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Hambre EnergéticaBiocombustibles: Biogás
Docente en Educación Media Especialidad Química Javier Ponce
Alimento & EnergíaLa economía global sigue creciendo y con ella
la demanda de energía. Ésta se sigue cubriendo con un consumo creciente de combustibles
fósiles (carbón y petróleo), a pesar de los cada vez más frecuentes alertas por el cambio
climático.
La disminución evidente de las reservas de petróleo, su directo impacto en la seguridad
energética mundial y la latente problemática de la emisión de gases de efecto invernadero que
inciden en el calentamiento global han generado un interés creciente en la búsqueda
de fuentes de energía renovables o alternativas de menor impacto.
Lo que se busca específicamente es de tratar de obtener combustibles partiendo de recursos
renovables como la biomasa proveniente de diferentes cultivos entre los que podemos citar:
caña de azúcar, maíz, sorgo, yuca, palma de aceite, soya, girasol, ricino y micro algas.
Hoy, el 10 % de la producción mundial de granos forrajeros y aceites vegetales se destina
a la producción de biocombustibles, y la proporción va en crecimiento, en una
inocultable competencia entre alimentos y energía.
¿Se mantendrá el equilibrio? ¿Somos capaces los seres humanos en la
construcción de un futuro sostenible? ¿País natural y/o país productivo?
Energía RenovableSe denomina ENERGÍA RENOVABLE a
la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales. Entre
las energías renovables se cuentan la hidroeléctrica, eólica, solar,
geotérmica, mareomotriz, la biomasa y los biocombustibles.
El girasol, icono de las energías renovables por su enorme aprovechamiento de la luz solar, su uso para fabricar biodiesel y su "parecido" con el Sol.
¿QUÉ SON LOS BIOCOMBUSTIBLES?
Biocombustibles es el término con el cual se denomina a cualquier tipo de combustible que
derive de la Biomasa (organismos recientemente vivos o sus desechos
metabólicos). Los combustibles de origen biológico pueden
sustituir parte del consumo en combustibles fósiles tradicionales, como el petróleo o el
carbón.
Ciclo de Biogás: relleno sanitario
Matriz Energética
Proyecciones para el 2015. (Programa Uruguay Sustentable)
Presentan una matriz que como en 2007, esfuertemente dependiente del petróleo como fuente energética.
Biogás: una alternativa energética
La Fermentación Anaeróbica es un proceso natural que ocurre en forma espontánea en la
naturaleza y forma parte del ciclo biológico. De esta forma podemos encontrar el denominado "gas de los
pantanos" que brota en aguas estancadas, el gas natural metano) de los yacimientos petrolíferos así como el gas producido en el tracto digestivo de los
rumiantes como los bovinos. En todos estos procesos intervienen las denominadas bacterias
metanogénicas.
Composición y característicasSe llama biogás a la mezcla constituida por metano CH4 en una proporción que oscila entre
un 50% a un 70% y dióxido de carbono conteniendo pequeñas proporciones de otros
gases como hidrógeno, nitrógeno y sulfuro de hidrógeno.
Características CH4 CO2 H2S OTROS BIOGAS 60/40
Proporciones % Volumen 55-70 27-44 1 3 100
Valor Calórico MJ/m3 35,8 - 10,8 22 21,5
Valor Calórico Kcal/m3 8600 - 2581 5258 5140
Ignición % en aire 5-15 - - - 6-12
Temperatura de ignición en ºC 650-750 - - - 650-750
Presión crítica en Mpa 4,7 7,5 1,2 8,9 7,5-8,9
g/l 0,7 1,9 0,08 - 1,2
Densidad relativa 0,55 2,5 0,07 1,2 0,83
Inflamabilidad Vol. en % aire 5-15 - - - 6-12
Uso del Biogás
Propiedad Química: COMBUSTIÓN
Cuando se enciende un papel, un trozo de madera o el gas de la garrafa que utilizamos
para cocinar, se produce una reacción química ya que hay una transformación en la naturaleza de las sustancias, se generan sustancias nuevas. A este tipo de reacción química se la denomina
COMBUSTIÓN.
LA COMBUSTIÓN ES UNA REACCIÓN QUÍMICA EN LA
QUE SE DESPRENDE ENERGÍA EN FORMA DE LUZ Y CALOR. PARA PRODUCIR
UNA COMBUSTIÓN SE NECESITA UN
COMBUSTIBLE, UN COMBURENTE Y QUE EL
COMBUSTIBLE ALCANCE SU TEMPERATURA DE
INFLAMACIÓN.
Combustible: es la sustancia que arde.Comburente: es una sustancia gaseosa que hace posible la
combustión. El oxígeno (O2) molecular es el combustible universal ya que participa en la casi totalidad de las combustiones. Sin embargo no es el único gas comburente, por ejemplo: el cloro (Cl2) es comburente para el cobre (Cu) y el dióxido de carbono (CO2) es comburente para el magnesio.
Temperatura de Inflamación o ignición: es la mínima temperatura necesaria para que se produzca una combustión y es una propiedad característica de cada combustible. Una vez encendido el combustible, el calor liberado por la reacción química mantendrá una porción del material a su temperatura de inflamación lo cual permitirá mantener la combustión.
EL PRINCIPAL USO DE LOS ALCANOS ES COMO COMBUSTIBLES DEBIDO
A LA GRAN CANTIDAD DE CALOR QUE SE LIBERA EN ESTA
REACCIÓN QUÍMICA.
COMBUSTIÓN DE HIDROCARBUROS
Combustión completa: se da cuando los hidrocarburos o funciones oxigenadas arden en
presencia de abundante cantidad de gas oxígeno, produciendo CO2 (g) (dióxido de carbono) y H2O
(g) (agua). La llama producida presenta una coloración azulada. Ésta reacción desprende
gran cantidad de energía, por eso es frecuente el uso de los hidrocarburos como combustibles.
Diferentes aplicaciones del biogásARTEFACTO CONSUMO RENDIMIENTO (%)
Quemador de cocina 300 - 600 l/h 50 - 60
Lámpara a mantilla (60W) 120 - 170 l/h 30 - 50
Heladera de 100 L -30 - 75 l/h 20 - 30
Motor a gas 0,5 m 3 /Kwh o Hph 25 - 30
quemador de 10 Kw 2 m 3 /h 80 - 90
Infrarrojo de 200 W 30 l/h 95 - 99
Co generador 1 Kw elect. 0,5 m/Kwh
2kW térmica
hasta 90
Factores que afectan la producción de gas
La actividad metabólica involucrada en el proceso metanogénico se ve afectada por
diversos factores. Debido a que cada grupo de bacterias intervinientes en las distintas etapas del proceso responde en forma diferencial a
esos cambios no es posible dar valores cualitativos sobre el grado que afecta cada uno
de ellos a la producción de gas en forma precisa.
Entre los factores más importantes a tenerse en cuenta se desarrollarán los siguientes:
tipo de sustrato (nutrientes disponibles) temperatura del sustrato; la carga volumétrica tiempo de retención hidráulico nivel de acidez (pH) relación Carbono/Nitrógeno concentración del sustrato; el agregado de
inoculantes grado de mezclado presencia de compuestos inhibidores del proceso.
¿Qué es el Efecto invernadero?
Se denomina efecto invernadero al fenómeno por el cual la
atmósfera terrestre retiene parte de la energía que el suelo emite por
haber sido calentado por la Radiación Solar.
Metano (CH4)
El metano es el segundo gas que más contribuye en el efecto invernadero
formando parte de tierras húmedas, vertederos, combustibles fósiles, arroceras, animales
rumiantes y combustión de biomasa.
A pesar de que sus emisiones respecto de las de dióxido de carbono son mucho menores, la influencia en el calentamiento global es muy
superior a este último. Formado por la descomposición de residuos orgánicos, procesos de digestión y defecación de animales, digestión anaeróbica de la
biomasa, intervención de las plantas y árboles, pantanos, o incluso en plantaciones
de arroz como bacterias.
Según estadísticas, el metano es el causante de una tercera parte del calentamiento global final respecto del dióxido de carbono, mientras que su incremento se da luego de la Revolución Industrial, debido a la emisión de gases que las fábricas en la quema de combustibles fósiles expulsan a la atmósfera.
¿Qué es un Biodigestor? Un Biodigestor es un sistema sencillo de conseguir solventar
la problemática energética-ambiental, así como realizar un adecuado manejo de los residuos tanto humanos como animales.
En su forma simple es un contenedor (llamado reactor) el cual está herméticamente cerrado y dentro del cual se deposita material orgánico como excremento y desechos vegetales (exceptuando los cítricos ya que éstos acidifican). Los materiales orgánicos se ponen a fermentar con cierta cantidad de agua, produciendo gas metano y fertilizantes orgánicos ricos en fósforo, potasio y nitrógeno.
Esquema de un Biodigestor Casero
•Muchas Gracias•Fin
