiércol contribuye también a aflojar el suelo y retener el agua.
Emanación: La aplicación sistemática del concepto de emanación para explicar los orígenes universales fue el producto de la especulación en el gnosticismo y en el neoplatonismo. Energías verdes: son energías renovables que no contaminan, es decir, cuyo modo de obtención o uso no emite subproductos que puedan incidir negativamente en el medio ambiente. Estercoleros: Semejante al estiércol o que participa de sus cualidades. Excretas: enfermedad infecciosa aguda producida por el bacilo Salmonella typhi. Se contagia por la leche, el agua o los alimentos contaminados por heces de enfermos o portadores. Factible: Que se puede hacer. Fertilizante: Sustancia o mezcla química natural o sintética utilizada para enriquecer el suelo y favorecer el crecimiento vegetal. Fermentar: Dicho de los hidratos de carbono: Degradarse por acción enzimático, dando lugar a productos sencillos, como el alcohol etílico. Fumarolas: Emisión de vapor de agua y otros gases que se produce en los volcanes una vez que ha terminado la fase de mayor actividad de la erupción. Ganado: que aún no ha sido sacrificado para el consumo. Gas: Fluido que tiende a expandirse indefinidamente y que se caracteriza por su pequeña densidad, como el aire.
Gas doméstico: Gas enviado a consumidores desde una planta de gas. Puede comprender gas manufacturado, así como gas natural para enriquecimiento. Gas natural: Mezcla de gases entre los que se encuentra en mayor proporción el metano. Se utiliza como combustible para usos domésticos e industriales y como materia prima en la fabricación de plásticos, fármacos y tintes. Gasoducto: Tubería de grueso calibre y gran longitud para conducir a distancia gas combustible, procedente por lo general de emanaciones naturales. Gas doméstico: Gas enviado a consumidores desde una planta de gas. Puede comprender gas manufacturado, así como gas natural para enriquecimiento. Hidrocarburos: En química orgánica, familia de compuestos orgánicos que contienen carbono e hidrógeno. Son los compuestos orgánicos más simples y pueden ser considerados como las sustancias principales de las que se derivan todos los demás compuestos orgánicos. Hidrógeno: Elemento químico de núm. atómico. 1. Es el más abundante de la corteza terrestre y del universo. En la atmósfera se encuentra en su forma molecular H 2, gas inflamable, incoloro e inodoro. Hormigón: Concreto, mezcla de arena cemento, triturado y en algunos casos un aditivo. Mezcla de cemento, arena, triturado y agua. Mezcla de cemento, arena, triturado, agua y algunas veces un aditivo para cambiar su propiedad. Húmedo: Ligeramente impregnado de agua o de otro líquido. Se dice de la región, del clima o del país en que llueve mucho y que tiene el aire cargado de humedad. Kilocalorías: Unidad de energía térmica igual a mil calorías.
Licuado: Bebida que se prepara a base de frutas licuadas con leche o con agua. Licuefacción: Acción y efecto de licuar. Lignita: es un grupo de compuestos químicos usados en las paredes celulares de las plantas para crear madera. Lluvia acida: Dícese de la precipitación, normalmente en forma de lluvia, pero también en forma de nieve, niebla o rocío, que presenta un pH del agua inferior a 5,65. Ésta implica la deposición de sustancias desde la atmósfera durante la precipitación. Mecheros: Encendedor de bolsillo. Metano: Llamado gas de los pantanos, compuesto de carbono e hidrógeno, de fórmula CH4, es un hidrocarburo, el primer miembro de la serie de los alcanos. Microorganismo: también llamado microbio u organismo microscópico, es un ser vivo que sólo puede visualizarse con el microscopio. La ciencia que estudia a los microorganismos es la microbiología Nitrógeno: Elemento químico de número atómico 7. Gas abundante en la corteza terrestre, constituye las cuatro quintas partes del aire atmosférico en su forma molecular N2, y está presente en todos los seres vivos. Oxigeno: Elemento químico de número atómico 8. Muy abundante en la corteza terrestre, constituye casi una quinta parte del aire atmosférico en su forma molecular O2
Óxido nitroso: o muy popular gas de la risa (N2O) es un gas incoloro con un olor dulce y ligeramente tóxico. Patógeno: Productor o causante de enfermedad. Piedra de lignito: Variedad de carbón, de calidad intermedia entre el carbón de turba y el bituminoso. Desde el punto de vista geológico, el lignito es de origen reciente pues se encuentra en los estratos del cretácico y del terciario. Pirolisis: es la descomposición química de materia orgánica causada por el calentamiento en ausencia de oxígeno u otros reactivos, excepto posiblemente el vapor de agua Poda: Acción y efecto de podar. Tiempo en que se ejecuta. Poder calorífico: Es la cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química de oxidación (quedan excluidas las reacciones nucleares, no químicas, de fisión o fusión nuclear, ya que para ello se usa la fórmula E=mc²).
Polietileno: Material polimérico termoplástico, producto de la polimerización del etileno (C2H4). Producido en las variedades de alta (HDPE) y de baja densidad (LDPE), es un material muy utilizado en la fabricación de envases ligeros, en especial botellas (de HDPE) y film (de LDPE). Polución: Contaminación intensa y dañina del agua o del aire, producida por los residuos de procesos industriales o biológicos Pozo: Perforación que se hace en la tierra para buscar una vena de agua.
Presión: Acción y efecto de apretar o comprimir. Magnitud física que expresa la fuerza ejercida por un cuerpo sobre la unidad de superficie. Propano: Hidrocarburo gaseoso derivado del petróleo, con tres átomos de carbono, que tiene usos domésticos e industriales. Quemadores Infrarrojos: Emisión de energía en forma de ondas electromagnéticas en la zona del espectro situada inmediatamente después de la zona roja de la radiación visible Seco: Que carece de agua u otro líquido Sedimentos: detrito rocoso resultante de la erosión, que es depositado cuando disminuye la energía del fluido que lo transporta. Turbina: Rueda hidráulica, con paletas curvas colocadas en su periferia, que recibe el agua por el centro y la despide en dirección tangente a la circunferencia, con lo cual aprovecha la mayor parte posible de la fuerza motriz. Turbina de Vapor: es una turbomáquina que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica. Este vapor se genera en una caldera, de la que sale en unas condiciones de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, típicamente, es aprovechada por un generador para producir electricidad. Vacuno: Perteneciente o relativo al ganado bovino. Yacimiento: Sitio donde se halla naturalmente una roca, un mineral o un fósil.
B I B L I O G R A F I A
BIBLIOGRAFIA. Chará J., Pedraza X., Preston T., Rodríguez L., Guerrero C., Pérez A., Botero R., Cerrato M., Khang D., Tuan L., Xuan An B., Cardozo A., Palencia A. (2002) “Biodigestores Plásticos de Flujo Continuo: Investigación y transferencia en países tropicales”. Editorial ISBN, I Edición. Cali, Colombia. Peña, C; Miranda, J; Verde, J. (1995) “Evaluación Económica y ambiental del uso de un biodigestor anaeróbico de una unidad de producción de leche” UNELLEZ. Vicerrectorado de Producción Agrícola, Guanare, Estado Portuguesa, ip
CITAS BIBLIOGRAFICAS Castillo, G. 1986. Biogás: importantes alternativas Energéticas para Costa Rica. Tecnología Apropiada. Costa Rica. ip Demalt, A. 1990. Biomanure from small biogas plants. Revista Gate. Alemania. ip Hobson, P.N. Bousfield, S. Summer, R. y Mills, P, J. 1980. Anaerobic Digestión of piggery and poultry wastes. In Standford D.A, Wheatley, B.I y Hugest, D.E. ds Anaerobic Digestión London, Applied Science Publischers L.T.D. ip. Lopez, J. 1986. El uso de efluentes como fertilizantes, tecnología apropiada. Costa Rica. Ip Mendoza, A. 1988. Utilizacion de biogás en motores de combustión interna. Revista Machete. Maracay. ip Taylhardat, L. 1985. El biogas: fundamento e infraestrutura rural. UCV. Facultad de Agronomia. Maracay. ip
A N E X O S
ANEXOS
Anexo 1. Biomasa.
Anexo 2. Biodigestor
Anexo 3. Pozos sépticos
Anexo 4. Biodigestor tipo Hindú
Anexo 5.Biodigestor tipo Chino
Anexo 5.1 Esquema del digestor chino: 1. tubería de salida del gas; 2. Sello removible; 3. Tapa móvil; 4. Entrada; 5. Tanque de desplazamiento; 6. Tubería de salida; 7. Almacenamiento de gas; 8. Materia orgánica.
Anexo 6. Biodigestor de estructura flexible o flujo continúo.
Anexo 6.1
Anexo 6.2
Anexo 6.3
Anexo 6.4
Anexo 7. Biodigestor flotante.
Anexo 8. Biodigestor con tanque de almacenamiento tradicional y cúpula de polietileno
Anexo 9. Instalaciones industriales
Anexo 9.1
Anexo 10
Anexo 11
Anexo 12
Anexo 13
Anexo 13.1
Anexo 13.2
Anexo 13.3
Anexo 13.4
Anexo 14
Anexo 14.1
Anexo 15
Anexo 15.1
Anexo 15.2
Anexo 16
Anexo 16.1
Anexo 16.2
Anexo 16.3
Anexo 17
Anexo 18
Anexo 18.1
Anexo 18.2
Anexo 18.3
Anexo 18.4
