Biogas y el ciclo global del carbón

Qué es el biogas?

El biogas es un gas producido por bacterias durante el proceso de biodegradación de material orgánico en condiciones anaeróbicas (sin aire). La generación natural de biogas es una parte importante del ciclo biogeoquímico del carbono. El metano producido por bacterias es el último eslabón en una cadena de microorganismos que degradan material orgánico y devuelven los productos de la decomposición al medio ambiente. Este proceso que genera biogas es una fuente de energía renovable.

Biogas y el ciclo global del carbón

Cada año, la actividad microbiana libera entre 590 y 880 millones de toneladas (!) de metano a la atmósfera. Cerca del 90% del metano emitido proviene de la descomposición de biomasa. El resto es de origel fósil, o sea relacionado con proceso petroquímicos. La concentración de metano en la atmósfera en el hemisfero norte es cerca de 1.65 partes por millón.

Biología de la producción de metano

Para diseñar, construir y operar plantas de biogas (llamadas biodigestores) es necesario conocer los procesos fundamentales involucrados en la fermentación del metano. La fermentación anaeróbica involucra la actividad de tres diferentes comunidades bacterianas. El proceso de producción de biogas depende de varios parámetros que afectan la actividad bacteriana, como por ejemplo la temperatura.

Substratos para la producción de biogas

El substrato es el material de partida en la producción de biogas. En principio, todos los materiales orgánicos pueden fermentar o ser digeridos. Sin embargo, sólo algunos pueden ser utilizados como sustratos en plantas de producción sencillas. Excremento y orina de vacas, cerdos y posiblemente aves de corral son algunos ejemplos. A veces, también pueden usarse los desperdicios de las plantas de producción de alimentos. Cuando se llena una planta de biogas, el excremento sólido debe diluírse con aproximadamente la misma cantidad de líquido, en lo posible orina. La máxima producción de gas que se puede conseguir a partir de una cantidad dada de materia prima depende del sustrato que se utilice.

Composición y propiedades del biogas

El biogas es una mezcla de gases compuesta principalmente de:

metano (CH4): 40-70% del volumen

dióxido de carbono (CO2): 30-60 vol.%

otros gases: 1-5 vol.%

incluyendo

hidrógeno (H2): 0-1 vol.%

sulfuro de hidrógeno (H2S): 0-3 vol.%

Como en cualquier otro gas, algunas de las propiedades características del biogas dependen de la presión y la temperatura. También son afectadas por el contenido de humedad. Los factores más importantes para caracterizar el biogas son los siguientes:

cómo cambia el volumen cuando cambian la presión y la temperatura,

cómo cambia el valor calorífico cuando cambian la temperatura, presión y/o contenido de agua, y

cómo cambia el contenido de vapor de agua cuando cambian la temperatura y/o la presión.

El valor calorífico del biogas es cerca de 6 kWh por metro cúbico. Es decir que un metro cúbico de biogas es equivalente a aproximadamente medio litro de combustible diesel.

Utilización

La historia de la utilización del biogas muestra desarrollos independientes en varios países desarrollados e industrializados.

Normalmente, el biogas producido por un biodigestor puede utilizase directamente como cualquier otro gas combustible. Sin embargo, es posible que su utilización requiera a veces procesos que, por ejemplo, reduzcan el contenido de sulfuro de hidrógeno. Cuando el biogas se mezcla con aire en una proporción 1 a 20, se forma una mezcla altamente explosiva. Por lo tanto, las pérdidas de la cañerías en espacios cerrados constituyen un peligro potencial.

Beneficios de la tecnología del Biogas

Los sistemas de biogas pueden proveer beneficios a sus usuarios, a la sociedad y al medio ambiente en general:

producción de energía (calor, luz, electricidad) ;

transformación de desechos orgánicos en fertilizante de alta calidad;

mejoramiento de las condiciones higiénicas a través de la reducción de patógenos, huevos de gusanos y moscas;

reducción en la cantidad de trabajo relacionado con la recolección de leña para cocinar (principalmente llevado a cabo por mujeres);

ventajas ambientales a través de la protección del suelo, del agua, del aire y la vegetación leñosa, reducción de la deforestación;

beneficios

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