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Generación de Energía Eléctrica a partir de Biogás

Publicado: 26 de octubre de 2006
Por: Raúl Botero Botero MVZ, MSc. Facilitador del Aprendizaje, Investigador y Consultor Internacional, Universidad EARTH
Desde su concepción, la Universidad EARTH asumió el reto de rescatar, validar, generar, adaptar y difundir tecnologías aplicables a la realidad del trópico y capacitar a sus estudiantes internacionales con el aprendizaje de tecnologías apropiadas, amigables con el ambiente, a escala, de bajo costo y de alta eficiencia y rentabilidad. Al regresar a sus países de origen, como Ingenieros Agrónomos, ellos pueden aplicar estos conocimientos y obtener beneficios sociales, económicos y ambientales para sus naciones.

La EARTH inauguró el 26 de septiembre del 2006 una planta de generación de energía eléctrica a partir de biogás, con lo cual se amplían las posibilidades de producir electricidad en los países tropicales, a partir de energías renovables. Desde hace 12 años, la EARTH ha utilizado, promovido y difundido el uso de biodigestores, que permiten la producción de biogás a partir de excrementos animales y humanos y de otros residuos orgánicos.

El biodigestor de polietileno de bajo costo y de flujo continuo, modelo Taiwán, se introdujo a EARTH en 1994, desde el Centro para la Investigación en Sistemas Sostenibles de Producción Agropecuaria – CIPAV de Colombia. El biogás es una mezcla de gases, resultante de la fermentación de la materia orgánica, realizada por bacterias metanogénicas en ausencia de oxígeno, lo que se logra dentro de un recipiente hermético llamado biodigestor. El efluente líquido que sale del biodigestor, se puede utilizar como abono orgánico, aplicado directamente sobre las plantas, sin quemarlas, o bien se conduce por gravedad a canaletas de sedimentación y luego a lagunas de descontaminación con plantas acuáticas flotantes. Posteriormente, el agua descontaminada se puede utilizar en proyectos acuícolas y/o recircularla para lavar las instalaciones donde se alojan y manejan animales de granja.

Un biodigestor casero, modelo Taiwán, que se alimenta diariamente con 20 kilos de excrementos frescos, mezclados con 100 litros de agua y que demanda una inversión de US$ 100, permite la cocción diaria de los alimentos para una familia de cinco personas y puede disminuir el costo de la factura eléctrica hasta en un 50%.

Los 600 biodigestores del tipo Taiwán que se encuentran en funcionamiento actualmente en la Universidad EARTH y en el medio rural de Costa Rica, fueron instalados en trabajo conjunto con el Ministerio de Agricultura y Ganadería - MAG, El Instituto Costarricense de Electricidad – ICE en sus proyectos de Conservación de Cuencas, La Pastoral Social de Limón, El Proyecto Pocotsi de la Fundación Neotrópica y El Proyecto COBODES de la Unión Europea. Estos biodigestores producen biogás con un contenido de entre 60 a 80% de metano, que es un combustible apto para su uso directo o para la generación de energía eléctrica.

Este proceso de generación de energía eléctrica, a partir de biogás, consiste en que: el agua del lavado diario de los pisos e instalaciones para el alojamiento y manejo de animales de granja, es llevada por gravedad dentro del biodigestor. Allí se fermenta durante 50 días, hasta que la bolsa se infla permanentemente, con el biogás producido continuamente por la fermentación de los excrementos disueltos en agua.
Posteriormente este biogás se pasa por filtros con óxido de calcio disuelto en agua y con limadura de hierro, donde se retiran el monóxido, el dióxido de carbono y el ácido sulfhídrico y se almacena el biogás purificado en otra bolsa plástica. De allí es succionado por un compresor, que lo deposita y conserva a baja presión dentro de un tanque metálico, para luego succionarlo y utilizarlo como combustible para encender el motor, que mueve el generador de energía eléctrica (FIGURA 1).

Este proyecto está dirigido a suplir las necesidades de energía eléctrica a mayor escala, es decir, en pequeñas y medianas comunidades y empresas agroindustriales rurales. El motor de la planta eléctrica fue construido para gas natural y fue calibrado para funcionar con biogás, con un contenido de entre 60 a 70% de metano. Esta planta tiene un potencial de generación de energía eléctrica de 40 kilovatios/hora, lo que permite mantener encendidos 400 bombillos de 100 vatios, o bien suplir la demanda energética de entre 40 a 60 viviendas dotadas con electrodomésticos básicos. Este motor produce muy bajo ruido y por ello no afecta el bienestar humano y/o animal.

La planta suple la electricidad de toda la Finca Pecuaria Integrada, compuesta por la porqueriza y la lechería de la Universidad EARTH, que consume actualmente 20 kilovatios/hora, durante las 4 a 6 horas diarias de mayor demanda (FIGURAS 2a y 2b). La energía eléctrica adicional generada se introducirá y utilizará en la red de la EARTH. Mediante transferencia automática se podrá decidir si se utiliza la electricidad del generador o la proveniente del ICE. Se conectarán a la planta eléctrica en las horas pico: la bomba de vacío del equipo de ordeño, el tanque de enfriamiento de la leche, la bomba de agua, una picadora de forraje, un trapiche, una nevera, una computadora y un ventilador. En el futuro se espera generar energía eléctrica adicional, a partir del biogás producido con excrementos humanos.

La inversión en este sistema de generación de 40 kilovatios/hora alcanzó los 60 mil dólares. Se calculó recuperar dicha inversión en seis años. Si se toman en cuenta los beneficios ambientales de la producción, captación y utilización de fuentes de energía renovables y se valora la menor contaminación ambiental, el tiempo de recuperación de la inversión se reduce sensiblemente. Dependiendo de la cantidad de animales que posea la empresa agropecuaria y del volumen de captación de excretas u otros desechos orgánicos y de las aguas servidas, se puede producir mayor o menor cantidad de biogás y por ello instalar un generador con menor o mayor capacidad. Esto hace que sea un sistema a escala, sin requerir siempre de altas inversiones.

Esta planta eléctrica fue donada por la empresa Cummins, que diseña y fabrica motores con generadores de electricidad. Las investigaciones de laboratorio y de campo y la instalación de la planta fueron financiadas por el Departamento de Energía de los Estados Unidos. Este trabajo de investigación permitió compartir activamente con estudiantes, funcionarios y profesores de la Universidad Estatal de Ohio y de la Universidad EARTH y con productores, estudiantes y técnicos de varios países, que visitan y comparten constantemente sus conocimientos e intereses con estudiantes, funcionarios y profesores de EARTH.

En las empresas agropecuarias y agroindustriales en las que no se tratan los desechos orgánicos, estos se descomponen naturalmente, contaminan las fuentes de agua y producen gas metano y dióxido de carbono, los cuales se van a la atmósfera, contribuyendo al calentamiento global de la tierra, debido al efecto invernadero que causan estos compuestos. El gas metano tiene 20 veces mayor efecto invernadero, comparado con el dióxido de carbono.

Para visualizar la vista de una Planta de Generación Eléctrica de Biogás: CLICK AQUI

Generación de Energía Eléctrica a partir de Biogás - Image 1
Generación de Energía Eléctrica a partir de Biogás - Image 2

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Raúl Botero Botero
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Juan Carlos Iacono
8 de julio de 2016
La generación de EE a partir de biogás, no es, a mi entender, la mejor opción. especialmente para pequeños y medianos productores. Normalmente, las plantas de biodigestión diseñadas para producir Energia electrica y Térmica, utilizan grandes proporciones de ensilaje de maíz o sorgo, con poca cantidad de resiudos aropecuarios o estiercoles. Ademas el rendimiento de un generador es de aprox 30%. Y se requieren equipos adicionales para purificar el biogas, para extraer el agua y el azufre. Requieren de agitación y calefacción. Para pequeños y medianos productores lo mas recomendable son los biodigesores de bajo costo (recomendados por FAO) o los que utilizan piletones con cobertura de geomembrana, un poco mas caros y durables. Co el biogas lo mejor es usarlo como un gas combustible directo, para cocción, iluminación, refrigeración, termotanque, calderas, etc. Sin necesidad de generar EE. Ing. Qco MSc.Juan Carlos Iacono SI-ecotécnica Biodigestores Córdoba - Argentina carlosxuani@gmail.com +54 9 3512158842 https://www.facebook.com/siecotecnica skype: juan.iacono https://www.youtube.com/results?search_query=biodigestor+malague%C3%B1o
Raúl Botero Botero
2 de febrero de 2016
Para el Sr Santiago Arcos, Representante de Aqualimpia para Ecuador y demás foristas interesados en este tema: Efectivamente el Sr Arcos habla de temas muy útiles. Eliminar el exceso de humedad en el biogás, lo que se puede hacer pasándolo a través de Sílica gel. Además habló del posible contenido de patógenos (como coliformes fecales, amibas, giardias, etc.) en el efluente. De todas maneras por rutina o costumbre todas las hortalizas de hoja (Ej; lechugas, repollos, albahaca, culantro, cilantro, etc) deben lavarse siempre con agua limpia y clorada, antes de consumirlas. Con un cordial saludo y muchas gracias por sus valiosos aportes.
Raúl Botero Botero
28 de marzo de 2013
Señor Cerón: Mi correo electrónico es rbotero@earth.ac.cr Si es tan amable y me envía su dirección de correo electrónico puedo compartirle información sobre "Generación de Energía Eléctrica a partir de Biogás" Con un cordial saludo, Raúl Botero Botero Universidad EARTH Costa Rica
Raúl Botero Botero
10 de enero de 2013
Estimado Sr Geerman López: Si me hace el favor de enviarme su dirección de correo electrónico, puedo compartirle el último artículo que escribí sobre el tema de biodigestores y que es un resumen de nuestros 25 años de investigación con esta tecnología sencilla, de bajo costo y de alto impacto en el mundo actual. Con un cordial saludo, Raúl Botero Botero Universidad EARTH Costa Rica
Javier Dario Bahamon Barajas
Alberta Pork
1 de noviembre de 2006
Es muy buena la idea de generar energía a partir de la energía. Sólo me queda una inquietud, el costo real para un pequeño productor, cuánto es, cuáles son los materiales, y a partir de cuántos kg de estiércol se hace viable la implementación de esta tecnología. Bueno, son varias las inquietudes, pero como se ve, el campo de muchas regiones tropicales está en abandono por los costos de estas tecnologías. Sería excelente poder contar con un inventario minucioso para saber si esta tecnología la podemos llevar a pequeña escala, y hacer que varios campesinos la adopten. Excelente presentación, y gracias por estas nuevas tecnologías.
Raúl Botero Botero
29 de octubre de 2006
Estimados participantes en este FORO: Adjunto la referencia bibliogràfica y la direcciòn en la que se puede leer a travès de INTERNET. Botero, R. y T.R. Preston. 1987. Biodigestor de bajo costo para la producción de combustible y fertilizante a partir de excretas. Manual para su instalación, operación y utilización. Centro para la Investigación en Sistemas Sostenibles de Producción Agropecuaria (CIPAV), Cali, Colombia. 30p. Consultarlo en: http://usi.earth.ac.cr/glas/sp/biodigestor.pdf Para el Ing. Luis Felipe Arriga y su familia en Valencia, Edo. Carabobo, Venezuela, mis mejores deseos por su bienestar. Afectuoso saludo, Raùl Botero Botero Universidad EARTH, Costa Rica Investigador Visitante CIPAV, Colombia.
reynaldo perez lopez
Tecnomec Agrícola S.A. de C.V.
20 de septiembre de 2016
Con respecto al desarrollo y elaboración del proyecto de biogas utilizan algún tipo de condensador.
MANUEL MENDEZ GTZ
3 de febrero de 2016

Mi estimado Ruben. Puedes entrar a internet y en google, entras a biobolsas y encontraras toda una gama de informacion.

De finitivamente debes tener cierta cantidad de animales para que sea costeable, sobre todo de la misma especie, creo son cerdos los que tienes.

Con respecto a la rehutilizacion de los desechos lo debes ver con un quimico para agregarle un digestor mas y matar los bichos definitivamente que pueda traer este residuo.

Te recuerdo que estos biodigestores trabajan excelente a temperaturas entre 27 y 35 grados ambiente..

Jorge Ruben Medina Perez
3 de febrero de 2016
Hola soy de México y recién me estoy informando del tema saben donde puedo xo seguir la bolsa o geomembrana en México es decir como se compra y si conocen algún libro en español de preferencia donde me de el paso a paso para construir un biodigestor ... Gracias
MANUEL MENDEZ GTZ
3 de febrero de 2016
Mi estimado, creó los que pretendemos implementar este tipo de sistemas definitivamente deben estar bien asesorados ya sea particular o por el estado. Esa es mi opinión. Saludos y a mis amigos ecuatoriano s los cuales aprecio mucho ya que cuando estuve en Ecuador me trataron muy bien. Saludos Manuel
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