1. ELECTIVA BIOCOMBUSTIBLES Y DESARROLLO
SOSTENIBLE
BIOGAS DE RESIDUOS ORGANICOS
PRESENTADO POR:
ROSA INES RINCON
ROBERTO TALERO
FRANCISCO JAVIER GONZALEZ CRUZ
2. INTRODUCCION
Los residuos orgánicos derivados de todas las actividades industriales, agropecuarias y
urbanas, generan grandes cantidades de energía las cuales se encuentran contenidas en
su materia orgánica ya sea en estado líquido y sólido. Esta materia orgánica a su vez se
encuentra constituida por carbohidratos, proteínas, azucares y nutrientes. La energía al
transferirse a la atmósfera, lo hace de manera contaminante y al mismo tiempo se
convierte en alimento para microorganismos y bacterias. Posteriormente en los suelos y
los ríos se consume oxigeno, haciendo que la contaminación llegue a condiciones
anaerobias. La solución es la de gestionar adecuadamente la materia orgánica
contenida en los residuos sólidos y líquidos ya que esta puede producir energía,
evitando de esta forma la contaminación ocasionada.
Una alternativa tecnológica es la digestión anaerobia, la cual se basa en transformar la
materia orgánica en biogás, una energía que es utilizable y que se encuentra constituida
por metano y anhídrido carbónico. En los rellenos sanitariosy en los biodigestores, el
metano se produce por la descomposición bacteriana de los residuos orgánicos; estos
residuos pueden ser por ejemplo desechos de comida, desechos de papel, estiércol,
entre otros. El metano tiene el inconveniente de que es explosivo en concentraciones
volumétricas iguales o mayores al 5%, además de que es un gas de efecto invernadero.
Las aplicaciones energéticas del biogás deben estar dadas según su valoración,
mediante la manera de recolección y la utilización energética que deberá tener.
3. Analizar la conveniencia de la producción de biogás a partir
de residuos orgánicos.
Determinar la importancia que tienen los biocombustibles
de segunda generación, a partir de los residuos orgánicos
como lo es en este caso el biogás.
Definir los procesos industriales que se desarrollan para la
obtención del biogás.
Indicar los impactos sociales y ambientales debido a la
implementación de biodigestores y de los rellenos
sanitarios.
OBJETIVOS
4. El biogás es un biocombustible, el cual se produce por medios
naturales o dispositivos tecnológicos, gracias la biodegradación
de la materia orgánica; este proceso lo realiza con la ayuda de la
acción de los microorganismos en ausencia del oxigeno; lo que
indica que se realiza en un ambiente anaerobio. La producción
de este biocombustible por descomposición anaerobia es
considerada de gran utilidad para tratar residuos biodegradables
y en la generación de abono. Como resultado del proceso se
obtiene metano (CH4) en proporciones entre el 40% y el
70%, dióxido de carbono (CO2) y pequeñas proporciones de otros
gases como hidrógeno, oxígeno y sulfuro de hidrógeno (H2S).El
biogás posee un poder calorífico de combustible que oscila entre
18.8 y 23.4 MJ/m3; es utilizado para la generación de energía
eléctrica mediante plantas de turbina a
gas, hornos, estufas, calderas, entre otros sistemas.
DEFINICION
6. En general la materia orgánica puede ser cualquier sustrato que contenga
carbohidratos, proteínas, grasas, celulosa y hemicelulosa, por ejemplo:
residuos de cosechas: maloja de caña de azúcar, malezas, paja, tallos, hojas,
pastos, podas, rastrojo de maíz y otros cultivos;
residuos de origen animal: desechos de establos (estiércol, orina, paja de
camas), camas de gallinas ponedoras, boñigas de cabras y ovejas,
desperdicios de matadero (sangre, vísceras), desperdicios de pesca, restos
de lana y cuero;
residuos de origen humano: basura, residuos domésticos, aceite quemado,
desechos de mercado, lodos de plantas de tratamientoheces, orina.
residuos agroindustriales: tortas de oleaginosas, bagazo, salvado de arroz,
desechos de tabaco y semillas, desperdicios del procesamiento de hortalizas
y frutas, limos de prensas de ingenios azucareros, residuos de té, polvo de
las desmotadoras e industria textil;mantillo forestal: ramitas, hojas,
cortezas;plantas acuáticas: camalote, algas marinas.
Residuos industriales: Industria de bebidas, Industria de proceso de
alimentos, melaza, bagazo, grasas, glicerina.
MATERIA ORGANICA
7. La obtención de biogás se realiza mediante un proceso
biológico denomina digestión anaerobia, en el cual la
materia orgánica es transformada en biogás, por unos
microorganismos. En este proceso se distinguen cuatro
etapas:
Etapa Hidrolitica
Etapa Acidogenica
Etapa Acetogenica
Etapa Metanogenica
PROCESO
8. Para poder producir Biogás, es necesario la utilización
de un dispositivo tecnológico llamado Biodigestor (en
el caso de residuos sólidos urbanos son los rellenos
sanitarios), el cual es un elemento que aprovecha la
digestión anaerobia que ocurre en las bacterias que
habitan en los desechos, ya sean estos basuras o
estiércol; transformándolos en el biogás y
fertilizantes. Los fertilizantes son productos
secundarios que se emplean en la mejora de las
cosechas.
BIODIGESTORES
10. Los rellenos sanitarios son biodigestores naturales donde
se realiza la digestión anaerobia.; en ellos se puede
producir aproximadamente 130 m3 / Tonelada de
residuos, de los cuales 85 m3 / T son captados. Esta
diferencia de volumen de gas producido y de volumen de
gas captado se da debido a que no es posible confinar
completamente el relleno sanitario. El Biogás es utilizado
en la combustión de motores
estacionarios, automotores, en la generación de energía
eléctrica y para la generación de calor para producir
vapor, además de su utilización como combustible de
cocina (gas natural).
BIODIGESTORES
11. Los costos de implementar un sistema de
biodigestión dependen de las características
específicas del diseño del sistema, como son el
volumen y tipo de residuos y la disponibilidad de
espacio físico. Por ejemplo, el estiércol vacuno genera
330 m3/ T de Biogás frente a 116 m3/ T que generan los
residuos sólidos urbanos.Los costos se relacionan con
los materiales, equipos y mano de obra. Si la zona
dispone de los materiales y mano de obra calificada,
los costos se reducen.
ANALISIS DE ASPECTOS ECONOMICOS PARA
PRODUCCION DE BIOGAS
12. El biodigestor requiere de mantenimiento por personal entrenado
para garantizar su buen funcionamiento, estas actividades de
mantenimiento se pueden integrar a la rutina de una finca.
El lugar donde se instale el biodigestor, debe tener una producción
regular, para asegurar la cantidad de sustrato, bien sea de origen
animal o vegetal. Debe tener también disponibilidad de agua para
lavar los excrementos, (en el caso en que sea el sustrato a utilizar)
La mayor ventaja económica es la producción de energía a partir del
biogás, esto permite ahorros de otros tipos de energía.
Además de generar gas combustible, la fermentación anaerobia de
la materia orgánica produce un residuo orgánico de excelentes
propiedades fertilizantes (bioabono). El uso o la venta del bioabono
producido por el biodigestorgenera beneficios económicos
adicionales.
ANALISIS DE ASPECTOS ECONOMICOS PARA
PRODUCCION DE BIOGAS
13. La gestión de desechos orgánicos reduce la contaminación del suelo por
nitratos y disminuye su degradación.
Los proyectos de generación de biogás reducen la emisión a la atmósfera de
uno de los GEI responsables del calentamiento global: el metano (CH4).
A largo plazo, las energías renovables como el biogás,pueden lograr una
amplia independencia respecto de las fuentes energéticas fósiles y
atómicas.La sustitución de combustibles fósiles por biogás, reduce la
emisión de CO2.
La sustitución de leña por biogás, disminuye la deforestación.
Se disminuyen los organismos patógenos presentes en el excremento
utilizado como sustrato.
ANALISIS DE ASPECTOS AMBIENTALES PARA
PRODUCCION DE BIOGAS
14. El efluente del proceso tiene menos olor que el afluente yse disminuye la
generación de vectores.
El reciclaje de los residuos orgánicos evita la contaminación y agotamiento
de los acuíferos.
El uso del efluente como abono orgánico reduce la cantidad de Nitrógeno y
Carbono liberado al ambiente, comparada con la descomposición del
estiércol al aire libre. El reemplazo de fertilizantes químicos por fertilizantes
orgánicos, mejora las condiciones del suelo, porque se crían
microorganismos benéficos.
Mejora las condiciones de la vivienda porque se eliminan muchos
problemas sanitarios.
ANALISIS DE ASPECTOS AMBIENTALES PARA
PRODUCCION DE BIOGAS
15. Las actividades que se requieren para que el funcionamiento del biodigestor
se pueden integrar a las labores diarias de una finca, lo cual no generaría
impacto.
La instalación de un biodigestor, es fuente de generación de empleo.
Poder generar electricidad y calor autónomamente, mejora la calidad de
vida de las poblaciones que no cuentan actualmente con el servicio
eléctrico.
Aprovechar los residuos orgánicos para producir biogás, mejora las
condiciones de la vivienda porque se eliminan muchos problemassanitarios.
La aplicación de biogás a partir de residuos orgánicos permite la
diversificación del sector energético.
Este tipo de proyectos permite generar conciencia ecológica en la población
y usuarios del sector, dando como resultado el cuidado y conservación del
medio ambiente
ANALISIS DE ASPECTOS SOCIALES PARA
PRODUCCION DE BIOGAS
16. Como lo mencionamos anteriormente, en las zonas no
interconectadas existe disponibilidad de materia prima para el
funcionamiento del biodigestor. No hay cambios de temperatura
extremos, las temperaturas mínimas están alrededor de los 12°C lo
cual favorece el funcionamiento del biodigestor, para favorecer la
temperatura óptima de operación simplemente se puede recubrir el
biodigestor con un material aislante como paja, de ser necesario el
biogás producido se puede utilizar también para calentar el mismo
biodigestor. En días soleados se debe cubrir con un plástico para
evitar la radiación.
El biodigestor debe instalarse alejado de instalaciones, ríos,
quebradas, vecinos, etc., para evitar accidentes, aproximadamente
dos metros a la redonda de área perimetral de protección. Se debe
buscar una zona no rocosa para que no sea difícil la excavación. Una
zona de ladera favorece que las aguas de desecho lleguen por
gravedad a la zona de disposición final, para evitar el uso de
bombas. Debe estar cerca del área de producción del sustrato.
ANALISIS DE ASPECTOS TECNICOS PARA
PRODUCCION DE BIOGAS
17. Un biodigestor es un sistema natural que aprovecha la
digestión anaeróbica de las bacterias que están en el
estiércol y los residuos orgánicos, para transformarlos en
biogás y abono.
El biogás como combustible de segunda generación tiene
buenas perspectivas por utilizar residuos orgánicos que
tiene gran potencial energético y no son usados como
fuente de alimentos.
La producción de biogás a partir de residuos orgánicos es
una alternativa con menos efectos contaminantes en el
aire, el suelo y el agua que los combustibles fósiles.
Desde el punto de vista socioeconómico, el biogás
constituye una alternativa para que las zonas no
interconectadas tengan autoabastecimiento de energía.
CONCLUSIONES
18. La producción de biogás se puede implementar desde
pequeña escala a nivel de los hogares, hasta nivel industrial
o para manejar los residuos urbanos.
En una planta de biogás además de la electricidad y el calor
que se pueden obtener, también se tiene otro beneficio
adicional que es la obtención de un fertilizante de alta
calidad.
La producción de biogás favorece el aprovechamiento
eficiente de residuos orgánicos, que al ser desechados sin
disposición controlada generarían problemas sanitarios y
ambientales.
CONCLUSIONES
