Alumnos: Jiménez López Roberto Rojas Gómez Jesús Académico: Grande Cano Jesús Daniel UEA: Ecotecnias de sistemas integrales
Introducción: En el sector agropecuario de México, existen una gran cantidad de unidades productivas, en este caso, se hace referencia a las granjas de cerdos y establos lecheros, los cuales generan diariamente desechos orgánicos. Estos representan una condición desfavorable que incide en los impactos hacia el medio ambiente, causando un grave problema de contaminación y salud pública. Sin embargo, actualmente se ha visto una gran oportunidad para su aprovechamiento como una fuente de energía renovable, por el uso de las excretas para la producción de biogás, que puede ser utilizado para generar energía eléctrica y/o térmica.
En ese sentido, la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA) a través del Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO) promueve el apoyo a agronegocios interesados en aprovechar la biomasa (materia orgánica obtenida de los productos y residuos de animales) para la generación de energía eléctrica.
Qué es la biodigestión? La biodigestión anaeróbica, es decir en ausencia de oxigeno, de las bacterias encontradas en los insumos aplicados al biodigestor que pueden ser: el estiércol material vegetativo entre otros. La digestión anaeróbica que incluye el tratamiento de desperdicios y producción de metano se lleva a cabo en un recipiente con temperatura controlada y gas a presión, cargado periódicamente con estiércol fresco retirando una cantidad similar de estiércol ya procesado (Funk 2007)
Los productos obtenidos de la biodigestión son el gas y el fertilizante orgánico este último más demandado por los altos costos de producción de los fertilizantes químicos sobre todo en los últimos años por los altos precios del petróleo. El producto gaseoso obtenido se llama biogás, el cual contiene los siguientes gases en su composición: Componentes Porcentaje % Metano 60 70 % Gas Carbónico CO2 30 40 % Hidrogeno 0.5 % Nitrógeno 0.1 % Oxigeno 0.1 % Acido Sulfhídrico 0.1 %
Tipos de Biodigestores Continuo Semi continuo Discontinuo Chino (Copula Fija) Taiwán (Salchicha) Hindú (Copula Móvil)
Biodigestor Continuo El biodigestor continuo tiene tres orificios; uno central que es cerrado después de hacer la carga inicial y es abierto después para limpiar el biodigestor (descarga total); un segundo orifico se usa para cargarlo diariamente en cantidades pequeñas con biomasa nueva; y un tercer orificio el cual permite sacar el bioabono periódicamente. El diseño de este biodigestor es favorable para que sea llenado con materiales blandos como el estiércol.
Ventajas Se puede controlar la digestión que es requerida por medio de la cantidad de biomasa depositada diariamente. La carga y descarga del biodigestor no requiere de operaciones especializadas. Desventajas Una baja concentración de sólidos que se pueden depositar adentro. No posee un buen diseño para tratar materiales que son más pesados que el agua (que no flotan), ya que no cuenta con un agitador. Puede tener problemas de limpieza y espuma. Un alto consumo de agua.
Biodigestor Semi continuo Estos biodigestores se cargan o alimentan diariamente, con una carga relativamente pequeña en comparación al total contenido en el biodigestor a la vez que se saca de la cámara de descarga un volumen igual de líquido, para con ello mantener el volumen constante. La producción de biogás es generalmente permanente, debido al constante suministro de nutrientes para las bacterias metanogénicas, responsables de generar el gas. El único factor limitante sería la disponibilidad de agua, ya que la carga entrante debe ser en promedio de 1:4 material.
Chino El modelo más extendido, debido a su durabilidad, fácil manejo, funcionabilidad y seguridad. Este diseño se originó en China y está ampliamente difundido ahí. Se trata de una cámara cerrada con sus respectivas cámaras de carga y descarga. La estructura puede ser construida de concreto armado, ladrillos, piedra u hormigón y las paredes internas permeabilizadas con diferentes métodos(como aplicación de cemento mezclado con porcelana)para evitar fugas de líquido. Su larga vida útil, mayor a 15 años con un buen mantenimiento a veces no compensa su relativo alto costo, por eso que no se haya difundido tanto fuera de china(como Latinoamérica), donde su construcción es apoyada por política nacional. Esta clase de digestor (de cúpula o campana fija) almacena solamente un pequeño volumen del gas generado en el interior, por lo que necesita de un contenedor diferente construido para este gas producido (gasómetro).
Hindú Este diseño consiste en una estructura vertical que dispone de: Reactor propiamente dicho, cuya estructura sea de ladrillo tanto paredes como fondo, aunque a veces se usa refuerzo en hormigón Una campana o cúpula flotante (flotando en el líquido debido al biogás que retienen en su interior) de metal(como acero) o material resistente a la corrosión como plásticos reforzados, esta campana sube y baja dependiendo del volumen de gas que se va produciendo y se almacena es esta interfase, por ello requiere de una varilla guía central o rieles laterales que eviten el rozamiento contra las paredes del reactor Dos zonas definidas conectadas al reactor: una para la carga de materia orgánica y otra para la descarga de biol Una cámara hermética en la cual se genera condiciones de degradación anaeróbicas de la materia orgánica formando biogás y bioabono (biol). Para permitir el ingreso de la materia orgánica y la salida del bioabono, se dispone de dos tubos PVC conectados al tanque de almacenamiento (reactor) con la zona de carga y descarga funcionales gracias al principio de vasos comunicantes.
Taiwán La alta inversión que pedía construir un biodigestor de estructura resultaba una grave limitante para los pequeños granjeros por sus bajos ingresos. Esto motivó a unos ingenieros Taiwaneses en los años sesenta a diseñar biodigestores con materiales flexibles más baratos, locales y accesibles. Primero se utilizó nylon y neopreno, sin embargo; estos demostraron ser algo costosos. Ha estado recomendando biodigestores de plástico económico como la tecnología apropiada por optimizar el uso de excrementos pecuarios, reduciendo con ello presión en otros recursos naturales.
Biodigestor Discontinuo Este biodigestor tiene solamente un acceso por donde se carga y se descarga. Se carga una sola vez para ser llenado y posteriormente usado; la fermentación demora entre 2 y 4 meses (dependiendo del clima) y se descarga cuando concluye la fermentación. Aunque es completamente posible emplear este diseño a una escala chica, es más común en las operaciones municipales o industriales. En este grupo el biodigestor es llenado por única ocasión (se cambia toda la biomasa hasta que se termine el biogás) con la biomasa por lo que no hay cambio de materia orgánica que lo haga sostenible en la producción de biogás. Un metro cubico de biomasa produce aproximadamente medio metro de biogás y como no se le hace recargas de biomasa no hay manera de que genere más cantidad.
Ventajas Puede procesar gran cantidad de materiales y puede recogerse en campos abiertos sin importar si tiene materia seca pues esto no entorpece la operación del biodigestor. Puede llenarse con materiales secos que no absorben humedad (que floten en el agua) así como pasto, cascara de frutas y desechos de alimentos. Se pueden manejar las variables relacionadas con la fermentación como la de la temperatura, tiempo de retención, carga depositada y los periodos de carga y descarga. No requiere atención diaria. Desventajas Cargar el biodigestor requiere de mucho trabajo y paciencia. La descarga del biodigestor también es un trabajo muy tedioso.
Bibliografía: Green beat, Biodigestores, http://www.greenbeat.org/espa%c3%b1ol/productos/biodigestores/, 20 de Junio del 2014. Guerrero Luz, Tipos de biodigestores y sus diseños, http://vidaverde.about.com/od/energias renovables/tp/tipos De Biodigestores Y Sus Disenos.htm, 20 de Junio 2014. FIRCO, Biodigestores, http://www.firco.gob.mx/componentes%202013/peree/paginas/biodigestores. aspx, 20 de Junio del 2014. COFUPRO, Manual para la construcción y puesta en marcha de biodigestores, http://www.cofupro.org.mx/cofupro/images/contenidoweb/indice/publicacion es fpchihuahua/pdf/manual_biodigestores.pdf, 20 de Junio del 2014. Rodríguez David, Urbina Alexandra, Biodigestores Qué son y cómo construirlos?, http://www.mag.go.cr/bibliotecavirtual/prog cerdos biodigestor1.pdf, 21 Junio del 2014. Acevedo Joaquin; Arias David; Cazali Rossina; et. al., Medio Ambiente y Salud. Pág. 33 38