Biogas esp neu1

Gunther Klatte

UNI-PFAE

sábado solar, marzo 2010

Materiales adecuados para la producción de biogás.

Marco teórico, que es el biogás? Beneficios Planificación de una planta

sencilla, Producción de gas, Dimensiones, etc.

Tipos de plantas de biogás. Potencial y uso del Biogás Construcción (cúpula fija)

La tecnología del biogás- Índice -

Estiércol de cerdos, vacas, gallinas, etc.Estiércol de cerdos, vacas, gallinas, etc. Aguas negras de la agroindustria, p. Ej. Aguas negras de la agroindustria, p. Ej.

producción de azúcar, ron, aguas de producción de azúcar, ron, aguas de lavado de café, residuos Líquidos de lavado de café, residuos Líquidos de Rastros Municipales etc.Rastros Municipales etc.

Aguas negras de mataderos comunales.Aguas negras de mataderos comunales. Otros materiales orgánicos, como: pajas, Otros materiales orgánicos, como: pajas,

cáscara de arroz, desechos de la cocina.cáscara de arroz, desechos de la cocina.

que descomponen en que descomponen en ausencia del aire (y la ausencia del aire (y la luz) el material orgánico.luz) el material orgánico.

El biogás es producido El biogás es producido por bacterias de por bacterias de fermentaciónfermentación

Marco teóricoMarco teórico El proceso de fermentación

Marco teóricoMarco teórico El proceso de fermentación

En base a la resistencia al calor que tienen las bacterias, están clasificadas como:

- Psycrofilas: temp. óptima 15-25 ºC, tiempo de permanencia en el digestor entre 30 y 40 días.

- Mesofilas: temp. óptima 32-40 ºC, tiempo de permanencia en el digestor entre 10 y 15 días. las bacterias mesófilas trabajan a temperaturas comprendidas entre 20 y 45 ºC.

- Thermófilas: temp. óptima 50-55 ºC, tiempo de permanencia en el digestor . Thermófilas viven a temperaturas superiores a 45ºC, su actividad es óptima entre los 55 y 65 ºC.

Marco teóricoMarco teórico El proceso de fermentación

Marco teóricoMarco teórico El proceso de fermentación

Condiciones Condiciones importantes:importantes:

Temperatura: 20 - 30° C20 - 30° C

Tiempo de retención: mas de 15 mas de 15 díasdías PH: alrededor de

7 Relación C/N (Carbono/Nitrógeno):

ideal 20:1 hasta 30:1• pe: estiércol de Vacas C/N: 25 gallinas C/N: 5

Composición del Composición del BiogásBiogás

Composición del Composición del BiogásBiogás

Metano Metano CHCH44 60 - 70 %60 - 70 %

Gas carbónicoGas carbónico COCO22 30 - 40 %30 - 40 %

HidrógenoHidrógeno HH22 >1.0 %>1.0 %

NitrógenoNitrógeno COCO 0.5 %0.5 %

OxígenoOxígeno OO22 0.1 %0.1 %

Acido sulfrídicoAcido sulfrídico HH22SS 0.1 - 0.5 % 0.1 - 0.5 %

Marco teóricoMarco teórico

El valor calorífico del biogás es cercano a 6kWh por metro cúbico

Beneficios directos:Beneficios directos: Producción de energía (gas). Producción de energía (gas). Producción de abono. Ahorro de tiempo (cuando

cocinaban con leña).

Beneficios indirectos: Mejorar las condiciones de Mejorar las condiciones de

higiene y salud; higiene y salud; reduce el mal reduce el mal olor, menos moscas, no hay olor, menos moscas, no hay humo en la cocina.humo en la cocina.

Primera fase de tratamiento Primera fase de tratamiento de aguas negras.de aguas negras.

Mejoramiento del suelo.Mejoramiento del suelo.

Beneficios (micro-económica) de una planta de biogás.

Beneficios (micro-económica) de una planta de biogás.

Uso del efuente Bioabono

Producción de biogás con estiercol fresco de ganado

Producción de biogas con estiercol fresco de cerdos

EstabilizadoEstabilizado Vacas 200-300 Kg.Vacas 200-300 Kg. Cerdos 50-60 Cerdos 50-60

Kg.Kg.todo el día todo el día estiércol estiércol gas/día (litro) gas/día (litro) estiércol estiércol gas/día (litro)gas/día (litro)

por díapor día por día por día

60 TR 80 TR 60 TR 60 TR 80 TR 60 TR 80 TR 80 TR

Orines y 20-30 Kg. 350-510 450-610 2,5 - 3 Kg. 120-Orines y 20-30 Kg. 350-510 450-610 2,5 - 3 Kg. 120-140 150-180140 150-180EstiércolEstiércolsolamente 9-13 Kg. 300-400solamente 9-13 Kg. 300-400 350-500 350-500 - ---estiércol estiércol (húmedo)(húmedo)

EstabilizadoEstabilizadosolo en lasolo en lanoche:noche:(piso de(piso deconcreto)concreto)Orines yOrines yestiércolestiércol 11-16 Kg. 220-320 260-380 11-16 Kg. 220-320 260-380

•Datos de publaciones de la gtz: “Praktischer Leitfaden für Biogasanlagen... “Uli Werner y otros, 1986

•Datos de publaciones de la gtz: “Praktischer Leitfaden für Biogasanlagen... “Uli Werner y otros, 1986

•Datos de propio observaciones y medidas y de: Ludwig Sasse:Biogás Plants, gtz, 1988

10 cerdos (de 100 lbs.) producen 10 cerdos (de 100 lbs.) producen

cerca 1.3 m³ biogás/díacerca 1.3 m³ biogás/día

Gas para cocinar para una persona :

250-400 lts./día

Gas para cocinar para una familia de

5 personas: 1.5 -2.0 m³/día

1 ltr. de agua en 10 min. con 40 ltr. de gas 1 ltr. de agua en 10 min. con 40 ltr. de gas

¿ Hay un establo?, Tipo de finca o de empresa, sistema de manejo.

Hay suficiente estiércol? Población de animales, peso, sistema de lavado, frecuencia etc.

Fuentes de energía actuales. Adonde va el efluente? Uso actual de

fertilizantes. Localidad y condiciones naturales; nivel del

terreno, temperaturas, cercanía de río o laguna, etc.

Ubicación y distancia entre vivienda y establo. Hay constructores y técnicos capacitados?

El volumen del digestor se obtiene con la formula.:

• un ejemplo: Estiercol / dia: 50 kg,

Agua / dia: 100 kg

Total diario: 150 kg

60 dias tiempo de retensión

•VD= 150 * 60 = 9000 kg; •Planta seleccionada de 10 m³

•VD = estiercol y agua (ltr/dia) * TR (dias).

Ventajas:Ventajas:• De fácil manejo.De fácil manejo.• Presión de gas constante (15 - 20 cm.C.A.).Presión de gas constante (15 - 20 cm.C.A.).• Visible la cantidad de gas.Visible la cantidad de gas.

•Planta con Planta con campana flotante

Desventajas:Desventajas:

• Alto costo.Alto costo.

• Corrosivo. Corrosivo.

• Mantenimiento Mantenimiento (pintura).(pintura).

PrincipalesPrincipales Tipos de plantas Tipos de plantas

PrincipalesPrincipales Tipos de plantas Tipos de plantasPlanta con Planta con campana flotante, Tipo

Hindu

PrincipalesPrincipales Tipos de plantas Tipos de plantasPlanta con Planta con campana flotante

Planta con Planta con campana flotante (2)

Planta de biogás en la Escuela de Agricultura y Ganadería (EIAG) en Rivas, Nic.

PrincipalesPrincipales Tipos de plantas Tipos de plantas

Planta de Planta de balón plástico balón plástico (I)(I)

Ventajas:Ventajas:

• Bajo costo de construcción.Bajo costo de construcción.

• Fácil el transporte e instalación.Fácil el transporte e instalación.

• Construcción horizontal y planaConstrucción horizontal y plana..

Desventajas:Desventajas:• Presión de gas muy baja Presión de gas muy baja (aumentar con sobrepeso).(aumentar con sobrepeso).

• Corta vida útil.Corta vida útil.• Material plástico está sujeto de daños.Material plástico está sujeto de daños.

PrincipalesPrincipales Tipos de plantas Tipos de plantas

Planta Planta de de balón plástico (2)balón plástico (2)

tubo de PVC de 4“

Cámara de almacenamiento de

gas

Entrada

Salida

Cámara de fermentación

Salida de gas

Bolsa plástica (oscuro)

PrincipalesPrincipales Tipos de plantas Tipos de plantas

PrincipalesPrincipales Tipos de plantas Tipos de plantas

Planta conPlanta con cúpula fija

Ventajas: Ventajas: • No hay partes móviles.• No hay partes metálicas.• Larga vida útil.

Desventajas:Desventajas:• Presión de gas no es

constante (0 -120 cms. C.A.).• La cúpula tiene que ser

construida bien sellada.

Planta conPlanta con cúpula fija

PrincipalesPrincipales Tipos de plantas Tipos de plantas

Plantas pre-fabricados Plantas pre-fabricados

Letrina conectada a una Planta conLetrina conectada a una Planta con cúpula fija

Letrina conectada a una Planta de Biogás

Belice, Monkey Bay

Letrinas conectada a una Planta de Biogás

Plantas Caseros de Biogás

3 5

Tanque de Filtro Anaeróbicosedimentación

1 4

Planta de Biogás

Digestor/Planta de biogás

Tanque de compensación

Filtro anaeróbico

Tanque de sedimentación

El domo del bio-digestor por adentro con repello fino y pintado con sellador Agrupación de los módulos para un

tratamiento de aguas sanitarios

BIOGAS DE VERTEDEROS

Unidad Central Eléctrica

compresor

Una tonelada basura domestica = 60-300 m3 gas350.000 T = para 75 Mil casas

Recuperación y utilización de biogás de vertedero es un beneficios

ambiental y financiero

Una tonelada basura domestica = 60-300 m3 gas

350.000 T = para 75 Mil casas

“….las recolectoras y camiones de la comuna trasladan diariamente hacia el botadero de la Chureca 2 mil 400 toneladas de toda clase de desperdicios…. “ (Fuente: El Nuevo Diario, 21/10/2008, Articulo: ALMA: Aumenta la cantidad de basura en Managua)

Electricidad del Gas de Rellenos Sanitarios

Relleno sanitario

La construcción de un digestor de 30 mLa construcción de un digestor de 30 m33 con con bloques de 4” y con su radio interno de 2.50 bloques de 4” y con su radio interno de 2.50

mm

La construcción del digestor con bloques de La construcción del digestor con bloques de 4” y con sus contrapesos4” y con sus contrapesos

Exterior de la construcción del digestor y Exterior de la construcción del digestor y del tanque de compensación del tanque de compensación

Planta de biogás con cúpula fijaPlanta de biogás con cúpula fija

Repello fino adentro de la cúpula de 3 capas de cemento.

Construcción del digestor

La construcción del digestor con ladrillos de La construcción del digestor con ladrillos de barro y con sus contrapesosbarro y con sus contrapesos

Construcción de una tapa de Construcción de una tapa de concreto concreto

Tubo de PVC Tubo de PVC para el biogas para el biogas

Fugas de gas en Fugas de gas en el lugar del tubo el lugar del tubo

de PVC de PVC

Planta conPlanta con cúpula fija

Cocinar ................................ 150-350 lts./hr. Lámpara de gas ......................... 100 lts./hr. Calentador para cría pollos ....... 150 lts./hr. Refrigerador(100 lts.) de gas … 750 lts./día Motor Biogás-Diesel por HP … 450 lts./hr.

Cocinar ................................ 150-350 lts./hr. Lámpara de gas ......................... 100 lts./hr. Calentador para cría pollos ....... 150 lts./hr. Refrigerador(100 lts.) de gas … 750 lts./día Motor Biogás-Diesel por HP … 450 lts./hr.

•Datos de propio observaciones y medidas y de: Ludwig Sasse:Biogás Plants, gtz, 1988

La primera ciudad del mundo abastecida con estiércol

Lünen, una ciudad de unos 90.000 habitantes, situada al norte de Dortmund(Alemania), se va a convertir pronto en la primera del mundo que conseguirá abastecerse de energía utilizando biogás. Se producen el biogas de excrementos del ganado para generar electricidad (6.8 MW) y abastecer a la población. Con esta técnica, estarán más cerca de la independencia total de los combustibles fósiles.

Estiercol y orina

BiogásBiogásAbono orgánico pe. para pasto, platanos etc..

Protección del medio ambientep.ej.

pasto

Digestor

Integración de una planta de biogás en el sistema de la producción

agrícola (II)

FIN de la presentación