Importancia de la Biomasa en la generación de energía
Desarrollo histórico de los Biodigestores (Marco Internacional y Nacional)
Factores determinantes en el proceso de generación del biogás
Reacciones bioquímicas en la formación del biogás
Sustrato
Proceso
Biodigestor
Características del Biogas
Presentación de caso (Biodigestor Industrial granja avícola)
Análisis porcentual de costos de inversión
I. INTRODUCCION
Posibilidades de obtención de energía a través del uso de la BIOMASA
El ciclo de la BIOMASA en el BIODIGESTOR
BIODIGESTORES: Desarrollo histórico internacional.
1776
Volta descubre el metano (CH4) en el gas de los pantanos
1869
Por primera vez se utiliza el Biogas (metano) en un hospital de Bombay - India
ASIA
120,000 pequeños biodigestores sin calefacción en la India
Más de 7 millones de biodigestores sin calefacción en la China
Número considerable de biodigestores en otros países asiáticos
EUROPA
Alemania:
Pequeño boom entre 1973 y 1985 como resultado de la crisis energética
Propósito principal: generación de energía y protección del medio ambiente
Antigua RDA
Pocas plantas pero con capacidades muy grandes (16,000 m3 de fermentador)
Fuente: UNI. Hohenheim
LOS BIODIGESTORES EN EL PERÚ
Número de Biodigestores Instalados en el Perú
Piura ......................3
Lambayeque............2
Cajamarca..............47
Amazonas................1
Ancash....................2
Lima.......................7
Arequipa...............18
Junin......................1
Cuzco ....................1
Madre de Dios..........2
Huanuco................3
Pucallpa.................1
Tacna..................14
Moquegua..............2
Puno.....................2 Total =106
Predominio de Artesanales Chinos (Excepto Biodigestor De Electro Perú- Huacho 250 m3
Fuente: Seminario Internacional “Las Energias renovables y el desarrollo de resgiones rurales”. Universidad nacional San Antonio Abad – Cusco / U. de Lima
Razones de Éxito o fracaso de los Biodigestores en el país
II. FACTORES DETERMINANTES EN EL PROCESO DE GENERACIÓN DE BIOGÁS
Ácidos carbónico, Orgánicos, Alcoholes, Dióxido de carbono
FASE METANOGENICA
Ácido Acético, Hidrogeno, Dióxido de carbono, Metanol
FASE DE FORMACION DE METANO
BIO GAS (Metano, Dióxido de carbono)
Fuente: Hohlfeld/ SASSE - 1986
Factores Determinantes
SUSTRATO
PROCESO
DIGESTOR
Composición
Relación C/N
Existencia de bacterias formadoras de metano
Temperatura
Concentración
Tiempo de permanencia del substrato en el Biodigestor
Valor de pH
Mezclado e intensidad del agitado
Condiciones
Anaeróbicas
Dimensionamiento Diseño
BACTERIAS- PROCESO DE FERMENTACION
CANTIDAD DE BIOGAS
CALIDAD DE BIOGAS
Fuente: Lipp GMBH
Primer Factor: SUSTRATOS
TIPOS DE SUSTRATOS (RESIDUOS Y EFLUENTES) A TRATAR EN UN BIODIGESTOR
Efluentes municipales
Efluentes agrícolas/pecuarios/pesqueros
Efluentes industriales
Residuos
Líquidos
Semi-sólidos
Sólidos
Importancia de la Relación carbono Nitrógeno en los sustratos:
RELACION CARBONO NITRÓGENO (C/N) DE DIVERSOS SUSTRATOS
SUSTRATO
RELACION C/N
Orina
0.8
Excreta de vacuno
10 - 20
Excreta de Porcino
9 - 13
Excreta de Gallina
5 - 8
Excreta de caprino / ovino
30
Excreta de Humanos
8
Paja de cereales
80 - 140
Paja de maíz
30 - 65
Gras fresco
12
Desperdicios de verduras
35
Fuente: BARNETT
VALORES DE GENERACIÓN DE BIOGÁS SEGÚN DIFERENTES SUSTRATOS
SUSTRATO
GENERACION DE GAS (L/Kg. Biomasa seca)
PROMEDIO (L/Kg. Biomasa seca)
Excreta de Porcino
340 - 550
450
Excreta de vacuno
150 - 350
250
Excreta de Aves
310 - 620
460
Guano de caballo
200 - 350
250
Guano de oveja
100 - 310
200
Guano de establo
175 - 320
225
Paja de cereales
180 - 320
250
Paja de maíz
350 - 480
410
Paja de arroz
170 - 280
220
Gras fresco
280 - 550
410
Gras de elefante
330 - 560
415
Bagazo
140 - 190
160
Desperdicios de verduras
300 - 400
350
Jacintos
300 - 350
325
Algas
380 - 550
460
Lodos de aguas servidas
310 - 640
450
Fuente: OEKOTOP
Segundo Factor: PROCESO
Sistemas industriales
Pré-tratamento del sustrato
Generacion de Biogas
Recuperación y almacenamiento del biogás
Rangos de Temperatura y Tiempo de fermentación Anaeróbica
FERMENTACION
MINIMO
OPTIMO
MAXIMO
TIEMPO DE FERMENTACION
Psycrophilica
4-10 °C
15-18°C
25-30°C
Arriba de 100 días
Mesophilica
15-20 °C
28-33°C
35-45°C
30-60 días
Thermophilica
25-45°C
50-60°C
75-80°C
10-15 días
Fuente: OEKOTOP Rango de valores de pH en la generación de BIOGAS
Valor pH
Característica
7 – 7.2
OPTIMO
Menor de 6.2
Retardo por acidos
Mayor a 7.6
Retardo por amonios
Fuente: OEKOTOP
Tercer Factor:BIODIGESTORES
BIODIGESTOR SIN HOMOGENIZADOR(Modelo Artesanal)
MODELO CLASICO DE UN BIODIGESTOR EUROPEO(tecnología actual)
Autor: Peter Cremer - Alemania
III.CARACTERISTICAS DEL BIOGAS
CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS
El BIOGAS está compuesto en un 50 a 70% de METANO y un 30 a 50% de dióxido de carbono, además de contener hidrógeno sulfurado y otros gases de menor importancia.
PRODUCCION Y COMPOSICION TEORICA DEL BIOGAS
SUBSTRATO
PRODUCCION DE GAS (L/Kg. de materia seca)
CONTENIDO DE METANO (CH4) %
CONTENIDO DE CO2 %
Carbohidratos
800
50
50
Proteínas
700
70
30
Grasas
1,200
67
33
ENERGÍA EQUIVALENTE (en Volumen)BIOGAS vs. OTRAS FUENTES
USOS del Biogas en actividades productivas
ENERGÍA EQUIVALENTE (valor energético)BIOGAS vs. OTRAS FUENTES
VALORES
BIOGAS*
GAS NATURAL
GAS PROPANO
GAS METANO
HIDROG.
Valor Calorífico (Kwh/ m3)
7.0
10
26
10
3
Densidad (Kq/m3)
1.08
0.7
2.01
0.72
0.09
Densidad con respecto al aire
0.81
0.54
1.51
0.55
0.07
Limite de explosión (% de gas en el aire)
6-12
5-15
2-10
5-15
4-80
Temperatura de encendido
687
650
470
650
585
Máxima velocidad de encendido en el aire (m/s)
0.31
0.39
0.42
0.47
0.43
Requerimiento teórico de aire (m3/m3)
6.6
9.5
23.9
9.5
2.4
Fuente: Lipp / GMBH * Biogas: 70% CH4, 28% CO2 y “% otros gases
IV.PRESENTACION DE CASO
Biodigestores instalados actualmente
Vista aérea del Biodigestor de concreto armado mostrando diversos componentes
PREPARACIÓN DEL SUSTRATO
Trampa de Sustrato
Homogenizadores con sistema de calefacción
Agitador visto exteriormente
Válvulas de seguridad del Biodigestor y sistema de comando de la calefacción
Sistema de desulfatado
Vista aerea del biodigestor de concreto armado y dos silos de recepcion de gas
Vista interior de una bolsa de recepción de gas
Puerta del silo mostrando la bolsa de gas
Turbinas para el transporte del biogas a los lugares de consumo
Lámparas Criadoras
V.EVALUACION ECONOMICA
CONSIDERACIONES PREVIAS
Los costos de inversión varían entre un biodigestor y otro
Variables: Tipo de digestor, Tipo de sustrato, sistema de calefacción, sistemas de agitación, tratamiento de los afluentes, sistema de desulfatado, entre otros.
Analizaremos un estudio estadístico efectuado en Alemania en el año 1997 por la Asociación de Biogás de dicho país, en función a 100 Biodigestores de diferente tamaño para determinar de manera porcentual el costo de inversión de sus diferentes elementos.
ANALISIS PORCENTUAL DE LA INVERSION
Esperamos con esta experiencia, haber dado el primer paso……..ahora les toca a ustedes
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION
ANEXO Con la intención de unificar criterios entre los foristas interesados en el tema de los biodigestores, deseo poner en conocimiento de Uds. una tabla de valores de generación de biogas de los diferentes sustratos.Para ver la tabla de de valores - TS: CLICK AQUI
Hola Don Pablo, gracias por sus respuestas. Lo de la paleta para mover el caldo suena lógico, pero ¿cómo sería? Para empezar ¿de qué material (madera, fierro)? ¿y cómo iría ésta, por dónde se mete, de qué tamaño, cómo se mueve?... Si tiene alguna publicación donde esté un dibujo por favor indíqueme dónde.... Saludos y muchas gracias, Eduardo.
Muy bien, me quedó claro. Tengo otra duda, el tubo para la entrada de heces y el de salida del lodo digerido ¿de qué diámetro debe de ser para que no haya riesgos de que se tape? Y estos tubos ¿en qué posición es más recomedable que estén? Quiero decir, a qué profundidad, o a qué distancia del ras del suelo del biodigestor? Ya que queremos que salga el lodo de más abajo, del medio, o de más arriba? SALUDOS Y MUCHAS GRACIAS. Eduardo Canudas.
Hola gracias por su respuesta, haciendo calculo que yo voy a usar 150 kg de heces de vacuno fresco, me sale que con 13[percent] MS [equal] 19.5 kg de heces secas, por 80[percent] materia organica [equal] 15.6 kg oTS por 0.2 m3/oTS (minimo) [equal] 3.12 m3 de gas/dia entre 1m3/kW[equal] 1.56 horas de funcionamiento, lo que debe ser suficiente para con un motor de 2Hp ordeñar 30 vacas.
Lo que no me queda claro son las dimensiones, o sea un diametro de 5 m por 3 m de altura (otro diametro? vertical), o será una area de 5 m2. O me quizo decir una elipse que tenga un diametro de 5m y otro de 3 m, lo que da un area de 11.8 m2, o sea para 50 m3 que necesito, seria un largo de 4,2 m, no está demasiado corto?
Por favor aclareme estas dudas y muchas gracias. Le mando un coordial saludo desde este hermoso puerto de Veracruz, Mexico. Eduardo.
Hola, muy interesante su artículo. Tengo una pregunta: ¿cuál forma sería la más adecuada para la realización de un biodigestor de 48 m3, o sea, podría ser de 48 m x1 m2 (que esta muy largo y angosto) o de 14 m x 3.5 m2, o de 9.5 m x 5 m2? ¿Podría haber muchas combinaciones pero cuáles son las adecuadas?
¿Usted cree que con este biodigestor de heces de vacas, será posible echar a andar un generador de corriente para un motor de 2 Hp (es el motor de la ordeña de las vacas) por dos horas?
Estimado Pablo: ha sido un verdadero placer leer su articulo porque realza la potencialidad profesional latinoamericana,ademas agradecerle por el tiempo que dispone para informar sobre estos temas, tan ávidos en nuestras apabulladas regiones,desgraciadamente a los pequeños productores este tipo de información es todavía inalcanzable a la hora de concretar al menos un pequeño emprendimiento,por lo tanto es fundamental a mi entender, la integración entre los agricultores y ganaderos de cada región, para poder comenzar a materializar proyectos a mediano plazo y de esta manera favorecer al crecimiento del sector,es prioritario la existencia de normativas interregionales integradoras que faculten a los pequeños y medianos productores apoyarce en ellas.
Lo felicito por su dedicación y empeño en contribuir al desarrollo de nuestros pueblos.Tècnicamente su árticulo es inobjetable.
Mis cordiales saludos.
Ing. Roberto Montanaro
Consultor Internacional
República Argentina
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Bruno Ricardo Molina Corral
16 de noviembre de 2011
Hola buenas tardes, estoy empezando un proyecto, de una casa autosustentable, y como parte de mi proyecto es instalar un biodijestor, asiq ue si alguien sabe de los materiales las capacidades, y demás datos serán muy bien recibidos.
Att: Ing Bruno Mollina
Hola David: la verdad es para darte una opinión deseo saber sobre todo tu biodigestor.
A grosso modo te puedo decir que si generas 20 m3 de biogas y si su contenido de metano es de aproximadamente de 60 % podrias producir alrededor de 40 Kwh.
saludos
Pablo Infantes
saludos cordiales ING. pablo chavez
muy interesantes sus comentarios sobre los biodigestores
me interesa instalar un biodigestor para la produccion de enrgia electrica en las afueras de la ciudad para una zona ejidal pero se me ha dificultado saber que motor voy a usar y cuanta energia electrica voy a producir si produzco 20m3 de biogas o como se calcula o que provea de una formula gracias por su atencion
muy importante para ,i porque esoy trabajndo en una area donde se va ha utilizar el agua para riego y abrevadero para animales, pero lo que mas me motiva es que quiero impulsar a los habitantes de las comunidades a organizarse para utilizar estos sistemas de descontaminacion del aire y del agua.
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Jesus Eduardo Bolivar Marquez
10 de octubre de 2011
saludo a los foristas, e investigado sobre biogestores y en verdad es importante que tomemos muy en serio el tema sobre todo el medio rural, ya que noexisten enpotramiento para los desechos y son perjudiciales al ambiente, mi pregunta es ¿ biogestores de las dimenciones aqui señaladas no estan al alcanse de aquellos que quieren tener sus espacios y el contorno de sus vecinos libre de contaminaciòn, lo mejor y mas viable es presentar biogestores de facil construcciòn y manejo, me gustaria conocer mas sobre ellos, aqui les dejo mi correo ya que nesecito mucha informaciòn para contruir uno y empesar a difundirlo, Gracias. la-caporal@gmail.com