U2 S5 A2- Análisis y abstracción de información

Producción de gas a partir de residuos orgánicos domésticos.

 por: Abraham Enaín Ceja Gómez

Objetivo general:

Evaluar la producción de gas a partir de la descomposición anaeróbica de la materia orgánica de origen domestico

Objetivos específicos:

-          Determinación de una escala apropiada

-          Determinar si se pueden utilizar distintos tipos de materiales y si aceleran o retardan la producción.

-          Evaluar posibles aplicaciones de uso habitacional.

Introducción:

            Se hace cada vez más evidente la necesidad de cuidar la naturaleza, los cambios drásticos se han hecho cada vez más evidentes, la destrucción de la flora y fauna, los cambios climáticos, se han venido relacionando cada vez más con la huella que deja atrás la humanidad. Es por ello que se hace necesario mirar sobre lo andado y aprender de los errores cometidos en el pasado, implementar nuevas ideas para resarcir los impactos ambientales y devolver la naturalidad y limpieza de los ecosistemas naturales.

            Una de esas huellas es la generación de residuos orgánicos, que se considera una enorme parte de los residuos sólidos municipales totales, estimada en unos 2x10⁹ ton/año en todo el mundo y que esto podría superar las 3x10⁹ ton/año para el 2025 (Parra Orobio, y otros, 2015). Sin embargo en la actualidad ya se cuenta con el desarrollo de la tecnología para reducir la disposición de los residuos orgánicos. Entre los tratamientos biológicos de residuos sólidos orgánicos, la digestión anaeróbica es el proceso más rentable, debido a la alta recuperación de energía relacionado con el proceso y sobre todo por su limitado impacto ambiental. ( Nakasima López, Velázquez Limón, & Ojeda Benítez, 2011).

Antecedentes:

            Fue en India donde se comenzó a impulsar, a partir de los años 60’s, la tecnología de producción de biogás, diseñando incluso, uno de los modelos tipo de biodigestores. A sí mismo, China, fomentó la construcción de biodigestores con programas de gobierno hacia los años 70’s (Campero Rivero, 2012)

            En países industrializados el desarrollo de esta tecnología está fuertemente motivado por razones medioambientales. Dinamarca comenzó un programa en los años 80’s para demostrar el potencial de la biodigestión anaeróbica de los residuos sólidos orgánicos, para la producción de electricidad (Campero Rivero, 2012)

            El gobierno de Alemania y Holanda, en el año 2004, intensifican su cooperación en el área de servicios modernos de energía para la población pobre, firmando un acuerdo llamado “Desarrollo energético”, del cual Bolivia es un beneficiado, que junto con su programa de desarrollo Agropecuario, fomenta un desarrollo sostenible a largo plazo. Con ello se beneficia a más de 570 mil personas, mejorando su calidad de vida, y satisfaciendo sus necesidades básicas energéticas. (Martí Herrero, 2008)

            Cuba desde el 2009, a través  del proyecto internacional Biomas-Cuba, propone la armonización entre la agroenergía, la seguridad alimentaria y la protección al medio ambiente, esto ha generado entre varias de sus provincias, grandes resultados en el desarrollo tecnológico, y el fomento de la innovación asociados al biodiesel, al biogás y a la gasificación de biomasa residual, con un favorable impacto económico, social y ambiental (Suárez, y otros, 2017).

Bases teóricas.

            Digestión anaeróbica: proceso biológico en el que la materia orgánica, en ausencia de oxígeno y mediante la acción de un grupo de bacterias específicas, se descompone en productos gaseosos o biogás (CH₄, CO₂, H₂ y H₂S, etc.) y en digestato, que es una mezcla de productos minerales (N, P, K, Ca, etc.) y compuestos de difícil degradación. Este proceso, además del aprovechamiento energético, minimiza las emisiones de gases invernadero y de ello se obtiene además un abono orgánico rico en nutrientes y libre de patógenos para el uso directo en la tierra ( Nakasima López, Velázquez Limón, & Ojeda Benítez, 2011).

            Fases de generación de biogás: la primera es la hidrólisis, fase en la que las biomoléculas complejas se hidrolizan en compuestos más sencillos como los aminoácidos. La segunda es la acidogénesis en la cual se fabrican por fermentación compuestos como los alcoholes. La tercera es la acetogénesis en la que se genera acetato, hidrogeno y CO2. La cuarta fase, la metanogénesis es en la cual se genera el metano (Campero Rivero, 2012) y (Martí Herrero, 2008).

            Producción de biogás: según (Cardona Alzate, Sánchez Toro, Ramírez Arango, & Alzate Ramírez, 2004), cada kilogramo de residuos vegetales normales de casa habitación, produce unos 3.25 litros de biogás a 37ºC y con 20 días de digestión. Por su parte (Martí Herrero, 2008) propone que se pueden generar 51 litros de biogás al día, por cada kilogramo de estiércol de cerdo cargado en el biodigestor.

            Variables importantes en el proceso de biodigestión: temperatura optima de 37ºC, acidez de 6.6 – 7.6, contenido en sólidos menor al 10%, disposición de nutrientes (C, N, P, S, y sales minerales), y contenido de tóxicos inhibidores como el oxígeno, amoniaco, detergentes pesticidas, etc. (Campero Rivero, 2012).

            Equivalencia energética: 1000 litros de biogás equivale a 1.3 kg de madera, 1.1 litros de alcohol, 0.75 litros de gasolina, 0.76m3 de gas natural, 0.7 kg de carbón y 2.2 kW/h de electricidad (Martí Herrero, 2008).

Bibliografía

Nakasima López, M. O., Velázquez Limón, N., & Ojeda Benítez, S. (2011). Tecnologías para el tratamiento de los residuos sólidos orgánicos del sector residencial y su aprovechamiento como fuente de energía. Hacia la sustentabilidad: Los residuos sólidos como fuente de energía y materia prima, 535-542.

Antonelli, J., Lindino, C. A., Rodriguez de Azevedo, J. C., Melegari de Souza, S. N., Cremonez, P. A., & Rossi, E. (2016). Biogas production by the anaerobic digestion of whey. Revista de Ciéncias Agrárias, 463-467.

Campero Rivero, O. (2012). Monitorización y evaluación comparativa de la tecnología de biodigestión anaerobia como fuente de energía renovable en dos ámbitos familiar e industrial en Bolivia. Huelva, Bolivia: Universidad Internacional de Andalucía.

Cardona Alzate, C. A., Sánchez Toro, Ó. J., Ramírez Arango, J. A., & Alzate Ramírez, L. E. (2004). Biodegradación de residuos orgánicos de plazas mercado. Bogotá, Colombia: Revista Colombiana de Biotecnología.

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Martí Herrero, J. (2008). Biodigestores familiares: guía de diseño y manual de instalación. Bolivia: Cooperación Técnica Alemana.

Parra Orobio, B. A., Torres Lozada, P., Marmolejo Rebellón, L. F., Cárdenas Cleves, L. M., Vásquez Franco, C., Torrex López, W. A., & Ordoñez Andrade, J. A. (2015). Efecto de la relación sustrato-inóculo sobre el potencial bioquímico de metano de biorresiduos de origen municipal. Ingeniería Investigación y Tecnología, 515-526.

Sánchez Góngora, M. A., Peón Escalante, I. E., Cardona Juárez, T., Ortega Arroyo, L., & Urriolagoitia Calderón, G. (2016). Evaluación inicial de parámetros de campo en un biodigestor anaeróbico para el tratamiento de aguas residuales. Revista Colombiana de Biotecnología, 173-184.

Suárez, J., Martín, G., Cepero, L., Blanco, D., Savran, V., Sotolongo, J. A., . . . Hernández, M. (2017). Producción integrada de alimentos y bioenergía: la experiencia cubana. Agroecología, 47-55.