“PROPUESTA DE INSTALACIÓN DE UNA PLANTA DE BIOGAS PARA EL ABASTECIMIENTO DEL COMEDOR DE LA OCBU”

1. TITULO:

“PROPUESTA DE INSTALACIÓN DE UNA PLANTA DE BIOGAS PARA EL ABASTECIMIENTO DEL COMEDOR DE LA OCBU”

3.1) ANTECEDENTES:

En lo que respecta a estudios relacionados con el mismo, se tiene que Maita (1990) en su trabajo afirma que:

Convirtiendo los desechos orgánicos en metano para producir energía, las empresas pueden dar un gran paso a la satisfacción de sus requisitos energéticos con mínima ayuda, financiera o técnica. (...) los digestores que mejor se adaptan a climas templados y calurosos son los del tipo Hindú de flujos semi continuos y para los diseños deberán de precisarse los factores que influyen en la producción de biogás (y por ende el tamaño de los biodigestores): cantidad y calidad de la materia prima, temperatura y requerimiento de calentamiento, y necesidad de agitación. (...) el biogás no se licua fácilmente, las condiciones críticas del metano son -82.5 °c y 45.8 atm., por lo que no es fácil de comprimir y embotellar como el gas licuado (propano). Lo que normalmente se hace es comprimir como gas y para hacerlo es necesario tomar en cuenta el factor de compresibilidad de la mezcla gaseosa, presiones inicial y final, volumen y presión máxima que soportará el tanque de almacenamiento de gas. El contar con un sistema adecuado de compresión y almacenamiento de biogás no sofistica la instalación ni hace muy complicado su manejo. (...) los residuos que se obtienen periódicamente en los digestores productores de biogás y que se conocen como efluente (bioabono líquido) y lodo residual (bioabono sólido), son excelentes mejoradores de la fertilización física, química y biológica de los suelos ácidos.  

Otro estudio realizado por López (2002) en Tarapoto nos dice que:

El bioabono que se produce, al ser orgánico no altera el ecosistema, por lo que constituye una gran alternativa frente a los fertilizantes químicos que muchas veces tienen efectos negativos tanto para el medio ambiente como para el hombre y los animales.

Como se muestra, el estudio para el aprovechamiento del biogás y sus demás productos ha atraído la atención de las personas desde hace ya bastante tiempo, generando grandes expectativas por el uso del biogás. El trabajo realizado por Cornejo (2012) muestra que:

La cascarilla de arroz brinda favorables condiciones para la producción de biogás generando una producción de 2735 ml de biogás/ kg de mezcla, con la mezcla, estiércol: cascarilla de arroz (50:50), con la relación de dilución, mezcla: agua (33.3:66.6), presentando un contenido de metano del (48.9%).

Además, Cornejo (2012) sugiere realizar análisis de la calidad del biogás para reafirmar los resultados y calidad del biogás.

Otro estudio realizado por Cruz (2014) menciona que, al igual que se tiene que analizar el biogás obtenido, también se debe de tener en cuenta realizar un análisis de laboratorio, al líquido generado con la finalidad de comprobar su eficiencia como bioabono, ya que de acuerdo a la literatura sobre los biodigestores, estos, además de producir biogás, también generan un líquido que puede emplearse como abono.

El estudio generado por Zea, Bernal & Carbajal (2015) plantea usar prototipos de biodigestores a escala de 50 L, empleando materiales encontrados habitualmente en casas o fincas, para uso o abastecimiento doméstico. Además, Zea et al. (2015) refiere que “la caracterización de materiales orgánicos permite optimizar la biomasa para poner a funcionar el biodigestor eficientemente para la producción de biogás y abono.”

Paralelamente, un estudio realizado en la ciudad de Huancavelica por Huere, Alcántara & Surichaqui (2015) discute:

Entre los factores ambientales importantes para el funcionamiento de los biodigestores, figuran la temperatura, la concentración de sólidos, la concentración de ácido volátiles, la formación de espuma, la concentración de nutrientes esenciales, las sustancias tóxicas y el pH (7). (…) en el caso del tratamiento anaerobio de lodos, la temperatura del proceso determina la rapidez y el grado de avance de la digestión anaerobia. Por ello es importante que la temperatura se mantenga constante ya que cada grupo bacteriano posee un grado de temperatura óptimo de crecimiento. Si la temperatura fluctúa, no se podrá mantener ninguna población metanógena en forma estable, y una disminución en la población de un determinado grupo puede afectar el proceso de digestión, reduciendo el grado de estabilización del lodo, y con ello, la formación de CH4.

Buscando más fuentes, se encontró que Calderon (2016) en su trabajo de investigación comprobó que:

El estiércol del ganado vacuno cumple con las características para la generación del biogás, ya que se obtuvo un total de 14465 mL de biogás en un tiempo de retención de 46 días con 12 Kg de carga diaria y a una temperatura promedio de 16°C, misma que se logró incrementar en un promedio de 6°C respecto de la temperatura ambiente gracias a la construcción de un invernadero.

Según esto, el estiércol vacuno presentaría gran potencial con el cual trabajar. Sin embargo, ampliando nuestra visión, podríamos utilizar también el estiércol del ganado porcino dentro de la universidad, suponiendo que la materia prima provenga de allí

Por otro lado, Arrieta (2016) mencionó en su trabajo:

La producción de biogás no se puede estimar de manera exacta mediante modelos matemáticos debido a que la digestión anaeróbica es un proceso biológico complejo, en el cual intervienen una serie de microorganismos (bacterias) cuyo crecimiento y tiempo de vida se ven influenciados por parámetros como la composición de la materia orgánica, la temperatura, el TRH, etc. Por lo tanto, es importante mantener estos parámetros alrededor de valores óptimos, y así evitar el abandono de la instalación de biogás por una baja producción.

Por otro lado, el estudio realizado por Granizo (2017) afirma:

Se pudo determinar que las condiciones de temperatura óptimos para la biodigestión anaerobia se encuentra en el rango mesofílico entre 25°C a 45°C, con un pH favorable para el desarrollo microbiano de 6,5 a 7,5. (…) La implementación de un sistema de control automatizado de temperatura es inviable debido a su alto consumo energético, lo cual representa un gasto innecesario para la producción de biogás en la etapa metanogénica.

Además, Granizo (2017) recomienda identificar la relación de C/N adecuada antes de dar inicio a la recolección de la muestra para establecer cuáles serán las características de los residuos sólidos orgánicos a ser recolectados, y de no hacer uso de sustancias alcalinas o acidas para el control de pH, debido a que puede producir cambios drásticos en el parámetro afectando de forma irreversible el proceso de biodigestión.

3.2) MARCO TEORICO:

3.2.1) BIOGÁS.  

El biogás es un gas combustible que se origina de la degradación o digestión anaeróbica y se compone principalmente de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), además de otros gases como el hidrógeno (H2) y el sulfuro de hidrógeno

(H2S). El porcentaje (en volumen) de metano contenido en el biogás puede variar desde mínimo de 55% o 60% hasta un máximo de alrededor 80%, por lo que su poder calorífico inferior, dependiente de la cantidad de metano, puede variar de 4700 a 5500 kcal /m3 o de 5 a 7 kWh/m3. Moncayo Romero (citado por Arrieta, 2016). Se debe tener presente que el biogás tiene origen en la naturaleza, y por lo tanto si se desea obtener una mezcla estable porcentualmente, dependerá de diferentes factores, como lo son: el tipo de materia prima, la temperatura, las presiones y el volumen.

Existe una gran cantidad de residuos que se pueden utilizar para generar biogás entre ellos tenemos el estiércol de vaca, cerdo, gallina, ovejas, y desechos de vegetales, que se los puede mezclar o utilizar por separado; hay que considerar que estos residuos se los debe mezclar con agua de forma homogénea para que se produzca el gas. Martí, (citado por Calderón, 2016). Por ejemplo, una vaca puede generar en promedio entre 400 a 450 litros de gas metano o entérico de origen pecuario al día. Vera (citado por Cruz, 2014)

Muchos productos se basan en el uso controlado de microorganismos: vino, chicha, cerveza, queso, yogurt, levaduras, compostaje, son todos productos de la acción de algún tipo de microorganismos. A la misma manera podemos dejar que los microorganismos del biogás trabajen para nosotros en depósitos cerrados llamados digestores. Cuando llenamos el digestor con materiales orgánicos y agua se desarrolla un proceso bioquímico que va descomponiendo gradualmente la materia orgánica, produciendo burbujas de biogás que suben a la parte alta del digestor donde el biogás se acumula, para ser luego consumido por nosotros. Los responsables de la transformación de la materia orgánica en biogás son unos microorganismos especiales que trabajan en conjunto (bacterias y hongos). (Zea et al., 2015).

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