Alternativas de Utilización de Residuos para Generación de Energía para Autoabastecimiento

SERVICIO EVANGELICO PARA EL DESARROLLO

SERVICIO EVANGÉLICO PARA EL DESARROLLO

• SEPADE es una organización privada de interés público, con 32 años de trayectoria en la gestión de iniciativas sociales, educativas, culturales y productivas.

• Buscamos contribuir a la construcción de una sociedad chilena más acogedora, solidaria e inclusiva, que no limite el desarrollo de las personas y comunidades, ni las discrimine arbitrariamente por motivos sociales, culturales, étnicos, religiosos, políticos, sexuales, de género, edad, salud, discapacidad física o mental.

OBJETIVO INSTITUCIONAL2007 - 2011

Ampliar las oportunidades de acceso a una formación de calidad, de participación en el

desarrollo y de incidencia en la toma de decisiones públicas, para los sectores que viven en situación de pobreza y los grupos afectados por diversas formas de discriminación, en los

territorios de intervención institucional.

¿DONDE TRABAJAMOS?

SEPADE concentra su acción en las regiones Metropolitana, del Bío-Bío y Araucanía, que presentan hasta el momento los más altos

niveles de pobreza e indigencia.

EJES PROGRAMÁTICOSSERVICIO EVANGELICO PARA EL DESARROLLO

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PROGRAMA DESARROLLO DE INNOVACION EDUCATIVA:

NUESTRO OBJETIVO

Buscamos que niños/as, jóvenes y personas adultas en situación de vulnerabilidad, cuenten

con las competencias que les permitan construir sus proyectos de vida, insertarse creativamente en el mundo del trabajo y

ejercer sus derechos ciudadanos, poniendo a su disposición proyectos educacionales de

calidad, pertinentes, inclusivos, innovadores y no discriminadores.

INNOVACIÓN EDUCATIVA (PDIE):NUESTRAS PROPUESTAS

• Promover la formación permanente de los alumnos egresados de la ETP.

• Asignar recursos para realizar estudios de contexto y adecuación curricular, administrados a nivel local.

• Acercar el uso de nuevas tecnologías a los sectores de mayor vulnerabilidad social (Mi Compañero Digital).

PARTICIPACION CIUDADANA (PDPC):Nuestro objetivo

Apoyamos a que personas, grupos y comunidades en situación de vulnerabilidad y/o discriminación, adquieran competencias que les permitan incidir en los asuntos públicos de su

interés, mediante el fomento de la participación y el ejercicio de los derechos ciudadanos.

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FOMENTO PRODUCTIVO (PDFP): Nuestro objetivo

Buscamos que personas, grupos y comunidades que viven en situación de vulnerabilidad,

incrementen su empleabilidad y su capacidad de emprendimiento, mediante el desarrollo de

competencias laborales y el acceso a información, conocimiento y financiamiento

para iniciativas económicas autónomas que contribuyan a una mejor distribución de

oportunidades.

PROYECTO BIODIGESTORESFOMENTO PRODUCTIVO

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Proyecto Biodigestores

• La mayor preocupación en Chile por las energías renovables no convencionales ha llevado a un renovado interés por las actividades agrícolas como fuentes de biomasa y materia prima para la generación de energía.

• La alternativa que se les ofrece a los productores de sembrar cultivos energéticos, el aprovechamiento de los desechos orgánicos, son ejemplos de las nuevas oportunidades que se les presentan a los productores agrícolas.

Proyecto Biodigestores

• Este proyecto atañe a dos áreas programáticas de SEPADE: el Programa de Desarrollo e Innovación Educativa y el Programa de Fomento Productivo.

• El interés por realizar esta experiencia en el Centro Educacional Agroalimentario de Negrete proviene de la adopción de la producción limpia y amigable con el ambiente, incorporando a la malla curricular de contenidos relacionados con el cuidado del medio ambiente, soluciones tecnológicas para la disminución del calentamiento global, principales fuentes energéticas no convencionales y el papel del área agrícola en estos escenarios

Resultados Esperados

• La operación del biodigestor servirá para realizar un tratamiento a los residuos de la lechería anexa al Liceo.

• Utilizaremos el biogás para producir energía eléctrica que sustituya un porcentaje importante de la energía que actualmente se compra al sistema interconectado.

• Usaremos los lodos generados para fertilizar las praderas y un huerto educativo.

• Buscamos ampliar el currículo relacionado con la educación ambiental que se desarrolla en el colegio.

• Se transformará en una demostración del funcionamiento de un biodigestor y de la producción de energía eléctrica se genera a partir del biogás.

Alternativas tratamiento de residuos agropecuarios

Sistemas de tratamiento Aeróbicos:Degradación de la materia orgánica del purín en presencia de oxígeno resultando un producto alto en nitritos.

Sistemas de tratamiento Anaerobio:Degradación de materia orgánica en ausencia de oxígeno resultando en un producto alto en Nitrógeno amoniacal

El tratamiento corriente es la aplicación de purines a praderas con homogenización, dilución o separación de sólidos

Separación de Sólidos

• Puede ser por decantación por gravedad o automatizada

• Permite obtener líquidos para fertirrigación de cultivos

• Permite tratar el residuos como un sólido• Requiere de instalaciones de almacenamiento y

postratamiento del residuo sólido

Producción Biogás

• Biogás nace primariamente como una fuente de rentabilizar predios agrícolas destinados a ganadería y producción de leche

• Origen de Biogás

– Desechos orgánicos – vertederos o rellenos sanitarios

– Digestión anaeróbica de desechos animales– Digestión anaeróbica de purines de animales– Digestión anaeróbica de ensilaje de maíz u otras

especies vegetales

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Producción de Biogás

Depende básicamente de tres cosas: la biomasa utilizada, la temperatura y el tiempo de retención.

– Distintos tipos de biomasa producen distintas cantidades de biogás, por ejemplo, los residuos de matadero (grasas) producen más biogás que los purines de vaca, pero siempre deben ir acompañados de purines, para estabilizar la relación carbono – nitrógeno y porque los purines traen consigo las bacterias metanogénicas. Si no se conserva la relación ideal de carbono y nitrógeno, se inhibe el proceso y no se produce biogás.

– La temperatura adecuada son los 35ºC, a temperaturas menores a 15ºC las metanogénicas no actúan, como tampoco actúan a temperaturas más altas de 70ºC.

– El tiempo de retención esta relacionado con la temperatura, en el sentido de que si no se logra una temperatura estable, para generar biogás se va a necesitar más tiempo.

Producción de metano a partir de purines por especie

ESPECIE PESO VIVO kg ESTIERCOL/día

%CH4

Cerdos 50 4,5 - 6 65 - 70

Vacunos 400 25 -40 65

Equinos 450 12 - 16 65

Ovinos 45 2,5 63

Aves 1.5 0,06 60

Caprinos 40 1,5 -

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¿QUÉ ES UN BIODIGESTOR?

BIODIGESTOR: Infraestructura necesaria que permite la correcta fermentación de biomasa para la producción de metano, cuyo diseño permite la recuperación de esta gas para ser utilizado como insumo energético o bien destruido evitando que llegue a la atmosfera.

Los materiales que ingresan y abandonan el biodigestor se denominan afluente y efluente respectivamente. El proceso de digestión que ocurre en el interior del biodigestor libera la energía química contenida en la materia orgánica, la cual

se convierte en biogás.

BIOMASA

Son todos los residuos orgánicos originados del uso de recursos naturales renovables, entre ellos desechos de origen vegetal y animal.

BIODIGESTORES COMO ALTERNATIVA PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS DE

PLANTELES PECUARIOS

• Una vaca a diario genera entre 40 a 60 litros de estiércol, si a esto se le suman 50 litros de agua por concepto de limpieza de establos de cada vaca, se llega a una producción total de purines entre los 90 y 110 L/día.

• Demanda química de oxígeno (DQO), con una concentración promedio de 8,0 g/L; nitrógeno total, aproximadamente 1,6 g/L; y fósforo total, alrededor de 0,8 g/L.

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Caracterización purines Lechería

PARAMETRO CANTIDADSólidos Totales 26,17 g/L

Densidad 1,01 gr/cm3MS 2,46 %

DQO 28,79 g/L

pH 6,81

COMPOSISIÓNAGUA SOLIDOS≥ 80% ≤ 20%

Caracterización química del efluente biodigestor

Efluente Biodigestor• Nt = 180 mg/L• P = 25 mg/L

Fertilizante clásico:• Nt = 150 mg/Kg• P = 300 mg/Kg

Digestión anaeróbica para producción de biogás

• La digestión anaeróbica consiste en un proceso bacteriano en el cual se lleva a cabo una hidrólisis dirigida a separar el gas que se origina de la digestión

• En estricto rigor lo que se busca es producir una metanogénesis para la obtención de un gas que contiene metano y CO2

• El metano obtenido se inyecta a un motor de combustión interna que es capaz de generar en forma directa energía eléctrica y térmica

Degradación anaeróbica de la materia orgánica

• La degradación anaerobia de la materia orgánica se resume en la siguiente ecuación:

La mezcla de gases (aprox. 2/3 de CH4 y 1/3 de CO2)se denomina biogás, y puede ser utilizado como un

combustible semejante al gas natural.

Proceso metanogénesis

1. Hidrólisis de los biopolímeros: proteínas, lípidos y carbohidratos;

2. Fermentación de azúcares y aminoácidos produciendo H2, ácidos grasos de cadena corta (AGV) y alcoholes;

3. Oxidación anaerobia de ácidos grasos de cadena larga y alcoholes a AGV e H2;

4. Oxidación anaerobia de intermediarios, principalmente AGV a acetato e H2;

5. Conversión del acetato en CH4 (metanogénesis acetoclástica);

6. Reducción del CO2 mediante el H2 a CH4 (metanogénesis hidrogenotrófica). 30. Tomado de Señer, A. R. Obtención de Biogás mediante la fermentación anaerobica

Microorganismos involucrados

• Hidrólisis: predominan bacterias Gram+ incluidas en los géneros Clostridium y Staphyloccocus, yBacteroides Gram-.

• Metabolismo intermediario:– Fermentación: predominan bacterias Gram + del

ácido láctico y relacionadas (Lactobacillus, Streptoccocus, Staphylococcus, Microccocus) y algunas Gram – (Escherichia, Salmonella, Veillonela y reductoras de sulfato)

Microorganismos involucrados

… Metabolismo intermediario– ß-oxidación: Clostridium, Syntrophomonas – Acetogénesis: sintrofobacterias tales como

Syntrophobacter wolinii y S. wolfei– Reducción de sulfato: Desulfovibrio,

Desulfomonas y Desulfotomaculum

• Metanogénesis:• Hidrogenotrófica: Methanobacterium,

Metanobrevibacter, Methanospirillum• Hidrogenoclástica: Methanosarcina y

Methanosaeta

A pequeña y mediana escala, el biogás ha sido utilizado en la mayor parte de los casos para cocinar en combustión directa en estufas simples. Sin embargo, también puede ser utilizado para iluminación, para

calefacción y como reemplazo de la gasolina.

La utilización de los biodigestores además de permitir la producción de

biogás ofrece enormes ventajas para la transformación de desechos ya que mejora

la capacidad fertilizante del estiércol

BIODIGESTORES ARTESANALES

• Se genera una alternativa contextualizada a la realidad de los pequeños agricultores.

• Permite el tratamiento de los residuos generados por los procesos productivos de la producción de la pequeña lechería sin o con escasa estabulación.

• La energía producida permite calentar agua para realizar el lavado de implementos de ordeña mejorando la calidad bacteriológica de la leche producida.

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CONSTRUCCIÓN

FOSA UNIONES Y SELLOS

MANGA PLÁSTICA VÁLVULA DE GAS

BIODIGESTOR SEMI-INDUSTRIAL:CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

• La planta piloto de Biogás se ubica en las afueras de Negrete.

• Superficie: 0,5 hás.• Capacidad de 185 m3 (purines de 270 vacas de 400

Kg)• Movimiento de 10 m3 de purines/día• Período de retención de 16 días• Producción de 285 m3 de biogás/día (55,2% de

metano)

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BIODIGESTOR INDUSTRIALCARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

• Planta energética de 35 kW eléctricos (generador a biogás) y 65 kW térmicos, con producción total de 175.000 kWh/año eléctricos y 325.000 kWh/año térmicos, en 8.000 horas de operación anuales, lo que significa un ahorro de $10.500.000/año

• Lodo mantiene características químicas (N, P, K, etc)

• Vida útil de 20 años. • Costo implementación US$185.000

Objetivos General

Promover el uso de biogás proveniente de desechos orgánicos, para la producción de energía eléctrica a partir de la implementación de un biodigestor en la

ciudad de Negrete.

Objetivos Específicos

• Propiciar un escenario de aprendizaje para formar técnicos agropecuarios con conocimientos en energías renovables no convencionales y en manejo de plantas de biogás.

• Integrar a la comunidad de Negrete a través de un programa de separación de residuos (!).

• Sustituir la energía eléctrica que utiliza el Liceo Agrícola de Negrete y que ahora se le compra a la empresa Frontel.

• Valorización de purines como fertilizante.

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BIODIGESTOR INDUSTRIAL

BIODIGESTOR INDUSTRIAL BIODIGESTOR INDUSTRIAL

BIODIGESTOR INDUSTRIAL EN CARPETA…

CENTRO DE ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES

Se pretende complementar la infraestructura del Biodigestor actualmente instalado con otras técnicas de generación de energías, pensando en conjunto de plantas pilotos de energías renovables.El objetivo de este centro es complementar la formación regular de técnicos agropecuarios con competencias en el uso de tecnologías de producción de energías renovables no convencionales y para la capacitación (y formación) de trabajadores calificados en oficios relacionadosPara ello se pretenden construir un parque eólico y una planta de energía termosolar.

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ESTADO DE AVANCE

• BIODIGESTOR: Período de prueba (trámites para obtener los permisos pertinentes, Declaración de Impacto Ambiental)

ESTADO DE AVANCE

PLANTA DE ENERGÍA TERMOSOLAR: Se ha iniciado n estudio de ingeniería con una empresa española (Simelec) para instalar una planta piloto de energía termo-solar que genere agua caliente requerida para la lechería.

WWW.SEPADE.CL

referencias

• Sanz, J. L. DEPURACIÓN DE RESIDUOS LÍQUIDOS, Microbiología Ambiental UAM en http://www2.cbm.uam.es/jlsanz/Docencia/archivos/18.pdf.

• Iglesias, R. C. Nuevas Fuentes de Energía, Biocombustibles… ¿La solución energética del futuro? presentación ODEPA en http://www.rlc.fao.org/es/prioridades/bioenergia/pdf/ruiz.pdf

• Gonzalez, Y. E; Sandoval, S. O. Diseño de sistemas de tratamiento y aprovechamiento de purines bovinos (tesis ingeniería ambiental UCT) en http://biblioteca.uct.cl/tesis/yohana-gonzalez-sebastian-sandoval/tesis.pdf

• Señer, A. R. Obtención de Biogás mediante la fermentación anaerobica en http://www.ainia.es/pdf/asistencia/obtencionbiogas.pdf

SERVICIO EVANGELICO PARA EL DESARROLLO

Contacto: liceo.negrete@sepade.clvictor.jara@sepade.cl