producción de biol a partir de residuos sólidos organicos en la ...
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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS AMBIENTALES PRÁCTICA PRE PROFESIONAL PRODUCCIÓN DE BIOL A PARTIR DE RESIDUOS SÓLIDOS ORGANICOS EN LA EMPRESA PRESTADORA DE SERVICIOS LIMA CILSA S.A EJECUTOR : VERDE LOZANO, Roger Alfonso ASESOR : Blgo. GOZME SULCA, Cesar INSTITUCIÓN : COMPAÑÍA INDUSTRIAL LIMA S.A. CILSA FECHA DE INICIO : 03 de febrero FECHA DE CULMINACIÓN : 03 de mayo Tingo María – Perú 2014
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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA
FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS AMBIENTALES
PRÁCTICA PRE PROFESIONAL
PRODUCCIÓN DE BIOL A PARTIR DE RESIDUOS SÓLIDOS ORGANICOS EN LA
EMPRESA PRESTADORA DE SERVICIOS LIMA CILSA S.A
EJECUTOR : VERDE LOZANO, Roger Alfonso
ASESOR : Blgo. GOZME SULCA, Cesar
INSTITUCIÓN : COMPAÑÍA INDUSTRIAL LIMA S.A. CILSA
FECHA DE INICIO : 03 de febrero
FECHA DE CULMINACIÓN : 03 de mayo
Tingo María – Perú
2014
I. INTRODUCCIÓN
En nuestro país la avicultura es una de las actividades económicas
con mayor importancia porque satisface necesidades proteicas de la población.
En la mayoría de los países, el consumo de carne de pollo aumenta
continuamente lo que equivale al incremento de la producción avícola. Este
incremento origina grandes volúmenes de estiércol depositados en el suelo.
Estos residuos poseen altos contenidos de nutrientes y material
orgánico por lo cual tienen alta demanda como abono para la agricultura sin
embargo genera contaminación del suelo por las cantidades de sales del
estiércol; por emisiones de amoniaco al aire y al agua subterránea por la
lixiviación de nitratos. Además emiten olores desagradables que propician la
proliferación de vectores y microorganismos patógenos. Estas implicancias
sobre el ambiente exigen tener un manejo adecuado de estos residuos.
El estiércol de gallina (gallinaza) generalmente tiene un contenido
mayor de materia seca y NPK (6.11% de nitrógeno, 5.21% de fósforo y 3.20%
de potasio) comparativamente con los estiércoles de cerdo y vaca (Peralta,
2010). Por lo tanto se estima que el biol de la fermentación de gallinaza,
poseerá mayor contenido de nutrientes principales (NPK) y secundarios para el
crecimiento de los cultivos.
Actualmente hay tecnologías para tratar los residuos agropecuarios
(estiércoles de animales) como compostaje, lagunas de oxidación y
biodigestores anaerobios. Esta última tecnología convierte los residuos en
productos energéticos como el biogás y fertilizantes orgánicos como el biosol y
biol, siendo una alternativa viable económica y ambiental al manejo de estos
residuos. En el Perú se conocen dos tipos de experiencias sobre el manejo de
gallinaza en la granjas de aves de la Empresa San Fernando que utiliza la
digestión aerobia de la gallinaza obteniendo un producto llamado compost,
materia que es de uso extendido en la agricultura de exportación y para el
cultivo de la papa en la sierra; y el Fundo la Calera que utiliza el proceso de
digestión anaerobia (biodigestores), para obtener dos productos: biogás para
generar electricidad y biol para venta como fertilizante liquido orgánico.
La fermentación anaeróbica convierte el estiércol de gallina en un
gas combustible limpio y eficiente (biogás) con un alto contenido de metano y
un efluente (biol) con alta concentración de nutrientes cuyo uso es como
fertilizante líquido orgánico debido a su composición de nutrientes esencial
para la planta. Este efluente es una alternativa al uso intensivo de
agroquímicos en cultivos hortícolas. Otra ventaja es la eliminación de agentes
patógenos. Por lo tanto, el tratamiento del estiércol de gallina mediante la
fermentación anaeróbica se convertiría en una alternativa económica y
ambiental porque tendría valor agregado a la gestión de manejo de residuos
sólidos para los productores avícolas (APA, 1999).
Por tal razón el presente estudio propuso el proceso de digestión
anaeróbica en biodigestores de una sola carga y el monitoreo de la
temperatura y el pH de tres sustratos: estiércol de gallinaza de jaula, rastrojo
de maíz y la mezcla de ambas para determinar la calidad del efluente.
Ante esto surgió la interrogante: ¿por qué producir biol a partir de
residuos orgánicos en biodigestores tipo batch?, habiéndose contrastado la
hipótesis de que el biol es una alternativa amigable para la fertilización de
cultivos.
1.1. Objetivos
1.1.1. Objetivo general
Producir biol utilizando como sustrato el estiércol de gallinaza de
granja y rastrojo de maíz en la empresa prestadora de servicios Compañía
Industrial Lima CILSA en biodigestores tipo batch.
1.1.2. Objetivo específicos:
Construir biodigestores anaeróbicos.
Elaborar de mezclas de estiércol (Gallinaza de jaula y rastrojo
de maíz), para la producción de biol
Monitorear del funcionamiento del biodigestor.
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1. Biodigestor
Los biodigestores utilizan un proceso microbial-bacteriano natural
de descomposición que ocurre en ambientes libre de oxígeno. Los microbios o
bacterias viven dentro del biodigestor y son alimentados por el material
orgánico, como estiércol, que es convertido en biogás. Es fácil construir y
operar un biodigestor y no necesita mucho más qué una fuente de agua y
material orgánico. (BROWN, 2004).
2.1.1 Ventajas sobre el uso de los biodigestores
Los biodigestores proveen ventajas para las familias y
comunidades por:
• Reducen la cantidad de leña usado por la familia.
• Conservan bosques que mantienen limpia nuestras fuentes de
agua y aire, y a su vez protegen miles de especies de plantas y animales.
• Producen abono orgánico de alta calidad.
• Mejoran la calidad de aire dentro de la casa por usar menos
fogones tradicionales y así reducen la incidencia de enfermedades
respiratorias.
2.1.2 Digestión anaerobia
La digestión anaerobia es un proceso microbiológico que ocurre
naturalmente en el ambiente, ejemplo en el estómago de los rumiantes. Bajo
condiciones anaeróbicas la materia orgánica es degradada mediante un
proceso microbiológico complejo, este proceso en biorreactores da una
excelente solución para el tratamiento de residuos orgánicos. Los productos de
este proceso son un efluente que puede ser utilizado como fertilizante orgánico
y la producción de biogás como uso energético (MARTÍ, 2006).
Este proceso es muy complejo por las reacciones químicas y
cantidades de microorganismos (MARTÍ, 2006), para representar todo el
proceso se dividen estas reacciones en fases. En la figura 4 se muestra las
cuatro fases de la digestión anaerobia, las bacterias que actúan y los productos
intermediarios.
El proceso de la primera fase es la hidrólisis cuyas bacterias
fermentativas transforman las partículas y moléculas complejas en compuestos
solubles, a partir de estos compuestos las bacterias acidogénicas producen
ácidos grasos de cadena corta, posteriormente estos son transformados en
acético, hidrogeno y CO2 por las bacterias acetogénicas. Por último en la
metanogénesis se convierte el acético, H2 y CO2 en metano. (ALMEIDA, 2007).
En la fase hidrólisis y acidogénesis las bacterias que participan son
facultativas, mientras que para la acetogénesis son anaerobios estrictos con
una tasa de crecimiento cinco veces menor que las de acidogénesis. Por tal
razón si las bacterias acetogénicas tuvieran problemas para reproducirse y
consumir los ácidos, estos se acumularan y generaran dificultades a las
bacterias metanogénicas para producir metano (ALMEIDA, 2007).
Las condiciones ambientales (pH, temperatura, potencial redox,
etc.) pueden favorecer el desarrollo a un cierto grupo de bacterias de las fases
mencionadas, es importante mantener el equilibrio para asegurar un proceso
equilibrado de degradación (ALMEIDA, 2007). Por esta razón el control de las
condiciones ambientales es un factor clave, específicamente en relación con
las bacterias metanogénicas (anaeróbicos).
2.1.2.1. Etapas:
2.1.2.1.1. Etapa hidrolítica:
Los compuestos orgánicos complejos, como los lípidos, proteínas e
hidratos de carbono, son despolimerizados, por acción de enzimas hidrolíticas,
en moléculas solubles y fácilmente degradables, como azúcares, ácidos grasos
de cadena larga, aminoácidos, alcoholes, etc (Pavlostathis Y Giraldo-Gómez,
1991 citado por RIVERA, 2010). Según (MARTÍ, 2006), la hidrolisis depende de
la temperatura del proceso, tiempo de retención hidráulico, composición del
sustrato (las lignocelulosicas limita el proceso porque es muy resistente a la
degradación), tamaño de partículas, pH y concentración de NH4+.
2.1.2.1.2. Etapa acidogénica
La acidogénesis se define como un proceso anaeróbico microbiano
con producción de ácido sin un donador o aceptor externo de electrones (Gujer
Y Zehnder, 1983 citado por RIVERA, 2010). Las moléculas orgánicas solubles
de la primera fase son degradadas a compuestos acético y liberando como
productos hidrogeno y dióxido de carbono que son utilizados directamente por
bacterias metanogénicas (MARTÍ, 2006).
Esta reacción es endoexergética pues demanda energía para ser
realizada y es posible gracias a la estrecha relación simbiótica de las bacterias
acetogénicas con las metanogénicas que substraen los productos finales del
medio para disminuir su concentración, esto activa la reacción y actividad de
los compuestos orgánicos más reducidos que luego serán oxidados por las
bacterias acetogénicas (HILBERT, 2006).El pH se encuentra en la zona acida
5.1 a 6.8 (GUEVARA, 1996).
2.1.2.1.3. Etapa Metanogénica
Los microorganismos metanogénicas mediante la formación de
metano a partir de sustratos monocarbonados como el acetato, H2/CO2,
formato, metanol y algunas metilaminas completan el proceso de digestión
anaerobia. Se establece dos grupos de microorganismos en función al sustrato
principal que metabolizan: hidrogenotroficos quienes consumen H2/CO2 y
fórmico y los acetoclasticos, consumen acetato, metanol y algunas aminas
(MARTÍ, 2006). El pH se encuentra entre 6.9 a 7.4 (GUEVARA, 1996).
2.1.3 Variables del sistema
Para que las bacterias aseguren su ciclo biológico en el proceso de
digestión anaerobia es necesario que se presenten en condiciones óptimas de
temperatura, tiempo de retención, presión, hermetismo, etc. (SORIA et al,
2000). Los factores que influyen en la productividad de los biodigestores son:
2.1.3.1. Variables fisicoquímicas
- Tipo de materia prima
Los sustratos ideales son los desechos orgánicos húmedos de
origen agrícola, industrial, doméstico y municipal, así como las excretas de
origen humano y animal porque contienen nutrientes como carbono, nitrógeno
y azufre (RIVAS ET AL 2010). Normalmente las sustancias orgánicas como los
estiércoles y lodos cloacales presentan estos elementos en proporciones
adecuadas. (HILBERT, 2006). Es importante la proporción de carbono y
nitrógeno entre 20 a 30, si la cantidad de nitrógeno aumenta produce la
formación de amonio y este puede ser inhibitorio para la fermentación
anaeróbica y tóxico para las bacterias metanogénicas (GUEVARA, 1996;
GALLERT Y WINTER, 1997; CUI Y JAHNG, 2006 citado por RIVAS et al,
2010). En este sentido no se recomienda utilizar un solo tipo de sustrato, más
bien de combinar materiales ricos en nitrógeno con materiales abundantes en
carbono para obtener un buen balance de nutrientes que promueva el
adecuado crecimiento de los microorganismos que degradan la materia
orgánica dentro del biodigestor (GUEVARA, 1996 citado por RIVAS et al,
2010).
- Temperatura
La temperatura es un factor de gran influencia en la velocidad de la
digestión anaerobia porque la velocidad de reacción de este proceso depende
de la velocidad de crecimiento de los microorganismos involucrados que a su
vez dependen de la temperatura (MARTÍ, 2006).
La temperatura del proceso también actúa en la solubilidad de los
gases generados, los gases NH3, H2 y H2S descienden al aumentar la
temperatura favoreciendo la transferencia líquido - gas. La desventaja es el
descenso de CO2 porque provocaría un aumento de pH. Lo que generaría
posibles situaciones de inhibición por NH3. Por otra parte aumentaría las
mayoría de las sales de manera que la materia orgánica es más accesible para
los microorganismos y aumenta así la velocidad del proceso (MARTÍ, 2006).
Existen tres rangos de temperatura de acuerdo al tipo de bacterias
que predominan en cada una de ellas en el siguiente cuadro:
Cuadro 1. Rango de temperaturas de acuerdo al tipo de bacterias.
Bacterias Rango de temperaturas Sensibilidad
Psicrofílicas menos de 20ºC +- 2ºC/hora
Mesofílicas entre 20ºC y 40ºC +- 1ºC/hora
Termofílicas más de 40ºC +- 0,5ºC/hora
Fuente: elaborado por MARTÍ, 2006.
- Potencial de Hidrogeno (pH) y Alcalinidad
El pH aparte de medir las concentraciones del ion hidrógeno o el
ion hidroxilo también determina la composición del nitrógeno amoniaco total; el
amonio e iones hidrógeno (H+) se encuentran a bajos niveles de pH mientras
que el amoníaco y iones hidroxilo dominan a altos pH. Además determina la
producción y composición del de gas, el pH no debe bajar de 6 ni subir de 8, si
el pH fuera menos de 6 produciría un biogás pobre en metano que tiene
menores cualidades energéticas (MARTÍ, 2006).
Los diferentes grupos bacterianos presentes en el proceso de
digestión presentan unos niveles de actividad optima: fermentativos; entre 7.2 y
7.4, acetogénicos; entre 7.0 y 7.2; metanogénicos; 6.5 y 7.5. El pH es una
variable utilizada en el diagnóstico de los sistemas anaerobios ya que muchos
fenómenos tienen influencia sobre el mismo (MARTÍ, 2006).
- Relación C/N.
La relación óptima de C/N es de 30:1 para el crecimiento de los
microorganismos, cuando la relación es muy estrecha (10:1) hay pérdidas de
nitrógeno asimilable, lo cual reduce la calidad del material digerido. Si la
relación es muy amplia (40:1) se inhibe el crecimiento debido a falta de
nitrógeno. SORIA et al, (2000).
2.1.4 Biodigestores: aportes a las condiciones ambientales y
calidad de vida de la población campesina
Con el propósito de ubicar el tema, resulta imprescindible señalar
que un biodigestor es el recipiente dentro del cual, se transforma la materia
orgánica en la producción de gas. Para su construcción, se pueden utilizar
diferentes materiales como: plástico salinero, tubo de PVC, zinc, pegamento,
cemento, arena, varilla de construcción, entre otros.
Con su instalación, se derivan una serie de ventajas, las cuales, para los
efectos de este trabajo, se agruparán en:
a) Relacionadas con el medio ambiente:
- Reducción de la producción de gas metano. El excremento en estado natural
expulsa grandes cantidades al espacio de este gas, que es uno de los más
perjudiciales para la capa de ozono.
- Evita los malos olores entre el 90 y 100%. Esta situación es la que perjudica a
los vecinos que habitan cerca de las actividades pecuarias (porquerizas) y
provoca gran cantidad de quejas ante el Ministerio de Salud.
- Se evita en un 100% la contaminación de suelos y agua. Los excrementos
constituyen uno de los elementos más contaminantes de nuestro medio
ambiente.
- Se evita la corta de árboles para ser utilizados en la cocción; los biodigestores
son una de las grandes posibilidades para evitar la tala desmedida que se
está dando.
- Producción de fertilizante orgánico; es una opción para cambiar la agricultura
tradicional por una orgánica, el afluente del biodigestor es una excelente
alternativa.
- No se produce humo; este es uno de los males que afectan la salud de las
amas de casa que cocinan con leña, liberando gran cantidad de CO2 a la
atmósfera.
- No se da la proliferación de insectos. En las actividades pecuarias abundan
los insectos, especialmente moscas y zancudos.
- La leña que se utilizaría en la cocción de los alimentos se deja en el campo y
tiene gran importancia como abono orgánico, a la vez también retiene la
escorrentía del agua y permite mejorar las condiciones del suelo.
b) Asociado con el bienestar familiar:
- El hollín de los trastos, techo y toda la casa de habitación, cuando se cocina
con leña es inevitable, la familia tiene que construir una cocina aparte de la
casa para evitar los efectos del humo. Además, debe invertir para la
reposición de trastos y techo para su casa, lo que se traduce en un gasto
económico muy alto.
- No se "jala" leña. Casi nadie la agrada la idea de tener que "jalar" la leña y
con el biodigestor se evita por completo esta responsabilidad.
- No hay peligro de explosiones, el cilindro de gas tradicional siempre es un
peligro constante; el biodigestor nunca podrá ser una amenaza dentro de su
casa.
- Mejora la economía familiar.
- Es muy rápido para cocinar. Este gas tiene una llama azul con una alta
concentración de calor, lo que facilita una cocción rápida.
- El fuego del biodigestor se prende solo cuando se ocupa. En el caso de
cocinas con leña, ésta debe estar todo el día prendida y supone peligros,
como cuando se caen tizones, que atentan con quemar la casa.
- No va a tener problemas con el Ministerio de Salud. En el caso de las
porquerizas, existen muchos problemas y el biodigestor le permite a sus
usuarios mantenerse como un productor de cerdos, con un manejo adecuado
de los desechos que además mejora sus ingresos.
- Cualquier miembro de la familia puede colaborar en la preparación de los
alimentos por las ventajas que tiene el gas del biodigestor en la casa.
- Las reparaciones del biodigestor son sencillas. Cuando se tiene un
conocimiento mínimo de cómo manejarlo, se puede realizar sin problemas.
- Es una inversión de bajo costo para la familia; muchos materiales los puede
obtener de su finca y gran parte de la mano de obra la aporta la familia y el
técnico sólo debe ofrecer la asesoría.
- Es una inversión para muchos años. Según datos, los materiales utilizados en
la construcción del biodigestor, garantizan que será una actividad que dura
hasta 30 años y más.
- El mantenimiento es de bajo costo. En lo que puede tener problemas es con
el plástico y éste se puede cambiar o reparar sin mucha inversión de dinero
(SAENZ, 2011).
2.1.5 Caracteristicas de la fermentacion metanogenica :
La digestión de lodos es un proceso de descomposición anaeróbica
que consiste en la degradación de la materia orgánica en ausencia de oxigeno.
el proceso para producir metano (CH4) , dióxido de carbono (CO2) y otros
compuestos implica la realización de una serie de reacciones bioquímicas
,donde participan una gran variedad de microorganismos los cuales a un parte
del carbono lo oxidan completamente formando anhídrido carbónico y a la otra
lo reduce en alto grado para formar metano , siendo químicamente estables
ambos compuestos .
Casi todas las materias orgánicas pueden emplearse para la
fermentación el hombre en la producción del biogás utiliza principalmente
diversas aguas residenciales, aguas residuales de la industria liviana y
alimenticia, los desechos municipales ,y diversos subproductos agrícolas (
residuos de cultivos , excrementos humanos y de animales ), además se
aprovechan algunos cultivos energéticos . La composición química principal de
estos recursos son polisacáridos. Proteínas, grasas, pequeñas cantidades de
metabólicos, la mayoría de ellos insolubles en el agua.
Estos compuestos son desdoblados fundamentalmente por
bacterias que descomponen los materiales orgánicos algunos de los cuales
producen gas metano y otros no producen ningún gas también se han
encontrado en los aislamientos protozoos y hongos. La cooperación e
interacción entre estos microorganismos es lo que produce la transformación y
degradación de los diversos materiales , de allí que el conocimiento de la
microbiología de la fermentación metanogénica sea la base fundamental para
el diseño del equipo , la organización del proceso , la política tecnológica de la
producción y el control de las condiciones técnicas.
Hasta el presente se reconocen cuatro grupos de bacterias que
poseen diferentes funciones catabólicas sobre el carbono, en el proceso de
degradación de materia orgánica hasta el metano estos grupos son:
Grupo I: bacterias hidrolíticas, catabolizan sacáridos, proteínas,
lípidos y otros constituyentes menores de la biomasa.
Grupo II: bacterias acetogenicas, productoras de hidrogeno,
catabolizan ácidos grasos y productos finales gruesos.
Grupo III: bacteria homoaceatogenica catabolizan compuestos
monocarbonados, y / o hidrolizan compuestos multicarbonos hacia la
producción de acido acético
Grupo IV: bacterias metanogenicas catabolizan acetato
compuestos monocarbonatos para producir metano, contemplandose solo
cuatro géneros = Metano bacterium, methanococcus, methanospirilum y
methanosarcina basada en la clasificación taxonómica de bacth y otros.
A modo ilustrativo se expone a continuación un cuadro indicativo
sobre cantidades de estiércol producido por distintos tipos de animales y el
rendimiento en gas de los mismos tomando como referencia el kilogramo de
sólidos volátiles. (FAO, 1996).
2.1.6 Fertilizantes orgánicos
La incorporación de fertilizantes y abonos orgánicos (estiércoles,
compost, bioles, desechos agrícolas verdes y secos) con fines de
biorremediación de suelos agrícolas, es una práctica que ha recuperado
importancia en los últimos años a nivel mundial por diversas razones.
Desde el punto de vista ecológico, se ha incrementado la
preocupación por fomentar las prácticas agrícolas que armonicen con el
cuidado del medio ambiente. El uso de abonos orgánicos mejora las
condiciones de suelos que han sido deteriorados por el uso excesivo de
agroquímicos y su sobreexplotación.
La composición química, el aporte de nutrientes a los cultivos y el
efecto de los abonos orgánicos en el suelo varían según su procedencia, edad,
manejo y contenido de humedad. Además, el valor de materia orgánica que
contiene ofrece grandes ventajas que difícilmente pueden lograrse con los
fertilizantes inorgánicos.
Con la presente investigación se incentiva al reciclaje de los
desechos orgánicos de las granjas criadoras de codornices conocidos como
codornaza para la elaboración de abonos orgánicos líquidos llamados bioles;
se obtuvo información del porcentaje de nitrógeno y fósforo del biol elaborado y
los beneficios que aportará a los suelos agrícolas para el cultivo de diferentes
alimentos de consumo humano.
Y a lo que se pretende llegar es a una agricultura libre de químicos
que promueva la biodiversidad del suelo, a través de la incorporación de
materia orgánica que nutra a los microorganismos que habitan en él, puesto
que estos cumplen funciones indispensables para la vida del suelo y de las
plantas.
También se busca aplicar la mayor cantidad posible de abonos
orgánicos a los cultivos, para evitar el excesivo uso de fertilizantes químicos,
reducir los costos de producción y optimizar los recursos naturales existentes
en las fincas, granjas y haciendas para la elaboración de abonos orgánicos ya
sean líquidos o sólidos (RENDON, 2013).
2.2. Biol
El biol es un abono foliar orgánico que se obtiene como producto
del proceso de fermentación sin aire (anaeróbica) de materiales orgánicos
provenientes de animales y vegetales, como estiércol o restos vegetales.es rico
en fitohormonas, un componente que mejora la germinación de las semillas,
fortalece las raíces y la floración de las plantas. Su acción se traduce en
aumentos significativos de las cosechas a bajos costos.
2.2.1. Ventajas y desventajas del biol
a ) Ventajas:
El biol no es tóxico y no contamina el medio ambiente por ser un abono
que se obtiene de productos sanos y saludables
Tiene bajo costo de producción y no requiere inversión, se puede
preparar en la chacra
Se logran incrementos de hasta el 30 % en la producción de los cultivos
sin emplear fertilizantes químicos
Es fácil de elaborar, pues no requiere de una receta determinada
Mejora el vigor de los cultivos, y le permite soportar con mayor eficacia
los ataques de plagas y enfermedades y los efectos adversos del
clima(sequías, heladas, granizadas)
Es de rápida absorción para las plantas, por su alto contenido de
hormonas de crecimiento vegetal, aminoácidos y vitaminas
b) Desventajas:
Tiene un periodo de elaboración de 3 a 4 meses así que se tiene que
‘planificar su producción en el año para encontrar follaje verde de los
insumos y poder usarlo durante la campaña agrícola.
2.2.2. Tipos de biol
La mayoría de bioles dependen de los insumos de la zona donde
se elaboran, y la manera en la que se utilizará este abono líquido.
- Biol biocida
Permite contrarrestar, neutralizar y ejercer control sobre plagas
y enfermedades que afectan a los cultivos, mientras que nutre a las plantas,
estimulando el desarrollo de sus hojas, raíz y fructificación. Cuando hablamos
de biocidas en el marco de los cultivos orgánicos, nos referimos a las
sustancias internas naturales producidas por algunas especies vegetales que
generan ciertos efectos repelentes o muerte en los insectos. En realidad actúan
más como perturbadores fisiológicos que como insecticidas, comparados con
los clásicos órgano clorados o fosforados. Estas sustancias, preparadas en
forma casera, originan cierta alteración poblacional que ayuda a mantener a las
plagas en niveles tolerables. De tal manera, se evita una brusca disminución de
un elemento del sistema, que pueda causar un desequilibrio ecológico y traer
consecuencias graves, como sucede con el uso de los clásicos insecticidas
(ARANA, 2011).
III. MATERIALES Y METODOS
3.1. Lugar de ejecución
3.1.1. Ubicación de la zona de estudio
La presente practica se realizó en la empresa prestadora de
servicios CILSA S.A en la ciudad de Lima, teniendo como coordenadas de
ubicación al E: 11°51’07.4”, S: 77° 06’14.2” en la Av. Primavera cdra. 7 Urb. El
Granadal Puente Piedra.
3.2. Materiales y Equipos
3.2.1. Materiales
- Cuaderno de apuntes
- Cilindro con tapa
- Manguera transparente 3/8 ó ½ pulgada
- Botella descartable de 2 litros
- Niple de plástico
- Pegamento PVC, balde medidor, malla coladora fina
- Recipientes
- Estiércol fresco de gallinaza de jaula
- Rastrojo de maíz
3.2.2. Equipos
- Computadoras personales y portátiles.
- Cámara digital (Marca Kodak)
- Impresoras.
- Amoledora (Bosh)
- Remachadora (Crossman)
3.3. Metodología
3.3.1. Fase precampo.
Se recopiló formato de datos de diseños de biodigestores,
referentes a la de producción de biol. Específicamente es el siguiente:
3.3.1.1. Construcción de biodigestores anaeróbicos
Para la construcción de biodigestores se tomó como referencia el
formato de diseño de un biodigestor de la empresa CILSA S.A, detallando
tipos de materiales y qué cantidad es necesaria para su armado. En el Anexo
5, se muestra datos del diseño del biodigestor y cantidades de insumos que
utilizó la empresa CILSA para la elaboración de biol.
3.3.2. Fase de campo:
3.3.2.1. Visita al área de segregación y reciclaje de residuos:
Se programó un día sábado 16 de febrero del año 2014 para la
visita.
El recorrido del lugar consistió en los siguientes aspectos:
- Coordinación el permiso y el recorrido de la zona con el jefe del
área de reciclajes Sr. Mauro Domínguez Pinedo y los trabajadores
de la empresa CILSA S.A.
- Reconocimiento de las aéreas disponibles para la instalación de los
biodigestores.
3.3.2.2. Visita al área del campo de cultivos de la empresa
Se programó un día sábado 25 de febrero del año 2014 para la
visita.
El recorrido del lugar consistió en los siguientes aspectos:
- Coordinación del permiso y el recorrido de la zona con el jefe del
área de reciclajes Sr. Mauro Domínguez Pinedo de la empresa
CILSA S.A.
- Reconocimiento de las aéreas disponibles para la instalación de los
biodigestores.
3.3.2.3. Elección de los lugares para la instalación de los
biodigestores dentro de la empresa CILSA S.A:
Se eligió 2 sectores para instalar los biodigestores, el primer sector
es en el área de segregación y reciclaje de residuos sólidos, el segundo sector
es en el área del campus de futbol abandonado de la empresa.
3.3.2.4. Toma y almacenamiento de muestra
La toma de muestras se realizó en 6 bolsas de ziploc de 1
kilogramo de capacidad debidamente limpias y rotuladas. Se acondicionó
adecuadamente (APA, 1999) en el área de reciclaje de la empresa CILSA S.A.
El muestreo constó en tomar 2 muestras, muestras de estiércol de
gallinaza de jaula y rastrojo de maíz, estas muestras fueron tomadas en el mes
de marzo del 2014. Todas en horas de la mañana.
3.3.2.5. Construcción del prototipo de biodigestor tipo batch
Se construyó el prototipo del biodigestores tipo batch de una sola
carga. Este prototipo tuvo como contenedor transparente de 8 L de capacidad
operacional. Este contenedor es sellado herméticamente para evitar las fugas
de biogás.
Normalmente se construye con tanques herméticos con una salida
de gas conectada a un gasómetro flotante, donde se almacena el biogás. Para
esta experimentación el almacenamiento del gas solo fue referencial pues el
objetivo principal es el producir biol a partir de residuos sólidos orgánicos.
Figura 1. Biodigestor tipo Bach.
3.3.2.6. Procedimiento para construcción de los biodigestores
Los pasos que se siguieron para la construcción de los tres
biodigestores tipo batch con contenedores de 60 L de capacidad operacional
son los siguientes:
a. Se limpió los 3 bidones, se hicieron dos orificios en la tapa
principal. A uno de estos orificios se conectó un tubo de pbc conectado por dos
codos en forma de asa, después se forró la tapa con rollo fill transparente.
b. Se conectó una manguera en el tubo de pvc que desemboca en
una botella de plástico de un litro de agua para que se disuelva las moléculas
del gas metano.
c. En el otro orificio de la tapa del contenedor, se acondicionó una
tapa rosca para poder cerrar este orificio al momento de terminar la medición
de pH y temperatura.
3.3.2.7. Determinación de pH
El equipo fue calibrado usando las soluciones buffer de pH 4 y pH
7. La medición de pH fue a través del método potenciómetro directo, se
introduce el electrodo del potenciómetro en cada uno de los biodigestores. Se
determinó el pH, seguidamente se obtuvo la lectura, para cada biodigestor.
(Test Methods for the Examination of Composting and Compost).
3.3.2.8. Determinación de temperatura
Se usó un termómetro marca CE para determinar la desviación de
temperatura de los tres tratamientos.
3.3.2.9. Cálculos para la carga del biodigestor
3.3.2.9.1. Relación carbono – nitrógeno (C/N)
Se utilizó la relación C/N igual a treinta para encontrar los pesos de
muestras de estiércol de gallinaza de jaula y rastrojo de maíz, como se aprecia
en el Anexo 2. Relación C/N de gallinaza de jaula y rastrojo de maíz calculados
por (SORIA et al 2000). Si la relación C/N de dos o tres muestra es menor a 30
(valor óptimo para el proceso de digestión), se tiene que elevar la relación C/N
de cada sustrato, por lo cual se agrega chala de maíz recomendado por
(SORIA et al 2000). Se utilizó el porcentaje optimo de sólidos a digerir es de 10,
es decir 10% de sólidos totales de la masa de digestión y el volumen útil de
80% del digestor, este dato será empleado en la ecuación 2 para obtener los
pesos en gramos de estiércol de gallinaza de jaula y rastrojo de maíz
recomendado por SORIA et al (2000).
Datos necesarios:
C1 = % carbono del estiércol de gallina
C2 = % carbono del maíz chala
N1 = % nitrógeno del estiércol de gallina
N2 = % nitrógeno de rastrojo de maíz
X1: peso de la gallinaza (gr)
X2: peso del rastrojo de maíz (gr)
ST1= % sólidos totales del estiércol
ST2= % sólidos totales de rastrojo de maíz.
Cs= (C1X1+C2X2)/ (N1X1+N2X2) = 30…………ecuación 1.
Dónde: s= tipo de sustrato
ST= (ST1X2+ST2X2)/ (80%VOLUMEN TOTAL) =10…………ecuación 2.
3.3.2.9.1. Relación materia orgánica - agua
Se determinó las diluciones (peso de materia seca y peso de
materia húmeda) para la carga de cada sistema. Según (RESTREPO ,2001), la
relación de materia orgánica – agua varia de 1/3 a 1/5 siendo más
recomendable utilizar un 1/4. Se realizó tres tratamientos de cada tipo de
residuos orgánicos:
- Gallinaza jaula: dilución gallinaza de jaula.
- Rastrojo de maíz: dilución de chala de maíz.
- mezcla: dilución gallinaza de jaula + chala de maíz.
IV. RESULTADOS
4.1. Armado de biodigestores anaeróbicos
Se construyó tres biodigestores discontinuas con una capacidad
de 60 litros, para la colocación de la mezcla dentro de un ambiente anaeróbico,
(ver figura 2.)
Figura 2. Armado de biodigestores anaerobios.
Cuadro 2. Rango de temperaturas de acuerdo al tipo de bacterias.
CONCEPTO
CANTIDAD
1 Biodigestor 5 biodigestores (piloto)
Cilindro con tapa 1 5
Seguro de metal a presión (suncho) 1 1
Manguera trasparente 3/8 o ½ pulgada 2m 10m
Botella descartable 2 litros 1 5
Niple de plástico 1 5
Pegamento PVC 1 1
Balde medidor, malla coladora fina,
recipientes 2-3 10-12
Fuente: Elaboracion propia.
4.2. Elaboración de mezclas de distintos estiércol (Gallinaza de jaula, gallinaza de piso y rastrojo de maíz).
4.2.1 Carga del biodigestor
Según los resultados de elaboración de mezclas de dos tipos de
estiércol, se utilizó la relación carbono y hidrogeno (C/N) igual a treinta para
encontrar la capacidad de carga de un biodigestor de almacenamiento de ocho
litros, recomendado por (SORIA et al 2000), como se aprecian en el Cuadro 4,
estos datos se remplazaron en la ecuación 3 para obtener los pesos de
estiércol de la gallinaza de jaula, gallinaza de piso y rastrojo de maíz. Del
Cuadro 4 se aprecia los pesos de gallinaza de jaula y rastrojo de maíz.
Se utilizó una dilución de 1/4 en la relación de materia
orgánica/agua para el tratamiento de estiércol de gallinaza de jaula y para el
tratamiento de rastrojo de maíz se utilizó una dilución 1/5 por ser muestras
secas con un 26% de humedad recomendado por SORIA et al (2000).
Cuadro 3. Pesos de estiércol de gallinaza de jaula, rastrojo de maíz y mezcla encontrados según la ecuación de SORIA et al (2000).
Gallinaza de jaula
Peso (gr )
Rastrojo de maíz
Peso (gr )
Mezcla (gallinaza de jaula
y rastrojo de maíz )
Peso (gr )
25.5
70.85 gramos
48.17 gramos
Fuente: Elaboracion propia.
Cuadro 4. Pesos de estiércol de gallinaza de jaula, rastrojo de maíz y mezcla encontrados para un aproximado de 3 capacidades de biodigestores de 52 litros, 54litros y 56 litros.
Gallinaza de jaula
Peso (gr )
Rastrojo de maíz
Peso (gr )
Mezcla (gallinaza de jaula
y rastrojo de maíz )
Peso (gr )
15 kg
70.85 gramos
48.17 gramos
Fuente: Elaboracion propia.
4.3. Monitoreo del funcionamiento del biodigestor
Se realizó el monitoreo del funcionamiento de los biodigestores
mediante la variable de pH y temperatura de cada biodigestor.
4.3.1 Monitoreo de la variación del pH durante el proceso digestión
anaeróbica
Los tratamientos iniciaron con pH neutros entre 7.9 y 6.86, estos
valores siguieron el siguiente orden: rastrojo de maíz > gallinaza de jaula >
mezcla (gallinaza de jaula y rastrojo de maíz) y fueron descendiendo hasta pH
moderadamente ácidos. La variación de pH en relación al tiempo en días como
se observa en la figura 3 y figura 4, presenta inestabilidad al inicio del proceso
observándose mayor estabilidad a partir del día 23 donde se nota menor
variabilidad de los datos y un ligero descenso finalizando el proceso. El pH
promedio al finalizar el proceso varía entre 5.17 a 5.2. En el Anexo 4 se
muestra los datos registrados de los tratamientos tomados en 25 días.
5.22 5.21
5.19
5.21 5.2
5.18
5.21 5.2
5.18
5.2
5.21 5.2
5.26
5.24 5.17
5.6 5.56
5.54 5.53 5.52 5.5
5.47 5.4
5.38 5.36
5.34 5.32
5.3 5.27
5.22
5.14 5.10
5.09
5.08 5.06
5.06
5.07 5.08
5.09 5.10
5.11
5.12
5.13
5
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
0 5 10 15 20 25 30
pH
Tiempo (dias)
Gallinaza de jaula
Rastrojo de maiz
Mezcla de gallinazadejaula y rastrojode maiz
Figura 3. Variación de pH de los tratamientos de gallinaza de jaula, rastrojo de
maiíz y meczcla (gallinaza de jaula y rastrojo de maíz) del primer al decimo día.
4.4. Monitoreo de la variación de temperatura durante el proceso de digestión anaerobia
La variación de la temperatura interna del de los tres biodigestores
se midió en fase líquida. Este parámetro fue muy variable presentando
Figura 4. Variación de pH de los tratamientos de gallinaza de jaula, rastrojo de maiíz y meczcla (gallinaza de jaula y rastrojo de maíz) del onceavo al veinticincoavo día.
Figura 5. Variación de la temperatura de los tratamientos de gallinaza de jaula, rastrojo de maiíz y meczcla (gallinaza de jaula y rastrojo de maíz) del primer al decimo día.
25.74 26.9
25.78 25.7 24.97
23.75
23.72
25.81 25.52
25.38
23.52 22.99
21.2
24.53
23.21
21.8 22 21 21.24
19.47 19.71
20.24 20.5
20
10
15
20
25
30
0 2 4 6 8 10 12
T(°C
)
Tiempo (dias)
Gallinaza de jaula
Rastrojo de maiz
Mezcla de gallinaza dejaula y rastrojo de maiz
7.11
5.78
5.56
5.57 5.48
5.45
5.31 5.27
5.24
5.23
7.9 7.5 7.3 7.2 7 6.9
6.6 6.2 6 5.8 6.86
5.63 5.35 5.30 5.26
5.24
5.37
5.15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 2 4 6 8 10 12
pH
Tiempo (dias)
Gallinaza dejaula
Rastrojo demaiz
Mezcla degallinazadejaula yrastrojo demaiz
incremento y disminución, las temperaturas de esta fase descienden a partir del
día 15 coinciden con la estabilización del pH como se observan en la Figura 4 y
Figura 6. En el Anexo 5 se muestra los datos registrados de temperatura de
los tratamientos en 25 días.
V. DISCUSION
A partir de los resultados fisicoquímicos de los tres tipos de
estiércol se calculó la capacidad de carga mediante ecuaciones de relación
C/N y % sólidos totales como se aprecian en el Cuadro 26. Para los resultados
de este cuadro se tomó como dato la relación C/N igual a 30 valor
recomendado por Soria et al (2000), por lo cual se mezcló estiércol de gallinaza
con rastrojo de maíz para tratar de mantener la relación C/N igual 30. Puesto
que si este valor supera al óptimo se inhibe el crecimiento debido a la falta de
nitrógeno.
El análisis mediante gráficas de la variación de pH para los
tratamientos de estiércol de gallinaza de jaula y rastrojo de maíz es similar a
de la mezcla (gallinaza de jaula y rastrojo de maíz), muestra una tendencia
decreciente en los primeros 10 días luego se da una tendencia lineal en los
siguientes puntos como se observa en la figura 4 y figura 5.
El pH del tratamiento de gallinaza de jaula presenta valores
superiores a los otros tratamientos, además presentó mohos en la superficie
del biodigestor por lo cual se descartó.
Al finalizar el proceso de digestión los valores de pH de los
tratamientos siguieron el siguiente orden: gallinaza de jaula > rastrojo de maíz
> mezcla (gallinaza de jaula y rastrojo de maíz). Comparando el pH inicial y
final de los tratamientos de gallinaza de jaula, rastrojo de maíz y mezcla se
percibe un descenso no abrupto, esto se debe a que la digestión de cada
muestra es la misma a pesar que presenta propiedades físicas y químicas
diferentes.
Los valores iniciales de pH fue mayor debido a las condiciones
iniciales de los estiércoles. Posteriormente empezó a decaer paulatinamente
por la acumulación de ácidos grasos volátiles que se realiza durante la fase de
hidrólisis seguido por la acidogénesis, esto también influye en la disminución de
la concentración de amoniaco libre (MARTÍ, 2006).
La disminución del pH según el tiempo de fermentación puede ser
consecuencia de la producción de ácidos grasos de cadenas cortas, que
inhiben o eliminan los microorganismos que crecen a pH más neutros, por lo
cual se deduce que el proceso no llego a la fase acetogénicos ni
metanogénicos cuyos pH varían entre 6.5 y 7.5. (MARTIN, 2006).
El sistema tuvo pH ácidos, por lo cual el volumen de gas fue
disminuyendo en relación al tiempo de fermentación debido a la formación de
amonio gracias a la concentración de proteínas de la gallinaza (9.32%), los
últimos días no hubo producción de gas. Según (MARTÍ, 2006) el pH determina
la composición del nitrógeno amoniaco total que a bajos niveles de pH
predomina el amonio, además las pequeñas disminuciones de pH implica el
consumo elevado de alcalinidad disminuyendo la capacidad amortiguadora del
pH del medio, por ende, la capacidad de neutralizar los ácidos grasos es baja.
La variación de la temperatura interna del biodigestor se midió en la
fase líquida. Este parámetro fue muy variable presentando incremento y
disminución, las temperaturas de ambas fases descienden a partir del día 15
coinciden con la estabilización del pH como se observan en la figura 4, 5 y 6.
En el anexo 4 y 5 se muestra los datos registrados de los tratamientos en 25
días.
En la Figura 4, se observa la variación de la temperatura de la fase
líquida y sólida de los tratamientos con gallinaza jaula. Al quinceavo día la
muestra presenta un descenso de la temperatura estabilizándose en los últimos
días del proceso mayor a 19°C. El rango de temperatura se encuentra en la
etapa mesofilico.
Los productos que se busca obtener cuando la fabricación de un
biodigestor son principalmente 3 como son el gas metano ch4 , el biol y el
abono orgánico este trabajo se hizo con la finalidad de obtener biol y
aprovechar el abono orgánico ya que la empresa CILSA industrial lima cuenta
con una área de cultivo dentro de esta para la fertilización de estos utilizando
estos tratamientos se hicieron utilizando los residuos sólidos orgánicos con los
cuales se encuentran en esta empresa de esta manera busca un objetivo
común que evitar la contaminación he incentivas la agricultura orgánica.
VI. CONCLUSIONES
1. Se construyó 3 biodigestsores con 50 litros de capacidad
2. Se elaboró la mezcla de Gallinaza de jaula y rastrojo de maíz, para
producir biol. Determinando que la concentración de nutrientes de la
gallinaza en jaula mayor que jaula y mezcla debido a la propiedad de
retener nutrientes del material acompañante que es viruta. El diferente
manejo de los residuos en los diferentes
3. Se monitoreó el funcionamiento de los biodigestores por medio de la toma
de pH y temperatura. Durante la digestión de la gallinaza, los valores de
pH fueron descendiendo por la acumulación de ácidos grasos inhibiendo
el crecimiento de microorganismos que crecen en pH neutros y retardar la
producción de metano, por lo que podríamos suponer que los digestores
se encontraban en la fase acidogénica. Con respecto lo mencionado al
metano es referencial puesto que se tomó como importancia al proceso
de producir biol.
VII. RECOMENDACIONES
- Acciones a corto plazo
1. Diseñar biodigestores con un sistema de agitación para permitir la
mezcla del sustrato fresco con la población bacteriana así evitar la
formación de costra dentro del biodigestor.
- Acciones a mediano plazo
2. El monitoreo de temperatura se recomienda utilizar equipos digitales de
medición continua para analizar el proceso de digestión en las cuatro
fases.
3. La medición de pH mediante un equipo digital para no interferir con el
proceso de digestión y el riesgo de incorporar aire al extraer el biol.
4. Caracterizar los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos de los
sustratos de gallinaza y rastrojo de maíz.
5. Analizar la presencia de coliformes fecales de los diferentes tipos de
bioles obtenidos.
6. Evaluar la calidad agronómica del biol de los diferentes tipos de bioles
mediante bioensayos de germinación con semillas de maíz Test de
SOBRERO y RONCO, (2004).
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
ALMEIDA, M. 2007. Viabilidad del proceso de biodigestion utilizando excretas
de cerdo al parque porcino de Ventanilla. Tesis Ingeniero Ambiental
UNALM. Lima, Perú. 24-33 p.
ARANA, S. 2011. Manual de elaboración de biol. Cusco, Perú.40 p.
APA (Asociación Peruana de Avicultura, PE). [En línea]
(http://www.apavic.com/html/sections/cuadros). 03 noviembre 2013.
BROWN, L. 2004. Manual sobre biodigestores. Madrid. 120 p.
FAO, 1996. The state of food and agriculture. Roma. 12 p.
GUEVERA, A. 1996. Fundamentos basicos para el diseño de biodigestores
anaerobicos rurales. Lima. 73 p.
MARTÍ, O. 2006. Phosphorusprecipitation in Anarobic DigestionProcess. Boca
Raton. Florida, USA. 4-15 p.
RENDON, A. 2013. Elaboración de abono orgánico tipo biol a partir de estiércol
de codorniz enriquecido con alfalfa y roca fosfórica para elevar su
contenido de nitrógeno y fósforo. Abanto, Ecuador. 77 p.
RIVERA SALVADOR VICTOR. 2010. Estudio cinético de la digestión
anaeróbica termofílica de pollinaza a escala piloto. Tesis de Maestría
Ciencias en Bioprocesos. Instituto Politécnico Nacional. La laguna de
Ticoman, México. 4 – 10 p.
SAENZ, 2011. Instituto Colombiano de Bienestar Familiar. Defensoria de
Familia asignada a la Secretaria Distrital de Integración
social SDIS. Colombia. 24 p.
SORIA FREGOSO MANUEL, FERRERA-CERRATO RONALD, ETCHEVERS
BARRA JORGE. 2000. Producción de biofertilizantes mediante
biodigestion de excreta líquida de cerdo. Instituto tecnológico
agropecuario. México. 354-355 pp.
TMECC Method. 2001. Organic matter. In: The United States Composting
Council. Test Methods for the Examination of Composing and Compost,
New York, USA.
IX. ANEXOS
Anexo 1. Formato de datos para el diseño de biodigestor de la empresa CILSA
S.A.
Me complace presentarles los resultados de nuestro proyecto ejecutado en
la empresa CILSA durante el periodo marzo- abril del presente año 2014.
Atte: Ing. Agr. Joel Fernández Espejo.
El proyecto realizado consistía en la producción de BIOL a partir de
residuos orgánicos obtenidos o disponibles en la empresa, para elaborar un
fertilizante líquido que potencie la producción de hortalizas en la empresa.
VISION: Desarrollar una agricultura ecológica productiva y sostenible, en la
empresa CILSA, fundamentada en la producción y uso de abonos
orgánicos.
MISION: Utilizar todos los recursos y residuos orgánicos que dispone la
empresa de una manera eficiente, eficaz y sostenible, que mediante
procesos físicos, químicos y biológicos dados en un biodigestor, obtener
finalmente un biofertilizante liquido efectivo para una agricultura orgánica y
ecológica.
OBJETIVO: Iniciar el proyecto con un piloto de 5 unidades de producción
(biodigestor)
ETAPAS EN LA ELABORACION DE BIOL – CILSA:
1. Evaluación de disponibilidad de materiales e insumos.
2. Desarrollo de la técnica para mezcla de insumos.
3. Cierre hermético de los biodigestores. (ETAPA FERMENTACION
ANAERÒBICA)
Cuadro 5. Materiales para el armado de los biodigestores.
CONCEPTO
CANTIDAD
1 Biodigestor 5 biodigestores (piloto)
Cilindro con tapa 1 5
Seguro de metal a presión (suncho) 1 1
Manguera trasparente 3/8 o ½ pulgada 2m 10m
Botella descartable 2 litros 1 5
Niple de plástico 1 5
Pegamento PVC 1 1
Balde medidor, malla coladora fina,
recipientes 2-3 10-12
Anexo 2. Relación C/N de gallinaza de jaula y rastrojo de maíz calculados por
Soria et al (2000).
La fórmula que usó Soria et al (2000) para los cálculos de carbono
y nitrógeno de gallinaza para un biodigestor de 8 litros de capacidad fue:
%C= (% materia organica)/1.724
Relación (C/N)= (Cmuestra)/Nmuestra)
Si la relación C/N de dos o tres muestra es menor a 30 (valor
óptimo para el proceso de digestión), se tiene que elevar la relación C/N de
cada sustrato, por lo cual se agrega chala de maíz.
Cuadro 6. Relación C/N y sólidos totales de gallinaza de jaula y rastrojo de
maíz.
Datos Gallinaza de jaula Rastrojo de maíz
Carbono ( C ) 31.71 51.9
Nitrógeno (N) 3.24 0.94
Sólidos totales (ST) 31.37 90.8
Fuente: elaborado por Soria et al (2000).
Anexo 3. Cálculo de capacidad de carga
La fórmula que se usó para los cálculos de los pesos de gallinaza y
rastrojo de maíz para cargar los biodigestores fue:
A partir de la ecuación de C/N calculados por Soria et al (2000).
C/N=(C*(gallinaza) x1+C*(rastrojo))/(N*(gallinaza) x1+N*(rastrojo)
x2)
Donde: x1: peso de la gallinaza (gr)
X2: peso del rastrojo de maíz (gr)
ST= (ST1X1+ST2X2)/ (80%VOLUMEN TOTAL) =10…………ecuación 3.
Cuadro 7. Resultados obtenidos de C, N y sólidos totales de gallinaza de jaula y rastrojo de maíz por Soria et al (2000).
Datos: Gallinaza jaula Rastrojo de maiz
Carbono (C) 31.71 51.9
Nitrogeno (N) 3.24 0.94
Solidos totales (ST) 31.37 90.8
Fuente: elaborado por SORIA et al (2000).
A partir de los datos y ecuación de los sólidos totales de estiércol
de gallinaza y rastrojo de maíz calculados por Soria et al (2000) encontramos
los pesos de gallinaza y rastrojo de maíz.
Relación C/N=30, sólidos totales=10
30=(31.71*x1+51.9*x2)/(3.24*x1+0.94*x2) 10=(31.37x1+90.8*x2)/80
X1=0.36*x2 = 25.5 gramos x2=170.85 gramos
Cuadro 8. Cuadro de datos de evaluación de pH.
Tiempo (días) GALLINAZA DE
JAULA RASTROJO DE MAIZ
MEZCLA (GALLINAZA DE JAULA Y
RASTROJO DE MAIZ)
1 7.11 7.9 6.86
2 5.78 7.5 5.63
3 5.56 7.3 5.42
4 5.57 7.2 5.35
5 5.48 7 5.30
6 5.45 6.9 5.28
7 5.31 6.6 5.26
8 5.27 6.2 5.24
9 5.24 6 5.37
10 5.23 5.8 5.15
11 5.22 5.6 5.14
12 5.21 5.56 5.10
13 5.19 5.54 5.09
14 5.21 5.53 5.08
15 5.2 5.52 5.06
16 5.18 5.5 5.06
17 5.21 5.47 5.07
18 5.2 5.4 5.08
19 5.18 5.38 5.09
20 5.2 5.36 5.10
21 5.21 5.34 5.11
22 5.2 5.32 5.12
23 5.26 5.3 5.13
24 5.24 5.27 5.19
25 5.17 5.22 5.20
Cuadro 9. Cuadro de datos de evaluación de temperatura.
Tiempo (días) Gallinaza de jaula Rastrojo de maíz Mezcla (gallinaza de
jaula y rastrojo de maíz)
1 25.74 24.02 23.21
2 26.9 23.78 21.8
3 25.78 23.52 22
4 25.7 24.1 21
5 24.97 22.99 21.24
6 23.75 2.12 19.47
7 23.72 24.53 19.71
8 25.81 25.33 20.24
9 25.52 24.6 20.5
10 25.38 25.53 20
11 26.2 2.7 19.8
12 25.7 2.59 19.7
13 26.9 2.73 19.6
14 27.7 23.7 19.5
15 26.1 23.59 19.4
16 27 23.79 19
17 27.5 24.33 18
18 26.2 24.41 17.8
19 24.1 24.95 17.7
20 24.4 24.83 17.5
21 24.78 24 17.4
22 24.8 24.5 17.2
23 24.82 24.13 17
24 24.84 22.79 16.8
25 24.86 23.5 16.6
Anexo 6. Fotografías del trabajo realizado
Figura 5. Reunión con el jefe del area de residuos sólidos para coordinar las visitas de las areas donde se llevara a cabo el armado de los biodigestores.
Figura 6. Armado de los biodigestores.
Figura 7. Preparacion de los biodigestores con botellas para la salida de metano (CH4).
Figura 8. Supervicion de los tres tratamientos que esten cerrados.
Figura 12. determinacion de la temperatura.
Figura 9. Determinacion de pH.
INDICE
I. INTRODUCCIÓN …………………………………………………………………..1
1.1. Objetivos …………………………………………………………………..2
1.1.1. Objetivo general ………………………………………...2
1.1.2. Objetivo específicos ……………………………………2
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ……………………………………………………3
2.1. Biodigestor ……………………………………………………………………..3
2.1.1 Ventajas sobre el uso de los biodigestores ………….3
2.1.2 Digestión anaerobia …………………………………….4
2.1.3 Variables del sistema …………………………………..6
2.1.4 Biodigestores: aportes a las condiciones ambientales
y calidad de vida de la población campesina ……………………...8
2.1.5 Caracteristicas de la fermentacion metanogenica ..11
2.1.6 Fertilizantes orgánicos ………………………………..12
2.2. Biol ………………………………………………………………………………13
2.2.1. Ventajas y desventajas del biol ……………………...14
2.2.2. Tipos de biol …………………………………………...14
III. MATERIALES Y METODOS …………………………………………………..16
3.1. Lugar de ejecución …………………………………………………………..16
3.1.1. Ubicación de la zona de estudio …………………………...16
3.2. Materiales y Equipos …………………………………………………..16
3.2.1. Materiales ………………………………………………16
3.2.2. Equipos …………………………………………………16
3.3. Metodología …………………………………………………………….17
3.3.1. Fase precampo ………………………………………..17
3.3.2. Fase de campo ………………………………………..17
IV. RESULTADOS ………………………………………………………………….23
4.1. Armado de biodigestores anaeróbicos ………………………………….23
4.2. Elaboración de mezclas de distintos estiércol (Gallinaza de jaula,
gallinaza de piso y rastrojo de maíz) ……………………….24
4.3. Monitoreo del funcionamiento del biodigestor ………………………..25
4.4. Monitoreo de la variación de temperatura durante el proceso de
digestión anaerobia ……………………………………………27
V. DISCUSIÓN ………………………………………………………………………29
VI. CONCLUSIONES ………………………………………………………………32
VII. RECOMENDACIONES ………………………………………………………..33
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ………………………………………..34
IX. ANEXOS …………………………………………………………………………36
INDICE DE CUADROS
Cuadro Pág
1. Rango de temperaturas de acuerdo al tipo de bacterias. .............…….9
2. Rango de temperaturas de acuerdo al tipo de bacterias………….….25
3. Pesos de estiércol de gallinaza de jaula, rastrojo de maíz y mezcla
encontrados según la ecuación de SORIA et al
(2000)…………………………………………………………………….…26
4. Pesos de estiércol de gallinaza de jaula, rastrojo de maíz y mezcla
encontrados para un aproximado de 3 capacidades de biodigestores
de 52 litros, 54litros y 56 litros………………………………..………….26
5. Materiales para el armado de los biodigestores……………………….39
6. Relación C/N y sólidos totales de gallinaza de jaula y rastrojo de
maíz...................................................................................................................40
7. Resultados obtenidos de C, N y sólidos totales de gallinaza de jaula y
rastrojo de maíz por SORIA et al (2000)…………….………………….41
8. Cuadro de datos de evaluación de pH……………………….…………41
9. Cuadro de datos de evaluación de temperatura………………….……43
INDICE DE FIGURAS
Figura. Pág
1. Biodigestor tipo Bach. ............................................................................ 19
2. Armado de biodigestores anaerobios. .................................................... 24
3. Variación de pH de los tratamientos de gallinaza de jaula, rastrojo de
maíz y mezcla (gallinaza de jaula y rastrojo de maíz) del primer al
decimo día. ............................................................................................. 27
4. Variación de pH de los tratamientos de gallinaza de jaula, rastrojo de
maíz y mezcla (gallinaza de jaula y rastrojo de maíz) del onceavo al
veinticincoavo día. .................................................................................. 28
5. Variación de la temperatura de los tratamientos de gallinaza de jaula,
rastrojo de maíz y mezcla (gallinaza de jaula y rastrojo de maíz) del
primer al decimo día. .............................................................................. 28
6. Variación de temperatura de los tratamientos de gallinaza de jaula,
rastrojo de maíz y mezcla (gallinaza de jaula y rastrojo de maíz) del
onceavo al veinticincoavo día. ................................................................ 44
7. Reunión con el jefe del area de residuos solidos para coordinar las
visitas de las areas donde se llevara a cabo el armado de los
biodigestores. ......................................................................................... 44
8. Armado de los biodigestores. ................................................................. 45
9. Preparacion de los biodigestores con botellas para la salida de
metano (CH4). ........................................................................................ 45
10. Supervicion de los tres tratamientos que esten cerrados. ...................... 46
11. Determinación de pH. ............................................................................. 46
12. Determinación de tempertura. ................................................................ 47
