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2015 Obtención de biogás en el mundo Carrera: Ingeniería Industrial. Materia: Saneamiento y medio ambiente. Docentes: Alumnos: Gamero Federico, Genero Pablo, Solavagione Horacio, Vottero Sebastián.

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2015

Obtención de biogás en el mundo

Carrera: Ingeniería Industrial.

Materia: Saneamiento y medio

ambiente.

Docentes:

Alumnos: Gamero Federico,

Genero Pablo, Solavagione

Horacio, Vottero Sebastián.

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Índice

Introducción…………………………………………………………………………………………………………… 1

¿Qué es un biodigestor?.......................................................................................... 2

Partes del biodigestor…………………………………………………………………………………………… 2

Materia prima de un biodigestor………………………………………………………………………….. 4

Condiciones para la biodigestión…………………………………………………………………………… 5

Tipos de biodigestores………………………………………………………………………………………….. 6

Ventajas……………………………………………………………………………………………………………….. 6

Desventajas…………………………………………………………………………………………………………… 6

Casos en Argentina……………………………………………………………………………………………….. 7

Casos en el mundo………………………………………………………………………………………………… 10

Bibliografía…........................................................................................................... 14

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¿POR QUÉ BIODIGESTORES?

Cuando nos pusimos a elegir el tema a presentar para el trabajo regularizador de la materia entre las distintas alternativas que se manejaban, surgió la posibilidad de desarrollar el tema Biodigestores, este nos pareció un tema ideal para ampliar más allá de lo visto en clases, y visto y considerando la región donde nos situamos y las actividades productivas que se desarrollan en la misma, donde se puede aplicar perfectamente esta técnica para tratar los residuos que se generan en los establecimientos productivos.

En el desarrollo del presente trabajo iremos viendo desde los principios básicos de funcionamiento, partes componentes, utilización a nivel mundial, casos de éxito hasta la incipiente utilización en Argentina.

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¿Qué es un Biodigestor?

Un Biodigestor es un sistema sencillo en su forma más simple es un contenedor (llamado reactor) el cual está herméticamente cerrado y dentro del cual se deposita material orgánico como excremento y desechos vegetales. Los materiales orgánicos se ponen a fermentar con cierta cantidad de agua, produciendo gas metano y fertilizantes orgánicos ricos en fósforo, potasio y nitrógeno. Este sistema también puede incluir una cámara de carga y nivelación del agua residual antes del reactor, un dispositivo para captar y almacenar el biogás y cámaras de hidropresión y pos tratamiento (filtro y piedras, de algas, secado, entre otros) a la salida del reactor.

El proceso de biodigestión se da porque existe un grupo de microorganismos bacterianos anaeróbicos en los excrementos que al actuar en el material orgánico produce una mezcla de gases (con alto contenido de metano) al cuál se le llama biogás.

El biogás es un excelente combustible y el resultado de este proceso genera ciertos residuos con un alto grado de concentración de nutrientes el cuál puede ser utilizado como fertilizante y puede utilizarse fresco, ya que por el tratamiento anaeróbico los malos olores son eliminados.

Partes del Biodigestor: Pila de Carga: es una pileta pequeña donde se deposita y se mezclan los materiales que alimentan el tanque digestor. Debe estar a mayor altura que el nivel de carga del digestor (tanque).

El Digestor: Es un tanque parcialmente enterrado. Dentro de el los desechos son descompuestos.

Por un extremo se conecta el tubo de la pila de carga y por otro lado a la pila de descarga.

Pila de descarga: sirve para retirar los residuos provenientes del tanque que fueron digeridos. Está colocada a menor nivel que la pileta de carga.

Cubierta plástica: se coloca sobre el tanque digestor, cierra la entrada de aire al interior del mismo, generando un ambiente anaeróbico, donde también se almacena el gas.

Tubería, válvula y llaves de paso: Se conecta una tubería en la parte superior del digestor que conduce el gas donde será aprovechado, además se conecta una sencilla válvula de seguridad que evita la presión interna en la cubierta plástica y elimina el agua condesada en la tubería.

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Biodigestor moderno

Biodigestor tradicional

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Materia prima de un biodigestor: Las materias primas que sirven para producir biogás se utilizan todos aquellos materiales que provienen de una fuente orgánica, como ser restos de alimentos, desechos de origen animal (estiércol, orinas, cama de ponedoras, residuos de mataderos), residuos de cosechas, cultivos energéticos utilizados para tal fin (sorgo, maíz), residuos agroindustriales (harinas, efluentes líquidos con una alta carga orgánica, bagazo de caña, vinaza, glicerina) entre otros.

Es importante destacar que cada corriente de desecho tiene su capacidad de generación.

Resulta importante aclarar que estos valores de producción de gas se obtienen en condiciones ideales y sólo pueden utilizarse como referenciales, ya que en términos prácticos, ocurren importantes reducciones debido a diversos factores, que se desarrollan a continuación.

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Condiciones para la biodigestión

Las condiciones para la obtención de metano en el digestor son las siguientes:

1. Temperatura entre los 20°C y 60°C

2. pH (nivel de acidez/ alcalinidad) alrededor de siete.

3. Ausencia de oxigeno

4. Gran nivel de humedad.

5. Materia orgánica

6. Que la materia prima se encuentra en trozo más pequeños posible.

7. Equilibrio de carbono/ nitrógeno.

Temperatura

Factor importante en la producción de biogás, dado que debemos simular las condiciones optimas para minimizar los tiempos de producción. La temperatura óptima es de 30° a 35°C aproximadamente.

Acidez

Este factor indica cómo se desenvuelve la fermentación. Se mide con un valor numérico Llamado pH, que en este el valor es 7, o sea es neutro. Por encima de este número significa alcalinidad; por debajo, acidez.

Cuando los valores superan el pH 8, esto indica una acumulación excesiva de compuesto alcalino. Y la carga corre riesgo de putrefacción. Los valores inferiores a 6 indican una descompensación entre las fases ÁCIDAS y METANOGENICA, pudiendo bloquearse esta última.

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Tipos de biodigestores: Existieron, y existen, dos tipos de plantas de producción de biogás:

Por un lado la revalorización de residuos, que toma residuos de depuradoras, de granjas de animales o incluso residuos domésticos y los somete al proceso de digestión para obtener biogás por un lado y al mismo tiempo reducir el volumen de los residuos, que es una de las principales preocupaciones de las plantas de tratamiento de residuos. Fueron muy desarrolladas en Suecia a principios de este siglo.

Por otro lado la producción de energía como un fin en sí mismo. Aquí entran en juego los cultivos energéticos. Claramente si estamos intentando producir biogás y tenemos una materia prima medianamente homogénea y pensada ya para la producción de biogás el rendimiento será mucho mayor que en el caso de usar residuos. Sin embargo esto plantea ciertos problemas morales que pueden echar atrás la construcción de plantas de este tipo. Sin embargo fueron muy populares en Alemania a principios del siglo XXI.

Ventajas:

En las grandes urbes, los residuos sólidos orgánicos son un gran problema ya que éstos son dispuestos en rellenos sanitarios los cuáles rompen el ciclo natural de descomposición porque contaminan las fuentes de agua subterránea debido al lavado del suelo por la filtración de agua (lixiviación) y también porque favorece la generación de patógenos.

Los residuos orgánicos al ser introducidos en el Biodigestor son descompuestos de modo que el ciclo natural se completa y las basuras orgánicas se convierten en fertilizante y biogás el cual evita que el gas metano esté expuesto ya que es considerado uno de los principales componentes del efecto invernadero.

La utilización de biogás puede sustituir a la electricidad, al gas propano y al diesel como fuente energética en la producción de electricidad, calor o refrigeración. En el sector rural el biogás puede ser utilizado como combustible en motores de generación eléctrica para autoconsumo de la finca o para vender a otras. Puede también usarse como combustible para hornos de aire forzado, calentadores y refrigeradores de adsorción. La conversión de aparatos al funcionamiento con gas es sencilla. La producción de biogás es permanente, aunque no siempre constante debido a fenómenos climáticos.

Desventajas

La baja concentración de sólidos que admiten.

No poseer un diseño apropiado para tratar materiales fibrosos, o aquellos cuyo peso específico sea menor que el del agua.

Problemas de limpieza de sedimentos, espuma e incrustaciones.

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El alto consumo de agua, por lo que al agregado liquido se reduce, con el agregado de orinas, un buen sustituto.

Casos en Argentina

07 de noviembre de 2014 | Energías renovables

El caso de una cooperativa que ahorra dinero utilizando biodigestores para generación eléctrica

Se trata de una experiencia que vino a solucionar el problema de traslado de la basura de un mercado frutihortícola, que con los residuos fabrica biofertilizantes y biogás para auto-abastecerse en energía.

En la localidad de Malagueño, provincia de Córdoba se encuentra ubicado el mercado frutihortícola San Miguel, donde el ingeniero agrónomo Gerardo Sucani y el ingeniero químico Juan Carlos Lacono se están encargando de la puesta en marcha, funcionamiento, control y optimización de un proyecto que tiene que ver con la reutilización de toneladas de desechos por día para su transformación en biogás y biofertilizantes.

Para ello, el proceso se realiza con 6 biodigestores tubulares que operan sobre el 85 por ciento de los residuos de aquella feria compuesto por frutas y verduras, lo que genera 450 m3/día de biogás y 12.000 L/día de biofertilizante.

La producción de basura oscila entre 6 toneladas por día en verano y alrededor de 1,5 y 2 toneladas en invierno, lo cual, antes de comenzar con este proyecto en el 2010, el arrojar los desechos significó todo un problema.

Estos debían ser mudados con camiones hasta un basural de la ciudad de Córdoba porque ninguna localidad cercana permitía arrojarlas en sus latitudes, lo que se traducía en un costo inmenso para la cooperativa encargada del negocio.

En la actualidad, la feria sólo necesita de un camión por semana para cargar residuos de tipo inorgánico, lo que tiene que ver al 15 por ciento restante de los desechos diarios. Lo que permite ahorrarles miles de pesos y amortizar en algunos años el consto inicial invertido.

Para ahondar en tema, Energía Estratégica decidió consultarle al ingeniero Iacono, quien explicó: “Lo que hacemos nosotros es moler toda la basura orgánica que sale del mercado, en donde requerimos de la cooperación de todos los puesteros, la pasamos a los biodigestores y ahí se obtiene biogás”.

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“En estos momentos –el biogás- está siendo usado relativamente poco, para la cocción y a veces para una caldera que tenemos ahí y con el líquido que sale seguimos haciendo estudios para biofertilizantes”, agregó sobre la situación.

El especialista además dijo que “aparte del ahorro que les significó no llevar la basura hasta Córdoba, este proceso disminuye los gases de efecto invernadero, porque la descomposición normal produce metano que impacta más sobre el medioambiente”.

Por otra parte, en cuanto a las instancias planteadas dentro del proyecto dijo que estaba planificado, como segunda etapa, generar un emprendimiento de compotas con las frutas que se pudiesen recuperar y autoabastecerse con el biogás producido.

Fuente: Energía Estratégica

La generación de biogás, una experiencia posible de hacer en casa

18-03-2015 - Fabián Cabrera es ingeniero agrónomo y realizó un experimento piloto en su casa. En la provincia se cuenta con dos leyes que impulsan la generación de energías renovables.

Encender la cocina para calentar el agua ya sea para tomar unos mates o hervir unos huevos o tener agua caliente para bañarse son actividades diarias en casi todas las familias salteñas. Algunas con más comodidades que otras utilizan gas natural o de garrafa o energía eléctrica para poder concretarlas. Sin embargo existen otras formas de generar energía en forma ecológica. Una de estas formas es la generación de biogás. Quienes buscan tener un vida sana, conservar el medio en el que viven y en el que vivirán sus hijos pueden tener una opción saludable para generar gas en sus domicilios. Fabián Cabrera, ingeniero agrónomo, realizó el experimento de instalar una planta de biogás en el fondo de sus vivienda. Allí recibió a El Tribuno y explicó cómo se logra este proceso. Cuando se ve la instalación se puede pensar que no es tan sencilla como realmente es. "Esta es una forma de producir energía, una forma de regeneración a través de la descomposición de los residuos orgánicos", explicó el ingeniero al hablar de la experiencia. En este caso, la base para generar biogás se hizo con la reutilización del estiércol de caballo. "Lo que se hace es colocar este material en el biodigestor, en partes iguales con agua. Por ejemplo un kilo del desecho con un litro de agua", explicó. Un biodigestor se puede construir con un tanque de 200 litros. Allí se coloca los elementos y se los tapa en forma hermética. "Este biodigestor tiene aproximadamente unos 140 kilos, y este proceso tiene una descomposición

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anaeróbica. Así se comienza a producir el gas metano. Este gas es el que habitualmente se utiliza en la red de gas natural, pero con la diferencia de que puede ser purificado, para llegar a tener hasta 8 mil kilocalorías", explicó. Este gas que se genera con el proceso de degradación del estiércol de caballo, en este caso, se puede trasladar a través de mangueras a un acumulador. Es este caso el ingeniero Cabrera utilizó dos tanques de 200 litros y dos cámaras de camión. Estos elementos se denominar biogasometros. "Esta energía de la descomposición también se genera utilizando residuos hogareños o de actividades agrícolas, como las bandejas de residuos de los pollos o de los cerdos", explicó el ingeniero.

Alcance energético

Esta es una planta piloto, que fue realizada para demostrar que este proceso puede hacerse. Para cubrir la necesidad de energía de una familia tipo se necesita de al menos 6 biodigestores, como los de este ejemplo de unos 200 litros. Un biodigestor de 200 litros puede generar gas durante 3 meses con la misma carga. "Es muy importante que los tachos se pinten de negro porque esto facilita la radiación solar. Esto trabaja a una temperatura de entre 35 y 37 grados centígrados. "En invierno lo que hay que hacer es un sistema de protección para mantener la temperatura. Un invernáculo para que tenga más temperatura o por lo menos para mantenerla", explicó Cabrera. Una vez terminada la degradación del producto, la generación de gas se termina y estos residuos secos se pueden utilizar para abonar tierras de cultivo. Así, el círculo de reutilización se completa, la materia cambia y el medio queda intacto.

Las leyes que impulsan la idea

La provincia de Salta cuenta con dos leyes que incentivan la producción de energías renovables. Una de ellas es la ley provincial Nº 7.823, promulgada en julio de 2014, que regula el régimen de fomento para las energías renovables. La segunda norma, la ley 7.824, hace referencia al balance neto que involucra generadores residenciales, industriales y productivos, también de mediados del año pasado.

En noviembre de 2014, la Cámara de Senadores de la Provincia realizó una primera reunión para reglamentar la aplicación de estas leyes.

La primera hace mención al interés provincial en la generación de biogás, energía solar, balance de energía y eólica y la posibilidad de educación y capacitación no solo en las escuelas sino también en áreas como la agricultura. Este interés provincial en la generación de este tipo de energía incluye la exención de todos o algunos de los tributos provinciales, existentes o a crearse, sobre esta práctica.

Hasta principios de este año, la reglamentación de la ley 7.823 no se concretó, por lo cual los interesados en llevar adelante este tipo de emprendimientos no cuentan con los organismos y representantes responsables.

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En cuanto a la norma 7.824, esta permite el denominado balance neto. Este es un sistema que se aplica en muchos países y habilita al consumidor a producir electricidad con fuentes renovables de su propiedad y aportar los kilowatts excedentes al sistema eléctrico público.

La ley de balance neto funciona mediante el cálculo o balance entre lo producido y lo consumido, y a fin de mes se cobra o se paga aquello que se consume o se genera, y la compañía de electricidad -en este caso Edesa- estará obligada a comprar esos excedentes.

Fuente: El tribuno

Casos en el mundo: En la imagen: Producción de biogás en Europa. Código de colores, de

izquierda a derecha: Gas de vertedero. Gas de aguas residuales urbanas e industriales. Otros biogás (agricultura, residuos urbanos codigestión descentralizada).

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MÉXICO DF SE PROPONE APROVECHAR EL 100% DE LOS RESIDUOS URBANOS.

Mediante esta nueva estrategia se pretende alcanzar el objetivo “Basura

cero” en 2018, y dejar de enviar los residuos a los cinco vertederos del Estado

de México y Morelos, con el coste económico y medioambiental que ello

conlleva.

El gobierno de México DF se ha propuesto

que para el año 2018 el 100% de las 12.600

toneladas diarias de residuos que generan

sus habitantes sean recuperadas. Para ello,

ha diseñado una nueva estrategia para el

tratamiento de los residuos que incluye el

compostaje y la valorización energética.

El propio gobierno del distrito federal se ha comprometido a comprar la electricidad producida en los procesos de valorización energética. Según sus cálculos, esta energía eléctrica procedente de los residuos podría cubrir alrededor del 25% del total consumido por la administración.

Actualmente se trabaja en los procesos de licitación y búsqueda de los emplazamientos en los que se levantarán las plantas de tratamiento. El proyecto contará con una inversión aproximada de 100 millones de euros.

Según el director general de servicios urbanos del DF, Rodrigo Atilano, el objetivo de esta nueva estrategia es alcanzar en 2018 el objetivo “Basura cero”, y dejar de enviar los residuos a los cinco vertederos del Estado de México y Morelos, con el coste económico y medioambiental que ello conlleva.

En la actualidad, los camiones de recogida trasladan los residuos urbanos a las 13 plantas de transferencia disponibles. Una parte se trata en la planta de compostaje de Bordo Poniente, mientras que el resto se destina a vertederos.

Con la puesta en marcha del nuevo modelo de gestión, la basura orgánica se destinará a plantas de biodigestión para su conversión en fertilizante y electricidad, mientras que los residuos inorgánicos se valorizarán energéticamente mediante procesos térmicos.

Fuente: Residuos profesional

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Bibliografía

http://www.automaticaeinstrumentacion.com/es/notices/2015/03/pymes-agroalimentarias-podran-evaluar-online-la-viabilidad-de-instalar-plantas-de-biogas-42775.php#.VXhBpGN2Low http://www.aimdigital.com.ar/2012/07/25/la-bioenergia-en-el-desarrollo-productivo/ http://www.eltribuno.info/la-generacion-biogas-una-experiencia-posible-brde-hacer-casa-n521223 http://elpais.com/elpais/2014/12/22/planeta_futuro/1419270838_990624.html http://www.residuosprofesional.com/mexico-df-se-propone-aprovechar-el-100-de-los-residuos-urbanos/ http://www.residuosprofesional.com/argentina-genera-148-millones-de-toneladas-de-residuos-que-podrian-aprovecharse-como-fertilizantes-y-energia/ http://www.farn.org.ar/unpaso/wp-content/uploads/2012/10/residuos_informacion.pdf

http://www.ahk.es/fileadmin/ahk_spanien/beigefuegte_Dateien/Refood_Ecomotion-Perfil_de_empresa-3_01.pdf

http://www.labioguia.com/biodigestores/