produccion de biogas a partir de agua de cola
PRODUCCIN DE BIOGAS
PRODUCCIN DE BIOGAS A PARTIR DE AGUA DE COLA
I- INTRODUCCIN Hasta los das de hoy y desafortunadamente, de un
futuro no tan cercano, el 90 % de las necesidades energticas de
nuestro planeta son satisfechas con la utilizacin de combustibles
fsiles (petrleo, gas, carbn) Todos ellos extinguibles, fuertemente
contaminantes y utilizados en forma ineficiente, por el inters
predominante de la produccin de energa sobre el de su efecto
ecolgico.Como es conocido en los ltimos aos, las fuentes
alternativas de energa han ido adquiriendo una importancia cada vez
mayor en Latinoamrica, lo cual, bsicamente por razones energticas y
ambientales, tambin es una tendencia mundial. El dficit de energa
que sufre el mundo actual tiene una situacin cada vez menos
favorable. Las fuentes tradicionales de energa (combustibles
fsiles, electricidad, etc.) no parecen ser solucin sino a muy largo
plazo. Si trasladamos este dficit a las zonas rurales, el problema
se agrava an ms, ya que la carencia de la energa obligar a los
campesinos a satisfacer esta necesidad, utilizando a gran escala la
lea y desperdicios agrcolas (estircol y residuos de cosecha).Este
problema plantea la necesidad de encontrar una tecnologa apropiada,
utilizando recursos locales disponibles como son los residuos
orgnicos (heces humanas, estircoles y plantas), los cuales pueden
ser usados como simple medio para producir energa y
biofertilizantes por medio de plantas de biogs. De esta manera se
mejorar la vida, se incrementar la produccin agrcola y se preservar
el medio ambiente.La fermentacin anaerbica es un proceso natural
que ocurre en forma espontnea en la naturaleza y forma parte del
ciclo biolgico.
De esta forma podemos encontrar el denominado "gas de loa
pantanos" que brota en aguas estancadas, el gas natural metano) de
los yacimientos petrolferos as como el gas producido en el tracto
digestivo de los rumiantes como los bovinos. En todos estos
procesos intervienen las denominadas bacterias metanognicas. Las
primeras menciones sobre biogs se remontan al 1.600 identificados
por varios cientficos como un gas proveniente de la descomposicin
de la materia orgnica. En el ao 1890 se construye el primer
biodigestor a escala real en la India y ya en 1896 en Exeter,
Inglaterra, las lmparas de alumbrado pblico eran alimentadas por el
gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos
cloacales de la ciudad.Tras las guerras mundiales comienza a
difundirse en Europa las llamadas fbricas productoras de biogs cuyo
producto se empleaba en tractores y automviles de la poca. El gas
producido se lo utiliz para el funcionamiento de las propias
plantas, en vehculos municipales y en algunas ciudades se lo lleg a
inyectar en la red de gas comunal. Durante los aos de la segunda
guerra mundial comienza la difusin de los biodigestores a nivel
rural tanto en Europa como en China e India que se transforman en
lderes en la materia. Esta difusin se ve interrumpida por el fcil
acceso a los combustibles fsiles y recin en la crisis energtica de
la dcada del 70 se reinicia con gran mpetu la investigacin y
extensin en todo el mundo incluyendo la mayora de los pases
latinoamericanos. Los ltimos 20 aos han sido fructferos en cuanto a
descubrimientos sobre el funcionamiento del proceso microbiolgico y
bioqumico gracias al nuevo material de laboratorio que permiti el
estudio de los microorganismos intervinientes en condiciones
anaerbicas (ausencia de oxgeno).Estos progresos en la comprensin
del proceso microbiolgico han estado acompaado por importantes
logros de la investigacin aplicada obtenindose grandes avances en
el campo tecnolgico. Los pases generadores de tecnologa ms
importantes en la actualidad son: China, India, Holanda, Francia,
Gran Bretaa, Suiza, Italia, EE.UU., Filipinas y Alemania. A lo
largo de los aos transcurridos, la tecnologa de la digestin
anaerbica se fue especializando abarcando actualmente muy
diferentes campos de aplicacin con objetivos muy diferentes.
II- ANTECEDENTESLas primeras menciones del Biogs se ubican en el
ao de 1600, cuando fue identificado por varios cientficos como un
gas proveniente de la descomposicin de la materia orgnica.
Posteriormente, en el ao 1890 se construye el primer biodigestor a
escala real en la India, y en 1896, en Inglaterra las lmparas de
alumbrado pblico eran alimentadas por el gas recolectado de los
digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad. Tras
las guerras mundiales comienza a difundirse en Europa las llamadas
fbricas productoras de Biogs cuyo producto se empleaba en tractores
y automviles de la poca. En todo el mundo se difunden los
denominados tanques Imhoff para el tratamiento de aguas cloacales
colectivas. El gas producido se utiliz para el funcionamiento de
las propias plantas, en vehculos municipales y en algunas ciudades
con lo que se lleg a inyectar en la red de gas comunal. Durante la
Segunda Guerra Mundial comienza la difusin de los biodigestores a
nivel rural tanto en Europa como en China e India, que se
transforman en lderes en la materia. Dicho evento se vio
interrumpido por el fcil acceso a los combustibles fsiles y la
crisis energtica de la dcada de los 70s, en la que se reinici con
gran mpetu la investigacin y extensin en todo el mundo, incluyendo
la mayora de los pases latinoamericanos. En los ltimos 20 aos se
han tenido fructferos resultados en cuanto a descubrimientos sobre
el funcionamiento del proceso microbiolgico y bioqumico, a travs
del material de laboratorio, que permitieron el estudio de los
microorganismos que intervienen en condiciones anaerobias (ausencia
de oxgeno) para producir biogs. Estos avances en la comprensin del
proceso microbiolgico han estado acompaados por importantes logros
de la investigacin aplicada obtenindose grandes avances en el
desarrollo tecnolgico. Los pases generadores de tecnologa ms
importantes en la actualidad son: China, India, Holanda, Francia,
Gran Bretaa, Suiza, Italia, Estados Unidos, Filipinas y Alemania. A
travs del tiempo la tecnologa de la digestin anaerobia se fue
especializando abarcando actualmente muy diferentes campos de
aplicacin con objetivos muy diferentes
Fuentes muy antiguas indican que el uso de desechos y los
recursos renovables para el suministro de energa no son conceptos
nuevos, pues ya eran conocidos y utilizados mucho antes del
nacimiento de Cristo.
Los inicios del biogs se han fijado en base a hechos histricos
que dicen que, alrededor de 3000 aos antes de Cristo, los sumerios
ya practicaban la limpieza anaerobia de los residuos 1630. La
primera anotacin cientfica sobre el biogs se atribuye a Jan
Baptista Van Helmont, en la primera mitad del siglo XVII, quin
determin que de la descomposicin de la materia orgnica se obtenan
unos gases que eran inflamables. 1667. Otros autores atribuyen a
Shirley o Shierley el descubrimiento del biogs o del gas de los
pantanos, identificndolo como el causante de los denominados fuegos
fatuos, aunque parece ser que Shirley se bas en las conclusiones
que escribi van Helmont, con anterioridad. 1682. R. Boyle y su
asistente Denis Papin predijeron la posibilidad de obtener un gas a
partir de residuos animales y vegetales en descomposicin. 1808.
Humphry Davy, qumico ingls, produce gas metano en un laboratorio
con estircol de ganado. Se toma este acontecimiento como el inicio
de la investigacin en biogs. 1859. Se afirma que la primera
instalacin de biogs se construy en 1859 en Bombay, India, para el
tratamiento de excretas humanas, y el biogs que en ella se gener
fue utilizado para el alumbrado. 1860. Primera aplicacin de la
digestin anaerobia para el tratamiento de agua de alcantarillado
con el desarrollo de una cmara de aire hermtica simple por Mouras
en Francia.1884. Pastnier present ante la Academia de Ciencias de
Francia el primer trabajo sobre la produccin de metano a partir de
residuos de granjas.1894. Pasteur consider este gas poda ser
utilizado para iluminacin y calefaccin y que el biogs obtenido con
la fermentacin del estircol de los caballos poda ser suficiente
para cubrir los requisitos de energa pero la propuesta fue tomada a
broma por el peridico Le Figaro y no se ejecutaron los trabajos.
1898. En estos finales del siglo XIX se construyen en el sur de
China las primeras plantas de biogs, tal y como se conocen
actualmente.
1900. En la India se demostr que se poda obtener un gas
(metano), potencialmente til, de las heces humanas1911. Se instalan
en Europa, Gran Bretaa, los primeros digestores para obtener biogs
a partir de residuos orgnicos 1920. En China, Guorui desarroll un
digestor de 8 metros cbicos de capacidad y fund la Compaa Guorui
Biogas Lamp.Con motivo de la II Guerra Mundial se desarrollaron en
Alemania un gran nmero de instalaciones de digestin anaerobia con
el fin de potenciar nuevas fuentes de energa, y aunque la tecnologa
se extendi al resto de Europa Occidental, cuando cesaron las
condiciones de escasez de combustibles slo quedaron funcionando
algunos pocos digestores en Alemania y Francia.Despus de la II
Guerra Mundial se construyeron cerca de 40 digestores en Europa,
pero su desarrollo se fren por los bajos precios de los
combustibles fsiles. Luego de esta Gran Guerra la generacin de
biogas se extendi y se desarroll en diversos pases, tales como:
Sudfrica, Rodesia, Kenia, Uganda, Rusia, Australia, Italia, Corea,
Taiwn, Japn, Israel, Estados Unidos, India y Filipinas.1960.
Durante los aos de la dcada de los 60 se impuls notablemente la
tecnologa de produccin de biogs a partir del estircol de bovino en
la India, con el doble objetivo del aprovechamiento energtico y el
mantenimiento de las propiedades fertilizantes del digerido.1984.
Se construy la primera planta centralizada de biogs en
Dinamarca.1990. En Alemania, se produjo una oleada de construccin
de digestores, que todava se mantiene por la nueva ley de energas
renovables. Nepal es el pas del mundo que tiene la mayor proporcin
de plantas de biogs por habitante. En China, India y Sudfrica,
debido a la escasez de recursos econmicos estos mtodos fueron
difundindose y desarrollndose de tal manera que en la actualidad
estos pases cuentan con ms de 30 millones de Biodigestores
funcionando, adems desarrollaron tcnicas de generacin gaseosa a
pequea y gran escala.
Desde esos das hasta la actualidad mucho se ha avanzado sobre el
tema y actualmente se cuenta en instalaciones que van desde la
pequea escala domstica hasta las aplicaciones agroindustriales.
BIOGAS EN EL PERU En el Per an no se fabrican biodigestores o
plantas de produccin de biogs. Sin embargo, ya se han empezado a
tenerexperiencias exitosas como la del Fundo Amrica, en Santa Rita
de Siguas, en Arequipa.All se ha instalado el primer biodigestor de
la regin. Jos Enrique Lozada, dueo del fundo, junto al Instituto de
Energa y Medio Ambiente (IEMA) de la Universidad Catlica San Pablo
(UCSP), desarrollaron el proyecto.Ganaron la convocatoria del
FINCYT (Fondos para la Innovacin en Ciencia y Tecnologa), del
Ministerio de la Produccin y lograron parte del financiamiento. Una
planta mediana, como la implementada en Santa Rita de Siguas,
cuesta 80 mil dlares. Se trata de una sola inversin, ya que la
materia prima que usa es el estircol del ganado, es decir que el
costo de produccin es prcticamente cero, porque se usan desechos.La
planta se inaugur el 4 de mayo y ya se procesan alrededor de 700
metros cbicos de biogs, para ello se requiere una cantidad similar
de estircol.Lozada indica que con el biogs se genera suficiente
cantidad de energa elctrica para alimentar los motores de fro y
calor para el funcionamiento de la planta lechera que hay en el
fundo."La energa elctrica es usada para las actividades propias de
la empresa ganadera, como la operacin de las mquinas, en los
sistemas de enfriamiento para laleche, y para generar calor,
calentar el agua, etc.", comenta.En tanto, el director del
Instituto de Energa y Medio Ambiente de la UCSP, Juan Jos Miln,
refiri que la tecnologa que se aplic en la construccin del
biodigestor en el fundo Amrica, es brasilea."Se dio gracias a la
alianza que tiene la UCSP con la Pontificia Universidad Catlica de
Ro de Janeiro. Pero son los miembros del Instituto quienes disean
los kits de conversin, generadores, los sistemas de refrigeracin o
calentamiento, entre otros", anot.Otro proyecto, agreg, que han
ganado recientemente, es para producir biogs usando como materia
prima la penca de la tuna. En ese caso tambin se producir
bioetanol.
III- MARCO TERICO3.1 - BIOMASA: La biomasa es aquella materia
orgnica de origen vegetal o animal, incluyendo los residuos y
desechos orgnicos, susceptible de ser aprovechada
energticamente.
3.2- BIOGAS:El biogs es un gas combustible que se genera en
medios naturales o en dispositivos especficos, por las reacciones
de biodegradacin de la materia orgnica, mediante la accin de
microorganismos y otros factores, en ausencia de oxgeno (esto es,
en un ambiente anaerbico).3.3- DIGESTION ANAEROBIALa produccin de
biogs por descomposicin anaerbica es un modo considerado til para
tratar residuos biodegradables, ya que produce un combustible de
valor adems de generar un efluente que puede aplicarse como
acondicionador de suelo o abono genrico.El resultado es una mezcla
constituida por metano (CH4) en una proporcin que oscila entre un
50% y un 70 % en volumen, y dixido de carbono (CO2), conteniendo
pequeas proporciones de otros gases como hidrgeno (H2), nitrgeno
(N2), oxgeno (O2) y sulfuro de hidrgeno (H2S).1 El biogs tiene como
promedio un poder calorfico entre 18,8 y 23,4 (MJ/m).
Este gas se puede utilizar para producir energa elctrica
mediante turbinas o plantas generadoras a gas, en hornos, estufas,
secadores, calderas u otros sistemas de combustin a gas,
debidamente adaptados para tal efecto.3.3.1 ETAPAS:La digestin
anaerobia es un proceso muy complejo tanto por el nmero de
reacciones bioqumicas que tienen lugar, como por la cantidad de
grupo de bacterias involucradas en ellas. De hecho, muchas de estas
reacciones ocurren de forma simultnea.
El proceso de degradacin de la materia orgnica se divide en
cuatro etapas:A. ETAPA DE HIDRLISISLa hidrlisis consiste en una
transformacin controlada por enzimas extracelulares en la que las
molculas orgnicas complejas y no disueltas se rompen en compuestos
susceptibles de emplearse como fuente de materia y energa para las
clulas de los microorganismos.
B. ETAPA ACIDOGNICALa segunda etapa, controlada por bacterias,
consiste en la transformacin de los compuestos formados en la
primera etapa en otros compuestos de peso molecular intermedio;
como dixido de carbono, hidrgeno, cidos y alcoholes alifticos,
metilamina, amoniaco y sulfhdrico. Esta etapa se denomina
acidognesis.C. ETAPA ACETOGNICAEn la etapa de acetognesis, los
cidos y alcoholes que provienen de la acidognesis se van
transformando por la accin de bacterias en cido actico, hidrgeno y
dixido de carbono.D. ETAPA METANOGNICALa metanognesis, ltima etapa,
consiste en la transformacin bacteriana del cido actico y del cido
frmico en dixido de carbono y metano y la formacin de metano a
partir de dixido de carbono e hidrgeno.Las bacterias responsables
de este proceso son anaerbicas estrictas. Se distinguen dos tipos
de microorganismos, los que degradan el cido actico a metano y
dixido de carbono (bacterias metanognicas acetoclsticas) y los que
reducen el dixido de carbono con hidrgeno a metano y agua
(bacterias metanognicas hidrogenfilas).
3.3.2 REQUISITOS DE OPERACIN:Para que pueda desarrollarse el
proceso se debe mantener unas condiciones de operacionales
adecuadas, para ello se controlan diversos parmetros: PH Y
ALCALINIDAD: El pH debe mantenerse prximo a la neutralidad,
pudiendo tener fluctuaciones entre 6,5 y 7,5. Su valor en el
digestor no solo determina la produccin de biogs sino tambin su
composicin.La alcalinidad es una medida de la capacidad tampn del
medio. Puede ser proporcionada por un amplio rango de sustancias,
siendo por tanto una medida inespecfica.
En el rango de pH de 6 a 8, el principal equilibrio qumico que
controla la alcalinidad es el dixido de carbono bicarbonato. La
relacin de alcalinidad se define como la relacin entre la
alcalinidad debida a los cidos grasos voltiles (AGV) y la debida al
bicarbonato (alcalinidad), recomendndose sobrepasar un valor de
0,30,4 para evitar la acidificacin del reactor.
NUTRIENTES: Con valores que aseguren el crecimiento de los
microorganismos. Una de las ventajas inherentes al proceso de
digestin anaerobia es su baja necesidad de nutrientes como
consecuencia de su pequea velocidad de crecimiento. El carbono y el
nitrgeno son las fuentes principales de alimento de las bacterias
formadoras de metano. Por tanto, la relacin Carbono/Nitrgeno (C/N)
tiene una gran importancia para el proceso fermentativo
recomendndose un ratio 2030 como el ptimo.
TEMPERATURA: A medida que aumenta la temperatura, aumenta la
velocidad de crecimiento de los microorganismos y se acelera el
proceso de digestin dando lugar a mayores producciones de biogs. La
temperatura de operacin en el digestor, est considerada uno de los
principales parmetros de diseo, ya que variaciones bruscas de
temperatura en el mismo, pueden provocar desestabilizacin en el
proceso.Se distinguen dos rangos fundamentalmente, el rango mesfilo
(entre 25 y 45C) y termfilo (entre 45 y 65C). El rango mesfilo es
el ms utilizado a pesar de que cada vez ms se est utilizando tambin
el termfilo para conseguir una mayor velocidad del proceso y una
mejor eliminacin de organismos patgenos. Sin embargo, el rango
termfilo suele ser ms inestable a cualquier cambio en las
condiciones de operacin y presenta adems mayores problemas de
inhibicin del proceso por la sensibilidad a algunos compuestos,
como el amoniaco.
AUSENCIA DE OXIGENO:Existen bacterias anaerbicas facultativas
que son capaces de sobrevivir tanto bajo la influencia del oxgeno
como completamente sin oxgeno. Siempre y cuando la carga de oxgeno
no sea demasiado alta, consumen el oxgeno antes de que dae a las
arqueas metanognicas que dependen de un entorno totalmente libre de
oxgeno. Por lo tanto, como regla general, el oxgeno atmosfrico
introducido en el espacio del gas del digestor para la desulfuracin
biolgica no tiene un impacto negativo en la formacin de metano
3.3.3 CONSORCIOS BACTERIANOS PRESENTES EN LA DIGESTIONEn la
transformacin de materia orgnica compleja hasta metano interviene
un consorcio de microorganismos que forman una cadena trfica
compleja y equilibrada. El proceso global es: Materia orgnica +
nutrientes + microorganismos = CH4 + CO2 + NH3 + H2S + mat. orgnica
+ NUEVOS MICROORGANISMOS.Hay cuatro categoras de bacterias
involucradas en la transformacin de substratos orgnicos complejos
en CH4 y CO2. Estos grupos operan de manera consecutiva y
sinrgica.GRUPO I: BACTERIAS HIDROLTICASConsorcios de bacterias
anaerobias que hidrolizan la materia orgnica compleja (protenas,
carbohidratos, lpidos) hasta monmeros solubles (aminocidos,
glucosa, c. grasos, glicerol), los cuales son utilizados por el
siguiente grupo. Estas rupturas estn catalizadas por enzimas
extracelulares, tales como celulasas, proteasas y lipasas. Esta
fase es relativamente lenta y puede ser la etapa limitante de la
D.A. Vg. Clostridium, Staphyloccocus y Bacteroides.
GRUPO II: BACTERIAS FERMENTATIVAS Y -OXIDACIN Convierten los
monmeros anteriores en c. orgnicos (Vg. C1, C2, C3, C4, lctico,
succnico, etc.), alcoholes y cetonas (metanol, etanol, glicerol,
acetona), CO2 e H2. El acetato es el producto principal. Vg.
Clostridium, bacterias del cido lctico.
GRUPO III: BACTERIAS ACETOGNICAS Convierten los AG y alcoholes
en acetato, CO2 e H2, que son utilizados por las metangenas. Este
grupo (Syntrophobacter wolinii, Syntrophomonas wolfei) requiere
presiones parciales de H2 bajas para convertir los AGV. A presiones
relativamente altas la formacin de acetato se reduce y aparecen C3,
C4 y etanol el lugar de CH4. Existe una estrecha relacin simbitica
entre acetgenas y metangenas (o sulfato-reductoras), puesto que
estas ltimas ayudan a reducir la presin parcial de H2 requerida por
las acetognicas.GRUPO IV: METANOBACTERIAS Las arqueobacterias
metanognicas son las ms sensibles al O2 de los microorganismos
conocidos. No pueden utilizar productos orgnicos complejos y su
metabolismo energtico est dirigido hacia la produccin de CH4 como
nico producto final. Crecen lentamente, con tiempos de generacin
desde 3 das a 35C hasta 50 das a 10C. Se subdividen en dos
categoras: - metangenas hidrogenotrficas (1/3 del CH4). Vg.
Methanobacterium, Methanospirillum. - metangenas acetotrficas o
acetoclsticas (2/3 del CH4). Methanosarcina, Methanosaeta.
BACTERIAS SULFATO REDUCTORAS Compiten con las metangenas por sus
sustratos, hacindolas sus caractersticas cinticas ms eficientes.
Vg. Desulfovibrio. Esto causa menor rendimiento en CH4 y produccin
de H2S (corrosivo, txico).La presin parcial de hidrgeno juega un
papel clave en la digestin anaerobia. Debe mantenerse baja para
permitir la degradacin de algunos compuestos (Vg. c. propinico) que
de otra forma no sera posible por tratarse de reacciones
termodinmicamente desfavorables en condiciones estndar. Adems, su
concentracin conduce a la formacin, a partir de un mismo sustrato,
de diferentes productos finales que lo liberan o consumen.
3.4- REACTORES ANAEROBIOS I: TIPOS Y CARACTERSTICAS
Los reactores biolgicos utilizados para el tratamiento de aguas
residuales pueden ser divididos en dos grandes grupos en base a
tipo de crecimiento microbiano:
De lecho fijo, formando biopelculas De crecimiento libre o
suspendido.
En los primeros la biomasa est constituida por bacterias
formando una pelcula sobre un soporte inerte, mientras que los
segundos dependen de que los microorganismos formen grnulos o
flculos en el reactor. Las bacterias que crecen en suspensin deben
de formar estructuras que las permitan permanecer en el reactor y
no ser lavadas con el efluente, y la eficiencia del proceso depende
en buena parte de la capacidad del inculo (lodos/residuos) para
formarlas.
REACTORES CON LA BIOMASA NO UNIDA A SOPORTE
Reactor de mezcla completa (CSTR)Es el digestor anaerobio ms
simple. Viene a ser un cultivo microbiano continuo, con una entrada
continua de medio y una salida continua de residuos (agua tratada)
y exceso de biomasa.
Reactor de contacto (ACP).Se trata de un reactor de mezcla
completa y un posterior decantador para separar slidos de lquidos,
lo que permite reciclado de parte de la biomasa.
Reactor anaerobio de flujo ascendente con lecho/manto de lodos
(UASB)La innovacin tcnica de este tipo de reactores reside en un
dispositivo situado en la parte superior del reactor (separador de
tres fases- GSS) que permite separar internamente la biomasa, el
efluente tratado y el biogs. Con ello se consigue acumular grandes
cantidades de biomasa - muy activa - que adopta la estructura de
grnulos compactos con una elevada capacidad de sedimentacin. Es el
ms extendido a escala industrial.
Reactor anaerobio por lotes en serie (ASBR)Tanto la alimentacin
como la decantacin tienen lugar por lotes en series discontinuas en
un nico reactor. La secuencia cclica incluye cuatro etapas:
alimentacin, reaccin, sedimentacin y vaciado.
Reactor anaerobio con deflectores (ABR)Conceptualmente se podra
considerar como una serie de reactores UASB conectados en serie.
Est formado por un nico tanque con una serie de deflectores o
paneles internos verticales que fuerzan el paso del agua entre
ellos.
REACTORES CON LA BIOMASA UNIDA A UN SOPORTE
En ellos la biomasa se encuentra inmovilizada en, o alrededor
de, partculas o superficies inertes formando biopelculas.
FILTROS ANAEROBIOS (AF)La biomasa se encuentra unida a un medio
inerte o atrapado en l. El afluente atraviesa el reactor con flujo
vertical, bien ascendente o descendente. El tamao de dichas
partculas es relativamente grande y su tasa de colonizacin por
parte de las bacterias depende de la rugosidad, porosidad, tamao de
poro, etc.
BIODISCOS (ARBC)En los RBC los microorganismos estn unidos a un
soporte ligero formando una pelcula. El soporte, constituido por
una serie de discos paralelos, se encuentra casi totalmente
sumergido y gira lentamente sobre un eje horizontal dentro del
tanque cerrado por el que fluye el medio a tratar.
Reactores de contacto con soporte (CASBER)Estos reactores son,
en esencia, idnticos a los sistemas de contacto pero con la
incorporacin de un medio inerte en el reactor. La cantidad de
material soporte es pequea, sus dimensiones tambin lo son y tienen
baja velocidad de sedimentacin.
Reactores de lecho fluido y lecho expandido (FB/EB)
Tcnicamente, un reactor FEB es una estructura cilndrica,
empaquetada hasta un 10% del volumen del reactor con un soporte
inerte de pequeo tamao lo que permite la acumulacin de elevadas
concentraciones de biomasa que forman pelculas alrededor de dichas
partculas. La expansin del lecho tiene lugar gracias al flujo
vertical generado por un elevado grado de recirculacin. La
velocidad ascensional es tal que el lecho se expande hasta un punto
en el que la fuerza gravitacional de descenso es igual a la de
friccin por arrastre.
En este tipo de reactores, la formacin de biomasa puede alcanzar
los 30 kg/m3.La cantidad de material de soporte aadido es alrededor
del 10% de volumen del digestor y el dimetro de las partculas es de
0,3 a 3,0 mm.La velocidad vertical necesaria es de 2 10 m/h y es
generada por una elevada recirculacin del efluente. La expansin del
lecho es sostenida hasta un nivel en el que cada partcula mantiene
una posicin fija en el lecho.
Los parmetros tpicos de operacin de este proceso son: Densidad
de carga orgnica (Kg DQO/m3/d): 5 - 50 Concentracin en el interior
(g SSV/l): 10 - 30 Concentracin en el efluente (g SS/l): 0 - 5
Tiempo de retencin hidrulico (h): 1 - 10 Tiempo de arranque (d): 30
- 70La mayor parte de las ventajas atribuibles a este sistema
derivan de la elevada concentracin de biomasa activa sobre las
partculas de soporte y las elevadas tasas de recirculacin, lo que
hace al digestor menos sensible a componentes txicos del influente.
De ah el inters de su uso en el tratamiento de aguas residuales
industriales de diversos tipos.IV- PROBLEMTICAComo ya se conoce el
uso de las energas renovables no es un hecho novedoso, fueron ellas
las primeras utilizadas porel hombre; sin embargo la aparicin de
los combustibles fsiles las releg por muchos aos al olvido. En la
actualidad el panorama ha cambiado, por una parte
losproblemasmedioambientales debidos en un significativo porciento
a losprocesosde conversin energtica y en su totalidad a la
accinindiscriminada delhombre sobre labiosferay por otra parte la
convulsa situacin del mundo delpetrleo(portador energtico
fundamental en la actualidad) que ha enfrentado trescrisisen menos
de 50 aos han puesto de nuevo sobre el tapete las olvidadas energas
renovables; y aunque es cierto que todava enfrentan detractores
cada da ganan ms adeptos y aumenta su cuanta dentro de la
satisfaccin global de los requerimientos energticos de la
humanidad.El altocostode lasinversionesiniciales a realizar limita
en muchos pases en vas dedesarrolloelempleode las energas
renovables; Cuba, dentro de estos pases, tiene una privilegiada
situacin social debido a la altaconcienciaenergtica de los cubanos,
as como sueducacinmedio ambiental inculcada desde las edades ms
tempranas, sin embargo no es ajena a las limitaciones econmicas, a
pesar de ello los cubanos no renuncian al empleo de estas fuentes
de energa y mediante diversas vas en las que se incluyen
losproyectosinternacionales, se promueve el uso de las mismas.
La energa elica es ampliamente conocida aplicada por diferentes
pueblos desde la antigedad en el desarrollo de la navegacin, para
moler granos y para el bombeo delagua. Fue remplazada por los
fsiles baratos, pero mostr gran importancia, a partir de la crisis
energtica de la dcada del 70. La energa solar posibilita la vida en
todas sus formas, y la misma se presenta en diversas
manifestaciones, en forma de alimento, en forma de combustible.El
biogs constituye una abundante y barata fuente de energa y de fcil
obtencin a partir de desechosanimales, vegetales e industriales.
Esta energa puede ser utilizada en numerosos procesos que tienen
incidencia en laeconoma, no solo por la generacin de energa sino
tambin por la produccin de biofertilizantes de altacalidad.Asia es
el continente que ms instalaciones de biogs ha reportado. Desde
1973 se estableci laOficinade Difusin del Biogs y posteriormente el
Centro Regional deInvestigacinen Biogs paraAsiay el Pacfico Sur
adjunto al Ministerio de laAgricultura. Enla repblicaPopularChinala
situacin actual en las zonas rurales se caracteriza por una
graveescasezde energa donde alrededor de 130 millones de familias
carecen de combustible para uso domstico durante tres meses del ao.
El 70 % de combustible para uso domstico proviene de paja y tallos
de cultivos.El estadosolo puede solucionar el 13 % de las
necesidades energticas individuales para el sector rural.En
laindia, alrededor de 500 000 familiares utilizaron plantas de
biogs, para producir energa como sustituto del combustible
domstico. Hoy existen plantas demostrativas multifamiliares donde
el gas se hace llegar por tuberas a cada vivienda sobre la base de
unpreciomdico porconsumidor. En la localidad de MASUDPUR elestado
ha construido una planta de biogs multifamiliar a partir de
excrementos humanos y vacunos. El digestor de alrededor de 194 m3
de capacidad tiene una campana deacerode 85 m3 y el biogs se enva a
12 viviendas separadas de la instalacin productora en 1 km de
distancia. Hoy 31 comunidades cuentan con plantas de biogs
multifamiliares que trabajan eficientemente porque son atendidas
con esmero.EnEuropaexisten alrededor de 564 instalaciones
productoras de gas biolgico que representan unos 269 000 m3 de
digestores. De estas 174 000 m3 digestores corresponden a
instalaciones industriales. El resto, 95 000 m3 de digestores
corresponden a instalaciones agrcolas.
Al inicio el desarrollo del biogs fue ms fuerte en la zona
rural. Hoy el tratamiento de desechos municipales mediante
instalaciones productoras de energa y abonos llevan el peso
fundamental en el desarrollo de esta tecnologa donde se trabaja
fuertemente por lograr cada da unaeficiencia ms ptima de procesos
contiempode retencin extremadamente bajos (3 a 10 h) .EnEstados
UnidosdeAmricaexisten algunas plantas de biogs de gran tamao y que
funcionan bien.Otra instalacin significativa resulta la de una
planta de biogs construida para el procesamiento de excreta de
vacas lecheras en la ciudad de MONROE, y WASHINGTON. Esta
instalacin posee un digestor de 190 m3 de capacidad comenz a
trabajar en 1977 concebida para 200 vacas estabuladas. En Amrica
Latina se hacen esfuerzos aislados en distintos pases, con el
propsito de extender la tecnologa del biogs a las condiciones de
vida e idiosincrasia de nuestros pueblos.SITUACIN NACIONALA pesar
de ser un pas que posee rubros industriales, que satisficieran con
creces la demanda de materia prima para la produccin de biogs,
carecemos de proyectos de esta ndole.En Per, en algunas ciudades
como Lima y Arequipa, existe este tipo de desarrollo, sistemas de
produccin de biogs a mediana escala no sofisticados cuyos
propietarios son personas dedicadas al negocio agropecuario, y en
Tacna pequeos proyectos para abastecimiento domstico.Frente a esto
nace la interrogante de porque no desarrollar temas de digestin
para la produccin de biogs, y as paso a paso ir aumentando la
difusin de este tipo de energa, y con esto su uso.
V- OBJETIVOS Comprobar la factibilidad de construir digestores a
pequea escala. Exponer los diversos factores que afectan la
Digestin Anaerobia.VI- HIPOTESISEs posible disear y construir
digestores batch a pequea escala, en donde se pueda llevar a cabo
una digestin anaerobia discontinua, esperando obtener buenos
resultados en cuanto a calidad y cantidad de gas refiere.VII-
VERIFICACION Y DESARROLLO EXPERIMENTAL CONSTRUCCIN DEL EQUIPO
1. Se adquiere un bidn de un volumen de 20 litros de plstico o
de fierro.
2. En la parte superior se implementa una bocatoma de entrada de
materia orgnica, la cual despus del llenado se cerrara con un tapn
de manera que el cilindro quede hermtico.
3. En la parte inferior se instalara una vlvula para extraer el
biol lquido que se obtiene despus del proceso de digestin
anaerobia.
4. En una parte lateral del cilindro se instalara una tubera de
salida para el bio-gas con una manguera que conecta a un tanque de
casi medio litro que contiene hidrxido de sodio que se utilizara
para la purificacin del biogs.
5. En la salida del tanque de purificacin de hidrxido de sodio,
se recoge el gas en un tanque cerrado, para luego su utilizacin
como combustible alternativo.
METODOLOGA EXPERIMENTAL
1. Se recogen las muestras de condensado sucio de agua de cola
de la, las cuales deben ser significativas.2. Se ingresan al
biodigestor.3. Se alimenta con el inoculo (el digestor debe quedar
sin aire libre).4. Se cierra el digestor hermticamente.5. Se
controlan variables que afectaran la digestin. (pH, temperatura,
ausencia de oxgeno disuelto, inoculo, etc.).6. El gas se hace pasar
por una solucin de NaOH para limpieza de impurezas.7. Se procede a
cuantificar el gas.
VIII- CONCLUSIONES
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