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FACULTAD DE CIENCIAS EMPRESARIALES
Carrera de Gestión Ambiental Empresarial
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS
ORGÁNICOS GENERADOS EN EL MERCADO
MAYORISTA DE FRUTA N°2 EN EL DISTRITO DE
LA VICTORIA
Trabajo de investigación para optar el Grado Académico de
Bachiller en Gestión Ambiental Empresarial
BILL CLINTON ABRAHAM ANCHAYHUA CHATE
FIORELLA JUDITH TORIBIO SOCA
Lima- Perú
2020
1
Índice
Resumen ............................................................................................................................... 2
Abstract ................................................................................................................................ 3
Introducción ......................................................................................................................... 4
4. Método ........................................................................................................................... 6
4.1. Tipo y diseño de investigación ............................................................................... 6
4.1.1. Tipo de investigación ....................................................................................... 6
4.1.2. Diseño de investigación................................................................................... 6
4.2. Participantes ........................................................................................................... 6
5. Instrumentos:................................................................................................................ 7
6. Procedimiento: ............................................................................................................. 7
4. Análisis de datos:......................................................................................................... 8
5. Resultados: ................................................................................................................. 13
6. Discusión: ................................................................................................................... 18
7. Referencias: ................................................................................................................ 20
2
Resumen
Los residuos orgánicos tienen un potencial energético para su aprovechamiento que han
sido demostrados en muchas investigaciones a nivel nacional e internacional, sin embargo,
las medidas locales para su manejo eficiente aún son muy pocas considerando que
representan un 0.3% de la matriz energética nacional. Por este motivo se realizó una
investigación en el Mercado Mayorista de Frutas N°2 en el distrito de La Victoria, para
evidenciar el potencial energético de los residuos generados a partir del comercio de fruta
al mayoreo. Se realizó una encuesta con una muestra de 87 puestos, resultado de ello se
caracterizó al comerciante, se recabo información acerca de la cantidad de residuos
orgánicos promedio que desechan al día y la cantidad de energía que consumen, siendo
6,111 kg y 2,337.94 kWh respectivamente. Se calculó el potencial energético diario con
ayuda de una formula y el resultado fue de 89.99 kWh. Al comparar el resultado se concluye
que el potencial energético de los residuos orgánicos del mercado no llega a igualar el
consumo promedio de los comerciantes.
Palabras clave: Residuo orgánico, biomasa, biogás, potencial energético.
3
Abstract
Organic waste has an energy potential for use that has been demonstrated in many
researches at national and international level, however, local measures for its efficient
management are still very few considering that it represents 0.3% of the national energy
matrix. For this reason, research was conducted at the Wholesale Fruit Market No. 2 in the
district of La Victoria, to demonstrate the energy potential of the waste generated from the
wholesale fruit trade. A survey was carried out with a sample of 87 stands. As a result, the
trader was characterized, and information was collected about the average amount of
organic waste they discard per day and the amount of energy they consume, being 6,111
kg and 2,337.94 kWh respectively. The daily energy potential was calculated with the help
of a formula and the result was 89.99 kWh. When comparing the results, it is concluded that
the energy potential of the organic waste on the market does not equal the average
consumption of the traders.
Keywords: Organic waste, biomass, biogas, energy potential.
4
Introducción
La acumulación de residuos sólidos es uno de los mayores problemas ambientales que
enfrenta la humanidad hoy en día, según el informe del Banco Mundial “What a Waste 2.0
: A Global Snapshot of Solid Waste Management to 2050”, se espera que para el año 2050
se generen 3,400 millones de toneladas anuales de residuos sólidos a nivel mundial. En el
Perú según cifras del SINIA (Sistema Nacional de Información Ambiental) en el 2018 se
generó 7,37 millones de toneladas de residuos sólidos, siendo más del 50% residuos
orgánicos. (Portal Regional SINIA, s. f.)
Los residuos orgánicos son de origen biológico (animal o vegetal). El tratamiento
inadecuado de los residuos orgánicos genera gases de efecto invernadero, entre los más
perjudiciales, el dióxido de carbono y el metano. Comparando estos gases se obtiene que
según la Agencia de Protección Ambiental (EPA), que el coeficiente de calentamiento
global (GWP) del metano tiene un valor de 28-36 a comparación del dióxido de carbono
que tiene un GWP de 1. Por tanto, el metano es un gas altamente contaminante, sin
embargo, puede ser valorizado como fertilizante (humus o compost), generación de
energía, pesticidas entre otros, los cuales brindan soluciones viables a nivel social y
económico. (US EPA, 2016)
Investigaciones acerca del potencial energético de los residuos orgánicos evidencian su
valor de ser tratados como biogás. A nivel de Latinoamérica se realizó una investigación
similar en el 2015 por estudiantes de la Universidad Nacional de Colombia,
“Aprovechamiento de residuos orgánicos para la producción de energía renovable en una
ciudad colombiana”. El estudio determinó el potencial bioquímico del metano de los
residuos orgánicos y los restos de poda, para ello se tomaron muestras representativas
frescas y se registró información periódica de su descomposición. Los resultados finales
comprobaron un potencial bioquímico de metano capaz de producir 5,489 MWh de energía
térmica o 3,295 MWh de energía eléctrica. (Rodriguez, 2015)
Por otra parte, hay estudios que calculan el potencial energético a nivel municipal, por
ejemplo, el estudio realizado en el 2013 en Angola, “Determinación del Potencial energético
de los Residuos Sólidos Urbanos en tres municipios de la provincia de Luanda”. El
propósito de este estudio fue determinar cuantitativamente cuanta energía produciría los
residuos urbanos en tres municipios durante su proceso de descomposición una vez
sedimentados en el relleno sanitario. Para ello utilizaron una metodología propuesta por la
5
Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (USEPA), la cual tiene una fórmula
que calcula el flujo de metano, con la cantidad de basura, año de depósito en el relleno y
un año futuro al que se quiera calcular. Finalmente, se estimó que para el año 2037 los
residuos tendrían un total de 6840.42 kW de latencia energética de los residuos en las tres
alcaldías seleccionadas. Así pues, existe un potencial energético que se desaprovecha en
un relleno sanitario. (González; Gato; Girón; & Pires 2015)
El aprovechamiento de los residuos orgánicos tiene un gran potencial para producir energía
limpia y generar beneficio económico. Por ejemplo, en el Perú tenemos la investigación
realizada en el 2010, en el distrito de Ventanilla, Callao, llamado “Mejora de las condiciones
de vida de las familias porcicultoras del Parque Porcino de Ventanilla, mediante un sistema
de biodigestión y manejo integral de residuos sólidos y líquidos, Lima, Perú”. Esta tesis
doctoral nos es relevante dado que plantea la utilización de los residuos domiciliarios y los
consecuentes de las granjas porcinas, a fin contribuir con la zona para la generación de
energía y la disminución de la contaminación. Entre los beneficios que se concluyó está el
ahorro de 64 nuevos soles mensuales, que anualmente son 768 nuevos soles gracias a la
utilización de biogás para cocinar sus alimentos y el de los animales. (Ruiz, 2010)
En el país la producción de energía por biomasa o biogás tiene un porcentaje muy inferior
a comparación de la hidráulica y otras energías renovables. De acuerdo con el informe del
2016 de Osinergmin “La Industria de la energía renovable en el Perú, 10 años de
contribuciones a la mitigación del cambio climático”, la energía producida por biomasa y
biogás solo representa 0.3% del 7.9% de la matriz energética restante que no proviene de
fuente de energía solar e hidráulica. Es decir, la biomasa y el biogás tienen un porcentaje
ínfimo de participación en la producción de energía renovable.
Resumiendo lo expuesto, se evidencia que el Perú tiene un alto porcentaje de residuos
orgánicos sin tratar adecuadamente, y este a su vez es un recurso latente para la
producción de energía renovable. En el presente trabajo buscamos evidenciar el potencial
energético en una fuente de generación que presenta problemas en cuanto a la gestión de
sus residuos. Por ello elegimos el Mercado Mayorista de Fruta N° 2 del distrito de La
Victoria, este mercado por ser mayorista comercializa diariamente grandes cantidades de
frutas, esta actividad tiene perdidas y desechos orgánicos, por lo que nuestra finalidad será
calcular la cantidad de estos residuos y evidenciar su potencial energético.
6
Los residuos que veremos en nuestra investigación son los residuos orgánicos (residuos
de frutas, vegetales) provenientes de las actividades económicas del mercado del distrito
de La Victoria especialmente el Mercado de Fruta N° 2, que pertenecen a los residuos
municipales.
4. Método
4.1. Tipo y diseño de investigación
4.1.1. Tipo de investigación
La investigación busca cuantificar el potencial energético de los residuos orgánicos
y compararlos con el consumo energético del Mercado de Frutas N°2, planteando
la hipótesis de que se alcanza una equivalencia igual o mayor para cubrir la
demanda energética del lugar de estudio. Esta investigación es fundamentalmente
cuantitativa, siendo el principal dato que se quiere recabar la cantidad de residuos
orgánicos del mercado, sin embargo, la información cualitativa será un
complemento de los resultados cuantitativos. Para obtener estos datos se realizó
encuestas a una muestra de 87 comerciantes de un total de 900. Para el cálculo
del potencial energético tomamos como referencia la fórmula para la producción del
metano presentado en el 2006, “Producción de energía a partir de biogás obtenido
de residuos sólidos urbanos. Córdova – Argentina” (H. G. Asís, Dopazo, &
Gianoglio, s. f.).
4.1.2. Diseño de investigación
Esta investigación es no experimental de tipo transversal descriptiva, porque se
describe la situación actual del manejo ineficiente de los residuos orgánicos del
Mercado de Frutas N° 2 y un potencial calorífico de las mismas para la producción
de energía eléctrica obtenida de la biomasa. (Kerlinger & Lee, 2002)
4.2. Participantes
Para desarrollar nuestra investigación realizamos encuestas a los comerciantes del
Mercado Mayorista de Fruta N°2, ubicado en Antonio Alarco 403, La Victoria 3 Lima.
Según la administración existen alrededor de 900 puestos comerciales, entre
mayoristas y minoristas. Seleccionamos a los comerciantes que trabajan tiempo
completo en el mercado y que pudieron brindarnos información acerca del consumo
7
energético mensual del puesto. Al ser una cantidad determinada, utilizaremos la
fórmula de cálculo para una población finita, que tendrá los siguientes
componentes.
𝑁 = 𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 (900)
𝑍 = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑍 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑠𝑡á𝑛𝑑𝑎𝑟 (95% 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑖𝑎𝑛𝑧𝑎 𝑞𝑢𝑒
𝑡𝑖𝑒𝑛𝑒 𝑢𝑛 𝑍 𝑑𝑒 1.96)
𝑃 = 𝑃𝑟𝑜𝑏𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 é𝑥𝑖𝑡𝑜
𝑄 = 𝑃𝑟𝑜𝑏𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟
𝑛 = 𝑇𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
𝑛 = (𝑍2 × 𝑝 × 𝑞 × 𝑁)
𝑑2 × (𝑁 − 1) + 𝑍2 × 𝑝 × 𝑞
𝑛 = (1.962 × 0.5 × 0.5 × 900)
0.12 × (900 − 1) + 1.962 × 0.5 × 0.5
𝑛 = 86.87 ≅ 87
El cálculo indica que para 900 puestos se tiene una muestra representativa de 87
de ellos, con un nivel de confianza de 95%. Por lo tanto, se entrevistará a 87
comerciantes de distintos puestos.
5. Instrumentos:
Para la recolección de información se realizó una encuesta de 12 preguntas entre abiertas
y cerradas que buscan recabar la cantidad de residuos generados en cada puesto,
aproximándolo de acuerdo con la experiencia y caso de cada comerciante.
El tratamiento de los datos cualitativos obtenidos se desarrolló con el programa SPSS y los
datos cuantitativos con la fórmula de la tesis doctoral en ingeniería química de Tania Foster
Carneiro.
6. Procedimiento:
Las encuestas se realizaron entre los días 28 de mayo hasta el 17 de junio del 2019. Nos
basamos en las encuestas cara a cara o de profundidad, en donde tuvimos contacto directo
con las personas dueños de local, una de las ventajas de este tipo de método es que,
8
podemos obtener mayor información que otros medios (el teléfono o mediante correo),
además, conocer la realidad del día a día del entorno. Sin embargo, las desventajas es el
tiempo empleado para la recolección de los datos y el costo de transporte. Para poder
estimar el potencial energético se consultó una profusa referencia acerca de la producción
de biogás, se decidió optar por el cálculo para estimar la producción de biogás tomando en
cuenta algunas condiciones para el desarrollo.
4. Análisis de datos:
A continuación, presentaremos el análisis de la encuesta realizada a los 87 comerciantes
del mercado sobre la cantidad de frutas depositadas como RO, variedad de frutas, gestión
de los residuos sólidos y cuánto pagan por la energía consumida por mes.
Tabla 1
Cantidad de residuos orgánicos
Cantidad de residuos orgánicos por día (kg)
Total (kg) Equivalencia
1 puesto
6.79 590.73 87 puestos
6111 900 puestos
Fuente: Elaboración propia
Entre los aspectos importantes encontrados en la encuesta podemos señalar lo siguiente:
• El promedio de los residuos orgánicos (frutas) vertidos sin ningún tratamiento son
de 6.97 kilogramos por día.
• Los 87 puestos desechan un total de 590.73 kg por día y el total de los 900
puestos es de más de 6 toneladas por día.
Tabla 2
Porcentaje de frutas cítricas
Frutas cítricas
Lima 11.5%
Mandarina 9.2%
Naranja 8.0%
Tangelo 6.9%
TOTAL 35.6%
Fuente: Elaboración propia
9
En la degradación anaerobia de residuos vegetales y frutas tienen varias limitaciones una
de ellas es la acelerada acidificación de estos desechos orgánicos reduce el pH en el
reactor, conlleva a la producción de ácidos grasos volátiles (AGV), que inhabilitan la
actividad de las bacterias metanogénicas.
Las personas del mercado desechan un gran porcentaje de frutas cítricas, las cuales se
restan a la cantidad total para el reactor. Los sistemas continuos de dos periodos implican
tecnologías más eficientes para la degradación anaerobia de residuos de frutas (Nogués,
García, & Rezeau, 2010).
Tabla 3
Tabla cruzada de las preguntas 1 y 2
Cant. de tipos de frutas por puesto
1 2 3 4 5 6 8 Total %
Frecuencia de
desecho de fruta
Diario 66.8% 33.3% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 100.0%
Mensual 66.8% 11.1% 11.1% 0.0% 11.1% 0.0% 0.0% 100.0%
Semanal 38.5% 15.4% 30.8% 7.7% 7.7% 0.0% 0.0% 100.0%
Anual 33.7% 26.7% 26.7% 4.7% 4.7% 2.3% 1.2% 100.0%
Fuente: Elaboración propia.
Al cruzar las preguntas P1. ¿Cuántos tipos de fruta vende? y P4. ¿Con que frecuencia
desecha las frutas que no se vende?, se puede concluir que:
• Los comerciantes que venden un solo tipo de fruta pierden mercadería con una
frecuencia diaria o mensual, en mayor cantidad.
• En cambio, la frecuencia anual tiene mayor cantidad en las personas que venden 2
tipos de frutas.
Tabla 4
Tabla cruzada de las preguntas 3 y 4
10
Fuente: Elaboración propia.
La pregunta P6. ¿Quién cree que es la autoridad competente para manejar los residuos
fuera del mercado? Y la pregunta P8. ¿Cuál es su nivel de satisfacción respecto al servicio
de limpieza fuera del mercado?, se emparejaron para conocer los resultados con mayor
detalle:
La mayoría de los comerciantes se sienten poco satisfechos con la gestión de los
RO, es la municipalidad que tiene la más baja calificación por debajo de la
administración del mercado y la empresa privada.
El Mercado Mayorista de fruta está permanentemente contaminado con restos de
fruta que deterioran la infraestructura y ensucian las calles. Debido a la
impuntualidad de la empresa privada para congregar la cantidad de residuo.
Tabla 5
Pago mensual del recibo de luz.
Fuente: Elaboración propia
11
Figura 1. Gráfico de barras de pago mensual del recibo de luz.
Fuente: Elaboración propia
Los 86 puestos válidos de la encuesta, cada uno de ellos paga el recibo del mes ya que
poseen con su propio medidor.
El promedio que pagan los comerciantes de los 86 puestos es S/. 36.09 por mes.
El precio más caro que pagan es de S/. 100.00, porque en algunos puestos se
observó hornos microondas, televisores.
El precio menor del recibo es de S/. 15.00 y tres comerciantes reportan dicha cifra
en la encuesta realizada.
El monto con la mayor cantidad de pagos es de S/. 35.00, debido a que muchos
de los puestos están en el mismo sector.
Para la obtención de los resultados cuantitativos de la investigación se tomó como
referencia a un trabajo de la Universidad Tecnológica Nacional de Argentina: Producción
de Energía a Partir de Biogás Obtenido a partir de Residuos Sólidos Urbanos, las siguientes
ecuaciones contribuyeron para el desarrollo de nuestro trabajo de investigación.
I. La cantidad total por día de residuos orgánicos de 900 puestos menos la
cantidad de frutas cítricos será la cantidad total de residuos orgánicos.
𝑸𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝟗𝟎𝟎 𝒑𝒖𝒆𝒔𝒕𝒐𝒔 − 𝑸𝒇𝒓𝒖𝒕𝒂𝒔 𝒄í𝒕𝒓𝒊𝒄𝒐𝒔 = 𝑸𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑹𝑶
12
II. Para la concentración óptima de alimentación del 20% de residuos orgánicos
dentro del reactor
𝑸𝒂𝒍𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝑸𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑹𝑶
𝒌𝒈
𝒅í𝒂×
𝟏𝟎𝟎
𝟐𝟎
III. Los sólidos totales (S.T) = 819𝑔
𝑘𝑔, la cantidad de residuo se diluye con agua
para la obtención de ST luego de su alimentación. (H. Asís, Dopazo, &
Gianoglio, 2006)
𝑺𝑻 = 𝟖𝟏𝟗𝒈
𝒌𝒈× 𝑸𝒂𝒍𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒄𝒊ó𝒏 ×
𝒌𝒈
𝟏𝟎𝟎𝟎𝒈=
𝒌𝒈𝑺𝑻
𝒅í𝒂
IV. Los sólidos volátiles como el 52.93% de los ST dada la composición de los
residuos orgánicos. (Carneiro, 2005)
𝑺𝑽 = 𝟎. 𝟓𝟐𝟗𝟑 × 𝑺𝑻 ≅𝒌𝒈𝑺𝑽
𝒅í𝒂
V. Consideramos un porcentaje de reducción de los SV del 79.4% de acuerdo a
los parámetros medidos en el laboratorio del estudio realizado de (Carneiro,
2005)
% 𝑹𝒆𝒅𝒖𝒄𝒄𝒊ó𝒏 = 𝑺𝑽 × 𝟎. 𝟕𝟗𝟒 ≅𝒌𝒈𝑺𝑽
𝒅í𝒂
VI. La cantidad de metano generado se estima en 0.15𝑚3
𝑘𝑔𝑆𝑉 (Kiely & Veza, 1999).
𝑸 𝑩𝒊𝒐𝒈á𝒔 = %𝑹𝒆𝒅𝒖𝒄𝒄𝒊ó𝒏 × 𝟎. 𝟏𝟓𝒎𝟑
𝒌𝒈𝑺𝑽≅
𝒎𝟑
𝒅í𝒂
VII. El tipo de reactor seleccionado (reactor semicontinuo) para el trabajo de
investigación genera un promedio de 60% de metano. (Calvo, 2002)
𝑸 𝑩𝒊𝒐𝒈á𝒔 × 𝟎. 𝟔 ≅𝒎𝟑𝑪𝑯𝟒
𝒅í𝒂
13
VIII. Para la obtención de la energía calorífica se debe considerar su poder calorífico
en 𝒎𝟑 y una temperatura de 25°C y a presión atmosférica (1 atmósfera)
𝑸 𝑩𝒊𝒐𝒈á𝒔 ×𝒌𝒄𝒂𝒍
𝒎𝟑𝑪𝑯𝟒≅
𝒌𝒄𝒂𝒍
𝒅í𝒂
IX. Para una mejor comprensión se lleva las kilocalorías por día a kilocalorías por
hora.
𝒌𝒄𝒂𝒍
𝒅í𝒂×
𝒅í𝒂
𝟐𝟒𝒉𝒐𝒓𝒂𝒔=
𝒌𝒄𝒂𝒍
𝒉𝒐𝒓𝒂
X. Las kilocalorías por hora a kWh. En donde 1 kcal/hora = 0.001163 kW.
𝒌𝒄𝒂𝒍
𝒉𝒐𝒓𝒂×
𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟏𝟔𝟑𝒌𝑾
𝒌𝒄𝒂𝒍= 𝒌𝑾𝒉
XI. Finalmente se obtiene el total de los kWh. generados por un motor de
combustión interna, que tiene un rendimiento de 35%, se multiplica al valor
obtenido:
𝒌𝑾𝒉 × 𝟎. 𝟑𝟓 = 𝒌𝑾𝒉
5. Resultados:
Presentación de Resultados:
El estudio se basó en 87 puestos como muestra del Mercado Mayorista de Frutas N° 2
para conocer cuánto de residuos orgánicos genera al día con la finalidad de determinar su
potencial energético lo cual se obtuvo los siguientes resultados. Los 87 puestos generan
aproximadamente: 6.79 kg de residuos por día, el total por día es 590.73 kilogramos, en
el año cada puesto genera 2478.35 kg.
Tabla 6
Muestra de residuos orgánicos por 87 puestos
14
Muestra de 87 puestos
Cantidad promedio de residuos orgánicos por día (kg)
Por cada puesto 6.79
Total 590.73
Fuente: Elaboración propia.
El mercado tiene un aproximado de 900 puestos, por lo cual, los residuos orgánicos
generados en total del mercado al día es 6111 kg y 2’199960 kg por año.
Tabla 7
Residuos orgánicos totales (900 puestos)
Total 900 puestos
Cantidad promedio de residuos orgánicos por día
(kg)
Cantidad promedio de residuos orgánicos por
año (kg)
Por cada puesto 6111 2’199960
Fuente: Elaboración propia.
Las frutas cítricas conforman el porcentaje mayor de residuos orgánicos desechadas en el
mercado. Estos tipos de frutas no serán consideradas para la alimentación del reactor
cómo se mencionó líneas anteriores.
Tabla 8
Cantidad de frutas cítricas
Frutas cítricas
Lima 11.5%
Mandarina 9.2%
Naranja 8.0%
Tangelo 6.9%
TOTAL 35.6%
Fuente: Elaboración propia.
En una situación real cada 15 días se cargará y descargará al reactor semicontinuo que es
un tiempo de retención hidráulico, considerado como un tiempo óptimo para que se
produzca una completa degradación biológica anaerobia. La situación propuesta será en
un digestor de alta cantidad de sólidos a una temperatura promedio de 55°C, condición
favorable de niveles altos de destrucción de patógenos y producción máxima. (H. Asís
et al., 2006) La temperatura no es limitante para una futura implementación de un proyecto,
porque Lima tiene las condiciones necesarias, puesto que la capital está ubicada
15
prácticamente en un desierto en febrero de 2019 alcanzó una temperatura de 35.2 °C
desde 1998 (PERÚ21, 2019). La característica de la digestión seca hace que la demanda
química de oxígeno (DBQ) disminuya de entre 70 y 90%, de este modo el biogás generado
tendrá de entre 50 y 70% de metano. (H. Asís et al., 2006)
Importante mencionar, que los comerciantes tenían desperdicios de mercadería no
vendida, los contabilizaban por año en toneladas, también en meses con las conversiones
necesarias tenemos esa cantidad determinada para ver si los residuos orgánicos
generados al día pueden generar la potencia eléctrica necesaria para satisfacer la
demanda energética del mercado.
El presente trabajo tomó como referencia varios documentos de investigación para
facilitarnos en los datos, para la producción de metano se debe hacer cálculos específicos
con lo que se obtiene parámetros propios del tipo de residuo, temperatura de reacción y
porcentaje de dilución. (H. G. Asís, Dopazo, & Gianoglio, s. f.) Por lo cual, en el siguiente
apartado se dará a conocer el cálculo analítico de producción de biogás suponiendo que
esta se hace en óptimas condiciones con la finalidad de generar resultados ideales. Para
cumplir con el objetivo en la presente investigación, el siguiente análisis no acredita la
realidad de la investigación, sino una aproximación con los cálculos realizados para la
generación eficiente de energía.
Consideramos un reactor tanque discontinuo para la simplicidad de los datos, este reactor
se alimentará con las frutas como residuo orgánico. Con los cálculos a continuación
determinaremos la cantidad de potencial eléctrica que puede generar los 6111 kg de
material orgánico (tipos de frutas).
- Cantidad de residuos orgánicos:
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑂 = 6111𝑘𝑔
𝑑í𝑎− 2177.48
𝑘𝑔
𝑑í𝑎 = 3933.52
𝑘𝑔
𝑑í𝑎
- Concentración óptima de alimentación del 20% de residuos orgánicos dentro del
reactor.
𝑄𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 3933.52𝑘𝑔
𝑑í𝑎×
100
20 = 19667.59
𝑘𝑔
𝑑í𝑎
- Los sólidos totales (S.T) = 819 g/kg.
- Los ST se deberá diluirse con agua.
- Los sólidos totales que se obtienen dentro del reactor por día:
16
𝑆𝑇 = 819𝑔
𝑘𝑔× 19667.59
𝑘𝑔
𝑑í𝑎×
𝑘𝑔
1000𝑔= 16107.75
𝑘𝑔𝑆𝑇
𝑑í𝑎
- Sólidos volátiles es considerado como el 52.93% de los ST, aproximando al caso
de estudio. (H. Asís et al., 2006)
𝑆𝑉 = 0.5293 × 16107.75𝑘𝑔
𝑑í𝑎= 8525.83
𝑘𝑔
𝑑í𝑎
Considerando los resultados del estudio tomado como comparativo para la degradación en
condiciones óptimas antes mencionadas. (H. Asís et al., 2006)
- La reducción de los sólidos volátiles (SV) se considera que es igual a 79.4%.
- Este valor ya está medido en laboratorio.
% 𝑅𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 8525.83𝑘𝑔
𝑑í𝑎× 0.794 = 6796.51
𝑘𝑔𝑆𝑉
𝑑í𝑎
- Conversión anaeróbica de metano que es estimada habitualmente en 0.15 m3/kg
SV. (Kiely & Veza, 1999)
𝑄 𝐵𝑖𝑜𝑔á𝑠 = 6796.51𝑘𝑔𝑆𝑉
𝑑í𝑎× 0.15
𝑚3
𝑘𝑔𝑆𝑉≅ 1015.43
𝑚3
𝑑í𝑎
- La generación promedio de biogás en este tipo de reactores es aproximadamente
60%. (Calvo, 2002)
1015.43𝑚3𝐵𝑖𝑜𝑔á𝑠
𝑑í𝑎× 0.6 ≅ 609.26
𝑚3𝐶𝐻4
𝑑í𝑎
- El volumen producido de metano por día, tomando en cuenta el poder calorífico por
m3 de metano, a 25°C y a una presión atmosférica. (Perry, 1994) Como resultado
genera una energía calorífica:
609.26𝑚3𝐶𝐻4
𝑑í𝑎× 8708.4
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚3𝐶𝐻4≅ 5305645.62
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑑í𝑎
- La disponibilidad de energía equivalente por hora sería:
17
5305645.62𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑑í𝑎×
𝑑í𝑎
24ℎ≅ 221068.57
𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ
- Las kilocalorías por hora a kWh. En donde 1kcal/h = 0.001163 kW
221068.57𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ𝑜𝑟𝑎×
0.001163𝑘𝑊
𝑘𝑐𝑎𝑙= 257.10𝑘𝑊ℎ
Hay diferentes maneras de aprovechamiento de energía eléctrica del biogás: turbina de
gas, celdas de combustibles, turbina de vapor y motor de combustión interna. (H. Asís
et al., 2006) Para este trabajo tomaremos como referencia el motor de combustión interna
por su baja inversión, enfatizando su potencia disponible y su óptimo rendimiento, debido
a la magnitud de metros cúbicos de biogás generado por los residuos orgánicos del
mercado de frutas. Ya que es un motor que funciona con dos tipos de combustible,
comienza con gas oíl para el arranque con la finalidad de activar sus propiedades
detonantes luego con biogás. (H. Asís et al., 2006) Estás interacciones hace que el motor
tenga un 35% de rendimiento, por lo cual, quedaría una potencia eléctrica de:
257.10𝑘𝑊ℎ × 0.35 = 89.99 𝑘𝑊ℎ
Para la pregunta número 5: ¿Cuánto paga por el servicio de luz al mes?
Tabla 9
¿Cuánto paga por el servicio de luz al mes?
¿Cuánto paga por el servicio de luz al mes?
Suma promedio total (S/.) 32481
Cobro S/ kWh 0.4631
Total, kWh/mes 70138.20
Total, kWh/día 2337.94
Fuente: Elaboración propia.
La suma promedio total de pago del recibo al mes de los 900 puestos es S/. 32,481.00.
Enel Perú cobra 0.4631 soles por kWh. (Enel Peru, s. f.)
Como resultado se obtiene: los 900 puestos consumen un total de 70138.20 kWh/mes y
con fines de comparar con el resultado anterior 2337.94 kWh/día.
El resultado de la operación:
88.99
kWh
2337.94
kWh
18
De ambos procedimientos: la cantidad de 88.99 kWh producido por el motor de combustión
interna hace que disminuya la cantidad de energía producida por la inef iciencia, aunque el
costo sea menor no es equiparable con la cantidad de consumo de los 900 puestos que es
2337.94 kWh. Es decir, solo cubre un 3.81% de la demanda total.
Es una alternativa más amigable con el ambiente de obtención de energía, con un proyecto
a futuro y los demás que están en desarrollo de todas las formas de energía renovable:
reducir los basurales a la intemperie de la ciudad es disminuir la contaminación en el medio
en dónde vivimos a la vez genera energía limpia con bajas emisiones de gases de efecto
invernadero.
6. Discusión:
El resultado conseguido, lejos de ser la que se obtendrá de manera real, proporciona
instrumentos para la viabilidad del estudio. Los residuos con un tratamiento eficiente y
disposición de los mismos pueden generar una potencia mucho mayor que el resultado
obtenido de 89.99 kWh y con una inversión mayor que pueden cubrir la demanda del
mercado.
Para comparar los resultados obtenidos haremos mención de dos trabajos de investigación
que evalúan la cantidad de metano en residuos orgánicos de diferentes fuentes de
generación
Al comparar los resultados con los trabajos antecedentes se obtienen los siguientes
resultados:
Tabla 10
Comparación de antecedentes
Investigación Tipo de residuo Cantidad de residuos
anuales (kg) Energía potencial promedio
(MWh/año)
Palmira Verduras y frutas 2,400,000 3,155
Restos de poda 217,000 140
Mercado Mayorista Frutas 2,199,960 1079.88
Fuente: Elaboración propia
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Se observa que el potencial energético resultante de la investigación realizada en Palmira
(Colombia), es mucho mayor que los resultados obtenidos en el estudio, sin embargo, el
método utilizado en los antecedentes seleccionados fue realizadas en laboratorio a
diferencia de las herramientas empleadas en este proyecto, el cual consistió en el cálculo
del potencial energético a través de una fórmula. (Rodriguez, 2015)
Alineando con el objetivo general, este estudio presenta una de las formas básicas de
obtener el potencial energético de los residuos orgánicos del mercado, sin embargo, no se
llega al objetivo esperado, porque el potencial energético hallado no es equivalente o
saciado con el consumo que hacen al día los comerciantes solo de los 87 encuestados.
A pesar de que el potencial energético calculado no satisface la demanda promedio del
mercado debemos considerar que la producción de biogás puede complementarse con
residuos de otras fuentes como restos de comida o basura doméstica, lo cual implicaría un
área de influencia mayor. La ventaja de la producción de biogás es que además de producir
energía puede generar sub productos como abono, es decir dos productos a diferencia del
tratamiento exclusivo como abono.
Utilizar la metodología de segregación y aprovechamiento de residuos sólidos urbanos
(RSU) conllevaría a una notable mejora para obtener resultados significativos. La cantidad
promedio de residuos orgánicos anuales en el lugar de estudio es muy alto, sin embargo,
se sabe que a nivel nacional la capacidad para tratar los residuos adecuadamente solo
llega al 52%. En Lima tenemos tres mercados mayoristas, los cuales podrían implementar
programas de segregación y aprovechamiento de residuos para generar bienestar social y
económico.
En el 2019 el “Programa De Incentivos A La Mejora De La Gestión Municipal” (PI), propuso
como meta que las municipalidades traten los residuos a partir de la valorización de los
mismos. Estas iniciativas requieren de compromiso por parte de las autoridades
municipales para implementarse, al mismo tiempo, es necesario que la comunidad este
informada acerca de estos temas y comprenda la importancia y el impacto que tiene en sus
vidas.
20
7. Referencias:
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obtenido de residuos sólidos urbanos. Còrdova - Argentina: Universidad
Tecnológica Nacional, Facultad Regional San Francisco: Córdoba: Grupo Gisener.
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investigación en ciencias sociales (4ta. ed.). México: McGraw-Hill.
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