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biogas
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ELECTIVA BIOCOMBUSTIBLES Y DESARROLLO SOSTENIBLE
BIOGAS DE RESIDUOS ORGANICOS
PRESENTADO POR:
ROSA INES RINCONROBERTO TALEROFRANCISCO JAVIER GONZALEZ CRUZ
INTRODUCCION
Los residuos orgánicos derivados de todas las actividades industriales, agropecuarias y urbanas, generan grandes cantidades de energía las cuales se encuentran contenidas en su materia orgánica ya sea en estado líquido y sólido. Esta materia orgánica a su vez se encuentra constituida por carbohidratos, proteínas, azucares y nutrientes. La energía al transferirse a la atmósfera, lo hace de manera contaminante y al mismo tiempo se convierte en alimento para microorganismos y bacterias. Posteriormente en los suelos y los ríos se consume oxigeno, haciendo que la contaminación llegue a condiciones anaerobias. La solución es la de gestionar adecuadamente la materia orgánica contenida en los residuos sólidos y líquidos ya que esta puede producir energía, evitando de esta forma la contaminación ocasionada.
Una alternativa tecnológica es la digestión anaerobia, la cual se basa en transformar la materia orgánica en biogás, una energía que es utilizable y que se encuentra constituida por metano y anhídrido carbónico. En los rellenos sanitariosy en los biodigestores, el metano se produce por la descomposición bacteriana de los residuos orgánicos; estos residuos pueden ser por ejemplo desechos de comida, desechos de papel, estiércol, entre otros. El metano tiene el inconveniente de que es explosivo en concentraciones volumétricas iguales o mayores al 5%, además de que es un gas de efecto invernadero. Las aplicaciones energéticas del biogás deben estar dadas según su valoración, mediante la manera de recolección y la utilización energética que deberá tener.
Analizar la conveniencia de la producción de biogás a partir de residuos orgánicos.
Determinar la importancia que tienen los biocombustibles de segunda generación, a partir de los residuos orgánicos como lo es en este caso el biogás.
Definir los procesos industriales que se desarrollan para la obtención del biogás.
Indicar los impactos sociales y ambientales debido a la implementación de biodigestores y de los rellenos sanitarios.
OBJETIVOS
El biogás es un biocombustible, el cual se produce por medios naturales o dispositivos tecnológicos, gracias la biodegradación de la materia orgánica; este proceso lo realiza con la ayuda de la acción de los microorganismos en ausencia del oxigeno; lo que indica que se realiza en un ambiente anaerobio. La producción de este biocombustible por descomposición anaerobia es considerada de gran utilidad para tratar residuos biodegradables y en la generación de abono. Como resultado del proceso se obtiene metano (CH4) en proporciones entre el 40% y el 70%, dióxido de carbono (CO2) y pequeñas proporciones de otros gases como hidrógeno, oxígeno y sulfuro de hidrógeno (H2S).El biogás posee un poder calorífico de combustible que oscila entre 18.8 y 23.4 MJ/m3; es utilizado para la generación de energía eléctrica mediante plantas de turbina a gas, hornos, estufas, calderas, entre otros sistemas.
DEFINICION
En general la materia orgánica puede ser cualquier sustrato que contenga carbohidratos, proteínas, grasas, celulosa y hemicelulosa, por ejemplo:
residuos de cosechas: maloja de caña de azúcar, malezas, paja, tallos, hojas, pastos, podas, rastrojo de maíz y otros cultivos;
residuos de origen animal: desechos de establos (estiércol, orina, paja de camas), camas de gallinas ponedoras, boñigas de cabras y ovejas, desperdicios de matadero (sangre, vísceras), desperdicios de pesca, restos de lana y cuero;
residuos de origen humano: basura, residuos domésticos, aceite quemado, desechos de mercado, lodos de plantas de tratamientoheces, orina.
residuos agroindustriales: tortas de oleaginosas, bagazo, salvado de arroz,
desechos de tabaco y semillas, desperdicios del procesamiento de hortalizas y frutas, limos de prensas de ingenios azucareros, residuos de té, polvo de las desmotadoras e industria textil;mantillo forestal: ramitas, hojas, cortezas;plantas acuáticas: camalote, algas marinas.
Residuos industriales: Industria de bebidas, Industria de proceso de alimentos, melaza, bagazo, grasas, glicerina.
MATERIA ORGANICA
La obtención de biogás se realiza mediante un proceso biológico denomina digestión anaerobia, en el cual la materia orgánica es transformada en biogás, por unos microorganismos. En este proceso se distinguen cuatro etapas:
Etapa Hidrolitica Etapa Acidogenica Etapa Acetogenica Etapa Metanogenica
PROCESO
Para poder producir Biogás, es necesario la utilización de un dispositivo tecnológico llamado Biodigestor (en el caso de residuos sólidos urbanos son los rellenos sanitarios), el cual es un elemento que aprovecha la digestión anaerobia que ocurre en las bacterias que habitan en los desechos, ya sean estos basuras o estiércol; transformándolos en el biogás y fertilizantes. Los fertilizantes son productos secundarios que se emplean en la mejora de las cosechas.
BIODIGESTORES
Los rellenos sanitarios son biodigestores naturales donde se realiza la digestión anaerobia.; en ellos se puede producir aproximadamente 130 m3 / Tonelada de residuos, de los cuales 85 m3 / T son captados. Esta diferencia de volumen de gas producido y de volumen de gas captado se da debido a que no es posible confinar completamente el relleno sanitario. El Biogás es utilizado en la combustión de motores estacionarios, automotores, en la generación de energía eléctrica y para la generación de calor para producir vapor, además de su utilización como combustible de cocina (gas natural).
BIODIGESTORES
Los costos de implementar un sistema de biodigestión dependen de las características específicas del diseño del sistema, como son el volumen y tipo de residuos y la disponibilidad de espacio físico. Por ejemplo, el estiércol vacuno genera 330 m3/ T de Biogás frente a 116 m3/ T que generan los residuos sólidos urbanos.Los costos se relacionan con los materiales, equipos y mano de obra. Si la zona dispone de los materiales y mano de obra calificada, los costos se reducen.
ANALISIS DE ASPECTOS ECONOMICOS PARA PRODUCCION DE BIOGAS
El biodigestor requiere de mantenimiento por personal entrenado para garantizar su buen funcionamiento, estas actividades de mantenimiento se pueden integrar a la rutina de una finca.
El lugar donde se instale el biodigestor, debe tener una producción regular, para asegurar la cantidad de sustrato, bien sea de origen animal o vegetal. Debe tener también disponibilidad de agua para lavar los excrementos, (en el caso en que sea el sustrato a utilizar)
La mayor ventaja económica es la producción de energía a partir del biogás, esto permite ahorros de otros tipos de energía.
Además de generar gas combustible, la fermentación anaerobia de la materia orgánica produce un residuo orgánico de excelentes propiedades fertilizantes (bioabono). El uso o la venta del bioabono producido por el biodigestorgenera beneficios económicos adicionales.
ANALISIS DE ASPECTOS ECONOMICOS PARA PRODUCCION DE BIOGAS
La gestión de desechos orgánicos reduce la contaminación del suelo por nitratos y disminuye su degradación.
Los proyectos de generación de biogás reducen la emisión a la atmósfera de uno de los GEI responsables del calentamiento global: el metano (CH4).
A largo plazo, las energías renovables como el biogás,pueden lograr una amplia independencia respecto de las fuentes energéticas fósiles y atómicas.La sustitución de combustibles fósiles por biogás, reduce la emisión de CO2.
La sustitución de leña por biogás, disminuye la deforestación.
Se disminuyen los organismos patógenos presentes en el excremento utilizado como sustrato.
ANALISIS DE ASPECTOS AMBIENTALES PARA PRODUCCION DE BIOGAS
El efluente del proceso tiene menos olor que el afluente yse disminuye la generación de vectores.
El reciclaje de los residuos orgánicos evita la contaminación y agotamiento de los acuíferos.
El uso del efluente como abono orgánico reduce la cantidad de Nitrógeno y Carbono liberado al ambiente, comparada con la descomposición del estiércol al aire libre. El reemplazo de fertilizantes químicos por fertilizantes orgánicos, mejora las condiciones del suelo, porque se crían microorganismos benéficos.
Mejora las condiciones de la vivienda porque se eliminan muchos problemas sanitarios.
ANALISIS DE ASPECTOS AMBIENTALES PARA PRODUCCION DE BIOGAS
Las actividades que se requieren para que el funcionamiento del biodigestor se pueden integrar a las labores diarias de una finca, lo cual no generaría impacto.
La instalación de un biodigestor, es fuente de generación de empleo.
Poder generar electricidad y calor autónomamente, mejora la calidad de vida de las poblaciones que no cuentan actualmente con el servicio eléctrico.
Aprovechar los residuos orgánicos para producir biogás, mejora las condiciones de la vivienda porque se eliminan muchos problemassanitarios.
La aplicación de biogás a partir de residuos orgánicos permite la diversificación del sector energético.
Este tipo de proyectos permite generar conciencia ecológica en la población y usuarios del sector, dando como resultado el cuidado y conservación del medio ambiente
ANALISIS DE ASPECTOS SOCIALES PARA PRODUCCION DE BIOGAS
Como lo mencionamos anteriormente, en las zonas no interconectadas existe disponibilidad de materia prima para el funcionamiento del biodigestor. No hay cambios de temperatura extremos, las temperaturas mínimas están alrededor de los 12°C lo cual favorece el funcionamiento del biodigestor, para favorecer la temperatura óptima de operación simplemente se puede recubrir el biodigestor con un material aislante como paja, de ser necesario el biogás producido se puede utilizar también para calentar el mismo biodigestor. En días soleados se debe cubrir con un plástico para evitar la radiación.
El biodigestor debe instalarse alejado de instalaciones, ríos, quebradas, vecinos, etc., para evitar accidentes, aproximadamente dos metros a la redonda de área perimetral de protección. Se debe buscar una zona no rocosa para que no sea difícil la excavación. Una zona de ladera favorece que las aguas de desecho lleguen por gravedad a la zona de disposición final, para evitar el uso de bombas. Debe estar cerca del área de producción del sustrato.
ANALISIS DE ASPECTOS TECNICOS PARA PRODUCCION DE BIOGAS
Un biodigestor es un sistema natural que aprovecha la digestión anaeróbica de las bacterias que están en el estiércol y los residuos orgánicos, para transformarlos en biogás y abono.
El biogás como combustible de segunda generación tiene buenas perspectivas por utilizar residuos orgánicos que tiene gran potencial energético y no son usados como fuente de alimentos.
La producción de biogás a partir de residuos orgánicos es una alternativa con menos efectos contaminantes en el aire, el suelo y el agua que los combustibles fósiles.
Desde el punto de vista socioeconómico, el biogás constituye una alternativa para que las zonas no interconectadas tengan autoabastecimiento de energía.
CONCLUSIONES
La producción de biogás se puede implementar desde pequeña escala a nivel de los hogares, hasta nivel industrial o para manejar los residuos urbanos.
En una planta de biogás además de la electricidad y el calor que se pueden obtener, también se tiene otro beneficio adicional que es la obtención de un fertilizante de alta calidad.
La producción de biogás favorece el aprovechamiento eficiente de residuos orgánicos, que al ser desechados sin disposición controlada generarían problemas sanitarios y ambientales.
CONCLUSIONES
